Wykłady z fizyki fazy skondensowanej dla doktorantów Studium Doktoranckiego IFM PAN
Tytuł wykładu: Magnetyzm i nadprzewodnictwo
Prowadzący (w kolejności alfabetycznej):
- prof. dr hab. Wojciech Kempiński
 - dr hab. Grzegorz Michałek
 - dr hab. Tomasz Toliński prof. IFM PAN
 
Termin:
semestr zimowy 2021/2022
Rozpoczęcie wykładów:
wtorek, 19.10.2021 r., godz. 13:00
(tryb zdalny; 28 godz. lekcyjnych)
Zagadnienia:
Magnetyzm – cz. 1
prowadzi: dr hab. Tomasz Toliński  prof. IFM PAN
- 19.10.2021
Diamagnetyzm i paramagnetyzm jonów metali przejściowych i ziem rzadkich (efekty pola krystalicznego) - 26.10.2021
Diamagnetyzm metali (poziomy Landaua), efekt de Haasa-van Alphena, kwantowy efekt Halla, paramagnetyzm Pauliego - 09.11.2021
Uporządkowania magnetyczne - 16.11.2021
Własności magnetyczne rozcieńczonych stopów – efekt Kondo, sieci Kondo, ciężkie fermiony, kwantowy punkt krytyczny 
Magnetyzm – cz. 2
prowadzi: dr hab. Grzegorz Michałek
- 23.11.2021
Oddziaływania pomiędzy momentami magnetycznymi: wymiana bezpośrednia, wymiana pośrednia (nadwymiana, wymiana podwójna, RKKY, Działoszyńskiego-Moriyi), wymiana kinetyczna - 30.11.2021
Momenty lokalne i stany zlokalizowane, przejście metal-izolator. Modele: Heisenberga, Hubbarda, model t-J, model Andersona - 07.12.2021
Pasmowa teoria ferromagnetyzmu. Fale spinowe (magnony) w ferromagnetykach i antyferromagnetykach 
Nadprzewodnictwo - cz. 1
prowadzi: dr hab. Grzegorz Michałek
- 14.12.2021
Zarys teorii przejść fazowych, równanie Londonów, fenomenologiczna teoria Ginzburga-Landaua - 21.12.2021
Opis mikroskopowy stanu nadprzewodzącego, zarys teorii BCS 
Nadprzewodnictwo - cz. 2
prowadzi: prof. dr hab. Wojciech Kempiński
- 04.01.2022
Nadprzewodnictwo - metody badań - 11.01.2022
Nadprzewodnictwo wybranych materiałów (cz. 1) - 18.01.2022
Nadprzewodnictwo wybranych materiałów (cz. 2) - 25.01.2022
Spotkanie nadprzewodnictwa z nadciekłością 
Nadprzewodnictwo - cz. 3
prowadzi: dr hab. Grzegorz Michałek
- 01.02.2022
Zjawisko Josephsona, wybrane zagadnienia z magnetyzmu i nadprzewodnictwa w układach mezoskopowych 
Tytuł wykładu: Budowa i dynamika fazy skondensowanej
Prowadzący:
dr hab. Maria Augustyniak-Jabłokow; 
prof. dr hab. Arkadiusz Brańka
Termin:
semestr zimowy 2020/2021
Plan wykładu dr hab. Marii Augustyniak-Jabłokow
- Symetria kryształów
- Klasyfikacja materiałów krystalicznych
układy krystalograficzne; elementy symetrii zewnętrznej; komórka elementarna; klasy symetrii; komórki Bravais; grupy punktowe; elementy symetrii wewnętrznej; grupy przestrzenne; Międzynarodowe Tablice Krystalograficzne - Kryształy 2D i quasikryształy
 - Sieć odwrotna
 
 - Klasyfikacja materiałów krystalicznych
 
- Metody badania kryształów
- Podstawowe prawa krystalografii
 - Goniometr optyczny
 - Projekcja stereograficzna
 - Dyfrakcyjne metody badania struktury kryształów
dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego; promieniowanie rentgenowskie; wzór Braggów; dyfrakcja materiałów polikrystalicznych; badania monokryształów - Dyfrakcja elektronów
 - Dyfrakcja neutronów
 
 
- Rzeczywista struktura kryształów
- Defekty strukturalne
defekty punktowe. Rodzaje, wpływ na własności materiałów; defekty liniowe- rodzaje, wpływ na wzrost kryształów i własności mechaniczne; defekty płaszczyznowe-granica kryształu, granice międzyziarnowe i międzyfazowe, granice bliźniacze, błędy ułożenia; odwracalna przemiana martenzytyczna – zjawisko pamięci kształtu 
 - Defekty strukturalne
 
- Zależność między strukturą a własnościami fizycznymi
- Ogólne własności struktur o różnej symetrii. Luki, sfery koordynacyjne.
wielościany koordynacyjne a symetria pola krystalicznego - Klasyfikacja oparta na składzie chemicznym i stosunkach stechiometrycznych
 - Klasyfikacja ze względu na typ wiązań chemicznych
rodzaje wiązań chemicznych; podział struktur krystalicznych ze względu na charakter wiązań; kryształy jonowe; kryształy kowalencyjne; hybrydyzacja orbitali elektronowych i jej wpływ na strukturę materiałów; kryształy metali; kryształy z wiązaniem wodorowym; kryształy molekularne - wiązania van der Waalsa - Symetria a właściwości fizyczne kryształów
piezo- piro – ferroelektryki; właściwości optyczne kryształów 
 - Ogólne własności struktur o różnej symetrii. Luki, sfery koordynacyjne.
 
Plan wykładu prof. dr. hab. Arkadiusza Brańki
- Omówienie przykładów miękkiej materii (MM)
- koloidy
 - ciekłe kryształy
 - polimery
 - inne materiały MM
 
 - Rodzaje oddziaływań w układach mikro i mezoskopowych.
 - Opis własności fizycznych fazy skondensowanej:
- elementy mechaniki statystycznej i termodynamiki
 - elementy teorii cieczy
 - elementy teorii sprężystości i reologii
 - wybrane modele MM
 
 - Dynamika sieci krystalicznej:
- fonony
 - modele ciepła właściwego
 - przewodnictwo cieplne
 
 
Tytuł wykładu: Struktura elektronowa i właściwości elektryczne
Prowadzący: 
 dr hab. Maria Pugaczowa-Michalska (cz. 1)
 dr hab. Maciej Zwierzycki (cz. 2)
Termin: semestr zimowy 2019/2020
cz. 1
- Pierwsze elektronowe teorie ciała stałego: teorie Drudego i Lorentza. Teoria Sommerfelda. Wiązania w kryształach. Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Stan podstawowy.
 - Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Rozkład statystyczny Fermiego-Diraca. Termodynamiczne własności układu swobodnych elektronów. Teoria Sommerfelda przewodnictwa metali.
 - Sieć odwrotna. Pierwsza strefa Brillouina. Schematy stref Brillouina. Powierzchnia Fermiego.
 - Poziomy energetyczne elektronu w potencjale periodycznym. Warunki brzegowe Borna‑Karmana. Potencjał okresowy i twierdzenie Blocha. Gęstość poziomów i osobliwości van Hove’a.
 - Elektrony w słabym potencjale okresowym. Przybliżenie elektronów prawie swobodnych. Równanie kp. Rachunek zaburzeń dla stanów niezdegenerowanych i zdegenerowanych. Model Kroniga-Penneya.
 - Przybliżenie silnego wiązania. Główne założenia przybliżenia silnego wiązania. Sformułowanie ogólne. Wyznaczanie pasma s. Funkcje falowe przybliżenia silnego wązania i Funkcje Wanniera.
 - Metody wyznaczania struktury elektronowej. Elementy teorii funkcjonału gęstości. Przybliżenie Borna‑Oppenheimera. Twierdzenia Hohenberga‑Kohna. Równanie Kohna‑Schama. Energie wymienno‑korelacyjne.
 
cz. 2
- Quasi-klasyczna dynamika elektronów pasmowych w polu elektromagnetycznym: równania ruchu, orbity elektronowe i dziurowe, pojęcie masy efektywnej.
 - Własności transportowe ciał stałych: równanie Boltzmana, przewodnictwo elektryczne, magnetoopór, efekt Halla.
 - Zjawiska termoelektryczne: ogólne współczynniki transportowej, przewodnictwo cieplne, zjawiska Seebecka i Peltiera.
 - Zjawisko de Haasa – van Alphena (i pokrewne) oraz jego zastosowanie do wyznaczania powierzchni Fermiego.
 - Półprzewodniki: poziomy domieszkowe, elektrony i dziury w półprzewodnikach, statystyka obsadzenia poziomów, ruchliwość nośników, złącze p-n, złącze metal-półprzewodnik, tranzystory MOSFET.
 - Transport spinowo spolaryzowany: gigantyczny (GMR) i tunelowy (TMR) magnetoopór, prądowe przełączanie momentu magnetycznego, ruch ścian domenowych.
 - Podstawowe własności dielektryków: pole lokalne, funkcja dielektryczna, straty dielektryczne, katastrofa polaryzacyjna i ferroelektryki.
 
Wybrane metody doświadczalne fizyki fazy skondensowanej
Oddziaływanie światła z materią
  | 
dr hab. A. Łapiński, prof. IFM PAN  | 
9 października 2018 16 października 2018 23 października 2018  | 
Przewodnictwo elektryczne, cieplne oraz efekt Seebecka w materiałach litych
  | 
dr hab. T. Toliński, prof. IFM PAN  | 
30 października 2018 6 listopada 2018  | 
Możliwości i ograniczenia metod NMR w badaniu materii
  | 
dr hab. A. Rachocki | 13 listopada 2018 20 listopada 2018 27 listopada 2018  | 
| 
 Dielektryki – wprowadzenie  | 
dr hab. inż. E. Markiewicz | 4 grudnia 2018 11 grudnia 2018  | 
Metody badania powierzchni: STM, AFM, MFM
  | 
dr inż. P. Kuświk | 18 grudnia 2018 9 stycznia 2019 15 stycznia 2019  | 
Elektronowy rezonans magnetyczny
  | 
dr hab. W. Bednarski | 22 stycznia 2019 29 stycznia 2019  | 
Tytuł wykładu: Magnetyzm i nadprzewodnictwo
Prowadzący:
 dr hab. Bartłomiej Andrzejewski, prof. IFM PAN
 prof. dr hab. Stanisław Lipiński
Termin: semestr zimowy 2017/2018
Plan wykładów
- Zjawisko nadprzewodnictwa: podstawowe własności nadprzewodników, zanik oporu elektrycznego, efekt Meissnera-Ochsenfelda
 - Klasyczne materiały nadprzewodzące
 - Nadprzewodniki wysokotemperaturowe i niekonwencjonalne
 - Teorie fenomenologiczne i teoria BCS
 - Efekt Josephsona
 - Nadprzewodnictwo układów jednowymiarowych
 - Zastosowania nadprzewodników
 - Elektronowy i jądrowy rezonans magnetyczny
 - Klasyczny i kwantowy opis zjawiska rezonansu magnetycznego
 - Diamagnetyzm, paramagnetyzm jonów metali przejściowych i ziem rzadkich (efekty pola krystalicznego).
 - Diamagnetyzm metali (poziomy Landaua), efekt de Haasa-van Alphena, kwantowy efekt Halla, paramagnetyzm Pauliego.
 - Oddziaływanie wymiany: wymiana bezpośrednia, kinetyczna, pośrednia, nadwymiana.
 - Lokalne momenty i stany zlokalizowane, przejście metal-izolator. Modele: Hubbarda, Heisenberga, model t-J.
 - Własności magnetyczne rozcieńczonych stopów – efekt Kondo i oddziaływanie RKKY, ciężkie fermiony.
 - Uporządkowania magnetyczne – przybliżenie pola molekularnego, wzbudzenia w ferro 
i antyferromagnetykach ze zlokalizowanymi momentami, własności termodynamiczne w pobliżu punktu krytycznego. - Pasmowa teoria ferromagnetyzmu, fale spinowe w ujęciu pasmowym, solitony magnetyczne.
 - Półprzewodniki ferromagnetyczne.
 
Tytuł wykładu: Budowa i dynamika fazy skondensowanej
Prowadzący:
dr hab. Maria Augustyniak-Jabłokow
dr hab. Arkadiusz Brańka, prof. IFMPAN
Termin: semestr zimowy 2016/2017
Plan wykładów
- Krystalografia
- Kryształy:
- podstawowe prawa krystalografii;
 - symetria sieci przestrzennej.
 
 - Sieć odwrotna:
- koncept sieci odwrotnej;
 - metody tworzenia sieci odwrotnej;
 - zastosowania sieci odwrotnej.
 
 - Metody badania struktury ciał krystalicznych:
- metody bazujące na opisie postaci kryształu;
 - metody dyfrakcyjne.
 
 - Zależność między strukturą a własnościami materiałów. Rzeczywista struktura kryształów
 
 - Kryształy:
 - Omówienie przykładów miękkiej materii (MM) :
 - koloidy
 - ciekłe kryształy
 - polimery
 - inne materiały MM
 - Rodzaje oddziaływań w układach mikro i mezoskopowych.
 - Opis własności fizycznych fazy skondensowanej:
- elementy mechaniki statystycznej i termodynamiki
 - elementy teorii cieczy
 - elementy teorii sprężystości i reologii
 - wybrane modele MM
 - metody symulacji układów cząsteczek
 
 - Dynamika sieci krystalicznej:
- fonony
 - modele ciepła właściwego
 - przewodnictwo cieplne
 
 
Tytuł wykładu: Struktura elektronowa i właściwości elektryczne
Prowadzący: 
dr hab. Maria Pugaczowa-Michalska
dr hab. Maciej Zwierzycki
Termin: semestr zimowy 2015/2016
Plan wykładów
- 
Pierwsze elektronowe teorie ciała stałego. Elektrony swobodne w stanie podstawowym
 - 
Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Stan podstawowy. Własności termodynamiczne
 - 
Sieć odwrotna. Powierzchnia Fermiego. Powierzchnia Fermiego w konstrukcji Harrrisona
 - 
Potencjał okresowy i twierdzenie Blocha. Poziomy energetyczne elektronu w potencjale okresowym
 - 
Elektrony w słabym potencjale okresowym. Przybliżenie elektronów prawie swobodnych
 - 
Przybliżenie silnego wiązania. Funkcje Wanniera
 - 
Elementy teorii funkcjonału gęstości. Twierdzenia Hohenberga-Kohna. Równanie Kohna-Shama. Energie wymienno-korelacyjne
 - 
Quasi-klasyczna dynamika elektronów pasmowych w polu elektromagnetycznym: równania ruchu, orbity elektronowe i dziurowe, pojęcie masy efektywnej
 - 
Własności transportowe ciał stałych: równanie Boltzmana, przewodnictwo elektryczne, magnetoopór, efekt Halla
 - 
Zjawiska termoelektryczne: ogólne współczynniki transportowej, przewodnictwo cieplne, zjawiska Seebecka i Peltiera
 - 
Zjawisko de Haasa – van Alphena (i pokrewne) oraz jego zastosowanie do wyznaczania powierzchni Fermiego
 - 
Półprzewodniki: poziomy domieszkowe, elektrony i dziury w półprzewodnikach, statystyka obsadzenia poziomów, ruchliwość nośników, złącze p-n
 - 
Transport spinowo spolaryzowany: gigantyczny (GMR) i tunelowy (TMR) magnetoopór, prądowe przełączanie momentu magnetycznego, ruch ścian domenowych
 - 
Podstawowe własności dielektryków: pole lokalne, funkcja dielektryczna, straty dielektryczne, katastrofa polaryzacyjna i ferroelektryki
 
Termin: semestr zimowy 2014/2015
Tytuł wykładu: Magnetyzm i nadprzewodnictwo
Prowadzący: 
prof. IFM PAN dr hab. Stanisław Lipiński
prof. IFM PAN dr hab. Bartłomiej Andrzejewski
Plan wykładów
- Diamagnetyzm, paramagnetyzm jonów metali przejściowych i ziem rzadkich (efekty pola krystalicznego).
 - Diamagnetyzm metali (poziomy Landaua), efekt de Haasa-van Alphena, kwantowy efekt Halla, paramagnetyzm Pauliego.
 - Oddziaływanie wymiany: wymiana bezpośrednia, kinetyczna, pośrednia, nadwymiana.
 - Lokalne momenty i stany zlokalizowane, przejście metal-izolator. Modele: Hubbarda, Heisenberga, model t-J.
 - Własności magnetyczne rozcieńczonych stopów – efekt Kondo i oddziaływanie RKKY, ciężkie fermiony.
 - Uporządkowania magnetyczne – przybliżenie pola molekularnego, wzbudzenia w ferro i antyferromagnetykach ze zlokalizowanymi momentami, własności termodynamiczne w pobliżu punktu krytycznego.
 - Pasmowa teoria ferromagnetyzmu, fale spinowe w ujęciu pasmowym, solitony magnetyczne.
 - Półprzewodniki ferromagnetyczne.
 - Klasyczny i kwantowy opis zjawiska rezonansu magnetycznego
 - Elektronowy i jądrowy rezonans magnetyczny
 - Zjawisko nadprzewodnictwa: podstawowe własności nadprzewodników, zanik oporu elektrycznego, efekt Meissnera-Ochsenfelda
 - Klasyczne materiały nadprzewodzące
 - Nadprzewodniki wysokotemperaturowe i niekonwencjonalne
 - Teorie fenomenologiczne i teoria BCS
 - Efekt Josephsona
 - Zastosowania nadprzewodników
 
Semestr zimowy 2013/2014
Wybrane metody doświadczalne fizyki fazy skondensowanej
| Wykład | Prowadzący | Kiedy | 
|---|---|---|
| Badanie struktury i właściwości powierzchni materiałów w warunkach ultra-wysokiej próżni | dr M. Lewandowski | 7 października 2013 14 października 2013  | 
| Przewodnictwo elektryczne, cieplne oraz efekt Seebecka w materiałach litych | prof. IFM PAN T. Toliński | 21 października 2013 28 października 2013  | 
| Oddziaływanie światła z materią | dr A. Łapiński | 4 listopada 2013 18 listopada 2013 25 listopada 2013  | 
| Przykłady zastosowania spektroskopii, relaksometrii i dyfuzjometrii NMR w badaniu cieczy i ciał stałych | dr A. Rachocki | 2 grudnia 2013 9 grudnia 2013 16 grudnia 2013  | 
| Elektronowy rezonans magnetyczny | dr hab. W. Bednarski | 13 stycznia 2014 20 stycznia 2014  | 
| Dielektryki – wprowadzenie. Spektroskopia dielektryczna | dr E. Markiewicz | 27 stycznia 2014 3 lutego 2014  | 
Tytuł wykładu: Budowa i dynamika fazy skondensowanej
Prowadzący: dr hab. Maria Augustyniak-Jabłokow,
 prof. IFMPAN Arkadiusz Brańka
Termin: semestr zimowy 2012/2013
Plan wykładu:- Krystalografia.
- Symetria sieci przestrzennej
 - Sieć odwrotna
 - Metody badania struktury ciał krystalicznych
 - Zależność między strukturą a własnościami materiałów
 - Rzeczywista struktura kryształów:
 - Układy niskosymetryczne i miękka materia
 
 - Omówienie przykładów miękkiej materii (MM) :
- koloidy
 - ciekłe kryształy
 - polimery
 - inne materiały MM
 
 - Rodzaje oddziaływań w układach mikro i mezoskopowych.
 - Opis własności fizycznych fazy skondensowanej:
- elementy mechaniki statystycznej i termodynamiki
 - elementy teorii cieczy
 - elementy teorii sprężystości i reologii
 - wybrane modele MM
 - metody symulacji układów cząsteczek
 
 - Dynamika sieci krystalicznej:
- fonony
 - modele ciepła właściwego
 - przewodnictwo cieplne
 
 
Tytuł wykładu: Struktura elektronowa i właściwości elektryczne
 Prowadzący: dr hab. Maria Pugaczowa-Michalska, dr hab. Maciej Zwierzycki
 Termin: semestr zimowy 2011/2012 
- Pierwsze elektronowe teorie ciała stałego.
 - Gaz Fermiego elektronów swobodnych. Stan podstawowy. Własności termodynamiczne. Sieć odwrotna. Powierzchnia Fermiego. Powierzchnia Fermiego w konstrukcji Harrrisona. Potencjał okresowy i twierdzenie Blocha. Poziomy energetyczne elektronu w potencjale okresowym.
 - Elektrony w słabym potencjale okresowym.
 - Przybliżenie silnego wiązania. Funkcje Wanniera.
 - Podstawowe teoretyczne i eksperymentalne metody wyznaczania struktury elektronowej ciał stałych: Metoda komórkowa. Potencjały Muffin-Tin. Metoda stowarzyszonych fal płaskich. Metoda zortogonalizowanych fal płaskich. Pseudopotencjały. Metody fotoemisji rentgenowskiej (XPS) i fotoemisji w zakresie nadfioletu (UPS).
 - Quasi-klasyczna dynamika elektronów pasmowych w polu elektromagnetycznym: równania ruchu, orbity elektronowe i dziurowe, pojęcie masy efektywnej, źródła rozpraszania nośników.
 - Własności transportowe ciał stałych: równanie Boltzmana, przewodnictwo elektryczne, magnetoopór, efekt Halla.
 - Zjawiska termoelektryczne: ogólne współczynniki transportowej, przewodnictwo cieplne, zjawiska Seebecka i Peltiera
 - Zjawisko de Haasa – van Alphena (i pokrewne) oraz jego zastosowanie do wyznaczania powierzchni Fermiego.
 - Transport spinowo spolaryzowany: gigantyczny (GMR) i tunelowy (TMR) magnetoopór, prądowe przełączanie momentu magnetycznego, ruch ścian domenowych.
 - Półprzewodniki: poziomy domieszkowe, elektrony i dziury w półprzewodnikach, statystyka obsadzenia poziomów, ruchliwość nośników, złącze p-n.
 - Podstawowe własności dielektryków: pole lokalne, funkcja dielektryczna, straty dielektryczne, katastrofa polaryzacyjna i ferroelektryki, ekscytony.
 

