Závěrečná zpráva grantu 163/1997/B-FYZ/CTS

Název projektu:Modelování termodynamiky a dissipace v magnetických a supravodivých materiálech
Hlavní řešitel:RNDr Zdeněk KALVA, CSc
Spoluřešitelé: Prof Thomas Svobodny, PhDr; ing Pavel Mánek
Období řešení:1997-1999
Celková dotace:165 tis. Kč

Souhrn výsledků

Práce byla zaměřena  na modelování termodynamiky a disipace. Modelování se týkalo klasických anisotropních magnetických materiálů a také supravodičů II.druhu. Potvrdilo naše očekávání o dramatickém chování magnetokalorického jevu v okolí některých fázových přechodů. Výsledky modelování přispívají k fyzikálnímu pochopení termodynamické disipace v obou typech magnetických materiálů a mohou být také užitečné pro konstrukci chladicích zařízení na bázi magnetokalorického jevu (taková zařízení se nyní konstruují v USA a budou v blízké budoucnosti konkurovat současným chladicím zařízením - díky menší energetické náročnosti a také díky tomu, že nepoužívají látky nebezpečné ozonosféře).
-   Změna  znaménka magnetokalorického jevu byla počitačově modelována a předvedena jak pro anisotropní ferromagnetika tak pro supravodiče II. druhu. Modelování bylo prováděno na základě  spekter kvasimagnonových a kvasifononových kolektivních excitací. Trojrozměrné diagramy poskytují  možnost posoudit  partikulární vlivy jednotlivých interakcí a vliv magnetické i krystalové anisotropie.
-   Bylo předvedeno, že zajímavé magnetokalorické chování souvisí se vznikem "anomálních" módů v okolí studovaných fázových přechodů. V okolí studovaných fázových přechodů mohou totiž vznikat módy kolektivních excitací mající vzhledem k ostatním módům mimořádně nízkou excitační energii. Možnost vzniku takových módů byla dříve teoreticky odvozena pro některé ferromagnetické látky v pracech na nichž se podílel Z Kalva. V rámci tohoto projektu byla předpovězena existence podobného kvasičásticového módu v supravodivých materiálech II. druhu. Očekáváme objevení se takových módů  pro oblast blížení se fázovému přechodu ze supravodivosti do normální vodivosti - vynucenému  růstem vnějšího magnetického pole ke kritické hodnotě.
-   Byly popsány energetické přesuny mezi systémy fononů a magnonů a také transféry mezi větvemi realističtějšího magnon-fononového  spektra nalezeného diagonalisací hamiltoniánu zahrnujícího  magnetoelastickou interakci.
-   Bylo ukázáno, že maximum snížení teploty při blížení se k fázovému přechodu (nasycení magnetisace ve směru kolmém na snadný směr magnetické anisotropie)lze očekávat  pro materiály s minimální anisotropii  fononů - šíření zvuku.  (Modelové simulace byly prováděny pro dvě větve kvasimagnonů a šest větví kvasifononů.)

   Výsledky byly publikovány a referovány na 10ti  konferencích a workshopech a vzbudily mezinárodní zájem. Byla zahájena spolupráce s pracovníky PAN ve Wroclawi a pracovníky universit v Bristolu, Londýně a Basileji. V současné době projevili zájem o rozšíření spolupráce pracovníci Wright University Dayton - USA. Výsledky byly také využity v přednáškách pro vysokoškolské studenty a na výjezdních seminářích studentského klubu CTS.