Naše projekty

Běžící projekty

Grantová agentura České republiky

2024–2026

Vztah mezi reálnou strukturou hexaferitových tenkých vrstev a jejich magnetoelektrickým efektem

Projekt je součástí dlouhodobé spolupráce skupiny s Ústavem anorganické chemie AV ČR v Řeži (zejména Josefem Buršíkem)

Pomocí metody depozice z kapalné fáze byly na ÚACH AV ČR úspěšně připraveny orientované tenké vrstvy různých hexagonálních feritů a u několika byl nalezen a změřen magnetoelektrický (ME) jev. Stále však není jasný vztah mezi stupněm orientovanosti vrstev a ME efektem. Tento efekt není vždy silnější pro orientované vrstvy či dokonce monokrystaly než pro jen částečně orientované vrstvy, což asi souvisí s mechanismem efektu v konkrétní fázi. V současnosti jsme schopni připravit tenké vrstvy hexagonálních feritů v celé škále různých typů přednostní orientace a studovat tak systematicky vztah přednostní orientace k ME efektu pro různé fáze hexaferitů, které se liší vrstvením základních strukturních stavebních bloků. ME efekt je těsně spojen i s detaily krystalové struktury, primárně např. mřížovými parametry. Ty lze modifikovat chemickými substitucemi, ale i použitými substráty či tenkými zárodečnými vrstvami.

Hlavním cílem projektu je objasnění vztahu mezi typem a stupněm přednostní orientace vrstev hexagonálních feritů a také jejich mřížových parametrů a jejich magnetoelektrickým (ME) jevem. Cílená příprava těchto vrstev s různou orientací a mřížovými parametry, tak aby byl maximalizován ME jev. Nejprve pro fáze Y a Z a pak i další.

  • Rtg difrakční obrazy azimutálních φ skenů měřené na Z-Ba0.3 fázi na substrátu SrTiO3(111): (a) Z fáze  standardně narostlá přímo na substrátu, (b) Z fáze na zárodečné fázi M, c) Z fáze na zárodečné fázi M se specifickou kontrolou metody CSD (chemická depozice z roztoku). Vložené obrázky – mapy reciprokého prostoru a tzv. omega skeny (rocking curve) měřené na difrakci 0027 ilustrují různý stupeň přednostní orientace, která byla získána kontrolovanou depozicí.

Nedávné publikace

M. Soroka, J. Buršík, R. Kužel, L. Horák, J. Prokleška, M. Vronka, V. Laguta, Journal of the European Ceramic Society, v. 43, no. 15, 6916–6924.

K. W. Shin, M. Soroka, A. Shahee, K. H. Kim, J. Buršík, R. Kužel, M. Vronka, M. H. Aguirre, Adv. Electron. Mater. 2022, 2101294, 21012.

2023–2025

Strukturní změny způsobené light-soaking efektem ve směsných halogenidových perovskitech

Projekt je zaměřen na studium a pops fotoindukované fázové segregace ve směsných halogenidových perovskitech, což je klíčový jev snižující účinnost solárních článků, vedoucí k provozní degradaci fotovoltaického materiálu. Fotosegregace, jež je intrinsickou vlastností struktury těchto materiálů, zároveň je řízená mikrostrukturou a ovlivněna kontaktní vrstvou, bude postupně studována na monokrystalech, polykrystalech a prototypech fotovoltaických článků. Série vzorků s různou koncentrací halogenidů budou připraveny chemickou cestou. Vývoj mikrostruktury a výkonových parametrů během světelné expozice bude detailně studován kombinací in-situ a in-operando metod rentgenového rozptylu a optické spektroskopie. Výsledky měření rentgenové difrakce (fázové složení, rozložení vnitřní deformace a morfologie domén) budou korelovány s optoelektronickými vlastnostmi. Na základě získaných poznatků bude vyroben prototyp fotovoltaického zařízení se zvýšenou odolností proti fázové segregaci.

Cílem projektu je objasnění role deformace v krystalu směsného halogenidového perovskitu při otevírání iontových migračních kanálů během světelné expozice. Optimalizace mikrostruktury a složení vedoucí ke zvýšení odolnosti solárních článků vůči fázové segregaci.

obr. z M. C. Brennan, S. Draguta, P.V. Kamat, M. Kuno, ACS Energy Lett. 2018, 3, 1, 204–213

Skončené projekty

2017–2022

Nanocent

Hlavní řešitel: Milan Dopita

NanoCent, Centrum nanomateriálů pro pokročilé aplikace

CZ.02.1.01/0.0/0.0/15_003/0000485

Doba řešení: 1.2.2017 – 31.10.2022

Rozpočet: 132 668 000 Kč

Cílem projektu bylo založit na MFF UK vědecké centrum, v jehož rámci budou integrováni vědci zabývající se výzkumem perspektivních nanomateriálů pro pokročilé aplikace. Prioritními oblastmi výzkumu jsou vývoj a studium:

  1. materiálů na bázi silně porušeného uhlíku používaných v chemii povrchů, energetických aplikacích a mikroelektronice,
  2. nanokrystalických a epitaxních tenkých vrstev pro mikroelektroniku,
  3. nanokrystalických kovových oxidů s fotokatalytickými vlastnostmi a
  4. ultra-jemnozrnných slitin titanu a hořčíku pro biomedicínské aplikace.

Komplexní výzkum mikrostruktury, funkcionality a reálné struktury těchto materiálu je realizován pomocí moderních analytických metod. Výzkumné centrum vychovává excelentní mladé vědecké pracovníky a rozvíjí spolupráci se špičkovými vědeckými týmy v zahraničí.

Studentské projekty

Grantová agentura Univerzity Karlovy

2019–2022

Hlavní řešitelka: Tereza Košutová

GAUK 1546119, Studium teplotní stability a reálné struktury heterogenních nanočástic připravených metodou kondenzace z plynné fáze

Nanočástice zkoumané v rámci předloženého projektu patří mezi moderní a progresivní materiály s širokým aplikačním potenciálem, perspektivní z hlediska jejich použití ve výrobcích s vysokou mírou přidané hodnoty.

Cílem projektu je příprava série heterogenních kovových nanočástic metodou kondenzace z plynné fáze. Jejich depozice na planární, strukturované pevné substráty i do tekuté matrice. Komplexní strukturní a mikrostrukturní charakterizace připravených vzorků pomocí metod rozptylu rtg. záření. Stanovení fázového složení, mřížových parametrů a parametrů reálné struktury – defektů krystalové mříže nanočástic. Určení optických, termických případně magnetických vlastností připravených vzorků. Vytvoření relevantních fyzikálních modelů studovaných nanočástic. Korelace parametrů přípravy nanočástic s jejich morfologií (typ, tvar, rozdělení velikostí) a určenými strukturními a mikrostrukturními parametry a parametry reálné struktury. Speciální důraz bude kladen na studium teplotní stability a teplotního vývoje vlastností připravených materiálů. Na základě dat získaných z in-situ vysokoteplotních rentgenografických difrakčních a maloúhlových (SAXS) měření bude vytvořen detailní popis teplotních závislostí strukturních a mikrostrukturních parametrů a parametrů reálné struktury studovaných nanočástic.

Hlavní řešitel: Petr Cejpek

GAUK 244217, Příprava a studium vlastností slitin s tvarovou pamětí Ni2MnGa dopovaných Indiem

Slitiny s tvarovou pamětí jsou moderním typem materiálů, ve kterých změnou vnějších podmínek (např. změnou teploty, přiložením vnějšího pole, apod.) můžeme dosáhnout reverzibilní změny jejich struktury a mikrostruktury mající za následek vratnou změnu jejich makroskopických rozměrů. Perspektivním zástupcem těchto materiálů jsou slitiny na bázi Ni2MnGa, ve kterých je efekt tvarové paměti – strukturní změny a makroskopická změna rozměrů vzorku – indukován vnějším magnetickým polem. Magnetické pole potřebné k vyvolání těchto změn je přitom menší než 1 T.

Důležitým aspektem těchto materiálů je enormní citlivost strukturních změn a fyzikálních vlastností na drobné odchylky, či změny v kompozici a/nebo stechiometrii slitin. Předložený projekt je zaměřený na přípravu a studium monokrystalických vzorků slitiny Ni2MnGa dopovaných indiem s kompozicí a) zachovávající ideální stechiometrický poměr 2:1:1, tzn. složení Ni2MnGa(1-x)In(x), a b) vzorků s nestechiometrickou kompozicí (lišící se od ideálního poměru 2:1:1).

Struktura, mikrostruktura a reverzibilní strukturní změny připravených vzorků budou studovány kombinací moderních experimentálních metod s důrazem na metody rozptylu rtg. záření. Popsané strukturní změny budou korelovány se změnami fyzikálních vlastností (magnetická susceptibilita, Curieova teplota, rezistivita, magneto-optické vlastnosti, atd.) připravených slitin. Výsledky získané během řešení projektu zásadním způsobem přispějí k pochopení principů a zákonitostí martenzitické transformace, která je klíčová pro efekt tvarové paměti.