Obszar badawczy

Badania eksperymentalne i symulacyjne właściwości magnetycznych, transportowych i mechanicznych oraz struktury wybranych materiałów funkcyjnych i metamateriałów mechanicznych.

Cele badawcze

• Badania teoretyczne:
  Poszukiwanie, opis i wyjaśnianie zjawisk niezgodnych z intuicją, a w szczególności badanie modeli i materiałów o właściwościach anomalnych (np. o ujemnym współczynniku Poissona, ujemnej rozszerzalności termicznej, czy – lokalnie lub kierunkowo - ujemnej podatności mechanicznej) lub ekstremalnych (np. zawierających niestabilne inkluzje). Badanie wpływu różnych czynników mikroskopowych na właściwości makroskopowe układów. Identyfikacja zjawisk i mechanizmów odpowiedzialnych za specyficzne właściwości materii, możliwe do wykorzystania w praktyce przy tworzeniu nowych materiałów o specjalnych właściwościach.

• Badania doświadczalne:
  Oprócz badania typowych układów fizycznych (multiferroiki, ferromagnetyki, związki międzymetaliczne, kwazikryształy, szkła metaliczne, domieszkowane ferroelektryki, relaksory i przewodniki superjonowe) pracownicy Zakładu prowadzą szeroką, interdyscyplinarną współpracę z naukowcami z innych dziedzin badawczych: chemia, biologia, farmacja i medycyna. Celem badań jest między innymi detekcja i określenie rodzajów paramagnetycznych defektów radiacyjnych oraz wolnych rodników generowanych przez czynniki stresogenne w materii ożywionej.

Profil badawczy

Prowadzone badania dotyczą mikro- i makroskopowych modeli układów złożonych pod kątem ich wyjątkowych właściwości fizycznych: strukturalnych, termodynamicznych oraz dynamicznych. Szczególnie intensywnie badane są tzw. auksetyki, czyli układy wykazujące anomalny (ujemny) współczynnik Poissona oraz materiały z niestabilnymi inkluzjami, układy wykazujące ujemną rozszerzalność termiczną i układy magneto-elastyczne. Oprócz metod teoretycznych, w zakładzie wykorzystuje się szeroki wachlarz metod symulacji komputerowych i technik numerycznych: dynamikę molekularną, Monte-Carlo, metody siatkowe (metodę elementów skończonych) i bezsiatkowe (metodę rozwiązań fundamentalnych).

Problematyka naukowa w części doświadczalnej koncentruje się na badaniu własności magnetycznych i elektrycznych oraz poznawaniu mechanizmów prowadzących do przemian fazowych w ciałach stałych. Głównymi metodami badawczymi są elektronowy rezonans magnetyczny (elektronowy rezonans paramagnetyczny, podwójny rezonans elektronowo-jądrowy, rezonans ferromagnetyczny) oraz spektroskopia impedancyjna.

Wyposażenie

• Wieloczęstotliwościowy spektrometr CW ENDOR EPR firmy Bruker (ELEXSYS E500) wyposażony w:
  • rezonatory “flexline” na pasmo S, X i Q oraz kriostat helowy (4-300 K)
  • rezonator CW ENDOR na pasmo X (4-300 K)
  • rezonator Dual Mode na pasmo X (4-300 K i 100-550 K)
  • rezonator Super High QE na pasmo X (4-300 K i 100-550 K)
  
• Impulsowy spektrometr FT/CW EPR firmy Bruker (ESP380E) na pasmo X z kriostatem helowym firmy Oxford (CF935) z zakresem temperatur od 4 do 300 K
  
• Spektrometry CW EPR firmy RADIOPAN (SE/X-2547, SE/X-2544) na pasmo X i z zakresem temperaturowym 4-300 K i 200-800 K
  
  

• Mostki RLC (HP 4284A, Agilent 4285A) do badań własności dielektrycznych i przewodnictwa elektrycznego w zakresie 20 Hz-30 MHz oraz układami kontroli temperatury w zakresach 4-300 K oraz 150-550 K.

  

Współpraca naukowa

• Institut des Sciences Chimiques de Rennes, UMR 6226 CNRS Universite de Rennes, Rennes, Francja (Prof. F. Camerel)

• Katholieke Univ Leuven, Department of Chemistry, Lab Mol Elect & Photon, Leuven, Belgia (Prof. K.  Clays)

• Materials and Engineering Research Institute, Sheffield Hallam University, Wielka Brytania (Prof. A. Alderson)

• Instytut Fizyki, Uniwersytet w Zielonej Górze, Polska (prof. M. Dudek)

• Department of Chemistry, University of Malta, Malta (Prof. J. N. Grima)

• Department of Chemistry, Ulsan National Institute of Science and Technology , Korea Południowa (Prof. B. Grzybowski)

• Department of Physics, Royal Holloway, University of London, Wielka Brytania (Prof. D. M. Heyes)

• KFKI Atom Energy Res Inst, H-1525 Budapeszt, Węgry (prof. A. R. Imre)

• Department of Engineering Physics, University of Wisconsin, USA (Prof. R. S. Lakes)

• School of Science and Technology, Singapore University of Social Sciences, Singapur (Prof. T.-C. Lim)

• Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska, Gdańsk, Polska (prof. J. Rybicki)

• Aerospace Engineering, University of Bristol, Wielka Brytania (Prof. F. S. Scarpa)

• Instytut Mechaniki Stosowanej, Politechnika Poznańska, Poznań, Polska (prof. T. Stręk)

• School of Engineering, Computing and Mathematics, University of Exeter, Wielka Brytania (Prof. Y.-C. Wang)

• Sciences Chemiques de Rennes, Universite de Rennes I, Campus de Beaulieu, Batiment 10, Avenue du General Leclerc, 35042 Rennes Cede, Francja

• Institute of Crystallography RAS, Leninsky Prospect 59, 117333 Moskwa, Rosja

• F. Ioffe Physico-Technical Institute RAS, Polytekhnicheskaya Street 26, 194021 St Petersburg, Rosja

• Department of Plant Physiology, Poznań University of Life Sciences, Wołyńska 35, Poznań 60-637, Polska

• Department of Plant Physiology, Vinh University, Le Duan 182, Vinh City, Vietnam

• Politechnika Poznańska; Wydział Technologii, Chemicznej; Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej i Mechanicznej i Mechatroniki; Instytut Fizyki

• Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu; Wydział Technologii Drewna; Instytut Chemicznej Technologii Drewna

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie; Wydział Inżynier

• J. Stefan Institute and Institute of Mathematics, Physics and Mechanics, University of Ljubljana, Ljubljana, Słowenia

• Ludwig-Maximilians-Universität, Department of Earth and Environmental Physics, Crystallography Section, Monachium, Niemcy

• Max-Planck-Institut für Chemische Physic fester Stoffe, Drezno, Niemcy

• Division of Materials Science, Korea Basic Science Institute, Daejeon, Korea

• Dnepropetrovsk National University, Nauchnaya Ul 13, UA-49625 Dnepropetrovsk, Ukraine

Konsorcja i sieci

• Centrum Układów Złożonych i Materiałów Inteligentnych (COSSMAT – Centre for Complex Systems and Smart MATerials)

  Koordynator: prof. dr hab. Krzysztof Witold Wojciechowski

  Uczestnicy:
  

  • Research Group of Working Fluids, Department of Energy Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Budapest University of Technology and Economics, Węgry
    Kierownik: prof. dr hab. Attila R. Imre

  • Department of Civil Engineering, National Cheng Kung University, Tajwan
    prof. dr Yun-Che Wang

  • T.C. Lim Group
    Kierownik: prof. dr Teik-Cheng Lim

  • Auxetic Materials Research Group, Materials and Engineering Research Institute,
    Sheffield Hallam University, United Kingdom
    Kierownik:  prof. dr Andrew Alderson

  • Instytut Mechaniki Stosowanej, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Politechnika Poznańska
    dr hab. Tomasz Stręk, prof. PP

  • Zakład Fizyki Materiałowej i Medycznej, Instytut Fizyki, Uniwersytet Zielonogórski
    Kierownik: prof. dr hab. Mirosław Dudek

  • Zakład Fizyki Ciekłych Kryształów i Układów Dielektrycznych (ZN6)
    Kierownik: prof. dr hab. Arkadiusz Brańka

  • Grupa Symulacji Komputerowych, Zakład Fizyki Ciała Stałego, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska
    Kierownik: prof. dr hab. Jarosław Rybicki

  • Zakład Auksetyków, Materiałów Funkcjonalnych i Symulacji Komputerowych (ZN1)
    Kierownik: prof. dr hab. Konstantin Tretiakov

  Centrum Układów Złożonych i Materiałów Inteligentnych powołano w celu integracji środowiska naukowego oraz prowadzenia wspólnej działalności badawczej w obszarze miękkiej materii.