The x-ray group

Oddeleni strukturni analyzy

Historie a personalia

Oddeleni strukturni analyzy navazuje na tradice zalozene profesorem Posejpalem, doktorem Skularim, profesorem Dolejskem a profesorkou Kochanovskou, jejichz vedecka prace byla vzdy nejakym zpusobem spojena s vyvojem metod difrakce rentgenoveho zareni na Karlove univerzite. Zaklady soucasneho oddeleni strukturni analyzy polozil doc. RNDr. Josef Sedivy v roce 1973, kdy vznikla katedra fyziky polovodicu pri reorganizaci byvale katedry fyziky pevnych latek. Docent Sedivy byl vedoucim oddeleni do roku 1985. Strukturni vyzkum se vsak v rentgenove laboratori provadel jiz v dobe pred druhou svetovou valkou, po valce pak pod dohledem a pod vlivem profesora Valoucha a profesorky Kochanovke. Experimentalni vybaveni na zacatku sedesatych let sestavalo z pristroje Mikrometa od firmy Chirana a pristroje firmy Siemens. V obou pripadech se jednalo o zdroje rentgenoveho zareni a sady komurek pro registraci difrakcniho obrazu fotografickou metodou. Jedinym difraktometrem na pracovisti byl difraktometr URS sovetske vyroby s ionizacnim detektorem zareni. K trvale zamestnanym pracovnikum patrili tehdy dva odborni asistenti, jeden technik a jedna laborantka. V soucasne dobe pracuje v oddeleni strukturni analyzy jeden profesor, dve odborne asistenky, dva vedecti pracovnici a jedna odborna pracovnice se specialnim zamerenim na chemii a na metody rentgenove strukturni analyzy. Zmeny v pristrojovem vybaveni, v zamereni vedecke prace a v personalnim obsazeni oddeleni od roku 1992 do soucasnosti naleznete v Annual Reports.

Vedecka cinnost

Drivejsi zarazeni oddeleni na katedru fyziky pevnych latek predurcilo zakladni zamereni vedecke prace na aplikace strukturni analyzy pri studiu fyzikalnich vlastnosti kovu a polovodicu, obecne pak na materialovy vyzkum polykrystalickych latek. Tento trend v zasade pretrvava az do soucasne doby. Prvnim vetsi vedecky projekt oddeleni byl zameren na studium teplotnich kmitu atomu v polykrystalickych vzorcich stribra, medi, horciku, slitin horciku a kadmia, slitin stribra s kadmiem a zinkem. Pozdejsi zamereni na materialy praskove metalurgie vedlo ke studiu teplotnich kmitu atomu v karbidech a nitridech prechodovych kovu. Tyto studie se postupne rozsirovaly i na jine materialy, jako je tellur a krystaly CuCl, pro jejich anizotropni a antisymetricke charakteristiky teplotniho pohybu atomu kolem rovnovaznych poloh. Vyzkum teplotnich kmitu atomu byl tez spojen se zkoumanim povahy a pevnosti meziatomovych vazeb, ktere bylo pozdeji rozsireno i o primejsi analyzu vazebnych charakteristik studiem prerozdeleni elektronove hustoty atomu vlivem vazeb ( tzv. deformacnich elektronovych hustot). Otazkam meziatomovych vazeb byly take venovany poloteoreticke prace zamerene na vysvetleni znamych empirickych vztahu mezi fyzikalnimi velicinami, ktere se nam podarilo vysvetlit z prvnich prinipu pomoci tzv. normovanych potencialovych jam parove interakce atomu.

Od roku 1985 se hlavni vyzkum oddeleni zameril na studium struktury tenkych vrstev. Tento proud, v posledni dobe specializovany tez na multivrstevne struktury, pretrvava az do dneska. Za hlavni prinos v teto oblasti pokladame zjisteni vlivu pikostruktury (tj. odchylek realne struktury tenkych vrstev od rovnovazne objemove struktury ve skale pikometru) na vlastnosti tenkych vrstev, prevazne zkoumanych na prikladu tvrdych a oteruvzdornych vrstev TiN ve spolupraci s laboratori prof. J. Musila z Fyzikalniho ustavu AV CR. Rovnez byla poprve zjistena, popsana a zcasti vysvetlena smerova zavislost pikostruktury tenkych vrstev. Pri studiu jemnych strukturnich efektu v praskovych a polykrystalickych vzorcich se ukazal byt zasadnim jev prednostni orientace krystalitu (textura). Tento efekt ovlivuje registrovanou intenzitu reflexi od polykrystalickych vzorku. I kdyz nejsme specialisty v teto oblasti, byli jsme donuceni najit vhodne a presne korekcni postupy. V poslednich letech jsme tuto zkusenost uplatnily i pri studiu tenkych vrstev, ktere jsou vetsinou silne texturovane. Zavedli jsme metodu zvanou Joint Texture Refinement a parcialni faktory cetnosti pro popis vlivu textury na intenzity reflexi. K metodickym prispevkum v oblasti studia realne struktury latek patri tez odvozeni tzv. orientacnich faktoru pro vypocet hustoty dislokaci z analyzy profilu difrakcnich car. Pri vyzkumu multivrstevnych struktur, predevsim kovovych magnetickych multivrstev, vyuzivame zarizeni a spolupracujeme s pracovniky laboratore ROTAN Fyzikalniho ustavu AV CR, v teoreticke oblasti spolupracujeme s docentem V. Holym z Masarykovy univerzity v Brne. Dalsi oblasti nasi cinnosti je studium difuznich procesu. Nekolik drivejsich praci bylo zamereno na studium intedifuze v praskovych vzorcich, v soucasne dobe jsou systematicky vysetrovany fazove trasformace a vznik ruznych krystalickych fazi v systemech karbidu a nitridu prechodovych kovu pri reaktivnich difuznich procesech. Do teto oblasti patri take vyzkum struktury cermetu. Pozornost byla zamerena tez na vyzkum latek s pozoruhodnymi strukturami a vyznamnymi fyzikalnimi vlastnostmi, napriklad vyzkum struktury vysokoteplotnich supravodicu, vyzkum struktury a vlastnosti interkalatu, fullerenu, slunecnich clanku na bazi CdTe, cermetu z uhlikatych sloucenin, nanokrystalickych materialu (Ge), tenkych kovovych vrstev a vrstev oxidu, nitridu a organickych materialu (polyethylen). Podileli jsme se na vyzkumu slozeni prachovych castic odebranych ze vzduchu z ruznych vysek nad zemskym povrchem. Ze softwarovych produktu nasi laboratore uveme program PROFIT (jedna z prvnich verzi simulace a analyzy celeho difrakcniho obrazu polykrystalickych materialu), jeho podstatne kvalitnejsi a uzivatelsky pohodlnejsi verzi DIFPATAN, program VIEW pro graficke znazorneni atomovych struktur a pro vyuku krystalografie, program ANCOR pro uhlovou korekci mereni na Seemannove-Bohlinove difraktometru pro tenke vrstvy, upravy programu POWLS a Rietveldova programu DBWS9006 pro analyzu texturovanych vzorku a pro mereni v asymetrickem usporadani (napr. v Guinierove ci Seemanove-Bohlinove usporadani) nebo pri naklonenych vzorcich ci uklonenych texturach. Pro analyzu krivek reflektivity a interpretaci vysokouhlovych dat zmerenych na multivrstevnych strukturach byl vytvoren modelove a vypocetne flexibilni program MUSIX.

Pedagogicka cinnost

Posluchacum tretiho rocniku zamereni fyzika pevnych latek je urcena povinna prednaska Struktura latek a difrakce zareni (3/2), demonstracni ulohy metod rtg strukturni analyzy a vedeni seminarnich praci. Podilime se na prednasce Experimentalni metody biofyziky. Ve vyssich rocnicich nabizime Seminar strukturni analyzy a vyberove prednasky Struktura tenkych vrstev a povrchu, Aplikovana krystalografie, Rtg studium realne struktury materialu, Prehled modernich analytickych metod, Prace v prostredi MATLAB ??? Externimi pracovniky zajisujeme prednasky Metody reseni krystalovych struktur (dr. V. Petricek), Difrakce zareni dokonalymi krystaly (dr. Z. Sourek) a Struktura povrchu (doc. I. Bartos). Vydali jsme ctyri tituly skript pro studenty a ucebnici Zaklady strukturni analyzy.

Dalsi cinnost

Laborator strukturni analyzy organizovala ve spolupraci s mezinarodnim strediskem pro difrakcni data (ICDD) ctyri laboratorni testy typu Round Robin zamerene na citlivost rentgenovych difraktometru, presnost mereni intenzit, presnost a reprodukovatelnost analyz pomoci Rietveldova programu a na ucinnost metod stanoveni kvantitativniho obsahu slozek ve smesich. Prispeli jsme kapitolou Radiations Used in Crystallography do mezinarodnich krystalografickych tabulek (International Tables for Crystallography, Vol.C, 1992). Pracovnici laboratore jsou aktivni v organizacni praci Krystalograficke spolecnosti, kde jsme se podileli na organizaci tri mezinarodnich konferenci a na priprave mnoha jednodennich akci i tydennich seminaru.

Mezinarodni spoluprace

Spolupracujeme s kolegy na univerzitnich pracovistich ve Vidni, Regensburku, Helsinkach, Frascati, Grenoblu, Medounu a v Zeneve (drive tez v Amsterodamu, Mnichove, Freibergu, San Diegu a Blacksburgu).

V. Valvoda


Posledni modifikace stranky : 17. 11. 1997
Spravce stranky