Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Řešitelé: Ondřej Šipr, Pavel Machek

Tématika se soustřeďuje především na kvalitativní i kvantitativní porozumění vzájemné souvislosti mezi geometrickými a spektroskopickými vlastnostmi materiálů, zejména pak nanostruktur a shluků atomů.

Řešitelé: Ondřej Šipr, Pavel Machek

Tématika se soustřeďuje především na kvalitativní i kvantitativní porozumění vzájemné souvislosti mezi geometrickými a spektroskopickými vlastnostmi materiálů, zejména pak nanostruktur a shluků atomů. Studium těchto materiálů je zajímavé jak z fundamentálního hlediska (jde spojovací článek mezi atomy a pevnými látkami), tak z praktických důvodů (vzhledem k jejich potenciálnímu využití v informačních a jiných technologiích).

Rentgenová spektroskopie pevných látek umožňuje získat informace o elektronové struktuře materiálů, se zvláštním důrazem na lokální aspekty. Díky tomu, že je možné využívat vysoce intenzivních zdrojů záření (synchrotronů), rentgenová spektroskopie umožňuje studovat lokální elektronovou a magnetickou strukturu i v blízkosti atomů těch prvků, které jsou v daném materiálu zastoupeny ve velice nízké koncentraci. Z toho důvodu jde o metodu obzvláště vhodnou ke studiu moderních multikomponentních materiálů využívaných ve spintronice, jako vrstevnatých nanostruktur nebo zředěných magnetických polovodičů. V mnoha případech jde o jediný způsob, jak u těchto materiálů studovat lokální magnetické momenty (a jejich prostřednictvím lokální aspekty magnetické anizotropie).

Měřením rentgenových spekter a rentgenového magnetického cirkulárního dichroismu (XMCD) lze nicméně získávat informace pouze nepřímo, použitím tzv. součtových pravidel. Jejich úspěšné použití vyžaduje fundovaný teoretický základ, jinak jsou výsledky nejednoznačné nebo zpochybnitelné. Náš teoretický přístup se opírá především o formalismus mnohonásobného rozptylu v reálném prostoru, v němž je souvislost geometrické a elektronové struktury velmi přirozeně vyjádřena.

Příklad aplikace studia lokálních struktur. Lokální magnetické momenty ve shlucích dvou až devíti Fe a Co atomů adsorbovaných na povrchu zlata klesají s rostoucím počtem sousedních atomů přibližně lineárně (horní grafy). Naproti tomu v případě volných (izolovaných) shluků atomů o stejné velikosti a tvaru se žádná taková korelace nevyskytuje (spodní grafy). Různé symboly odpovídají různě velkým shlukům atomů, jak je naznačeno v legendě.