Physics of Condensed Matter

Názov v sekundárnom jazyku práce: Experimental study of anomalous vibrational states in ordered and disordered systems

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Anomálne vibračné stavy v tuhých látkach sú zodpovedné za netriviálne správanie viacerých merateľných fyzikálnych veličín. V neusporiadaných systémoch sa dodatočné vibračné stavy prejavujú v teplotnej závislosti tepelnej kapacity ako maximum, ktoré označujeme ako bozónový pík (BP). V teplotnej závislosti tepelnej vodivosti κ(T) sa prítomnosť anomálnych vibračných stavov typicky prejavuje vznikom teplotného plató, t. j. oblasti, v ktorej je κ(T) približne konštantná. BP je pozorovaný aj v usporiadaných systémoch, pričom jeho vznik môže súvisieť s netriviálnymi fonónovými disperznými spektrami. Pôvod BP je predmetom rozsiahlej diskusie a doposiaľ neexistuje všeobecne prijaté finálne vysvetlenie. V prípade magnetických vzoriek môžu uvedené vibračné stavy ovplyvňovať aj magnetickú relaxáciu; v takom prípade magnetické ióny predstavujú ďalšiu experimentálnu sondu na opis týchto anomálií.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Anomalous vibrational states in solids are responsible for the non-trivial behaviour of several measurable physical quantities. In disordered systems, additional vibrational states manifest as a maximum in the temperature dependence of the heat capacity, which we refer to as the boson peak (BP). In the temperature dependence of thermal conductivity κ(T), the presence of anomalous vibrational states typically manifests itself in the formation of a temperature plateau, i.e., a region in which κ(T) is approximately constant. BP is also observed in ordered systems, and its formation may be related to non-trivial phonon dispersion spectra. The origin of BP is the subject of extensive discussion, and there is still no generally accepted final explanation. In magnetic samples, these vibrational states can also affect magnetic relaxation; in this case, magnetic ions serve as an additional experimental probe to characterise these anomalies.

Školiteľ: Tkáč, Vladimír, RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Quantum materials under extreme conditions

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Kvantové materiály, ako sú napríklad frustrované magnety, topologické izolátory, silne korelované kovy alebo exotické supravodiče, dnes zaujímajú popredné miesto v teoretickom i experimentálnom štúdiu tuhých látok a začínajú sa používať v aplikáciách spojených s kvantovými technológiami. Pochopenie základného stavu takýchto systémov si vyžaduje ich skúmanie v extrémnych podmienkach, t.j. pri veľmi nízkych teplotách, vysokých magnetických poliach či tlakoch. Konkrétne by sa dizertačná práca zaoberala štúdiom vplyvu vysokého magnetického poľa a hydrostatického tlaku na tepelné, transportné a magnetické vlastnosti vybraných boridov a bórom dopovaných diamantov pri kelvinových až milikelvinových teplotách.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Quantum materials, such as frustrated magnets, topological insulators, strongly correlated metals or exotic superconductors, are highlights in the theoretical and experimental study of solids and are beginning to be used in applications connected with quantum technologies. Understanding the ground state of these systems requires their investigation under extreme conditions, i.e. at very low temperatures, high magnetic fields or pressures. Specifically, the dissertation would deal with the study of the influence of a high magnetic field and hydrostatic pressure on the thermal, transport and magnetic properties of selected borides and boron-doped diamonds at kelvin to millikelvin temperatures.

Školiteľ: Gabáni, Slavomír, doc. RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Magnetization processes in soft magnetic ferrites

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Magneticky mäkké ferity so spinelovou štruktúrou primárne na báze oxidov železa kombinovaných s mangánom, niklom a zinkom sú keramické materiály s dôležitým využitím vo vysokofrekvenčných aplikáciách. Dizertačná práca sa zaoberá systematickým štúdiom frekvenčne rozlíšenej dynamiky doménových stien a rotácie spinov v týchto materiáloch. Zároveň objasní vplyv vybraných aplikačne orientovaných parametrov na disipačné mechanizmy sprostredkované vodivostnými elektrónmi a precesným pohybom spinov v doménach a pohybujúcich sa doménových stenách študovaných pomocou fluxmetrických a RF transmisných metód.

Školiteľ: Dobák, Samuel, RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Nanoparticle systems as objects from the perspective of relaxation dynamics

Školiteľ: Zeleňáková, Adriana, doc. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Nanoparticle systems as objects from the perspective of relaxation dynamics

Školiteľ: Zeleňáková, Adriana, doc. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: New superconductors based on high-entropy alloys

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Vysoko-entropické zliatiny (VEZ) predstavujú relatívne novú triedu materiálov, ktorá je v poslednom období predmetom značného záujmu v oblasti základného ako aj aplikovaného výskumu. Tieto zliatiny pozostávajú z niekoľkých konštitučných prvkov (4 - 6), pričom jednotlivé prvky obsadzujú mriežkové pozície s vysokým stupňom vzájomného neusporiadania, t.j. s vysokou konfiguračnou entropiou. Supravodivosť VEZ, s prechodovou teplotou Tc do cca. 10 K a kritickým magnetickým poľom do cca. 20 T, je veľmi stabilná a odolná voči rôznym chemickým ako aj mechanickým vplyvom. Témou navrhovanej dizertačnej práce bude príprava a výskum vlastností nových supravodičov na báze VEZ. Tieto budú zahrňovať VEZ, do ktorých budú inkorporované ľahké prvky, napr. dusík, uhlík alebo vodík, čo povedie k zmenám ich supravodivých vlastností. Navyše bude skúmaný aj vplyv tlaku a hrúbky tenkých filmov VEZ na ich supravodivé parametre. Študent bude pod vedením školiteľa participovať na príprave a charakterizácii vzoriek, experimentálnom výskume, analýze dát a prezentácii dosiahnutých výsledkov.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: High-entropy alloys (HEAs) represent a relatively new class of materials, which has recently been the subject of considerable interest in both basic and applied research. These alloys consist of several constituent elements (4 - 6), while individual elements occupy lattice positions with a high degree of disorder, i.e. with high configurational entropy. Superconductivity of HEAs, with transition temperature Tc up to approx. 10 K and a critical magnetic field up to approx. 20 T, is very stable and resistant to various chemical and mechanical influences. The topic of the proposed dissertation will be the preparation and research of the properties of new superconductors based on HEAs. These will include HEAs, which will incorporate light elements, e.g. nitrogen, carbon or hydrogen, which will lead to changes in their superconducting properties. In addition, the influence of pressure and thickness of HEAs thin films on their superconducting parameters will also be investigated. Under the guidance of the supervisor, the student will participate in the preparation and characterization of samples, experimental research, data analysis and presentation of the achieved results.

Školiteľ: Pristáš, Gabriel, RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Slow magnetic relaxation in hybrid magnets

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Hlavným cieľom doktorandskej práce bude štúdium pomalej magnetickej relaxácie vybraných molekulových magnetov a príprava a magnetická charakterizácia hybridných magnetov na báze vrstevnatých podvojných hydroxidov (angl. layered double hydroxides, LDH) interkalovaných funkčnými aniónmi na báze molekulárnych magnetov s perspektívou ich využitia v kvantových technológiách. Vrstevnaté podvojné hydroxidy (angl. layered double hydroxides, LDH) sú prírodné dvojrozmerné materiály s jedinečnou flexibilitou chemického zloženia. LDH sa skladajú zo zmiešaných vrstiev kovov M2+-M3+, v ktorých sú katióny kovov obklopené hranami spojenými hydroxidovými oktaédrami. Kladný náboj kovových vrstiev je kompenzovaný aniónmi interkalovanými medzi nimi. Metódou aniónovej výmeny je možné interkalovať rôzne typy aniónov, ktoré sa líšia svojím zložením, veľkosťou a nábojom. Magnetické vlastnosti samotných LDH so zložením M2+= Co, Ni a/alebo M3+= Fe, Cr, Mn závisia od obsahu a pomeru katiónov, od medzivrstvovej vzdialenosti, ale aj morfológie. Bude skúmaná spinovo-miežková relaxácia vybraných molekulových magnetov pred a po interkalácii v LDH. Počas doktorandského štúdia uchádzač osvojí tieto praktické zručnosti: príprava LDH, výmena aniónov, určenie štruktúry, SQUID magnetometrie a elektrónovej paramagnetickej rezonancie.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: The main objective of this PhD research is the study of slow magnetic relaxation in selected molecular magnets and preparation and magnetic characterisation of hybrid magnets based on Layered Double Hydroxides (LDH) intercalated with functional anions based on molecular magnets with possible use in quantum technologies. LDHs are natural 2D materials with the unique flexibility of chemical composition. LDHs are composed of the M2+-M3+ mixed metal layers where the metal cations are surrounded by the edge-linked hydroxide octahedra. The positive charge of the metal layers is compensated by anions intercalated between them. More than one type of anion with different compositions, sizes, and charges can be intercalated using an anion exchange process and exchanged. The magnetic properties of LDH themselves with compositions of M2+= Co, Ni and/or M3+= Fe, Cr, Mn depend on the cation content and ratio, interlayer distance, and morphology. Spin-lattice relaxation in selected molecular magnets will be studied before and after intercalation in LDH. During the PhD research, a candidate will acquire the following practical skills: preparation of LDH, anion exchange, structure determination, SQUID magnetometry, and electron paramagnetic resonance.

Školiteľ: Čižmár, Erik, doc. RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Transport and STM studies in misfit layer non-centrosymmetric superconductors. Ising superconductivity, anisotropy and non-reciprocal transport.

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Misfitové vrstvené dichalkogenidy prechodových kovov (TMD) sú intrinsicky necentrosymetrické systémy. Ukázali sme [1–3], že takéto 3D materiály môžu vykazovať konečnú medzivrstvovú vodivosť, pričom si zachovávajú vlastnosti plne dvojrozmerných TMD, vrátane Isingovej supravodivosti. Misfitové vrstvené TMD sú prirodzené supermriežky založené na striedaní vrstiev chalkogenidu so štruktúrou typu rocksalt s kvadratickou symetriou (Q) a hexagonálnych (H) TMD s variabilným vrstvením. Kombinuje sa v nich silná spin-orbitálna väzba a zabudované porušenie inverznej symetrie.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Misfit layer transition-metal dichalcogenide (TMD) have been an intrinsically non-centrosymmetric systems. We have shown [1-3] that such 3D materials can feature interlayer conductivity, while retaining the properties of fully two dimensional TMDs, including Ising superconductivity. Misfit layer TMDs are natural superlattices based on alternations of rocksalt chalcogenide layer with quadratic symmetry (Q) and hexagonal (H) TMD with variable stacking. Strong spin–orbit coupling, and built-in inversion breaking are combined.

Školiteľ: Samuely, Peter, prof. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Specifics of magnetization processes in soft magnetic composites.

Školiteľ: Kollár, Peter, prof. RNDr. DrSc.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Study of 2D effects in 3D intercalated transition metal dichalcogenides.

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Dvojrozmerné (2D) materiály vo všeobecnosti umožňujú realizáciu jedinečných kvantových javov, ktoré nie sú dosiahnuteľné v bežnom trojrozmernom (3D) svete. Príkladom je grafén. Dichalkogenidy prechodných kovov (TMD) majú podobnú štruktúru. Oba materiály môžu byť vrstvené tak, aby vytvárali van der Waalsove heterostruktúry, alebo môžu byť exfoliované do jednotlivých vrstiev. TMD však majú ďalšie vynikajúce vlastnosti, vrátane silnej spin-orbitálnej väzby a supravodivosti. Dvojrozmerné štruktúry sú však náchylné na degradáciu a nie sú praktické pre aplikácie. Trojrozmerné materiály sú robustné, ľahko škálovateľné a prístupné pre širšiu škálu vedeckých analytických techník. Preto je žiaduce nájsť spôsoby, ako chrániť jedinečné vlastnosti 2D materiálov v ich 3D ekvivalentoch. Účinnou stratégiou na „vloženie“ 2D správania do 3D TMD je interkalácia funkčných vrstiev medzi TMD vrstvy. Ako dokazuje rastúci počet nových publikovaných článkov, takéto 3D materiály môžu vykazovať medzivrstvovú vodivosť, pričom si zachovávajú 2D vlastnosti. Budeme študovať fyzikálne vlastnosti materiálov zložených z rôznych TMD interkalovaných rôznymi funkčnými vrstvami, pričom sa zameriame hlavne na 2D kvantové javy prejavujúce sa v týchto 3D zlúčeninách. Okrem makroskopických fyzikálnych charakteristík budeme skúmať ich lokálne elektronické vlastnosti s využitím nášho najmodernejšieho nízkoteplotného skenovacieho tunelového mikroskopu.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Two-dimensional (2D) materials, in general, allow the realization of unique quantum phenomena unattainable in the common three-dimensional (3D) world. A prime example is graphene. Transition metal dichalcogenides (TMDs) have a similar structure. Both can be stacked to form van der Waals heterostructures or can be exfoliated into single layers. But TMDs have an extra variety of excellent properties, including strong spin-orbit coupling and superconductivity. However, 2D structures are prone to degradation and impractical for applications. 3D materials are robust, easily scalable and accessible to a larger range of scientific analytical techniques. Therefore, it is desirable to find ways of protecting unique features of 2D materials in their 3D counterparts. An effective strategy to "embed" 2D behavior into 3D TMDs is to intercalate functional layers between TMD sheets. As evidenced by the growing number of recently published articles, such 3D materials can feature interlayer conductivity, while retaining the properties of 2D TMDs. We will study the physical properties of materials comprised of various TMDs intercalated by different functional layers, focusing mainly on 2D quantum phenomena manifested in these 3D compounds. In addition to macroscopic physical characteristics, we will explore their local electronic properties utilizing our state-of-the-art low-temperature scanning tunneling microscope.

Školiteľ: Samuely, Tomáš, Mgr. PhD., univerzitný docent