Magnetické vlastnosti materiálů
Proč se zabývat magnetickými materiály? Využíváme je v mnoha technických aplikacích, např. tenké vrstvy ve vysokofrekvenční elektronice, amorfní a nanokrystalické slitiny FeCoNi se uplatňují v senzorice, Heuslerovy slitiny jsou vhodné materiály pro spintronické aplikace, vyvíjejí se biomagnetické materiály.
U studovaných materiálů experimentálně zkoumáme:
POVRCHOVÝ MAGNETISMUS
- magnetické vlastnosti do hloubky řádově několik desítek nanometrů:
- měření povrchových hysterezních smyček a jejich parametrů s využitím magnetooptické vektorové magnetometrie,
- studium spektrálních závislostí magnetooptických úhlů v rozsahu vlnových délek 200 nm až 1550 nm,
- pozorování magnetických domén na površích materiálů pomocí magnetooptické Kerrovy mikroskopie, domény jsou studovány při pokojové teplotě ve statických magnetických polích,
- AFM/MFM mikroskopie s možností měření v externím magnetickém poli je využívána pro mapování povrchů vzorků, mikroskopii magnetických sil, elektrostatických sil a dalších.
OBJEMOVÝ MAGNETISMUS
- magnetické vlastnosti v celém objemu materiálů:
- měření objemových hysterezních smyček a jejich parametrů, křivky prvotní magnetizace,
- teplotní magnetická měření v rozsahu teplot 170 °C až +1000 °C, stanovení Curieovy tep- loty,
- studium magnetických interakcí pomocí Henkelových grafů,
- měření magnetické rezistence v rozsahu 1 mΩ až 1 MΩ při teplotách od −150 °C až do +400 °C.
Nedílnou součástí naší práce je také:
MODELOVÁNÍ POVRCHOVÝCH I OBJEMOVÝCH MAGNETICKÝCH VLASTNOSTÍ MATERIÁLŮ
- modelování magnetooptické odezvy tenkovrstevných systémů (stanovení indexu lomu a tloušťky vrstev) s využitím modelů pro šíření světla v tenkých anizotropních vrstvách,
- Jiles-Athertonův model pro popis fero/ferimagnetické odezvy materiálů,
- využití Brillouinovy a Langevinovy funkce k modelování paramagnetického chování materiálů,
- studium superparamagnetického a jednodoménového chování materiálů pomocí Stoner-Wohlfarthova modelu.
Pracovní skupina magnetických vlastností
materiálů v laboratoři magnetooptiky
Spolupráce
- Ústav fyziky materiálů AVCR, v.v.i.,
- Univerzita Jana Evangelisty Purkyně,
- Slezská univerzita v Katovicích,
- Fyzikální ústav SAV v Bratislave,
- Continental a.s.,
- Alliance Laundry CE s.r.o.
Aktuální projekty
- Projekt GAČR 19-07460S Příprava a charakterizace oxidu ceričitého pro pokročilé aplikace, 2019-2021,
- Projekt studentské grantové soutěže SP 2019/26 Charakterizace materiálů z hlediska jejich optických, magnetických a mechanických vlastností a jejich interakce se zářením, 2019,
- CZ.02.1.01/0.0/0.0/17_048/0007399 Nové kompozitní materiály pro environmentální aplikace, 2018-2021,
- LTARF18031 Vývoj fyzikálně-chemických a inženýrských základů pro iniciaci inovativní úsporné technologie výroby vysoce výkonných permanentních magnetů na bázi (Nd,R)-Fe-B (R = Pr, Tb, Dy, Ho) s nízkým obsahem kovů vzácných zemin, 2018-2020.
POVRCHOVÝ MAGNETISMUS
Magnetooptika
Odrazem světla o magnetický materiál nebo průchodem světla přes tento materiál se může změnit jak jeho intenzita, tak i polarizace. Odtud pak lze získat různé informace o vlastnostech studovaného vzorku.
Změna polarizace svazku při odrazu
Sestava pro magnetooptická měření
MODELOVÁNÍ: Stonerův-Wohlfarthův model
Jedná se o matematický model magnetizace jednodoménových feromagnetických látek, založený na mimimalizaci celkové energie systému. Při buzení magnetického pole HI elektrickým proudem I protékajícím vzorkem zahrnuje energii magnetického pole vyvolaného průtokem proudu, osovou a spirální anizotropní energii.
Hysterezní smyčky nežíhaných CoFeCrSiB pásků. Srovnání experimentálních dat získaných magnetooptickým měřením se Stonerovým-Wohlfarthovým modelem. Obrázky a) a b) ukazují magnetizační komponenty kolmé a rovnoběžné vůči poli HI, na obrázku c) je celková velikost magnetizace. V oblastech, kde je intenzita pole blízká nule, dochází k reverzaci magnetizace a vzniku multidoménové struktury – S-W model zde nelze aplikovat.
Magnetooptická Kerrova mikroskopie
Kerrův jev označuje změnu polarizace odrazem světla o zmagnetovaný materiál.
Používáme speciálně upravený polarizační Kerrův mikroskop pracující s paralelním světelným svazkem. Jako zdroj světla je použita xenonová lampa, jejíž bílé světlo je zaostřeno do roviny aperturní clony pomocí kolektorové čočky, poté je polarizováno a po odrazu od polopropustného rovinného zrcadla fokusováno čočkou objektivu na vzorek. Po odrazu od vzorku je světlo opět zachyceno objektivem, z něhož vychází z každého azimutu v paralelních svazcích a je zobrazováno do nekonečna. V „nekonečnu“ je pak přidán analyzátor. Výsledný obraz je pozorován buď v okuláru nebo pomocí CCD kamery.
