História

    Zárodok tohoto oddelenia vzniká už v r.1964 v rámci košického pracoviska bratislavského Fyzikálneho  ústavu SAV. Prvými pracovníkmi skupiny magnetizmu boli A.Zentko a Z.Kubányi, ku ktorým čoskoro pribudol aj L.Potocký a ďalší. Stali sa organickou súčasťou kolektívu Katedry experimentálnej fyziky PF UPJŠ, v priestoroch ktorej pôsobili. V tvorivej práci nadviazali na vtedajšie vedecké aktivity V.Hajka a J.Daniela-Szabóa, orientované na štúdium javov ”reptation” a ”bascule”, objavujúcich sa pri nesymetrickom premagnetovaní feromagnetík. K štúdiu mikrofyzikálnej podstaty uvedených javov sa použila metodika Barkhausenových skokov (B.s.). Aparatúra, ktorú pre tento účel zostrojil A. Zentko, umožnila jednoznačne potvrdiť existenciu negatívnych B.s. v procese magnetovania feromagnetík.
    Keď v r.1969 vzniká Ústav experimentálnej fyziky SAV a skupina magnetizmu sa stáva samostatným oddelením, rozširujú sa možnosti bádania i kooperácie s inými pracoviskami. Nositeľmi výskumného programu sú najmä L. Potocký a A. Zentko. V spolupráci s Matematicko-fyzikálnou fakultou KU v Prahe sa realizuje výskum magnetických vlastností intermetalických fáz zlúčenín uránu s prechodovými kovmi. Okrem štúdia magnetického stavu týchto zlúčenín sa pomocou zariadenia na meranie nízkopoľnej striedavej magnetickej susceptibility mapovalo okolie magnetického fázového prechodu Lavesových fáz systému urán - prechodový kov.
     Podobne ako inde vo svete sa zo začiatku pracovníci oddelenia orientovali na vytváranie možností študovať vlastnosti tuhých látok v extrémnych podmienkach (nízke teploty, silné magnetické polia, vysoké tlaky). Keďže nízkoteplotný program sa realizoval v rámci spolupráce ústavu s Katedrou experimentálnej fyziky PF UPJŠ a neskôr vzniklo v rámci ústavu samostatné Oddelenie fyziky nízkych teplôt, oddelenie magnetizmu sa orientovalo najprv na postavenie aparatúry pre generovanie silných magnetických polí. Už v r.1972 bola takáto aparatúra k dispozícii a umožňovala získať impulzné magnetické polia do 26 T  (260 kOe). V tom čase to bolo jediné zariadenie tohoto druhu na území bývalého Československa. Využilo sa (v spolupráci s Užhorodskou štátnou univerzitou) na štúdium topológie Fermiho plochy BiTe polovodičov. Poslúžilo pre rôzne merania aj pre pracovníkov iných pracovísk. Za významnej pomoci pracovníkov Fyzikálno-technického ústavu nízkych teplôt  Ukrajinskej akadémie vied v Charkove bola v r.1984 v oddelení uvedená do činnosti aparatúra na vyšetrovanie fyzikálnych vlastností tuhých látok pod vplyvom vysokého tlaku (max. tlak 8 kbar, t.j. 0,8 Gpa) (M.Mihalik). Používala sa najmä na štúdium tlakovej závislosti teploty magnetického fázového prechodu amorfných magnetík ako aj hodnoty magnetickej polarizácie nasýtenia. Z ďalších experimentálnych zariadení, ktoré dnes slúžia pracovníkom oddelenia, treba uviesť najmä vibračný magnetometer so supravodivým magnetom do 6 T pracujúci v teplotnom intervale 4,2 až 450 K (J. Kováč), zariadenie na meranie komplexnej susceptibility, Faradayove váhy s elektromagnetom do 0,3 T pracujúce v teplotnom intervale 4,2 až 300 K a iné.
    V oddelení sa začiatkom 70-tych rokov úspešne podarilo zachytiť nástup magnetizmu amorfných látok, a to vďaka spolupráci s Fyzikálnym ústavom SAV v Bratislave, kde na špičkovej úrovni zvládli technológiu prípravy týchto materiálov. Z výsledkov tohto štúdia, ktoré sa v oddelení dosiahli, uveďme aspoň objav koexistencie magnetického usporiadania typu spinového skla a krátkodosahového feromagnetického usporiadania v amorfných štruktúrach systému Fe-Pd-Si, objasnenie niektorých otázok radiačného poškodenia amorfných štruktúr  a  iné  (A. Zentko,  M. Timko,  T. Tima,  L. Novák). O úrovni dosiahnutých výsledkov svedčí skutočnosť, že A. Zentko bol členom päťčlenného kolektívu  fyzikov, ktorému bola v r. 1988 udelená štátna cena. Súbežne  s amorfnými feromagnetickými materiálmi sa v druhej polovici 80-tych rokov začali študovať aj mikrokryštalické Fe-Si materiály (A. Sólyom) pripravené rýchlym chladením taveniny na rotujúcom valci.
     Problematika rýchlochladených materiálov sa výrazne oživila na prelome 80-tych – 90-tych rokov po objave novej triedy magneticky mäkkých materiálov s nanokryštalickou štruktúrou  pripravených kontrolovanou kryštalizáciou pôvodných amorfných prekurzorov. Jednou z charakteristických čŕt týchto materiálov je skutočnosť, že podstatná časť ich atómov sa nachádza v oblasti hraníc zŕn, resp. vo fázových rozhraniach. Vzorky nanokryštalických materiálov sa vyznačujú niektorými novými vlastnosťami, ktoré sa často podstatne líšia od vlastností štandardných polykryštalických vzoriek toho istého zloženia. Medzi takéto materiály patria aj nanokryštalické zliatiny typu FeCuNbSiB (FINEMET) a FeM (Cu)B (kde M=Nb, Zr, Mo, ...), ktoré sú v oddelení už niekoľko rokov predmetom intenzívneho výskumu (I. Škorvánek). Tieto zliatiny sa javia ako extrémne mäkké magnetické materiály, čo v kombinácii s vysokou hodnotou magnetickej polarizácie nasýtenia ich predurčuje na viaceré technické aplikácie. Výskumné aktivity oddelenia v oblasti rýchlochladených magnetických materiálov majú významnú podporu v rozsiahlej domácej i zahraničnej spolupráci. Okrem už spomenutej tradične dobrej spolupráce s FÚ SAV v Bratislave sa úspešne realizuje spolupráca s PF UPJŠ v Košiciach a FEI STU v Bratislave. Zo zahraničných pracovísk ide najmä o veľmi dobrú spoluprácu s Výskumným centrom Geesthacht v Nemecku, s Ústavom molekulárnej fyziky Poľskej AV Poznaň a Fyzikálnym ústavom Poľskej AV Varšava, s Massachusettským technologickým inštitútom v USA a s Ústredným fyzikálnym ústavom Maďarskej AV (KFKI) v Budapešti.  
    Začiatkom 90-tych rokov sa v oddelení začali študovať vlastnosti novej triedy magneticky usporiadaných látok, a to molekulárnych magnetov. V týchto materiáloch nie je nositeľom magnetického momentu atóm či ión, ale celá molekula. V oddelení sa podarilo objaviť prítomnosť magnetického usporiadania vo viacerých organokovových sústavách, akými sú organokovové komplexy xylénovej oranže, cheláty thiosemikarbazónovej skupiny a v poslednom čase hlavne fero- a ferikyanidy vzácnych zemín. Problematika je v súčasnosti predmetom intenzívneho štúdia v oddelení (A. Zentko, M. Zentková, J. Kováč).
    Do pozornosti vedeckého záujmu oddelenia sa v r.1991 dostali aj intermetalické ťažkofermiónové systémy, ktoré tvoria veľmi zaujímavú skupinu magnetických materiálov. V nich, zvyčajne s pravidelnou podmriežkou 4f alebo 5f atómov (Ce, Yb, U) sa pozoruje zmena magnetického správania sa s poklesom teploty zo stavu ”voľne” lokalizovaných momentov (modifikovaných kryštálovým elektrickým poľom) k nízkoteplotnému lokálnemu singletu, kde lokálne momenty sú za určitých podmienok kompletne odtienené vodivostnými elektrónmi (Kondo efekt). Ťažkofermiónové systémy vykazujú kombinácie magnetických a supravodivých vlastností a nájdeme medzi nimi paramagnetiká (CeCu6, CeRu2Si2), antiferomagnetiká s malým momentom (CePd2Si2, CeAl3, U2Zn17) i niekoľko supravodičov (CeCu2Si2, UBe13). Koexistencia supravodivosti a dlhodosahového antiferomagnetického usporiadania sa pozoruje v URu2Si2 (M. Mihalik, S. Maťaš). Pri riešení tejto problematiky sa rozvinula veľmi plodná spolupráca oddelenia s Univerzitou v Amsterdame, Holandsko (príprava dobre definovaných monokryštálov), s Národným centrom výskumu RISO v Dánsku (štúdium neutrónovej difrakcie), Matematicko-fyzikálnou fakultou UK a Fyzikálnym ústavom AV ČR v Prahe (štúdium základných fyzikálnych vlastností).
    V r. 1976 bola v oddelení po prvýkrát časovo náročným postupom pripravená stabilná magnetická kvapalina. Išlo vtedy skôr o laboratórnu atrakciu ako o systematický výskum. K tomu sa pristúpilo asi o 10 rokov neskôr, najmä v súvislosti s možnosťou aplikácie magnetických kvapalín v technickej praxi. Za tým účelom sa rozvinula spolupráca s Technometrou Radotín (riadené podvozky lietadiel), s Ateso Jablonec (nekonvenčný hydraulický tlmič), so ZŤS Dubnica n/V. (hydraulické rozvádzače) (A. Zentko, M. Timko) a i. Dnes je v oddelení zvládnutá príprava magnetických kvapalín na báze rôznych nosných kvapalín (voda, petrolej, minerálny olej, vosk, atď.) s magnetitom ako nosičom magnetického momentu (M. Koneracká). V súčasnosti sa v oddelení študujú základné fyzikálne vlastnosti, štrukturalizačné efekty magnetických častíc, magnetooptické a magnetodielektrické vlastnosti magnetických kvapalín a ich kompozitných systémov s vysokoteplotnými supravodičmi, resp. kvapalnými kryštálmi (P. Kopčanský, M. Koneracká). Osobitná pozornosť sa venuje zvládnutiu naviazania proteínov a enzýmov (pri zachovaní ich biologických vlastností) na magnetické častice s možnosťou využiť  tieto systémy v bioaplikáciach pri cielenom transporte liečiv. Pri štúdiu tejto problematiky sa úspešne spolupracuje s Univerzitou Sheffield vo Veľkej Británii, s Ústavom molekulárnej fyziky, Poznaň v Poľsku a s Ústavom aplikovanej fyziky, Minsk, v Bielorusku. Veľmi úspešná a plodná spolupráca sa realizovala i s VaSÚ VSŽ Košice a to v oblasti štúdia vplyvu povrchovo aktívnych prímesných prvkov (Sb, S) na magnetické vlastnosti elektrotechnických ocelí. Efektívnosť spolupráce dokumentuje aj 6 udelených spoločných patentov. (A. Sólyom, A. Zentko)
    Po objave vysokoteplotnej supravodivosti v r.1986 bola v ústave pomerne rýchlo zvládnutá príprava vysokoteplotne supravodivých zlúčenín, čo umožnilo, aby sa ústav aktívne zapojil do vtedajšieho celoštátneho projektu ”Vysokoteplotná supravodivosť”. Tento projekt bol osobitne finančne dotovaný, čo priaznivo ovplyvnilo budovanie experimentálnej základne ústavu pre výskum vo fyzike tuhých látok. Spočiatku sa kládol dôraz najmä na syntézu nových zlúčenín. Dnes je v strede pozornosti oddelenia mikroštruktúra vysokoteplotných supravodičov. Dosiahli sa originálne poznatky o kryštálových defektoch a mechanizmoch ich vzniku v tavením texturovaných RE-Ba-Cu-O supravodičoch (RE = Y a prvky vzácnych zemín). Získané poznatky sú základom pre pochopenie mechanizmov kotvenia magnetických tokočiar a identifikácií slabých spojov, ktoré kontrolujú kritické parametre tavením texturovaných masívnych RE-Ba-Cu-O supravodičov. Využijú sa aj pri optimalizácii technologických parametrov zabezpečujúcich vysoké  úžitkové vlastnosti týchto supravodičov v spolupráci s Ústavom vysokých fyzikálnych technológii Jena (Nemecko), Národným laboratóriom v Argonne (USA) a Boeing Seattle (USA).
    Za výsledky dosiahnuté pri štúdiu mikroštruktúry tavením textúrovaných RE-Ba-Cu-O supravodičov bola P. Dikovi  udelená cena riaditeľa (S. Tanaka) Medzinárodného centra supravodivých technológii (ISTEC) Tokyo  za rok 1996. Kolektív oddelenia zaoberajúci sa touto problematikou participoval na mnohých medzinárodných výskumných projektoch a úspešne spolupracoval s Technickou univerzitou Viedeň (Rakúsko), IPHT Jena (Nemecko), Národným laboratóriom v Argonne (USA), s Univerzitou v Oxforde (Veľká Británia), Univerzitou Liege a Slobodnou belgickou univerzitou Bruxelles (Belgicko), IHPT Orleans (Francúzsko) a ISTEC Tokyo (Japonsko).

Ústav experimentálnej fyziky SAV
Watsonova 47
040 01 Košice
Slovenská republika
 

Telefón:
+421 55 792 2201
Fax: +421 55 633 62 92
e-mail: sekr@saske.sk

 

Click for Kosice, Slovakia Forecast