NF Bernarda Bolzana ocenil výzkum magnetitu

9. března 2016
Výroční cena Nadačního fondu Bernarda Bolzana za rok 2015 v oblasti fyziky upozornila na aktuální výzkum chování magnetitu při nízkých teplotách. Jejím laureátem se stal RNDr. Richard Řezníček, Ph.D., z katedry fyziky nízkých teplot MFF UK.

Výroční cena Nadačního fondu Bernarda Bolzana za rok 2015 v oblasti fyziky upozornila na aktuální výzkum chování magnetitu při nízkých teplotách. Jejím laureátem se stal RNDr. Richard Řezníček, Ph.D., z katedry fyziky nízkých teplot MFF UK.

Nadační fond Bernarda Bolzana funguje od roku 1999 při Matematicko-fyzikální fakultě UK. K jeho úkolům patří mimo jiné nevýdělečná podpora vědecké a pedagogické činnosti na Univerzitě Karlově v oborech fyziky, matematiky a informatiky, rozšiřování úrovně experimentálních možností a teoretických postupů nebo zprostředkování širšího mezinárodního uplatnění vědeckých výsledků dosažených v daných oborech na UK.

Tradice výročních cen nadačního fondu sahá až do roku jeho vzniku. Uděluje je správní rada podle výsledků odborné soutěže, která probíhá nezávisle ve všech třech sekcích fakulty na základě doporučení příslušných kolegií. Podrobný statut ceny naleznou případní zájemci na samostatné stránce.

O vítězi soutěže v oblasti fyziky za rok 2015 rozhodla správní rada fondu v polovině prosince loňského roku. Stal se jím RNDr. Richard Řezníček, Ph.D., z katedry fyziky nízkých teplot MFF UK. Článek Hyperfine field and electronic structure of magnetite below the Verwey transition, jehož je hlavním autorem, předkládá závěry dlouhodobého výzkumu chování magnetitu při nízkých teplotách. K úspěchu přispěl jistě i fakt, že práce potvrdila a rozšířila jeden z nových teoretických konceptů v této oblasti.

Podrobnosti přibližuje v rozhovoru oceněný dr. Richard Řezníček.

Zaměřujete se na specifické chování magnetitu při nízkých teplotách. O jaké jevy přesně jde?

Článek přihlášený do soutěže se zabývá anisotropií hyperjemného pole na jádrech železa v magnetitu pod tzv. Verweyovým přechodem (viz níže, pozn. red.). Kvantitativně analyzuje závislost velikosti tohoto pole na směru magnetizace ve vzorku. Vycházíme především z dostupných experimentálních dat jaderné magnetické rezonance 57Fe a našich nových teoretických výpočtů z prvních principů, využívajících nedávno publikované přesné krystalografické struktury nízkoteplotní fáze magnetitu. Výsledky analýzy spolu s informacemi o elektronové struktuře, získanými taktéž ze zmíněných ab initio výpočtů, vytvářejí spojení mezi aktuálně známou krystalovou strukturou magnetitu a jeho elektronovou a hyperjemnou strukturou.

Mění se na základě experimentálních důkazů výchozí teoretické postuláty?

Získané poznatky jsme interpretovali v kontextu dosud nevyřešené otázky nábojového uspořádání nízkoteplotní fáze magnetitu s přihlédnutím k současných modelům tohoto uspořádání. Výsledky poskytují podporu a hlubší porozumění nedávno navrženému konceptu trimeronů, který podle aktuálních zjištění hraje zásadní úlohu v mechanismu Verweyova přechodu.

Můžeme pojmenovat historické okolnosti, které iniciovaly výzkum chování magnetitu při nízkých teplotách?

Vedle požadavků technických aplikací feritů obecně byl zájem o výzkum magnetitu podnícen na konci 30. let 20. století prací E. J. W. Verweye, který pozoroval (později po něm pojmenovaný) fázový přechod při nízkých teplotách doprovázený anomální skokovou změnou elektrické vodivosti. Původ tohoto přechodu a s tím spjaté nábojové uspořádání nízkoteplotní fáze se pak staly předmětem řady studií. Navzdory významným pokrokům však tato problematika není zcela objasněná. Z pohledu základního výzkumu tak magnetit představuje nejen modelový systém oxidu železa se smíšenou valencí kationtů, ale také určitý prubířský kámen současných metod fyziky pevných látek.

Proč je studium těchto jevů podstatné?

Studium magnetitu klade vysoké požadavky na použité metody, systematičnost zkoumání a kvalitu interpretace výsledků, přičemž pobízí k hledání nových přístupů a vylepšování stávajících postupů. Pracnost a časová náročnost tohoto výzkumu je však vyvážena možností hlouběji porozumět tomuto složitému materiálu. Tato možnost je navíc umocněna současným vědeckým pokrokem v této oblasti.

Čím mohou nové poznatky do budoucna ovlivnit např. materiálové vědy?

Přes své jednoduché chemické složení Fe3O4 představuje magnetit fyzikálně značně komplikovaný systém nesoucí s sebou celou řadu otázek, jejichž řešení má potenciál vnést světlo nejen do problematiky samotného magnetitu a jemu příbuzných látek, ale pravděpodobně i do některých odlišných systémů vykazujících v určitých rysech obdobné jevy.

Proč jste svoji vědeckou kariéru spojil právě s fyzikou?

Fyzika je jedním z oborů, které mě zajímají už od školních let. Osobně ji považuji za poměrně univerzální disciplínu, a proto jsem si ji zvolil i jako obor studia na univerzitě.

Budete úspěšně započatý výzkum magnetitu dále rozvíjet?

Magnetitu bych se podle možností rozhodně rád věnoval i nadále, neboť mi stále zůstává několik dalších nápadů v různém stádiu rozpracovanosti a myslím, že by byla škoda je opustit. Zároveň se však hodlám zabývat i dalšími problémy fyziky kondenzovaných látek, které jsou mi metodicky blízké.

Překvapilo vás udělení výroční ceny NFBB?

Ocenění NFBB si velice vážím. Potěšilo mě, že se rada NFBB rozhodla ocenit článek, ze kterého sám mám velkou radost, neboť představuje úspěšné završení několikaleté náročné práce nejen mé vlastní, ale i kolegů, s nimiž jsem na článku spolupracoval.

– OMK –

Odkazy: