/JANA KALBÁČOVÁ VEJPRAVOVÁ/
Minulý týden byl na Džurnálu zveřejněn můj text zabývající se nesrovnalostmi v interpretacích výsledků článku Nat. Comm. 7: 12879 (2016). Velmi jsem váhala s uveřejněním, protože jsem se obávala, že článek rozvíří debatu spíše emotivní než vědeckou. Nicméně někteří kolegové, zejména ti, kteří mi pomáhali zjednodušit text tak, aby byl srozumitelný i pro čtenáře mimo obor (což se částečně ukázalo jako nešťastné) mne přesvědčovali, že to se přece ve vědecké komunitě nestane. Zprostředkovaně vím, že to se tomu tak bohužel stalo, a to rozhodně nebylo mým cílem. Proto znovu prosím čtenáře, v případě zájmu, o pečlivé prostudování předchozího i tohoto textu, uvedených referencí, případně dohledání dalších relevantních referencí a ustavení vlastního názoru.
Může tomu napomoci níže uvedené myšlenkové cvičení, které i stručně reaguje na korektně zpracované veřejné dopisy Dr. Navaříka a Dr. Maliny publikované na UP Reflexi.
Toto je můj poslední veřejný příspěvek na toto téma, protože na základě předchozích zkušeností s rostoucím počtem výměn založených na slovním popisu a ne na výpočtech nebo odvozeních pouze roste délka textu, přibývá emočního zabarvení a těžiště problému se posouvá směrem od racionálního jádra. Výsledkem pro čtenáře mimo obor je nula. Emoce by neměly polarizovat interpretace fyzikálních výsledků. Navíc jsou posunem z vědecké do konfrontační polohy do úst, resp. klávesnice protistrany vkládány výroky, jichž se tato nedopustila. Např. že zpochybňuji přítomnost alfa-Fe (ne, pouze se domnívám, že interpretace je složitější) nebo že dávám článek do souvislosti se scientific misconduct (ne, to už učinili opakovaně jiní, manipulace s daty se skutečně řeší a pouze uvádím pozadí a motivaci k publikování textu) nebo nepřímo označuji za původce možných misinterpretací prvního autora (ne, v mém prvním textu není žádná zmínka o zodpovědnosti prvního autora za výsledky a interpretace). I z tohoto důvodu návrh vlastní interpretace neuvádím.
Jen bych podotkla, že jsem se rozhodla pro Džurnál prostě proto, že mnoho zájemců nemá přístup na interní platformy UPOL. Zájemcům nabízím seznam otázek, jejichž odpovědi by měly dát klíč k porozumění toho, co se ve zkoumaném systému děje.1. Jako nedostatečné se některým čtenářům mého předchozího textu jeví, že popisuji průběh ZFC a FC křivek (zero-field cooling a field-cooling, tedy ochlazení vzorku bez vnějšího magnetického pole a s vnějším polem) pomocí jednoduchého modelu bez zahrnutí vlivu mezičásticových interakcí, distribuce velikosti částic a dalších parametrů a složitých výměnných interakcí. Zde uvedené efekty lze do simulací rovněž zahrnout, jen se již nejedná technicky o úplně triviální úlohu pro čtenáře mimo fyzikální či matematické obory. Bohužel jsem ale nedosáhla shody ani s využitím běžných modelů pro popis mezičásticových interakcí, distribuce velikosti částic a dalších parametrů (anizotropní energie, distribuce orientace snadné osy magnetizace částic vůči směru externího magnetického pole). Nicméně je mnohonásobně prokázáno, že výše uvedené jevy technicky vedou k rozšiřování distribuce parametrů monodoménového stavu, což vede typicky ke zploštění křivky ZFC a FC, rozšíření furkace (tedy laicky řečeno ZFC a FZ jsou “dál od sebe”) pod teplotou blokace, zvýšení mediánu teploty blokace a saturaci křivky FC v nízkoteplotní limitě. Dramatického zlepšení jsem nedosáhla ani s dopomocí komplexní atomistické simulace spinové dynamiky, kde lze složité “core-shell” struktury a možné výměnné interakce v nich namodelovat. Dopad změny materiálu (Fe, Co, Ni) na anizotropní konstantu nechť si laskavý čtenář snadno kvantifikuje sám pohledem do tabulek pro objemové materiály a do literatury pro nanočástice, hodnoty typicky fluktuují v rámci jeden a půl řádu.
Otázka 1: Vysvětlí zahrnutí mezičásticových interakcí, distribuce velikosti částic a dalších parametrů, složitých výměnných interakcí díky struktuře “core-shell” přítomnost “paramagnetické” komponenty patrné na FC, ale i ZFC křivkách vzorku s Fe a nepřítomné na ZFC vzorků s Co a Ni ?
2. V návaznosti na předchozí bod proveďme úvahu. Nechť existují tři vzorky o analogické morfologii pozorované na HR TEM – rozložení v prostoru srovnatelné, struktura dílčích částic je core-shell, kde “core” tvoří M = Fe, Co nebo Ni a “shell” fáze M-O-C. Průměr “core” a tloušťka “shell” je mnohonásobně menší než typická tloušťka doménové stěny M a fází M-O-C (v tomto případě srovnatelná s koherenční délkou magnetické struktury), přičemž tyto hodnoty jsou srovnatelné pro všechny vzorky. Efektivní anizotropní konstanta “core” nechť nabývá hodnot fluktuujících v rámci jednoho a půl řádu, jak je pro takové systémy obvyklé.
Otázka 2: Předpoví dostupné komplexní modely to, že průběh křivek ZFC a FC dvou vzorků bude velmi podobný, zatímco průběh křivek ZFC a FC třetího vzorku bude zcela odlišný?
3. Jeden z hlavních výsledků publikace je fakt, že vzorek obsahuje alfa-Fe, které vykazuje superparamagnetickou relaxaci i při 5 K (viz. abstract). Velmi pěknou rozšířenou verzi určení teploty blokace z Moessbauerovských spekter (MS) s využitím publikovaných výsledků poskytl ve svém textu na UP Reflexi Dr. Malina, který uvádí odhad cca 50 K, což je dle mého názoru relevantní. Pro validaci možného superparamagnetismu (SPM) při 5 K lze provést např. výpočet teplotní závislosti velikosti kritického objemu monodomény, relaxačního času váženého vůči časové škále metody nebo s využitím statistické mechaniky spočítat přímo podíl SPM frakce při 5 K. Pozn.: základní model bez zahrnutí efektů diskutovaných v bodě 1 “pomůže” posunout blokovaný režim do nižších teplot.
Otázka 3a: Potvrzují výpočty přítomnost SPM stavu v tomto systému při 5 K, tj. hluboko pod teplotou blokace a v proximitě absolutní nuly?
Otázka 3b: Lze jednoznačně vysvětlit přítomnost singletu pouze persistencí SPM stavu?
Otázka 3c: Budou hodnoty teploty blokace korespondovat teoretickým předpokladům pokud konfrontujeme teplotu blokace z MS cca 50 K a teplotu blokace z magnetických měření, ovšem korigovanou na nulové magnetické pole?
4. Přítomnost nanočástic alfa-Fe o průměru cca 3 nm byla prokázána mimo jiné i metodou SAED. Lze snadno provést simulaci výsledného difrakčního obrazce.
Otázka 4: Je možné pozorovat dostatečně rozlišený příspěvek od nanočástic o průměru koherentně difraktující domény menší než 3 nm?
5. V publikaci je uvedeno, že dochází k blokaci alfa-Fe při cca 26 K a oxidické slupky při cca 55 K. Jednoduchý výpočet poskytne minimální tloušťku slupky nutnou pro takovouto “oddělenou odezvu”.
Otázka 5: Je možné, aby docházelo k “oddělené blokaci” pokud je tloušťka vrstvy mnohonásobně menší než tloušťka doménové stěny v makroskopickém materiálu, případně srovnatelná s koherenční délkou magnetické struktury?
6. Již dříve bylo ukázáno, že MS data z této práce lze nafitovat různými způsoby – množství šumu vede k poměrně velké neurčitosti zastoupení jednotlivých komponent.
Otázka 6: Byla provedena RTG difrakce a korektní Rietveldova analýza, která podpořila jedno z možných fázových složení?
7. V publikaci je diskutovaný tzv. nefiltrovaný a filtrovaný vzorek. Na základě fázového složení lze stanovit počet komponent, které přispívají do teplotní a polní závislosti magnetizace.
Otázka 7: Odpovídají průběhy ZFC a FC křivek fázovému složení (počtu komponent) určenému z MS a tedy plně vysvětlují průběh křivek?
Pokud dosáhnete čistého skóre (odpověď na všechny otázky “ANO”), můžete považovat interpretace výsledků článku v těchto bodech za koherentní. V opačném případě je interpretace výsledků v těchto bodech nekoherentní. Relevanci závěrů článku nechť posoudí bez emocí sám čtenář.