Fyzikální ústav Akademie věd ČR

Našim cílem je studium a odhalování spojitostí mezi mikroskopickou podstatou magnetismu a jinými fyzikálními vlastnostmi materiálů na různých škálách (například elektrický a termální transport v látkách, jejich krystalová struktura, jejich mechanické a chemické vlastnosti atd.).

Naše výzkumné metody staví na šedesátileté tradici výzkumu magnetických vlastností, magnetických struktur a materiálových charakteristik ve vztahu k extrémním vnějším fyzikálním stimulům. Cestu k objevování nových směrů výzkumu nám ukazují připravené experimentální materiály, které nezřídka vykazují naprosto unikátní vlastnosti. Náš současný výzkum je orientován na magnetické, magnetokalorické, tepelné, elektrické a supravodivé vlastnosti nově připravovaných intermetalických sloučenin a oxidových materiálů, které mohou být připraveny v zcela odlišných morfologiích od nanočástic až po velká keramická tělesa. Jak je dnešním standardem, náš výzkum je oceňován udělenými granty a je pevně zasazen do mezinárodní spolupráce. Tyto možnosti podporují experimentální i teoretický charakter základního výzkumu, který ale v konečném důsledku cílí na aplikované užití nově objevených fenoménů.

Magnetismus se tedy jeví jako společný jmenovatel našich výzkumných snah, nicméně jeho vliv na zkoumané fenomény je často velmi dobře skryt před zvídavým pohledem vědce. Proto je náš týmový výzkum strukturován do několika oblastí, což umožňuje detailnější vhled do zkoumané problematiky. Těmito oblastmi jsou:

1. Teorie, magnetická spektroskopie a supravodivost (ab-initio výpočty elektronových struktur, polarony v silně korelovaných systémech, teorie krystalového pole v oxidech vzácných zemských kovů, supravodiče ve smíšeném stavu zkoumané Far-Infrared spektroskopií, …)
2. Technologie a charakterizace magnetických přechodů v kovových oxidech na různých škálách – od keramik k nanostrukturám. Asociace tepelných a elektrických transportních vlastností k lokálním magnetickým interakcím a k uspořádání na dlouhou vzdálenost, které je možno zkoumat díky precizní magnetometrii a neutronové difrakci. Materiálový výzkum oxidových sloučenin na bázi Fe, Co a Mn je zajímavý zejména z hlediska vysokoteplotní termoelektrické rekuperace tepla a magnetické theranostiky (původ slova therapie + diagnostika, jedná se o nanomateriálový výzkum pro exotické zdravotnické a biologické aplikace).
3. Materiálový výzkum za extrémních podmínek, konkrétně za vysokých tlaků, v silných magnetických polích a za nízkých teplot. Jelikož jsou tyto metody v oblasti fyziky pevných látek vzácné, je zkonstruována měřící cela pro tyto účely. Magnetické P-T (tlak-teplota) diagramy jsou získávány pro materiály se slibným využitím pro magnetickou refrigeraci, např. slitiny 3d- a 4(5)f-prvků a Heuslerovy slitiny (typ Ni₂MnGa).

Příklady antiferomagnetického uspořádání kationtů Mn v perovskitech, typ CE (vlevo) a Pseudo-CE (vpravo).