Anizotropija transportnih svojstava aproksimanata dekagonalnih kvazikristala

doctoral thesis

• Title (english): Anisotropy of transport properties of approximants to the decagonal quasicrystals
• Author: Petar Popčević
• Mentor: Ana Smontara (mentor)
• Committee member: Slaven Barišić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ana Smontara (član povjerenstva)
• Committee member: Antun Tonejc (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Physics); Zagreb
• Defense date and country: 2010-10-29, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Physics
• Universal decimal classification (UDC): 53 - Physics

Abstract

U radu je proučavana anizotropija transportnih koeficijenata (električne i toplinske vodljivosti, termostruje i Hallovog koeficijenta) monokristala aproksimanata dekagonalnih kvazikristala. Aproksimanata dekagonalnih kvazikristala. zbog natjecanja uređenja kratkog i periodičnog uređenja dugog dosega posjeduju posebno zanimljiva fizikalna svojstva od kojih su neka slična onima kod dekagonalnih kvazikristala. Dekagonalni kvazikristali u dvije dimenzije posjeduju kvazikristalno uređenje dok se u trećoj dimenziji kvazikristalne ravnine periodički slažu. Eksperimentalno je utvrđeno da je anizotropija fizikalnih svojstava dekagonalnih kvazikristala ovisna o broju kvazikristalnih ravnina unutar jedne periodičke jedinice. Stoga se postavilo pitanje je li izražena anizotropija fizikalnih svojstava, mjerenih u, i okomito na ravninu, posljedica kvazikristalnog uređenja unutar dvodimenzionalnih atomskih slojeva i periodičkog uređenja u smjeru okomitom na te slojeve ili je anizotropija posljedica kompleksnog lokalnog atomskog uređenja na skali susjednih atoma bez direktne povezanosti s kvaziperiodičnošću. Zbog nepostojanja translacijske invarijantnosti kvazikristali predstavljaju vrlo složene sisteme za teorijska proučavanja, te se aproksimiraju dekagonalnom kvazikristalnom fazom. Struktura aproksimanata dekagonalnih kvazikristala se može opisati pseudodekagonalnim kristalnim ravninama koje odgovaraju kvazikristalnim ravninama u dekagonalnim kvazikristalima, što se periodički slažu u smjeru okomitom na njih. Lokalno atomsko uređenje aproksimanata slično je onome u kvazikristalima, no kako je kod aproksimanata kristalna struktura periodička, moguće je provesti teorijske proračune za ovu strukturu i usporediti ih s eksperimentima. Kod dekagonalnih kvazikristala transportni koeficijenti mjereni u periodičnom smjeru i kvaziperiodičnoj ravnini pokazuju anizotropiju koja se smanjuje s porastom broja dekagonalnih atomskih slojeva unutar jedne periodične jedinice. Eksperimentalno je opaženo da i kod aproksimanata dekagonalnih kvazikristala koji su periodični duž sva tri smjera veličina anizotropije transportnih koeficijenata pada s pora-stom broja atomskih ravnina koje po lokalnoj atomskoj strukturi odgovaraju dekagonalnim ravninama kod kvazikristala. Utvrđeno je i da je stupanj strukturne savršenosti također faktor koji utječe na iznos anizotropije.

Abstract (english)

Transport coefficients (electrical and thermal conductivity, thermopower and Hall effect) of the monocrystals of approximants to the decagonal quasicrystals have been explored in the thesis. Because of the competition of the short range order and the periodic long range order, they have especially interesting physical properties, some of them resembling those of the decagonal quasicrystals. Decagonal quasicrystals possess two dimensional quasiperiodic arrangements, while in the third spatial direction these quasiperiodic planes are periodically stacked. It has been experimentally determined that the anisotropy of the physical properties of the decagonal quasicrystals depends on the number of the quasiperiodic layers along one periodic unit. The basic question here is whether the anisotropy of the physical properties between the in-plane and the stacking direction is the consequence of the quasiperiodic structural order within the 2D atomic layers versus the periodic order in the perpendicular direction or is it rather a conse-quence of complex local atomic order on the scale of near-neighbor atoms with no direct relationship to the quasiperiodicity. Due to the lack of translational periodicity within the quasiperiodic planes, quasicrystals are very complex systems for the theoretical analysis. The problem can be overcome by considering approximant phases to the decagonal phase. The structure of the approximants to the decagonal quasicrystals can be described by the pseudo decagonal atomic layers that correspond to the quasiperiodic layers in the decagonal quasicrystals, which are periodically stacked along the direction perpendicular to the layers. Local atomic order of the approximant phases is similar to that of the quasicrystals, but, since approximant phases are periodic solids in three dimensions; the theoretical simulations are straightforward to perform. The anisotropy of the transport coefficients of the decagonal quasicrystals measured along the stacking direction and in the quasiperiodic plane is decreasing with the increasing number of the decagonal layers in one periodic unit. It has been experimentally observed that in the approximants to the decagonal quasicrystals, which are 3D periodic solids, the amount of the transport coefficient anisotropy also decreases with the increasing number of the atomic layers that corre-spond to the decagonal layers in decagonal quasicrystals. It has been determined that the degree of structural perfection is also a factor influencing anisotropy amount.

• Keywords: aproksimanti dekagonalnih kvazikristala; anizotropija transportnih svojstava; aluminijeve slitine; kompleksne metalne slitine; električna otpornost; termostruja; Hallov koeficijent; toplinska vodljivost
• Keywords (english): approximation to the decagonal quasicrystals; transport properties; anisotropy; aluminium alloys; complex metallic alloys; electrical resistivity; thermopower; Hall coefficient; thermal conductivity
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:844726
• Study programme: Title: Physics; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje fizika (doktor/doktorica znanosti, područje prirodnih znanosti, polje fizika)
• Type of resource: Text
• Extent: 105 str.
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2017-08-24 07:56:01