Studium struktury a magnetismu hranic zrn v železe a v niklu z prvních principů

Abstract: Geometrická a magnetická struktura plně relaxovaných symetrických sklonových hranic zrn (GB) Σ5(310) v železe a Σ5(210) v niklu byla studována pomocí prvoprincipielních výpočtů elektronové struktury. Byl zjištěn zřetelný nárůst magnetického momentu na obou hranicích zrn (2.55 μB v železe a 0.67 μB v niklu), který je způsoben vyšším lokálním atomovým objemem než v neporušeném krystalickém materiálu. Segregovaný křemík na hranici Σ5(310) v železe poněkud redukuje hodnoty magnetických momentů okolních atomů železa, zatímco segregovaný cín tyto magnetické momenty téměř neovlivňuje. Pro nikl jsme provedli podrobnou teoretickou studii segregace vybraných 12 sp-nečistot na hranici zrn Σ5(210) a na povrchu (210). Segregované nečistoty zde způsobují téměř úplný zánik magnetických momentů nebo jejich značnou redukci. Vznikají tzv. magneticky mrtvé vrstvy. Určili jsme preferenční segregační polohy (substituční vs. intersticiální), odpovídající segregační entalpie a tzv. energie zkřehnutí, které jsme rozložili na jejich chemickou a mechanickou část. Vzhledem k tomu, že neexistuje příliš mnoho experimentálních údajů o segregaci nečistot na hranicích zrn v niklu, většina získaných výsledků má charakter teoretické předpovědi, která by mohla motivovat další experimentální práci.

* ve spolupráci s Ing. M. Všianskou, Dr. M. Čákem, Dr. J. Kuriplachem a Prof. J. Hafnerem.