Atomi- és mágneses szerkezetek neutrondiffrakciós vizsgálata = Neutron diffraction study of atomic and magnetic structures

Különböző, modern technológiákkal előállított polikristályos anyagok atomi és mágneses szerkezetének jellemzőit határoztuk meg neutrondiffrakciós mérések Rietveld-módszerrel történő illesztésével. Megállapítottuk, hogy a Sc-mal adalékolt hexaferritben alacsony hőmérsékleten inkommenzurábilis mágneses szerkezet alakul ki. A periódushosszra 98 Angström adódott, a kúp nyílásszögére pedig 40 fokot kaptunk. Kimutattuk, hogy a FeAl2 ötvözet anomális mágneses viselkedését inkommenzurábilis mágneses szerkezete okozza, szemben az irodalomban elterjedt spinüveg állapottal. A töltésrendeződés okozta rácstorzulás - kristály-szimmetriaváltozások - és a lehetséges töltés-és mágneses rendeződést tanulmányoztuk a hőmérséklet függvényében különböző összetételű Bi-alapú manganát-oxid perovszkitokban. Nem-lineáris optikai tulajdonságokkal rendelkező ittrium-aluminumborát kristály szerkezeti paramétereit határoztuk meg Er ill. Yb dópolás hatására. Különböző összetételű nátrumboroszilikát alapű üvegeket állítottunk elő, és a szerkezet jellemzőit vizsgáltuk neutrondiffrakciós módszerrel és a kísérleti adatok fordított Monte Carlo (RMC) szimulációjával. Meghatároztuk a hálószerkezet legfontosabb paramétereit, a parciális atomi párkorrelációs függvényeket, a kötéstávolságokat, a koordinációs számokat, a szerkezetet felépítő egységeket, és egyszerűbb összetételekre a kötésszög- és gyűrűeloszlást is. Sikeresen adalékoltunk UO3-at az üvegbe, és azt tapasztaltuk, hogy az urán beépül a hálószerkezetbe és stabilizálja az üveg szerkezetét. | We have determined the characteristic atomic and magnetic structure parameters for various polycrystalline materials prepared by novel techniques using neutron and x-ray diffraction experimental techniques, and Rietveld analysis data treatment. Formation of an incommensurate magnetic order with 98 ? periodicity length and 40? cone angle has been established in the Sc-substituted hexaferrite. The anomalous magnetic behaviour of FeAl2 alloy was explained by an incommensurate magnetic structure instead of the commonly accepted spin glass structure. Lattice distortion, crystal symmetry changes and charge-magnetic ordering effects were analysed in Bi-based manganese oxide perovskites in dependence of temperature. Changes in lattice parameters and atomic positions were analysed in Er and Yb substituted Yttrium-Aluminum borates. Sodium borosilicate matrix glasses are known as most suitable materials for radioactive waste material storage. We have successfully prepared these matrix glasses with various compositions, and the network structure was analysed by reverse Monte Carlo (RMC) simulation of the neutron diffraction spectra. Several partial atomic pair correlation functions have been revieled, and the characteristic parameters were determined, like the atomic bond distances, coordination numbers, the basic structural units, and for the simple glasses the bond angle- and the ring size distributions, as well. It was found that addition of UO3 stabilizes the network structure

Folyadékok és amorf anyagok szerkezetvizsgálata diffrakcióval és számítógépes modellezéssel = Structural investigations of liquids and amorphous solids by diffraction and computer modelling

Folyadékok és amorf anyagok atomi szintű szerkezetét határoztuk meg neutron- és röntgendiffrakciós, valamint röntgen-abszorpciós (EXAFS) kísérletekkel. A Reverse Monte Carlo (RMC) számítógépes modellezési eljárás segítségével olyan 3 dimenziós, több ezer atomot tartalmazó szerkezeteket generáltunk, amelyek teljes mértékben (azaz a kísérleti hibán belül) konzisztensek voltak a felsorolt kísérleti adatok mindegyikével. A vázolt procedúra-sorozat ('protokoll') több, egymástól néha meglehetősen eltérő folyadék és amorf anyag szerkezetének megértését tette lehetővé a korábbiakban elképzelhetetlen részletességgel és bizonyossággal. E rövid összefoglalóba csak néhány példa említése fér: tetraéder alakú molekulákból álló folyadékokban (pl. szén-tetraklorid) a molekulák orientációs korrelációit tisztáztuk; vizes elektrolitoldatokban rögzítettük a diffrakciós adatok által megengedett koordinációs számokat és a hidrátszférákat jellemző szög-korrelációkat; a DVD-technológia alapjául szolgáló germánium-antimon-tellúr amorf ötvözet szerkezetét elsőként sikerült részletekbe menően tisztázni. A támogatott kutatómunka több mint 40, referált nemzetközi folyóiratban megjelent közleményt eredményezett, amelyek összesített impakt faktora meghaladja a 90-et (azaz 1 impakt-faktor pont 'egységára' kb. 150 eFt volt). | The atomic level structure of liquids and amorphous materials have been determined by neutron and X-ray diffraction, as well as X-ray absorption (EXAFS) experiments. By means of the Reverse Monte Carlo (RMC) computer modelling teachnique, 3 dimensional structures (containing thousands of particles) have been generated that were fully consistent (within experimental errors) with all of the aformentioned experimental data. The series of procedures ('protocol') outlined above made it possible to understand the structure of various (sometimes, rather different) liquids and amorphous materials at an unprecedented level and certainty. Only a few representative examples can be mentioned in such a short summary: we were able to clarify correlations between molecular orientations in liquids containing tethedral molecules (such as carbon tatrachloride); for some aqueous elctrolyte solutions, we have determined the range of coordinations numbers and angular corrrelations that are allowed by diffraction data; the structure of germanium-antimony-tellurium amorphous alloy that forms tha basis of DVD technology could be determined to fine details. The reserach supported by the present OTKA grant resulted in more than 40 publications in referred international scientific journals, with a cumulative impact factor that exceeds 90 (that is, the 'unit price' of 1 impact factor point was about 150 kHUF)

Magnetic cation distribution in a nanocrystalline Fe(3)O(4) spinel

Neutron diffraction study of nanostructured magnetite was performed at room temperature. The actual grain-size was determined from evaluation of X-ray diffraction profiles by the modified Williamson-Hall plot. The atomic structure parameters and the sublattice magnetic moments were determined using the Rietveld refinement of the neutron diffraction spectra. The sublattice magnetization at the octahedral sites decreases with decreasing grain-size, while it remains practically constant at the tetrahedral sites