The thesis deals with the design of digital I/O card with USB connectivity for Honeywell spol. s r.o. – HTS CZ o.z. company. The main objective is the delay elimination between reading the current state of the inputs and outputs setting which occurs on the actual used commercial card. Further initial analysis outlines possible solutions at the beginning of the work. One of chapters describes USB communication interface, including its com- munications protocol and USB driver implementation on the operating system Microsoft Windows. The digital card has four I/O ports consisting of eight lines. All ports have built-in protection against overcurrent and ESD protection. Digital isolator is used for USB. Power is supplied via USB, but it is optionally possible to connect an external power source. The last part of the thesis is focused on the card driver design.

The master’s thesis deals with the topic new isolation lines of 110 kV. The aim is to propose new insulator hangers. The first, theoretical part focuses on the development of insulators, cutting and possibilities of application. They are the different materials that are used for the production of insulators HV, advantages and disadvantages long rod and cap and pin insulators. There are also described insulator hangers. The theoretical work is to describe thefittings for overhead transmission lines, which are, used to construct a insulator hanger. The last part of the theoretical work is intended distribution towers for overhead lines HV. The practical part deals with the design of new insulator suspensions for specific lines of 110 kV. The results are drawings newly designed hangers and a list of materials (fittings) for individual towers and the total amount of material. The practical part is calculating the differences in the conductor sag using old and new insulators hangers.

The main goal of this thesis is an introducing and guiding the reader with all important aspects of a proposal of ventilation system for cytostatics laboratory, from theoretical knowledge about the issue via familiarization with an appropriate legislative statute, a demonstration of relevant calculations needed for the project, a proposal in the form of technical reports as well. In this thesis the process of validation, which is needed for installed technology in the cleanroom, is also described. The thesis is supported by drawing documentation of real ventilation project for cytostatics laboratory, which follows the aforementioned technical report and calculations.

The layered honeycomb lattice iridate Na2IrO3 is a novel candidate material for either a topological insulator or spin liquid. These states of matter are one possible starting point for the future realization of scalable quantum computation, but may also find application in magnetic memory or low-power electronic devices. This thesis reports on the pulsed laser deposition of high-quality heteroepitaxial (001)-oriented Na2IrO3 thin films with well-defined in-plane epitaxial relationship on 5-by-5 and 10-by-10 square millimeter single-crystalline sapphire, YAlO3 and zinc oxide substrates. Three-dimensional Mott variable range hopping is the dominant conduction mechanism between 40 and 300 K. Moreover, a signature of the proposed topological insulator phase is found in magnetoresistance by observation of the weak antilocalization effect that is associated with topological surafce states. Compared to single crystals, a smaller, 200-meV optical gap in Na2IrO3 thin films is found by Fourier-transform infrared transmission spectroscopy.

Inhalt dieser Arbeit ist die Untersuchung der Physik des ungeordneten wechselwirkenden Elektronenproblems auf der isolierenden Seite des Metall-Isolator-Uebergangs. Als Modellsystem dient dabei ein verallgemeinertes Coulomb-Glas-Modell mit Transfermatrixelementen zwischen verschiedenen Plaetzen, das Quanten-Coulomb-Glas. Ziel ist, herauszufinden, wie sich die Elektron-Elektron-Wechselwirkung auf die Lokalisierungs- und Transporteigenschaften des Modells auswirkt. Im ersten Teil wird das Quanten-Coulomb-Glas in Hartree-Fock-Naeherung behandelt. Da diese Naeherung eine effektive Einteilchentheorie ist, koennen die Lokalisierungs- und Transporteigenschaften mit denselben Methoden wie beim Anderson-Modell der Lokalisierung untersucht werden. Es erweist sich, dasz die Wechselwirkung im Rahmen einer Einteilchen-Naeherung immer zu einer staerkeren Lokalisierung der Zustaende an der Fermienergie und damit zu einer Verschlechterung des Transports im Vergleich zum nichtwechselwirkenden System fuehrt. Dieses Ergebnis laeszt sich auch gut physikalisch verstehen. Im zweiten Teil steht die Frage nach der Gueltigkeit der Hartree-Fock-Naeherung fuer das Quanten-Coulomb-Glas im Mittelpunkt. Dazu werden die Hartree-Fock-Resultate mit Ergebnissen aus der exakten Diagonalisierung sehr kleiner Gitter verglichen. Es werden Lokalisierungskriterien entwickelt, die einen direkten Vergleich mit den Einteilchenlokalisierungsmaszen gestatten. Zur Beurteilung der Transporteigenschaften dient der Gleichstromleitwert nach dem Kubo-Greenwood-Formalismus. Es zeigt sich, dasz die Hartree-Fock-Naeherung den Transport unterschaetzt und dasz die Wechselwirkung im Vergleich zum nichtwechselwirkenden System bei schwacher Unordnung eine Verringerung des Transports und bei groszer Unordnung eine Erhoehung des Transports bewirkt. In dritten Teil werden Idee und Realisierung einer neuen Naeherung, der Hartree-Fock-basierten Diagonalisierung, diskutiert. Ueberlegungen und Untersuchungen zur Konvergenz von Grundzustandsenergie, Energie der angeregten Zustaende, Einteilchenzustandsdichte, Rueckkehrwahrscheinlichkeit und Leitwert werden vorgenommen. Ergebnisse fuer zweidimensionale Systeme mit 12, 16 und 25 Gitterplaetzen bei Halbfuellung werden vorgestellt. Auszerdem erfolgen Untersuchungen mit verschiedenen Wechselwirkungsstarken fuer ein-, zwei und dreidimensionale Systeme mit 25*1, 5*5 und 3*3*3 Gitterplaetzen. Die Resultate aus dem zweiten Teil bestaetigen sich: Fuer genuegend starke Unordnung induziert Wechselwirkung immer eine staerkere Delokalisierung, fuer genuegend kleine Unordnung immer eine staerkere Lokalisierung. / This work investigates the physics of the disordered interacting electron problem on the isolating side of the metal-insulator-transition. A generalized Coulomb-Glass with transfermatrixelements between next neighbours - the Quantum-Coulomb-Glass - serves as model system. The goal is to find out how electron-electron interaction influences the localization and transport properties of the model. In the first part the Quantum-Coulomb-Glass is treated at Hartree-Fock level. Because this approximation is an effective one-particle theory localization and transport properties can be investigated with the same methods as in the Anderson-Model of localization. It ist found that interaction in the framework of an one-particle approximation always leads to an enhanced localization of the states near the Fermi-energy in comparison to the nonintercting system. This also can be well understood within different physically argumentations. The second part centers around the question how valid Hartree-Fock approximation is. Thus Hartree-Fock results are compared with results for exact diagonalization of small lattices. Criteria of localization are developed which allow a direct comparison to measures of single-particle localization. The transport-properties are measured by the zero frequency Kubo-conductance. It shows that Hartree-Fock approximation underestimates the transport and that interaction leads to a decrease of transport in the region of small disorder and to an increase for strong disorder. The third part discusses idea and realisation of a new approximation - the Hartree-Fock-based diagonalization. Aguments and investigations about convergence of ground-state-energy, excited-state-energy, single-particle density of states, return probability and conductance are shown. Results for systems in two dimensions with 12, 16 and 25 sites and half filling are presented. Additionally different interaction strenghts for one-, two- and three-dimensional systems with 25*1, 5*5 and 3*3*3 sites are investigated. The results from part two are hardened: Interaction always leads to enhanced delocalization if disorder is strong enough and always leads to enhanced localization if disorder is small enough.

This dissertation demonstrates the behavior of the electronic transport properties in the presence of a temperature gradient in disordered systems near the metal-insulator transition. In particular, we first determine the d.c. conductivity, the thermopower, the thermal conductivity, the Lorenz number, the figure of merit, and the specific heat of a three-dimensional Anderson model of localization by two phenomenological approaches. Then we also compute the d.c. conductivity, the localization length and the Peltier coefficient in one dimension by a new microscopic approach based on the recursive Green's functions method. A fully analytic study is difficult, if not impossible, due to the problem of treating the intrinsic disorder in the model, as well as, incorporating a temperature gradient in the Hamiltonian. Therefore, we resort to various numerical methods to investigate the problem.

En el presente estudio se realizó un modelamiento de un hospital de base aislada con el aislador elastomérico núcleo de plomo (LRB) de 6 pisos, como medida de protección para obtener menores daños y pérdidas económicas en cuanto a la estructura, ya que un hospital debe garantizar una funcionabilidad continua a cualquier evento sísmico, además, de ser un establecimiento muy importante que alberga a muchas personas. Esta investigación está formulada bajo las pautas del código ASCE 7-16 y SISCF. La investigación está validada por modelos informáticos de hospitales aislados, en lo que se detallara el modelamiento y las propiedades correspondientes del aislador núcleo de plomo, mejorando así su rendimiento sísmico. Los resultados son favorables, con reducciones en las derivas y cortantes de base / In the present study, an isolated base hospital was modeled with the 6-story lead core elastomeric insulator (Lead Rubber Bearing), as a protection measure to obtain less damage and economic losses in terms of structure, since a hospital must guarantee continuous functionality to any seismic event, in addition to being a very important establishment that houses many people. This research is formulated under the ASCE 7-16 and SISCF code guidelines. The research is validated by computer models from isolated hospitals, detailing the modeling and the corresponding properties of the lead core insulator, thus improving its seismic performance. The results are favorable, with reductions in drifts and base shear. / Trabajo de investigación

This thesis aims to (i) design and optimize the geometry of magneto-photonic crystal based on ferromagnetic garnet in order to resonantly enhance the magneto-optical re- sponse, (ii) to explore the possibility of using magnetic shape memory alloy to build an optically active photonic element, using advanced FDTD modeling. A Faraday rotation of 180◦ was reached but with low values of transmissivity. An investigation of the origin of such high values of Faraday rotation led to a conclusion that such structure has to be highly sensitive towards a change of a refractive index of its surroundings. This was confirmed, and so further development of this structure can lead to an efficient concentra- tion detector. Three designs of optically active element utilizing deformation of magnetic shape memory material in the external magnetic field were numerically simulated. Two designs (photonic crystal with cylindric holes in a hexagonal lattice and self-standing foil with cylindric holes in a square lattice) proved to be efficient and worth of further development. 1

Lithium niobate (LiNbO3) is a human-made crystalline which is widely used in modern photonics due to its useful properties. In recent years, there has been significant progress in the development of lithium niobate on insulator (LNOI) technology, realizing a fully functional photonic integrated circuits, thanks to its capabilities in both electro-optics and second-order optical nonlinearity. To integrate laser source and amplifier onto the photonic integrated chips, rare-earth-ion doping has been considered while traditional laser source is difficult to integrate on chip. Among the rare-earth ions, erbium ions can provide laser source at 1550nm, which can meet the requirements of high-speed telecommunication band. In this thesis, we investigated a recent-made erbium-implanted LNOI sample through setting up a homebuilt microscope system. By exciting the erbium-implanted area with 980nm continuous wave laser, the emission light around 1550nm was collected and measured. Developing the setup with an automatic scanning code, the photoluminescence response of the implanted area on the sample was mapped. Conclusively, the investigation of the implanted samples demonstrated that the erbium-ion emitters could emit measurable photoluminescence signal around 1550 nm wavelength in spite of background noise and notably at room temperature. These results demonstrated the capability of the designed microscope while still need to be improved in terms of detectors sensitivity and signal to noise ratio. It also revealed the promising implantation of active Er ions into LNOI chips conveying the fabrication of Er photon sources on thin film lithium niobate in next step. / Lithiumniobat (LiNbO_3) är en konstgjord kristall som är allmänt använd inom modern fotonik på grund av dess användbara egenskaper. Under de senaste åren har det skett betydande framsteg inom utvecklingen av teknologin för litiumniobat på isolator (LNOI), vilket har resulterat i fullt fungerande fotoniska integrerade kretsar, tack vare dess förmågor inom både elektrooptik och optisk icke-linjäritet av andra ordningen. För att integrera laserskälla och förstärkare på de fotoniska integrerade kretsarna har överväganden gjorts om tillsats av sällsynta jordartsmetaller, eftersom det är svårt att integrera traditionella laserskällor på kretsar. Bland de sällsynta jordartsmetalljonerna kan erbiumjoner fungera som laserskälla vid 1550 nm, vilket uppfyller kraven för höghastighetstelekommunikationsbandet. I denna avhandling undersökte vi nyligen tillverkat ett LNOI-prov som hade implanterats med erbiumjoner genom att bygga upp ett hemgjort mikroskopsystem. Genom att excitera det erbium-implanterade området med en 980 nm kontinuerlig våglaser samlades och mättes utstrålningen vid 1550 nm. Genom att utveckla installationen med en automatisk skanningskod kartlades fotoluminescensresponsen hos det implanterade området på provet. Sammantaget visade undersökningen av de implanterade proverna att erbiumjonemitterare kunde avge mätbara fotoluminescenssignaler vid en våglängd omkring 1550 nm trots bakgrundsbuller och framför allt vid rumstemperatur. Dessa resultat bekräftade mikroskopets kapacitet, även om förbättringar behövs vad gäller detektorns känslighet och signal-till-brusförhållandet. De avslöjade också den lovande implanteringen av aktiva Er-joner i LNOI-kretsar och möjligheten att tillverka Er-fotonkällor på tunna filmer av litiumniobat i nästa steg.

In der eingereichten Dissertation wird eine Reihe von niederdimensionalen und frustrierten magnetischen Systemen mit Hilfe der Elektronenspinresonanz (ESR) untersucht, um deren magnetische Eigenschaften und Wechselwirkungen zu charakterisieren. Sowohl niederdimensionale als auch frustrierte Systeme können exotische magnetische Phänomene zeigen, da es in beiden Fällen trotz starker magnetischer Korrelationen zu einer Unterdrückung von konventioneller langreichweitiger magnetischer Ordnung kommen kann. Auf der anderen Seite sind zweidimensionale Systeme wie Graphen und die damit verwandten topologischen Isolatoren interessant für Anwendungen in der Spintronik oder in Quantencomputern. Über das Einbringen von magnetischer Ordnung soll dabei die Kontrolle über den Spin von Elektronen erlangt werden. Es werden quasieindimensionale Spinketten in Cu(py)2Br2 untersucht, die ein gutes Modellsysteme für den Vergleich mit exakten theoretischen Berechnungen darstellen. Durch eingehende ESR-Messungen ist es gelungen, ein Modell für die Ausrichtung der Anisotropieachse zu entwickeln, die senkrecht zur Kettenachse steht. Zusätzlich zum g-Tensor konnten durch Magnetisierungsmessungen das Austauschintegral und dessen Anisotropie bestimmt werden. Die Austauschwechselwirkung kann über die Substitution von Br- mit Cl-Ionen in Cu(py)2(Cl1-xBrx)2 gezielt variiert werden. Des Weiteren wird eine kombinierte Studie aus STM- und ESR-Untersuchungen an monolagigem Graphen mit induzierten Fehlstellen vorgestellt. Es wurden Defekte durch den Beschuss mit Ar-Ionen in Graphen kontrolliert hergestellt, deren lokale elektronische Eigenschaften sich mit STM- und STS-Messungen charakte-risieren lassen. Mit ESR-Messungen konnte gezeigt werden, dass die an den einzelnen Fehlstellen lokalisierten magnetischen Momente eine dominant antiferromagnetische Austauschwechselwirkung besitzen. Die Charakterisierung der magnetischen Wechselwirkungen zwischen lokalisierten Momenten stand auch für den mit Mn dotierten topologischen Isolator Bi2Te3 im Vordergrund, welcher einen ferromagnetischen Phasenübergang bei tiefen Temperaturen zeigt. Anhand des mit ESR beobachteten Korringa-Verhaltens wurde bewiesen, dass die lokalisierten Mn-Spins an leitende Bänder gekoppelt sind und die ferromagnetische Ordnung folglich per RKKY-Wechselwirkung vermittelt wird. Es wurden kurzreichweitige magnetische Korrelationen in einem ausgedehnten Temperaturbereich oberhalb der Ordnungstemperatur beobachtet, die Hinweise auf einen zweidimensionalen Charakter zeigen. Ausgedehnte Temperaturbereiche mit kurzreichweitigen Korrelationen werden ebenfalls in den untersuchten magnetisch frustrierten Materialien beobachtet. In einer kombinierten Studie aus HF-ESR, NMR und µSR wird die Spindynamik in CoAl2O4 charakterisiert, in dem moderate Unordnung zu einem Verschwimmen der Phasengrenze zwischen Neél-Ordnung und einer Spinflüssigkeit mit spiralförmigen Korrelationen führt. Außerdem werden zwei Vertreter aus der Klasse der Swedenborgite behandelt, in denen die Spinstruktur in YBaCo4O7 durch Substitution modifiziert wird. Ziel ist die Entkopplung der enthaltenen Kagome-Schichten, welche ein zweidimensionales frustriertes System darstellen. In den vorgestellten HF-ESR- und NMR-Messungen beobachtet man ein Spinglasverhalten für YBaCo3AlO7, das aus der Unordnung bei der Besetzung der Gitterplätze resultiert. In YBaCo3FeO7 ist die Unordnung geringer und mit ESR-Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass es zu einer effektiven Entkopplung der Fe-Spins zwischen den Kagome-Schichten kommt.