Fizički odsjek

ISVU nastavnički portal   ISVU studomat

On-line rezervacije predavaonica

RASPORED NASTAVE PO PREDAVAONICAMA

FIZIKA DANAS

DAN OTVORENIH VRATA FIZIČKOG ODSJEKA

5. 4. 2019.



BROŠURA PMF-a

 

Adresa

PMF - Fizički odsjek

Bijenička c. 32

HR-10 000 Zagreb

 

 

 

 

 


Broj posjeta:
1197648

Martina Vrankić s Instituta Ruđer Bošković i Damir Pajić s Fizičkog odsjeka PMF-a sa suradnicima objavili su rad u časopisu Scientific Reports iz Nature grupe o otkrivanju neuobičajenog načina uskladištenja kisika u kristalu barijeva aluminata. Korištenjem niza eksperimenata uspjeli su pokazati pomoću strukturno-magnetskih rezultata, da se kisik skladišti unutar kristala BaAl2O4. To se može postići postavljanjem relativno blagih uvjeta, i potpuno je reciklabilno/reverzibilno, a osim toga, ovo predstavlja drugačiji način skladištenja od uobičajenog za okside metala.

Rad je nastao u suradnji s nekoliko znanstvenika (Jure Dragović, prijašnji diplomand i stručni suradnik na Fizičkom odsjeku PMF-a, Ankica Šarić, Sanja Bosnar, Jasminka Popović i Marijana Jurić s IRB, Angela Altomare i Aurelia Falcicchio iz Italije, Mladen Petravić i Ivana Jelovica-Badovinac sa Sveučilišta u Rijeci, te Goran Dražić iz Slovenije). Korištenjem niza eksperimenata uspjeli su pokazati pomoću strukturno-magnetskih rezultata, da se kisik skladišti unutar kristala BaAl2O4 što je vidljivo putem magnetizacije kvazi jednodimenzionalnih kondenzata kisika. Izlazak i ulazak kisika, kao i drugih plinova, može se postići postavljanjem relativno blagih uvjeta, i potpuno je reciklabilno/reverzibilno, a osim toga, ovo predstavlja drugačiji način skladištenja od uobičajenog za okside metala.

Rad je od 22.10.2019. dostupan na linku "Magnetic oxygen stored in quasi-1D form within BaAl2O4 lattice".

Pronalaženje materijala pogodnih za skladištenje kisika od velikog je značenja za mnoge tehnologije gdje je potrebno pod kontroliranim uvjetima apsorbirati ili otpustiti kisik radi nekih energijskih pretvorbi, katalitičkih procesa, ili jednostavno skladištenje plina bez potrebe za visokotlačnim bocama. Većina materijala iz skupine oksida miješanih metala u kojima je pokazano skladištenje kisika radi na temelju ubacivanja ili izbacivanja kisika u sastavu kristalne strukture, pri čemu dolazi do promjene oksidacijskog stanja metalnih iona. U ovom radu pokazan je potpuno drugačiji način skladištenja, koji otvara nove mogućnosti primjene barijeva aluminata, čije su pogodnosti laka i jeftina sinteza, velika stabilnost, dosad neuočena toksičnost, ali i otvara prostor za nove teorijske modele opisanog procesa, koji se na kraju temelji na kvantnoj fizici. 

Na put prema objavljenome radu ovu grupu znanstvenika dovelo je istraživanje barijeva aluminata BaAl2O4  kao sobnotemperaturnog feroelektrika, kojem su namjeravali izazvati i značajnu magnetizaciju zamjenom aluminijevih iona nekim magnetskim ionima. No, već i čisti BaAl2O4 pokazao je zanimljive pojave u magnetskim svojstvima:

Kada se komadu te keramike koji je stajao nakon sinteze danima na sobnim uvjetima mjeri temperaturna ovisnost magnetizacije, na temperaturama između 45 K i 75 K pojavi se značajan brežuljak u krivulji (kao npr. ružičasti kružići na slici). To ukazuje na kisik, kojem je temperatura antiferomagnetskog prijelaza na 50 K, ali u našem slučaju taj brijeg je mnogo veći nego što bi se moglo pripisati nečistoćama, i razmazanijeg je oblika nego što bi odgovoralo antiferomagnetskom šiljku kisikova kristala. Stoga su provedena mnoga druga mjerenja da bi se potvrdilo hipotezu o skladištenju kisika i utvrdilo mogućnost kontrole toga procesa. Primjerice, ukoliko uzorak stoji dulje vremena unutar magnetometra u kojem vlada podtlak atmosfere helija i potom se ponovno mjeri navedenu krivulju, brijeg na njoj je manji (zeleni rombovi i narančasti trokutići na slici), što ukazuje na postupan izlazak kisika iz keramike izazvan blagim vakuumom, i to većim što u njemu dulje boravi. Jedna drugačija mogućnost izvlačenja svega kisika jest držanje uzorka unutar pećnice na primjerice 100 Celzijevih stupnjeva u cijevi vakumiranoj vakuumskom crpkom. Da bi ga se u tom stanju izmjerilo, treba nekako spriječiti ulazak zraka u keramiku prilikom prenošenja uzorka iz pećnice u magnetometar, jer čim se uzorak izvadi iz vakuuma, u njega bi ušao zrak/kisik. Pokazalo se vrlo učinkovitim puštanje atmosfere argona ili drugog inertnog plina dok je uzorak još unutar cijevi u pećnici prilikom čega taj plin popuni uzorak. Nakon vađenja takvog uzorka iz pećnice i brzog odnošenja u magnetometar izmjerena je ponovno spomenuta krivulja magnetizacije i u tom slučaju ne primjećuje se nikakav brežuljak (svjetlozeleni trokutići na slici) potvrđujući da u keramiku nije ušao kisik. Zrak pri sobnim uvjetima ulazi i zamjenjuje argon u primjetnoj količini na vremenskim skalama od 10ak minuta pa nadalje. Kad se uzorak stavi na sobne uvjete i mjeri nakon nekoliko mjeseci čekanja ponovno u magnetometru, pojavljuje se vrlo visoki brijeg (ljubičasti kvadratići na slici). Eksperimenti su ponovljeni mnogo puta, i takav proces konzistentno je potvrđen, i to potpuno reciklabilno i reverzibilno, a shematski se može opisati slikom:

Rendgenskom fotoelektronskom spektroskopijom pokazana je čistoća kemijskog spoja i druge činjenice koje idu u prilog opisanom procesu. Detaljnijim proučavanjem strukture, uključujući i rendgensku difrakciju i naprednu elektronsku mikroskopiju s difrakcijom, dokazana je kristalna struktura shematski prikazana na sljedećoj slici gdje su zeleno ioni barija, plavo ioni aluminija, crveno ioni kisika koji pripadaju kristalnoj strukturi:


Prikazana kristalna struktura dopušta pri sobnim uvjetima spori ulazak i izlazak plina kisika u tunele koji su ostali neobojeni i nalaze se između aluminija i kisika. Kisik smješten u tunelima prilikom hlađenja ispod 50ak K kondenzira se i kristalizira, te dobiva antiferomagnetska svojstva. Međutim, ti tuneli su tako uski, da ne mogu nastati pravi 3D kristali kisika, nego se on kondenzira u kvazi-1D lance čije magnetsko ponašanje sliči kvantnim spinskim lancima, koje se naslućuje u opisanom obliku krivulje magnetizacije ovisne o temperaturi. 

Takvo ponašanje barijeva aluminata prilikom različitih tretmana na blago povišenim ili jako sniženim temperaturama, u prisustvu i odsustvu različitih plinova, pri blagim nadtlacima ili podtlacima,  motivirajuće je za razmišljanje o dizajnu senzora, posebice kisika koji se može detektirati i putem promjene magnetizacije. Slikovito rečeno, kao da keramika barijeva aluminata "pamti" stanje u kojem se nalazila te je li pritom bilo kisika. Uvođenjem proba osjetljivih i na druge elemente, kao što su razne spektroskopije, moglo bi se vjerojatno isti scenarij primijeniti i za druge detekcije pomoću ovog poznatog materijala.

Rad je financirala Hrvatska zaklada za znanost unutar uspostavnog istraživačkog projekta UIP-2014-09-8276 Multiferoični i magnetoelektrični sustavi. HRZZ nije odgovorna za sadržaj ovog teksta.

► U vezi teme kisika, za one koji vole povezati stvari i sa glazbom, može se poslušati glazbeno djelo Jean-Michel Jarre: Oxygen , ali sada i u obradi Sudar Percussion sastava, dostupno na linku YouTube "Oxygen Sudar percussion".

Autor: webmaster FO
Popis obavijesti

_______________________ 

Webmaster - kontakt e-mail


PMF - Znanost - nova postignuća i druge obavijesti

Martina Vrankić s Instituta Ruđer Bošković i Damir Pajić s Fizičkog odsjeka PMF-a sa suradnicima objavili su rad u časopisu Scientific Reports iz Nature grupe o otkrivanju neuobičajenog načina uskladištenja kisika u kristalu barijeva aluminata. Korištenjem niza eksperimenata uspjeli su pokazati pomoću strukturno-magnetskih rezultata, da se kisik skladišti unutar kristala BaAl2O4. To se može postići postavljanjem relativno blagih uvjeta, i potpuno je reciklabilno/reverzibilno, a osim toga, ovo predstavlja drugačiji način skladištenja od uobičajenog za okside metala. [ ... ]
Doc. dr. sc. Maja Planinić  s Fizičkog odsjeka i suradnici prof.dr.sc. William J. Boone,  Miami University, Ohio, SAD, doc. dr. sc. Ana Sušac, Fakultet za elektrotehniku i računarstvo, Zagreb i dr. sc. Lana Ivanjek, Fakultät für Physik, Beč, Austrija objavili su pregledni rad o uporabi Raschovog modela u edukacijskim istraživanjima u fizici u časopisu Physical Review Physics Education Research .   [ ... ]
Krešimir Kumerički s Fizičkog odsjeka je primjenom neuronskih mreža rasvijetlio aktualna pitanja vezana uz tlak kvarkova u protonu. Rad je objavljen u časopisu Nature [1]. Riječ je o vrlo rijetkom primjeru znanstvenog rada objavljenog u časopisu ovako visokog ranga, a koji je u potpunosti izrađen u Hrvatskoj.  Istraživanja su izvedena u sklopu projekta Hrvatske zaklade za znanost, te Centra izvrsnosti QuantiXLie. [ ... ]
Dr.sc. Sanja Josef Golubić, s Fizičkog odsjeka Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, u ulozi pozvane urednice objavila je znanstvenu knjigu „Neuroimaging - structure, function and mind“, ISBN: 978-1-78985-806-8.   [ ... ]
Znanstvenik Neven Barišić s Fizičkog odsjeka je zajedno sa svojim kolegama iz Poljske (AGH) te SAD-a (MagLab, Florida i University of Minnesota) ustanovio vezu između elektronski i šupljinski dopiranih visokotemperaturnih supravodiča na bazi bakrenih oksida (skraćeno: kuprata). Time je dan značajan doprinos razumijevanju sveukupnog faznog dijagrama kuprata i univerzalnih svojstava tih materijala. Rad je objavljen u časopisu Science Advances. [ ... ]
Znanstvenici s Fizičkog odsjeka Damjan Pelc, Miroslav Požek i Neven Barišić, u suradnji s kolegama s Instituta za fiziku (Zagreb), iz Austrije (TU Wien) te iz SADa (University of Minnesota), predložili su fenomenološki model visokotemperaturnih supravodiča na bazi bakrenih oksida (skraćeno: kuprata), koji na jednostavan način objašnjava i povezuje najvažnija svojstva tih materijala. Rad je objavljen u časopisu Science Advances. [ ... ]
Znanstvenici s Fizičkog odsjeka (E. Tafra, B. Mihaljević, M. Basletić, M. Kuveždić, A. Hamzić) su u suradnji sa znanstvenicima s Instituta za fiziku u Zagrebu, te znanstvenicima iz Japana (Meijo University, Kyoto University, Toyota Physical and Chemical Research Institute), SAD-a (National Science Foundation, Argonne National Laboratory) i Njemačke (Universität Stuttgart), objavili u siječnju 2019. g. zajednički rad u Physical Review B, izabran kao prijedlog urednika (Editors' suggestion). [ ... ]
U časopisu Nature Physics objavljen je članak PHENIX kolaboracije, u kojem se podastiru novi dokazi o nastanku kvark-gluon plazme u ultra-relativističkim sudarima lakih projektila sa ionima zlata.  Kao članovi PHENIX kolaboracije, koautori rada su među ostalima i izv. prof. Mihael Makek i diplomand Nikola Vukman sa Fizičkog odsjeka PMF-a, te nekadašnja studentica Mirta Dumančić.  [ ... ]
Znanstvenici s Fizičkog odsjeka Damjan Pelc, Marija Vučković, Mihael Grbić, Miroslav Požek i Neven Barišić otkrili su novo svojstvo visokotemperaturnih supravodiča, pokazavši da se nastanak supravodljivosti u kupratima može razumjeti kroz univerzalni proces perkolacije. Otkriće je objavljeno u časopisu Nature Communications u suradnji s kolegama iz SAD-a i Japana. [ ... ]
U listopadu 2018. je u Physical Review Applied objavljen zajednički rad suradnika Fizičkog odsjeka (M. Kuveždić, E. Tafra, M. Basletić i A. Hamzić) s istraživačima iz Kine (Beihang University, Peking), Njemačke (Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids, Dresden), Švicarske (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) i nobelovcem A. Fertom (Unité Mixte de Physique CNRS, Thales, Université Paris-Sud, Francuska) o magnetotransportnim i termoelektičnim svojstvima epitaksijalnih tankih filmova Heuslerovih legura Co2TiSn i Co2Ti0.6V0.4Sn. [ ... ]

Poveznice

Sveučilište u Zagrebu

8. 11. 2019. u 12:11