Temat 3. BADANIA FAZY SKONDENSOWANEJ MATERII

Transkrypt

1 Temat 3. BADANIA FAZY SKONDENSOWANEJ MATERII Prace eksperymentalne w tej dziedzinie prowadzone były w Zakładach NZ31, NZ32, NZ34, NZ35 a teoretyczne w NZ33 i NZ31. Wyniki badań fazy skondensowanej materii zaowocowały w 2015 r. 48 publikacjami w czasopismach objętych wykazem Journal Citation Reports (JCR). Zakład 31 zadanie 1. Badania strukturalnych i dynamicznych własności materiałów naturalnych i syntetycznych w różnych skalach wielkości i czasu 1. Modele struktury i dynamiki układów z powierzchniami i złączami oraz układów niskowymiarowych 2. Kwantowo-mechaniczne obliczenia własności materiałów i nanomateriałów Obliczenia mechanizmu transportu jonów metali alkalicznych w wybranych borowodorkach i boranach. Badania struktury i nano-struktury substancji magazynujących wodór metodami mechaniki kwantowej we współpracy z ośrodkami doświadczalnymi. 3. Badanie dynamiki, zjawisk związanych z przemianami fazowymi oraz struktur mezoskopowych w materiałach multiferroicznych i materiałach istotnych dla zastosowań technicznych Ad.1. Wykonano całościowy opis dynamiki cylindrycznych wydrążeń w materiałach izotropowych i pokrytych cienką warstwą: relacje dyspersji fal powierzchniowych, rezonanse powierzchniowe, wektory falowe odcięcia, fazy Airy ego dla pełnego zakresu ilorazu Poissona. P. Sobieszczyk, M. Gałązka i in., Phys. Status Solidi B 252, No. 7, 1595 (2015), Part II, p Przewidziano zakresy temperatur występowania fal powierzchniowych w porach krzemionki MCM-41 z zaadsorbowaną warstwą wody. P. Sobieszczyk i in., Phase Transitions 89, 425 (2015) Zbadano wpływ naprężenia na propagację podłużnych fal w cienkiej płycie o dowolnym ilorazie Poissona. P. Sobieszczyk i in., Phys. Status Solidi B 252, No. 7, 1615 (2015) Ad.2. Metodami ab initio oraz konstrukcji Wulffa przewidziano kształty nanocząstek z uwzględnieniem ligandów oraz ich wpływ na centra katalitycznie aktywne. G. D. Barmparis, Z. Łodziana i in., J. Nanotechnol., 6, 361, (2015) Wyznaczono strukturę i fale sieciowe oraz potwierdzono pomiarami we Francji, Belgii i Danii w związku Na[Al(NH2BH3)4]. I. Dovgaliuk, Z. Łodziana i in., Chem. Eur. J., 21, 14562, (2015) Wyliczono stałe kwadrupolowe dla tlenu 17 O i ich zależność od deformacji wiązań, w grupach hydroxylowych oraz wody zaadsorbowanej na zeolicie DX. P. Błoński, Z. Łodziana i in., J. Phys. Chem. C, 119, 19548, (2015) Wyznaczono prawidłową strukturę faz przejściowych w [{M(Et2O)2}Mn2(BH4)5] (M=Li+, Na+). N. A. Tumanov, Z. Łodziana i in., Dalton Trans., 44, 6571, (2015) Podsumowano prace nt. nieporządku rotacyjnego w borowodorku litu. A. Remhof, Z. Łodziana i in., EPJ Web of Conferences 83, (2015) Ad.3. Podano nowe, ujednolicone równanie skalujące przenikalność elektryczną w materiałach ciekłokrystalicznych i cieczach szkłotwórczych wykazujących procesy beta i zachowania typu 23

2 excess wing. M. Gałązka i in., J. Appl. Phys. 118 (2015) Wykonano teoriogrupową analizę granic domenowych i mechanizmu uporządkowania w nowym materiale ferroelastyczno-ferroelektrycznym. A. Piecha-Bisiorek, M. Gałązka i in., Adv. Mater. 27 (2015) Wyznaczono własności strukturalne i wibracyjne Na[Al(NH2BH3)4] (uwalnia 9% wodoru poniżej 200 K). Znaleziono fale i rezonanse powierzchniowe w cylindrycznych porach materiałów sprężystych, m.in. w krzemionce MCM-41. Podano nowe, ujednolicone równanie skalujące zespoloną przenikalność dielektryczną dla różnych klas materii miękkiej. Opublikowano w 2015 roku 9 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR z tego zadania. Zakład 31 zadanie 2. Badania fazy skondensowanej metodami spektroskopii jądrowej; anihilacja pozytonów. 1. Pomiary objętości swobodnych w materiałach molekularnych i polimerach metodą anihilacji pozytonów Opis lokalnych właściwości mikroskopowych dla wysoko uporządkowanych faz ciekłokrysztalicznych wybranych materiałów. 2. Badania defektów sieci krystalicznej w metalach i stopach Zakres obejmował: badania warstw wierzchnich w metalach i stopach, badania stali austenitycznej i nanodyspersyjnych stopów aluminium. Celem prac dotyczących warstwy wierzchniej jest określenie wpływu różnych czynników na zasięg i rodzaje defektów powstałych podczas jej tworzenia w procesie tarcia ślizgowego. Rozpoczęto także badania procesu rekrystalizacji w warstwie wierzchniej. Prowadzone były także przygotowania do badania stali austenitycznej w celu identyfikacji defektów, które powstają w procesie zaniku martenzytu odkształceniowego. Celem badań nanodyspersyjnych stopów aluminium jest weryfikacja lokalizacji pozytonów w nanowydzieleniach w osnowie aluminium. Do badań wykorzystane były techniki pomiarów czasów życia pozytonów, spektroskopia poszerzenia dopplerowskiego, koincydencyjnego poszerzenia dopplerowskiego, a także wiązki powolnych pozytonów. Ad.1. We współpracy z Instytutem Fizyki UMCS w Lublinie przeprowadzono pomiary zależności temperaturowych czasów życia pozytonów dla przedstawiciela szeregu homologicznego cyjanatobifenyli (6TCB). Razem z otrzymanymi wcześnie wynikami dla 4TCB pozwoliło to potwierdzić nowy model uporządkowania molekuł w fazie smektycznej E. Zależności temperaturowe dla przechłodzonej fazy smektycznej E 4TCB zostały opisane za pomocą dwustanowego modelu przejścia szklistego. We współpracy z Rensselaer Polytechnic Institute USA przeprowadzono badania objętości swobodnej metodą anihilacji pozytonów w układach nanodyspersyjnych: SiO2-PGMA- Thiophene, SiO2-PGMA-Anthracene. Otrzymane wyniki potwierdziły wcześniejsze rezultaty otrzymane techniką PVT, tj. bardzo niewielki wzrost ok. 1-2% objętości swobodnych w badanych próbkach. 24

3 Ad.2. Pozytywnie zweryfikowano fakt lokalizacji pozytonów na granicy nanowydzieleń w stopach nanodyspersyjnych aluminium wykorzystując w tym celu technikę koincydencyjną poszerzenia dopplerowskiego. W stopach tych przeprowadzono także badania zasięgu warstwy wierzchniej powstałej w wyniku tarcia ślizgowego wykazując istotny wpływ nanowydzieleń na jej zasięg. Potwierdzono bardzo silny efekt akumulacji pozytonów w układach proszków metali w osnowie z żywicy epoksydowej. Przy współpracy Uniwersytetem Chiba w Japonii przeprowadzono pomiary warstw wierzchnich powstałych w procesie cięcia w foliach Cu, Ti i Fe. W ramach przygotowania badań austenitycznych stali wysokomanganowych przeprowadzono pomiary dla odkształconego przez walcowanie stopu Fe-Mn. Metodą anihilacji pozytonów wykazano istnienie lokalnej struktury w fazach ciekłokrystalicznych substancji 4BT: antyrównoległe porządkowanie molekuł w SmA i zjawiska nanosegregacji w SmE. W układach nanocząstek metalicznych w żywicach epoksydowych stwierdzono występowanie tzw. efektu akumulacji pozytonów. W próbkach stali nierdzewnej implantowanej wysokoenergetycznymi protonami w ZIBJ w Dubnej, dla wiązki powolnych pozytonów potwierdzono poprawność rozwiązania modelu dyfuzyjnego uwzględniającego tzw. schodkowy rozkład defektów w obszarze przy powierzchni. W roku 2015 opublikowano 10 prac w czasopismach wyróżnionych w JCR dotyczących badań w omawianym zadaniu. Zakład 34 zadanie 3. Badania właściwości magnetycznych materiałów objętościowych i nanostrukturalnych 1. Badania właściwości magneto-termodynamicznych materiałów molekularnych techniką stało- i zmiennoprądową 2. Analiza teoretyczna oraz symulacje kwantowe dla magnetycznych układów molekularnych różnej wymiarowości 3. Poszukiwanie funkcjonalności magnetycznych materiałów molekularnych 4. Badania właściwości magnetycznych związków międzymetalicznych, ferroików tlenkowych i układów hybrydowych oraz ich dyskusja Badania właściwości magnetycznych nowych materiałów prowadzono przy pomocy wysokoczułego magnetometru SQUID oraz obliczeń modelowych. W ramach tematyki funkcjonalności materiałów molekularnych badano efekt magnetokaloryczny dla związku Mn2-imidazol-Nb(CN)8, wykazującego cechy gąbki magnetycznej. Wyniki, porównane z danymi uzyskanymi wcześniej dla pokrewnych faz związku, zostały zanalizowane przy pomocy modelu pola molekularnego. Przeprowadzono analizę teoretyczną anomalii Schottkiego w cieple właściwym kompleksu Cr(NH3)6](BF4)3 w polu magnetycznym 1T, 3T, 5T i 9T. (Współpraca z Japonią) Analiza właściwości magnetycznych sześciocentrowego klastra Cu4Gd2 pozwoliła stwierdzić, że sprzężenia nadwymienne Cu(II) Gd(III) oraz Cu(II) Cu(II) mają charakter ferromagnetyczny, wobec czego całkowity spin stanu podstawowego klastra wynosi S=9. Poza oddziaływaniami wewnątrzklastrowymi odnotowano istnienie słabych oddziaływań antyferromagnetycznych pomiędzy klastrami. Dla izostrukturalnych dwucentrowych molekuł Ln2, gdzie Ln=Tb, Dy, Ho, Er, Tm i Yb, skonstruowano model zawierający przyczynki od pola krystalicznego, oddziaływania 25

4 nadwymiennego pomiędzy jonami Ln(III) oraz oddziaływania z polem magnetycznym, na podstawie którego wyliczono własności magnetyczne i porównano z eksperymentem. Rachunki pozwoliły stwierdzić sprzężenie ferromagnetyczne w molekułach z Tb, Dy, Er i Yb, natomiast sprzężenie antyferromagnetyczne w molekułach z Ho oraz Tm. Tylko w przypadku związku z Er wykryto indukowane polem zachowanie typu magnesu molekularnego (SMM). W ramach poszukiwań układów multiferroicznych badano ceramiki (1-x)Ba0.95Pb0.05TiO3 xco2o3 (x 0.02). Stwierdzono, że próbka z x=0.02 jest złożonym aglomeratem zawierającym drobnoziarnistą matrycę BaTiO3 oraz tlenek kobaltu z temperaturą Neela 40 K. Wartość stałej Curie odpowiada obecności w molu substancji dwóch jonów Co 3+ w stanie wysokospinowym. W temperaturach poniżej 10 K widoczne są domieszki paramagnetyczne. (Współpraca z Uniwersytetem Pedagogicznym, Kraków) Wykonano serię pomiarów zależności temperaturowej podatności diamagnetycznej związku na bazie kompleksu oktaedrycznego [Mo IV (CN)6]. Wyniki posłużyły do analizy kwantowomechanicznej interpretacji nietypowych własności kompleksu. (Współpraca z Wydz. Chemii UJ). Przy pomocy kalorymetrii adiabatycznej i relaksacyjnej zbadano polimorfizm fazowy oraz właściwości magnetyczne związku opartego na kompleksie Cr(NH3)6](BF4)3. Układ wykazuje cztery przejścia fazowe w zakresie temperatury od 9 K do 300 K. Analiza teoretyczna anomalii Schottkiego, obserwowanej w cieple właściwym w obecności pola magnetycznego 1T, 3T, 5T i 9T dla temperatur poniżej 20 K, pozwoliła wyznaczyć parametr anizotropii osiowej jonu Cr(III), D =0.23 K. Stwierdzono brak oddziaływań magnetycznych między kompleksami. Wyznaczono efekt magnetokaloryczny dla kilku faz materiału molekularnego Mn2-L- Nb(CN)8, otrzymanych przy odwadnianiu, przyłożeniu ciśnienia, oraz zmianie niemagnetycznego ligandu L, o różnych temperaturach Tc magnetycznego przejścia fazowego (20 K 100 K). Stwierdzono, że wielkość efektu maleje z temperaturą przejścia jak Tc -2/3, natomiast zależność efektu od pola magnetycznego dostarcza informacji o modelu oddziaływania magnetycznego i zachowaniu krytycznym. Badania dynamiki metanolu mogą mieć znaczenie w procesach technologicznych syntezy benzyny z metanolu. Opublikowano w 2015 roku 5 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR z tego zadania. Zakład 35 zadanie 4. Prace nad poznaniem struktury i dynamiki materii miękkiej i materiałów funkcjonalnych przy pomocy komplementarnych metod doświadczalnych i obliczeniowych 1. Badanie polimorfizmu i dynamiki w substancjach organicznych o różnym stopniu uporządkowania (we współpracy z Uniwersytetem w Pizie i Uniwersytetem w Tsukubie oraz z Laboratorium Fizyki Neutronowej im. Franka w ZIBJ w Dubnej, Rosja) 2. Badanie nowych materiałów zawierających substancje pochodzenia naturalnego 3. Badanie zmian własności fizykochemicznych nowych materiałów pod wpływem wodoru, pod kątem ich zastosowania do magazynowania wodoru 4. Badania własności cieplnych i parametrów krytycznych materiałów o budowie molekularnej. Rozbudowa aparatury badawczej w laboratorium kalorymetrii Komplementarnymi metodami eksperymentalnymi badano polimorfizm substancji ciekłokrystalicznych oraz substancji pochodzenia naturalnego (cholesterol i jego pochodne, 26

5 rezorcinol, kwas litocholowy). Prace te były wsparte kwantowo-chemicznymi obliczeniami ab initio. Badano fazy ciekłokrystaliczne metodą anihilacji pozytonów. W obszarze dynamiki prętopodobnych ciekłych kryształów określono wpływ ruchów flip-flop molekuł na przebieg relaksacji dielektrycznej w tych substancjach. Kontynuowano badania własności elastomerów magnetoreologicznych metodami rozpraszania neutronów. Zbadano i opisano zjawisko tzw. zimnej krystalizacji w mezogenie 4CFPB (4-butylbenzoesan 4 cyjano-3-fluorofenylu). Faza nematyczna tej substancji tworzy przy ochładzaniu stan szklisty, który ogrzewany przechodzi do metastabilnej fazy nematycznej, a następnie krystalizuje kolejno do fazy CrII i stabilnej CrI (proces zależny od tempa zmian temperatury). Zjawisko to, opisane wcześniej dla innych ciekłych kryształów, wyjaśniono proponując współudział dwóch procesów termodynamicznych: klasycznego, opisanego znanym modelem Avramiego-Ozawy dla stałego tempa ogrzewania i drugiego, inicjowanego dyfuzją cząsteczek. Udział tego drugiego mechanizmu staje się istotny dla wolnego tempa ogrzewania. Zaproponowano nowe, uogólnione relacje skalowania dla części rzeczywistej i urojonej przenikalności elektrycznej dla dielektryków w szerokim zakresie temperatury. Skalowanie to zostało sprawdzone dla szeregu substancji ciekłokrystalicznych, a także dla danych teoretycznych klastrowego modelu Dissado-Hill. Bardzo skutecznym, choć rzadko stosowanym (ze względu na dostępność aparatury i specjalistów) sposobem badania lokalnej struktury uporządkowanych faz ciekłokrystalicznych jest metoda anihilacji pozytonów. We współpracy z Zakładem Badań Strukturalnych poddano analizie fazy smektyczne A i E stwierdzając antyrównoległe porządkowanie molekuł w fazie SmA i rodzaj zjawiska nanosegregacji w fazie SmE. We współpracy z Instytutem Chemii UPH w Siedlcach podjęto badania substancji, w których polimorfizm fazowy i inne własności fizyczne są efektem rozbudowanej sieci wiązań wodorowych. W ramach tego programu przebadano wpływ wiązań wodorowych na polimorfizm rezorcinolu, wykorzystując techniki spektroskopowe, dyfrakcję rentgenowską oraz kwantowochemiczne obliczenia ab-initio. Drugą substancją poddaną badaniom w ramach tego programu był kwas litocholowy. Substancja ta krystalizuje z roztworu, ale stopiona polimeryzuje lub podczas ochładzania nie wraca do fazy krystalicznej, lecz przechłodzona ciecz ulega zeszkleniu. Odpowiedzialne za to są silne, pojedyncze lub podwójne wiązania wodorowe, prowadzące do agregacji cząsteczek. Wniosek taki, wyjaśniający wyniki analizy termicznej, strukturalnej, oraz skaningowej kalorymetrii różnicowej, uzyskano drogą obliczeń kwantowo-chemicznych. W ramach tej samej współpracy kontynuowano badania nowych mezogenów z estrowymi pochodnymi cholesterolu (nosbch). Substancje te (dla n=7 10) cechuje występowanie wysokotemperaturowej fazy cholesterolowej, ponadto dla n=10 stwierdzono bogaty polimorfizm z temperaturami przejść zależnymi od historii termicznej. Również tutaj wyniki pomiarowe zinterpretowano w oparciu o obliczenia kwantowo-chemiczne. Opublikowano w 2015 roku 9 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR z tego zadania. Zakład 32 zadanie 5. Metody magnetycznego rezonansu jądrowego w badaniach struktury ciał stałych i dynamiki molekularnej Unikalna w skali światowej aparatura umożliwia pomiary widm i relaksacji dla deuteronów w temperaturach K. Dodatkowe wyposażenie stanowią sondy z rotującą próbką (MAS) umożliwiające pomiary widm na wielu jądrach, np. 29 Si, 27 Al, 31 P, 11 B, 51 V. Metoda MAS 27

6 umożliwia badania struktury katalizatorów w celu optymalizacji ich ważnych technologicznie właściwości. Z kolei dynamika cząsteczek, wprowadzonych do komór zeolitów, odzwierciedla ich oddziaływania z centrami adsorpcji co pozwala na charakteryzację zjawisk powierzchniowych. 1. Badanie dynamiki cząsteczek i ich oddziaływań metodami deuteronowej spektroskopii rezonansu magnetycznego w ważnych technologicznie zeolitach 2. Zastosowanie spektroskopii MAS-NMR o wysokiej zdolności rozdzielczej w ciele stałym do badania struktury nowych katalizatorów syntetycznych Ad.1. Bogaty materiał doświadczalny w zakresie widm i relaksacji zebrany w poprzednich latach dla D2O i CD3OD w zeolitach został poddany dogłębnej analizie. Jako model wybrano komórkę elementarną zeolitu DY. Metodami DFT obliczono zależność stałej kwadrupolowej dla 17 O od parametrów strukturalnych takich jak odległości Si O i Al O oraz kąta w wiązaniach Si O Al i Si OD Al. Obliczone wielkości stałej kwadrupolowej dla deuteronów wykazują liniową zależność od odległości O D i podlegają następującemu uszeregowaniu O3 < O2 < O4 < O1 w zależności lokalizacji na wyróżnionych pozycjach tlenów w strukturze zeolitu. Jest to istotna informacja, ponieważ większa stała kwadrupolowa oznacza mniejszą aktywność katalityczną. Wykazano tworzenie się klastrów molekuł wody np. heksamerów. Obliczone parametry wykazują dobrą zgodność ze zmierzonymi. Poddano analizie złożoną, wieloeksponencjalną relaksację dla CD3OD w zeolicie NaY. Opracowano procedurę obliczeń prowadzącą do stwierdzenia szerokiego rozkładu czasów korelacji i wyznaczono parametry opisujące go dla poszczególnych struktur. Współpraca z Uniwersytetem w Turku (Finlandia). Ad.2. Celem prowadzonych badań jest opracowanie nowych materiałów z zakresu katalizatorów, nanomateriałów i szkieł optycznych, o unikalnych własnościach fizyko-chemicznych, które mogą znaleźć praktyczne zastosowanie w katalitycznych procesach produkcyjnych, ochronie środowiska, zielonej chemii, nanotechnologii i optyce. W badaniach tych spektroskopia wysokiej zdolności rozdzielczej w ciele stałym MAS-NMR stanowi niezbędne uzupełnienie standardowych metod służących do charakterystyki struktury materiałów heterogenicznych. Przeprowadzone badania obejmowały: Badania dynamiki procesu krystalizacji warstwowego zeolitu MCM-56 za pomocą spektroskopii MAS-NMR na jądrach 29 Si i 27 Al. Współpraca z Wydziałem Chemii UJ. Charakterystykę katalizatorów hybrydowych za pomocą spektroskopii MAS-NMR na jądrach 31 P. Badania spektroskopowe porowatych hetero-struktur glinowych modyfikowanych żelazem, za pomocą spektroskopii MAS-NMR na jądrach 29 Si. Współpraca z Instytutem Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN. Badanie struktury nanokryształów azotku galu otrzymywanych dwoma metodami, za pomocą spektroskopii MAS-NMR na jądrach 71 Ga. Określenie wpływu metody konwersji prekursorów krzemowo-organicznych do nanoproszku węglika krzemu, za pomocą spektroskopii MAS-NMR na jądrach 29 Si. Współpraca z Wydziałem Paliw i Energii AGH. Badania strukturalne szkieł krzemianowych modyfikowanych strontem i barem, za pomocą spektroskopii MAS-NMR na jądrach 29 Si. Współpraca z Wydziałem Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH. 28

7 Prowadzono badania dynamiki molekuł ND3 oraz (CD3)2CO metodami rezonansu magnetycznego w komorach zeolitów. Stwierdzono występowanie, oprócz reorientacji molekuł, również przeskoków rotacyjnych wokół osi symetrii, obserwowanych dotychczas tylko w polimerach. Opublikowano w 2015 roku 7 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR z tego zadania. Zakład 33 zadanie 6. Badania komputerowe struktury i dynamiki materiałów krystalicznych i nanomateriałów 1. Zbadanie własności strukturalnych i dynamicznych chalkopirytów metodami obliczeniowymi z pierwszych zasad Zbadanie struktury i wyliczenie fononowych krzywych dyspersji oraz fononowych gęstości stanów w wybranych tlenkach i nanostrukturach ziem rzadkich Wyznaczenie struktury krystalicznej i dynamiki sieci w złączach multiferroicznych typu BaTiO3/Fe Ad.1. W ramach zadania zmieniając ciśnienie zewnętrzne pokazano, jak wyliczone wielkości mechaniczne: stałe elastyczne, moduł sztywności i ściśliwość kryształu, a także własności dynamiczne opisywane relacjami dyspersji fononów, widmem gęstości stanów fononowych, czy w końcu wyliczane z nich własności termodynamiczne, zależą od stałych sieciowych sieci krystalicznej (objętości komórki elementarnej). Na przykładzie dwuselenku srebrowomiedziowego (AgGaSe2) zbadano również zależności wymienionych wielkości wynikające ze zmiany stałych sieciowych spowodowanej zastosowaniem różnych przybliżeń członu korelacyjno-wymiennego hamiltonianu (LDA, GGA i GGA-PBE). Dodatkowo wyznaczono wpływ doboru tego przybliżenia na opis ciśnieniowego przejścia fazowego w AgGaSe2: zachowanie miękkiego drgania fononowego odpowiedzialnego za przejście fazowe, ciśnienie krytyczne i stabilność struktury powyżej przejścia. Najlepszą zgodność z dostępnymi wynikami eksperymentalnymi otrzymano dla przybliżenia LDA. Ad.2. Wyznaczono i porównano własności dynamiczne sieci dwóch tlenków europu: EuO i Eu2O3. Dla EuO otrzymano bardzo dobrą zgodność wyliczonych fononowych krzywych dyspersji z pomiarami metodą nieelastycznego rozpraszania promieni X oraz parcjalnej gęstości stanów fononowych Eu z wynikami pomiarów metodą nieelastycznego rozpraszania jądrowego. Obydwa eksperymenty przeprowadzono na synchrotronie ESRF w Grenoble. Wyliczone i zmierzone fononowe gęstości stanów wykazują dużą zgodność również dla Eu2O3. Otrzymane widma fononowe umożliwiły wyznaczenie podstawowych własności termo-elastycznych badanych materiałów: entropii sieciowej, ciepła właściwego, stałych siłowych, temperatury Debye'a. Wykonano również pomiary gęstości stanów fononowych dla cienkich warstw tlenku EuO. Ad.3. Wykonano obliczenia z pierwszych zasad dla monowarstwy żelaza położonej na powierzchni BaTiO3(001) używając dwóch potencjałów PBE i HSE w celu zbadania wpływu efektów korelacyjno-wymiennych na strukturę krystaliczną i elektronową badanego układu. Dla zoptymalizowanych struktur wyliczono fononowe krzywe dyspersji. Analiza miękkich modów posłużyła do wyznaczenia deformacji ferroelektrycznej wywołanej przesunięciami atomów z położeń wysokosymetrycznych w kierunku równoległym i prostopadłym do powierzchni. Obliczenia przeprowadzono również dla czystej powierzchni BaTiO3, co dało możliwość 29

8 zbadania wpływu monowarstwy Fe na deformację ferroelektryczną. Nową formę tlenku żelaza (FeO) w postaci cienkich warstw na powierzchni platyny wytworzyli i przebadali fizycy Krajowego Naukowego Ośrodka Wiodącego KNOW w Krakowie. Grupa z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN była odpowiedzialna za komputerowe symulacje materiałowe. Materiał posiada unikatowe własności elektryczne i magnetyczne, które mogą być wykorzystanie w spintronice, a także przy konstruowaniu różnego typu czujników i detektorów. W badanym układzie zaobserwowano zmianę charakteru drgań atomowych od dwuwymiarowego dla 1-2 monowarstw do trójwymiarowego dla grubszych warstw. Phonons in Ultrathin Oxide Films: 2D to 3D Transition in FeO on Pt(111) N. Spiridis, et al.; Physical Review Letters 115, (2015) Opublikowano w 2015 roku 8 artykułów w czasopismach wyróżnionych w JCR z tego zadania. 30