[English]
O d d ě l e n í   m a g n e t i s m u   a   n í z k ý c h   t e p l o t
P r a c o v i š t ě   S l o v a n k a



Skupina amorfních, nanokrystalických a nanokompozitních materiálů

L. Kraus, F. Fendrych, O. Chayka, P. Kocián

Naše skupina se zabývá výzkumem moderních magnetických materiálů na bázi 3d kovů. Jedná se o buď o amorfní nebo nanogranulární materiály s výjimečnými, zejména magneticky měkkými vlastnostmi.



Výzkum:

  • Kovová skla
  • Amorfní kovy (kovová skla) jsou umělé kovové materiály s neuspořádanou atomovou strukturou. Vyznačují se některými zajímavými vlastnostmi, jako vysokou mezí pevnosti, korozivzdorností, velkým elektickým odporem a pod.. Feromagnetická kovová skla mají rovněž výjimečné magneticky měkké chování. Základním výzkumem magnetických kovových skel jsme se zabývali od r. 1975. Byl studován zejména vliv atomové struktury na indukovanou magnetickou anizotropii a magneto-elastické vlastnosti. V současné době se zaměřujeme především na aplikovaný výzkum a použití těchto materiálů v technické praxi.

    M-gauge

    Magneto-elastický senzor deformace pro stavební konstrukce a geotechnické aplikace


  • Nanokrystalické materiály
  • Nanokrystalické feromagnetické materiály jsou v popředí zájmu od r. 1988, kdy byly objeveny nanokrystalické slitiny známé pod označením FINEMET. Jedná se o velmi jemné krystaly (nanokrystaly) feromagnetického kovu oddělené tenkou amorfní matricí. Získávají se především řízenou krystalizací kovových skel vhodného chemického složení. Vynikající magneticky měkké vlastnosti těchto materiálů jsou způsobeny náhodnou orientací a malou velikostí nanokrystalických zrn spolu se silnou výměnnou interakcí mezi zrny. Studiem nanokrystalických feromagnetik se zabýváme od r. 1990. Byly zkoumány magnetické a magnetoelastické vlastnosti nanokrystalických slitin FeNbCuSiB, FeNbB a FeCoNbB.



    Schematické znázornění nanokrystalické struktury


  • Nanokompozitní materiály
  • Nanogranulární kompozity jsou podobné nanokrystalickým materiálům. Kovová feromagnetická zrna jsou však oddělena nemagnetickou izolační matricí. To vede nejen k zajímavým magnetickým, ale i elektrickým transportním vlastnostem. Některé nanokompozity s vysokým obsahem magnetického 3d-kovu mají výborné magneticky měkké vlastnosti při vysokém elektrickém odporu a mohou nalézt široké uplatnění ve vysokofrekvenčních komunikacích a ve výpočetní technice. Naopak, nanokompozity s vyšším obsahem izolační složky vykazují superparamagnetické chování a spinově-závislou tunelovací obří magnetorezistenci. V naší skupině provádíme výzkum magnetických a elektrických transportních vlastností nanokompozitních materiálů od r. 1998. Nanokompozitní vrstvy jsou připravovány plazmovou depozicí v laboratoři plazmové trysky a pulzní laserovou ablací v odd. vícevrstvých struktur.
    Cílem výzkumu je objasnit souvislosti mezi magnetickými vlastnostmi, mechanizmy elektrického transpotru a strukturou nanogranulárních materiálů.


    Struktura nanokompozitní vrstvy    


    Spinově závislá tunelovací          
    magnetorezistence               


    Experimentální vybavení:

    Kvazistatický hysterezigraf. Plně automatizovaný  přístroj pro měření hysterézních smyček otevřených vzorků (maximální pole: 75 mT, citlivost: 10-7 Vs);

    • 2 radiační pece pro žíhání vzorků (do 700°C) v magnetickém poli (do 0,5 T) a při mechanickém napětí, na vzduchu, ve vakuu nebo ochranné atmosféře Ar, řízení pomocí PC, pracovní prostor: Æ20 ´ 140 mm;

    • Zařízení pro měření magnetoelastických vlastností amorfních a nanokrystalických pásků (magnetostrikční konstanty,
    DE-efekt);

    • Zařízení pro studium obří magnetoimpedance ve vzorcích ve tvaru drátů, pásků nebo tenkých vrstev (maximální magnetické pole: 75 mT, frekvence: 0 - 15 MHz);

    Laboratoř plazmové trysky
    pro přípravu magnetických vrstev.



    Laboratoř plazmové trysky

    UHV aparatura k přípravě magnetických vrstev. Plazma vznikající výbojem v duté katodě rozprašuje ústí trysky přivádějící pracovní plyn do vakuové komory. Rozprášený materiál se (po případné chemické reakci s reaktivní složkou pracovního plynu) usazuje na podložce umístěné nad tryskou.
            • kryopumpa COOLVAC 1500 (1500 l/s);
            • turbomolekulární pumpa TMU 261 (200 l/s);
            • mezní vakuum 3 ´10-7 Pa;
            • pracovní plyny Ar, Ar + N2, Ar + O2.




    Spolupráce:

    Naše skupina úzce spolupracuje s dalšími pracovišti ve Fyzikálním ústavu AVČR, v České republice i v zahraničí:


    U d r ž u j e 
    M  i  c  h  a  l    R  a  m  e  š  (ramesm@fzu.cz)
    Poslední změny: 8.1.2010
    2010 © Odd. magnetismu a nízkých teplot