Závěrečná zpráva grantu 193/2001/B-FYZ/MFF

Název projektu:Magnetoelastické jevy v intermetalikách vzácných zemin a uranu typu RTX a UTX
Hlavní řešitel:Doc. RNDr. David Rafaja, CSc.
Spoluřešitelé: Mgr. Pavel Javorský, Dr.; Doc. RNDr. Martin Diviš, CSc.; Mgr. Blanka Janoušová; Mgr. Alexander Syshenko; Karolína Šrámková; Mgr. Jiří Prchal; RNDr. Stanislav Daniš, Ph.D.
Období řešení:2001-2003
Celková dotace:412 tis. Kč

Souhrn výsledků

Ternární intermetalika vzácných zemin typu RTX, v nichž R reprezentuje vzácnou zeminu, T prechodový kov série 3d, 4d nebo 5d, a X p-kov ze tretí až páté skupiny periodické tabulky, patrí spolu s uranovými intermetaliky (UTX) k materiálum, které jsou v poslední dobe intenzivne studovány pro své význacné magnetické vlastnosti. Protože magnetické vlastnosti techto sloucenin a jejich zmeny silne korelují se zmenami krystalové struktury, jsou magnetická merení témer bez výjimky doprovázena strukturními mereními. V rámci grantového projektu byly studovány magnetoelastické vlastnosti intermetalických sloucenin typu RTX a UTX  pomocí nízkoteplotní práškové rentgenové difrakce. Ze zmen mrížových parametru a poloh atomu v základní bunce v závislosti na teplote lze usuzovat na zmeny krystalového pole, které urcuje magnetické vlastnosti studovaných materiálu. Takto získané parametry lze srovnat s parametry získanými výpocty ab-initio. Analýzou práškového rtg. difrakcního záznamu namereného v prítomnosti magnetického pole pod teplotou magnetického usporádání lze jednoduchým zpusobem ze vzniklé preferencní orientace krystalitu odhadnout magnetickou anizotropii studovaného materiálu. Hlavními úkoly rtg. difrakce, které byly rešeny v prubehu prací na tomto projektu, bylo:
1. stanovit fázové složení a cistotu vzorku intermetalických sloucenin, 2. zjistit teplotní závislosti strukturních parametru – zejména poloh atomu v základní bunce a mrížových parametru, 3. získat informace o magnetické anizotropii pomocí merení rtg. difrakce v magnetickém poli. Všechna merení byla provádena na nízkoteplotním práškovém difraktometru s goniometrem Siemens D5000 s prutokovým heliovým kryostatem v Bragg-Brentanove geometrii v teplotním intervalu 5-500 K. Difraktované rtg. zárení bylo detekováno plynovým polohove citlivým detektorem (Braun). Pod držák vzorku lze prichytit permanentní magnet typu SmCo5, který v míste vzorku poskytuje mg. pole o intenzite približne 1 T.
Behem rešení projektu byly pripraveny a studovány tyto materiály:
  Intermetalika typu RTX - CePtSn, Ce(PdPt)Sn,TbPdIn, DyNiAl, GdNiAl, Er(Ni1-XCuX)Al - v prípade CePtSn byla urcena prostorová grupa, ve které tato sloucenina krystaluje. Nízkoteplotní rtg. difrakcí byly urceny strukturní parametry (mrírové parametry, polohy atomu) v teplotním intervalu 5-300 K. Pri prechodu do magneticky usporádaného stavu byly pozorovány anomálie mrížových parametru, popr. objemu elementární bunky. Merením rtg.difrakce v magnetickém poli pod teplotou magnetického prechodu se podarilo odhadnout orientaci magnetického momentu (DyNiAl, GdNiAl).
  Intermetalika typu Er(Co1-XXX)2 - u tohoto typu vzácnozeminných intermetalik je prechod do magneticky usporádaného stavu doprovázen spontánní magnetostrikcí, v jejímž dusledku se mení geometrie krystalové mríže (kubická ®rombická). Byl studován vliv susbtituce p-kovu na magnetické a magnetoelastické vlastnosti. Substituce se projevila posunutím teploty mg.prechodu k vyšším hodnotám a zvetšením šírky prechodu. Substitucní atom mení velikost mríže a tím i hodnoty prekryvových integrálu, které urcují mg. chování techto intermetalik.
  Intermetalika typu UTX - byl studován vliv substituce V a Mn v 5f itinerantním metamagnetu UCoAl. Již koncentrace dopandu ~1% vedly ke stabilizaci magnetického momentu za nízkých teplot.
  Intermetalikum Lu2Fe17 - byla pozorována závislost mrížových parametru a objemu základní bunky na stechiometrii vzorku. S obsahem Fe v základní bunce Lu2Fe17+/-d se mení rovnež elektronová hustota v blízkosti Lu poloh. Tyto zmeny byly v literature popsány jako cástecná substituce atomu Lu atomy železa. Bez ohledu na presnou interpretaci je zmena v elektronové hustote velmi duležitým parametrem, který ovlivnuje magnetické vlastnosti techto vzorku, zejména teplotu prechodu z feromagnetického do antiferomagnetického stavu.
Intermetalikum (Lu,U)2Co13.6Si3.4 - byly porovnány magnetoelastatické vlastnosti 5f intermetalika s nemagnetickým analogem s Lu. Z magnetických merení plyne, že príspevek uranové podmrížky k magnetismu je zanedbatelný.