Zakłady według daty modyfikacji

Badania



Cele badawcze

Celem badawczym jest wykorzystanie efektu samoorganizacji do wytworzenia nowych materiałów opartych na wysoce zorganizowanych układach nanocząstek (głównie Fe, Co i Ni) i oraz zbadanie ich właściwości katalitycznych, a przede wszystkim elektronowych i magnetycznych. Zbadanie właściwości powstałych na skutek samoorganizacji układów nanokropek lub nanodrutów magnetycznych umożliwi głębsze zrozumienie istotnych zagadnień fizyki układów niskowymiarowych: mikromagnetyzmu domen magnetycznych, ścian domenowych oraz anizotropii magnetycznej w zerowym (nanokropki) oraz jednym wymiarze (nanodruty). Dodatkowo, wytworzone metodą MBE materiały mogą znaleźć zastosowanie m. in. w nanoelektronice oraz w pamięciach magnetycznych.

Profil badawczy

Wytwarzanie warstw tlenków metali oraz nanostruktur typu metal-tlenek, cienkich warstw i magnetycznych układów warstwowych metodami PVD (ang. Physical Vapour Deposition)w warunkach UHV. Prowadzenie badań struktury i właściwości wytwarzanych układów technikami STM, LEED, RHEED. Analiza składu chemicznego materiałów przy pomocy techniki spektroskopii fotoelektronów XPS (ESCA). Badanie nanostruktur metalicznych otrzymywanych metodą samoorganizacji.

Programy badawcze

  • Projekt NCN - MAGNETyczne nanOstruktury tleNkowe (MAGNETON): badania eksperymentalne i teoretyczne (2013-2016), kierownik - dr M. Lewandowski
  • Projekt MNiSW - Wzrost i właściwości nanocząstek Au, Co i Ni na powierzchni cienkich warstw tlenków żelaza na Ru(0001) (2012-2015), kierownik - dr M. Lewandowski
  • Projekt statutowy - Nanostruktury metaliczne otrzymywane metodą samoorganizacji (2012-2015), kierownik - dr hab. T. Luciński, prof. IFM PAN

Osiągnięcia naukowe

  • Metodą naparowania żelaza prostopadle do powierzchni monokryształu Ag(111) otrzymano zespoły nanodrutów oraz wyspy Fe o wysokości 60 nm
  • Zbadano wpływ niedopasowania sieciowego na wzrost i właściwości cienkich warstw tlenków żelaza na monokrystalicznych podłożach Pt(111) i Ru(0001) [M. Lewandowski et al., “Nanoscience Advances in CBRN Agents Detection, Information and Energy Security”, Eds. P. Petkov et al., Springer, 319 (2015)]
  • Badanie struktur typu Moiré tlenków Fe i Co działających jako matryca promująca samoorganizację naniesionych metali Au, Co, Ni. Z uwagi na potencjalne zastosowanie, szczególnie interesujące są układy oparte na nanocząstkach metali ferromagnetycznych takich jak Co i Ni. W przypadku wystąpienia samoorganizacji powstałe w ten sposób materiały zawierające zespoły nanokropek lub nanodrutów magnetycznych mogą znaleźć zastosowanie w układach elektronicznych (transfer elektronów), pamięciach magnetycznych (gęstszy zapis informacji) czy katalizatorach reakcji chemicznych (naładowane elektrycznie nanocząstki Au)
  • Określenie składu chemicznego nanokwiatów multiferroicznych BiFeO3 i wpływu czasu syntezy (XPS)
Topografia powierzchni FeO(111)/Ru(0001)
Topografia powierzchni FeO(111)/Ru(0001) (100 x 100 nm, -0.7V, 1.0 nA)

Konferencje

Organizowane i współorganizowane konferencje

Badania

Cele badawcze

Poznanie mechanizmu relaksacji molekularnej oraz natury nośników ładunku w polimerach supramolekularnych. Poznanie wpływu wiązań wodorowych i oddziaływań dipolowych na strukturę i własności cieczy i kryształów. Badanie dynamiki molekularnej i przejść fazowych metodami magnetycznego rezonansu jądrowego.

Profil badawczy

Eksperymentalne badania metodami spektroskopii dielektrycznej i jądrowego rezonansu magnetycznego polimerów supramolekularnych, roztworów elektrolitów i materiałów ferroicznych.

Programy badawcze

  • Projekt MNiSW - Dielektryczne i reologiczne własności polimerów supramolekularnych (2007-2010), kierownik - prof. J. Jadżyn
  • Projekt MNiSW - Analiza procesów dynamicznych w złożonych układach molekularnych w fazie stałej na podstawie eksperymentów Magnetycznego Rezonansu Jądrowego (2008-2012), kierownik - dr hab. W. Medycki, prof. IFM PAN
  • Projekt statutowy - Struktura i dynamika molekularna w układach mezogennych i w układach z wiązaniem wodorowym (2010-2013), kierownik - prof. J. Jadżyn
  • Projekt statutowy - Rola wiązań wodorowych i asocjacji jonowej w dynamice molekularnej i przewodnictwie elektrycznym w ciałach stałych (2014-2016), kierownik - dr hab. W. Medycki, prof. IFM PAN

Osiągnięcia naukowe

  • Eksperymentalna weryfikacja teoretycznych modeli relaksacji w polimerowych układach supramolekularnych o strukturze łańcuchowej:
    1. Wykazanie, że za złożoność widma dielektrycznego obserwowanego dla roztworów rozcieńczonych odpowiada reorientacja całych sztywnych polimerów o różnej długości wynikającej z dyspersji ich stopnia zasocjowania. W miarę wzrostu stężenia mocznika, gdy wzrasta stopień zasocjowania układu oraz jego lepkość, a układ staje się coraz bardziej złożony, odpowiedź dielektryczna staje się najprostsza z możliwych (widmo typu Debye’a). Prosta odpowiedź dielektryczna jest skutkiem reorientacji fragmentów łańcuchów powstałych podczas zrywania wiązań wodorowych. Wyznaczona energia aktywacji procesu relaksacji dielektrycznej, w całym zakresie wyższych stężeń, odpowiada dokładnie energii zerwanych wiązań wodorowych [J. Świergiel et al., Macromolecules 47, 2464 (2014)].
    2. Pokazanie, że czas relaksacji dipolowej (fragmentów długiego łańcucha polimeru, powstałych w wyniku pękania wiązań wodorowych) nie spełnia przewidywanej przez model Stokesa-Einsteina-Debye’a zależności od lepkości ośrodka. Natomiast zależność taką, w ramach modelu Stokesa-Einsteina, spełnia zarówno przewodnictwo elektryczne jak i czas relaksacji nośników ładunku występujących w badanym układzie polimerowym [J. Świergiel et al., Soft Matter 10, 8457 (2014)]
  • Propozycja empirycznej zależności stałej równowagi tworzenia się par jonowych od polaryzowalności dipolowej rozpuszczalnika [I. Płowaś et al., J. Chem. Eng. Data, 59, 2360 (2014)].
  • Wykazanie metodami 1H NMR, że w krysztale molekularnym [NH2(C2H4)2O]MX4 w przejściu fazowym w temperaturze 343 K, ulegają zerwaniu wewnątrz łańcuchowe wiązania wodorowe kationów morfoliniowych [M. Owczarek et al., Dalton Trans. 42, 15069 (2013)]
  • Interpretacja widm impedancji elektrycznej cieczy w obecności prądu jonowego i prądu przesunięcia (na przykładzie widma polimeru supramolekularnego) [J. Świergiel et al., Ind. Eng. Chem. Res. 52, 11974 (2013)]
  • Przedstawienie molekularnej interpretacji dużego efektu obniżenia temperatury topnienia w mieszaninie wody i dimetylosulfotlenku (DMSO) [I. Płowaś et al., J. Chem. Eng. Data 58, 1741 (2013)].

Jednostki naukowe

Badania

Cele badawcze

Wykorzystując zaawansowane techniki obliczeniowe oraz modelowanie badamy nowe zjawiska oraz projektujemy nanourządzenia elektroniczne o nowych funkcjonalnościach: układy kropek kwantowych, kwantowo-atomowe złącza punktowe, elektronowe układy jedno- i dwuwymiarowe, układy hybrydowe na bazie heterostruktur półprzewodnikowych, pojedynczych molekuł, ferromagnetyków, nadprzewodników, układy silnie skorelowane, układy z efektem Kondo, współtunelowaniem, transportem elektrycznym zależnym od spinu. Zajmujemy się również kryptografią kwantową oraz prostymi protokołami kwantowymi w ramach informatyki kwantowej. Celem badań doświadczalnych jest uzyskanie, na bazie grafenu, nowych materiałów o określonych właściwościach umożliwiających ich zastosowanie w elektronice i spintronice. Wprowadzane modyfikacje generują centra magnetyczne, które badane są metodami elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) i rezonansu ferromagnetycznego (FMR).

Profil badawczy

Przewidywanie wyników eksperymentalnych z użyciem perturbacyjnej techniki skalowania, metody numerycznej grupy renormalizacji (NRG) i nierównowagowych funkcji Greena oraz techniki diagramowej. Studiowanie zjawisk transportu elektrycznego oraz dynamiki spinowej w hybrydowych nanostrukturach posiadających elementy ferromagnetyczne, półprzewodnikowe, nadprzewodzące, przewodniki balistyczne, złącza tunelowe, etc. Dokonujemy chemicznej modyfikacji grafenu i innych nanomateriałów węglowych. Wykonujemy badania EPR przewodzących materiałów węglowych i innych, również pod ciśnieniem hydrostatycznym.

Programy badawcze

  • Projekt MNiSW - Spinowo spolaryzowany transport w kropkach kwantowych i układach molekularnych (2006-2009), kierownik - dr hab. J. Martinek, prof. IFM PAN
  • Projekt MNiSW - Nadprzewodzący i spinowo spolaryzowany transport w układach hybrydowych ferromagnetyk-nadprzewodnik oraz kropkach kwantowych (2010-2015), kierownik - dr hab. J. Martinek, prof. IFM PAN
  • Projekt MNiSW - Efekt współtunelowania w nadprzewodzących złączach tunelowych w obecności kropek kwantowych (2011-2013), kierownik - dr hab. J. Martinek, prof. IFM PAN
  • European Union Project - Source of Electron in Entanglement in Nano Devices (SE2ND) (2011-2015), kierownik - dr hab. J. Martinek, prof IFM PAN
  • Polsko-Francuski Projekt Badawczy - Nadprzewodzący oraz spinowo spolaryzowany transport elektryczny w układach z pojedynczą molekułą (2009-2010), kierownik - dr hab. J. Martinek, prof. IFM PAN

Osiągnięcia naukowe

  • We współpracy z eksperymentalną grupą prof. S. Parkina z laboratoriów IBM Almaden z San Jose (Kalifornia - Dolina Krzemowa) badano eksperymentalnie i teoretycznie planarne złącza tunelowe wykonane z tlenku magnezu (MgO) mającego, dzięki uporządkowanej strukturze, bardzo wysoką wartość magnetooporu tunelowego. Po raz pierwszy pokazano, że w złączu z ferromagnetycznymi elektrodami jest możliwe pojawienie się efektu Kondo w obecności domieszek magnetycznych w barierze tunelowej. Zbadano również złącze z nadprzewodzącymi elektrodami, gdzie obecność magnetycznych domieszek prowadzi do pojawiania się dodatkowych procesów tunelowania dla transportu powyżej i poniżej szczeliny nadprzewodzącej w gęstości stanów. Podano dokładny model teoretyczny tych złożonych procesów [H. Yang et al., Phys. Rev. B 83, 174437 (2011)]
  • Pokazano, korzystając z zaawansowanych technik NRG, że w układzie dwóch kropek kwantowych połączonych szeregowo z ferromagnetycznymi elektrodami możliwe są różne stany magnetyczne, takie jak stan singletowy (uporządkowanie antyferromagnetyczne) lub tripletowy (uporządkowanie ferromagnetyczne), a przy pomocy zewnętrznego lokalnego pola elektrycznego stan ten może być przełączany. Otwiera to możliwość, aby w efektywny sposób kontrolować własności magnetyczne układu poprzez pole elektryczne, co będzie miało istotne znaczenie w budowie nowych układów elektroniki spinowej [R. Zitko et al., Phys. Rev. Lett. 108, 166605 (2012), R. López et al., Phys. Rev. B 87, 035135 (2013)]
  • Badano efekt rozdzielania par Coopera w układzie podwójnej kropki kwantowej sprzężonej z nadprzewodzącą elektrodą, który może służyć jako naturalne źródło splątanych par elektronów. Pary te jako pary splątanych kubitów mogą być podstawowym elementem komunikacji kwantowej w ciele stałym. Zaproponowano również możliwość zmierzenia splątania w tym układzie poprzez pomiar operatora tzw. świadka splątania (entanglement witness) [W. Kłobus et al., Phys. Rev. B 89, 125404 (2014)]
  • Zaproponowano i wdrożono oryginalną metodę badań korelacji dla kwantowego przewodnictwa w atomowych kwantowych kontaktach punktowych (Quantum Point Contact - QPC). Umożliwiła ona po raz pierwszy, wykazanie silnych efektów kwantowych również dla wysokich wartości przewodnictwa - wieloatomowych kontaktów dla niklu, żelaza, czy wanadu [A. Halbritter et al., Phys. Rev. Lett. 105, 266805 (2010), P. Makk et al., ACS NANO 6, 3411 (2012)]
  • Wykazano istotną rolę sprzężenia elektronów przewodnictwa z defektami paramagnetycznymi w relaksacji spinowej w grafenie metodą impulsową EPR, które wydłuża czas relaksacji układu. Uzyskane wyniki analizowano w ramach teorii Hasegawy i wykazano równość czasów spin-sieć i spin-spin [M.A. Augustyniak-Jabłokow et al., Chem. Phys. Lett. 557, 118 (2013)]
  • Potwierdzono istnienie magnetycznego uporządkowania w jednowarstwowym grafenie. Badania EPR pojedynczych płatków syntetycznego grafenu zawierającego luki węglowe pozwoliły na obserwację antyferromagnetycznego przejścia fazowego, a po samoistnej rekonstrukcji luk ujawniły obecność sygnału FMR.Obecność przejścia fazowego i uporządkowania antyferromagnetycznego była przewidziana teoretycznie, a nasz eksperyment był pierwszym tego dowodem. Zgodność złożonej zależności temperaturowej intensywności sygnału FMR z teoretycznymi przewidywaniami potwierdziła, że sygnał pochodzi od sprzężonych ferromagnetycznie stanów brzegowych grafenu [M.A. Augustyniak-Jabłokow et al., Phys. Status Solidi RRL 5, 271 (2011), J. Mol. Struct. 1076, 31 (2014)]
  • Zbadano wpływ ciśnienia hydrostatycznego na widma FMR kompozytów zawierających magnetyczne nanocząstki. W zależności od wielkości nanocząstek, ciśnienie wywiera wpływ na widma FMR badanych kompozytów. [N. Guskos et al., Rev. Adv. Mater. Sci. 32, 19 (2013), Rev. Adv. Mater. Sci. 35, 67 (2013)]

Podkategorie