Dla studentów

Temat: Efekt Nernsta i siła termoelektryczna w obecności krzywizny Berry'ego w topologicznych semimetalach Weyla

Opiekun: Prof. dr hab. Tomasz Cichorek (Oddział Badań Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 3954 265, email:

Celem naukowym proponowanej rozprawy doktorskiej jest poszukiwanie eksperymentalnych dowodów na istnienie fermionów Weyla w układach trójwymiarowych, których chiralne własności są wynikiem sprzężenia ruchu orbitalnego elektronów z ich spinowym momentem magnetycznym. Badając wpływ silnych pól magnetycznych w zakresie ultra-niskich temperatur na własności termoelektryczne wybranych pniktydków metali przejściowych, planuje się, często po raz pierwszy w świecie, określenie wpływu nietrywialnej krzywizny Berry'ego na efekty Nernsta i Seebecka. Oczekuje się, że wyjątkowa czułość efektu Nernsta na zmianę pola magnetycznego pozwoli nie tylko na dogłębne zrozumienie struktury pasmowej semimetali Weyla, ale również odsłoni jej nieznane dotąd aspekty. Przypuszcza się, że dla topologicznych semimetali o małej powierzchni Fermiego możliwe będzie osiągniecie limitu kwantowego. Określenie własności semimetalu Weyla, gdy wszystkie elektrony znajdują się na pierwszym poziomie Landaua, pozwoli wyjaśnić ważkie zagadnienie dotyczące stopnia degeneracji pasm o liniowej dyspersji. Innymi słowy przybliży nas do odpowiedzi na pytanie, czy do opisu niezwykle ruchliwych cząstek w istocie jest uprawnione stosowanie hamiltonianu Weyla. Istotnym aspektem związanym z analizą wpływu krzywizny Berry’ego na własności termoelektryczne trójwymiarowych układów o nietrywialnej topologii będą badania porównawcze semimetali Weyla i Diraca. Wyniki pomiarów współczynników Nernsta i Seebecka w zakresie słabych pól magnetycznych i w granicy T = 0 będą analizowane w oparciu o istniejące modele teoretyczne, zgodnie z którymi należy oczekiwać jakościowo różnego anomalnego efekt Nernsta w semimetalach Weyla i Diraca.

Temat: Badanie struktury elektronowej wybranych układów f- i d- elektronowych

Opiekun: Prof. nadzw. dr hab. Małgorzata Samsel-Czekała (Oddział Teorii Materii Skondensowanej)

Kontakt: tel. 71 3954 322, email:

Przedmiotem badań będą wybrane połączenia pierwiastków f-elektronowych (uranu, toru lub ziem rzadkich) z atomami d- oraz p- elektronowymi, wykazujące porządek magnetyczny i/lub nadprzewodnictwo czy też unikalną strukturę elektronową (półmetale Diraca, izolatory topologiczne). Celem pracy będą obliczenia z zasad pierwszych (metodami DFT) struktur pasmowych badanych związków i wielkości pochodnych oraz wykorzystanie ich w interpretacji a także przewidywaniu wyników eksperymentalnych.

Temat: Charakterystyka fizykochemiczna i własności katalityczne mieszanych układów tlenkowych dotowanych metalami szlachetnymi

Opiekun: dr hab. Włodzimierz Miśta (Oddział Chemii Nanomateriałów i Katalizy)

Kontakt: tel. 71 395 4294, email:

Tematyka proponowanych prac dotyczy katalizy i adsorpcji. Nanometryczne tlenki metali (CeO2-MOx) dotowane metalami z grupy platynowców stanowią nowe wysoko-aktywne katalizatory, w tym trójdrożne katalizatory oczyszczania gazów wylotowych (HC, CO, NOx) silników spalinowych, katalizatory do procesów otrzymywania i oczyszczania wodoru dla ogniw paliwowych (np. WGS, CO-PROX). Synteza materiałów katalitycznie aktywnych będzie opierać się na jednej z wybranych metod: synteza zol-żel, synteza w mikroemulsji, metoda hydrotermalna z aktywacją mikrofalową. Do dyspozycji są następujące metody charakterystyki materiałów katalitycznych: XRD, adsorpcja N2(77K) (SBET, Vp), TG-DTA, EGA-MS oraz metody termoprogramowane do badań katalizatorów (TPR, TPD-MS, TPO). Dla oceny aktywności katalitycznej dostępne są testy katalityczne: dopalanie zanieczyszczeń w powietrzu (VOC, CO, NOx) zarówno katalityczne jak również hybrydowe katalityczne z aktywacją plazmową, spalanie sadzy, WGS, CO-PROX. Analityka oparta o chromatografię gazową oraz spektometrię mas. Celem pracy jest określenie relacji pomiędzy warunkami syntezy materiałów oraz charakterystyką fizykochemiczną a ich własnościami katalitycznymi (aktywność, selektywność a także mechanizmem zachodzących przemian). Część prac jest realizowana również z projektów europejskich (GreenAir). 

Temat: Wpływ zaburzenia symetrii sferycznej na własności fizyczne metalicznych ukła­dów f-elektronowych

Opiekun: Prof. nadzw. dr hab. Zbigniew Gajek (Oddział Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4192, email:

 

Metaliczne układy f-elektronowe to bardzo różnorodna, niezwykle bogata pod względem własności fizycznych grupa związków. Bliskość energii quasi-zlokalizowanych elektronów f oraz elektronów przewodnictwa sprawia, że czynniki zewnętrzne, takie jak ciśnienie, temperatura, rozcieńczenie chemiczne, pole elektryczne czy nawet pole magnetyczne prowadzą do zaskakujących odpowiedzi układu. To w tych związkach zaobserwowano anomalne właściwości magnetyczne, nowego typu nadprzewodnictwo o elektronowym mechanizmie i innych niż s symetriach parowania, bogactwo przejść fazowych, różnego rodzaju uporządkowania zarówno magnetyczne jak i ładunkowe. Związki te to prawdziwe laboratorium fizyki XXI wieku i mimo wielu już lat badań wciąż największe wyzwanie dla fizyków ciała stałego.

Temat: Niekonwencjonalne nadprzewodnictwo w REFeAs(O:F), gdzie RE = Nd, Sm; wpływ rozpraszania nośników ładunku na właściwości nadprzewodnika z parowaniem międzypasmowym

Opiekun: Prof. nadzw. dr hab. Krzysztof Rogacki (Oddział Niskich Temperatur i Nadprzewodnictwa)

Kontakt: tel. 71 395 4317, email:

 

Jedną z najciekawszych właściwości niedawno odkrytego wielopasmowego nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego w związkach typu REFeAs(O:F) jest możliwość pojawienia się dwóch przerw energetycznych poniżej temperatury krytycznej Tc. Badania przeprowadzone na monokryształach wykazały istnienie szeregu nowych zjawisk, które mogą być konsekwencją takiej szczególnej struktury elektronowej. Czy jest tak w rzeczywistości można przekonać się zmieniając w sposób kontrolowany gęstość nośników ładunku, a więc modyfikując powierzchnię Fermiego, oraz zmieniając rozpraszanie wewnątrz pasm i sprzężenie pomiędzy pasmami odpowiedzialnymi za nadprzewodnictwo.

Temat: Właściwości fononowe i luminescencyjne materiały laserowych La2BO2MoO4 i Sr3Y(BO3)3

Opiekun: Prof. dr hab. Jerzy Hanuza (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4171, email:

Borany stanowią bardzo interesująca grupę materiałów laserowych i optycznie nieliniowych, charakteryzujących sie wyjątkowa stabilnością i szerokim zakresem przezroczystości sięgającym głębokiego ultrafioletu. Z tego powodu mogą one znaleźć zastosowanie jako materiały optyczne przy budowie laserów pracujących w niebieskim zakresie widma. Celem pracy będzie zbadanie właściwości fononowych dwóch kryształów boranowych, La2BO2MoO4 i Sr3Y(BO3)3, metodami spektroskopii w podczerwieni i Ramana oraz wykonanie obliczeń dynamiki sieci w celu przyporządkowania obserwowanych pasm odpowiednim drganiom atomów. Ponadto celem pracy będzie zbadanie właściwości luminescencyjnych tych materiałów domieszkowanych jonami Yb3+ w celu określenia ich przydatności jako materiałów optycznie czynnych.

Temat: Stabilność silnie zdyspergowanych (nanorozmiarowych) złożonych tlenków na podłożach i w matrycach

Opiekun: Prof. nadzw. dr hab. Leszek Kępiński (Oddział Chemii Nanomateriałów i Katalizy)

Kontakt: tel. 71 395 4155, email:

 

Celem pracy jest zbadanie stabilności silnie zdyspergowanych złożonych tlenków w kontakcie z podłożem lub matrycą. Problem jest ważny ze względu na kluczowe znaczenie układów wielofazowych w nowoczesnej technice (mikroelektronika, optyka, kataliza) i równocześnie brak dostatecznej wiedzy na temat zjawisk i procesów zachodzących na granicach faz. Ze względu na duży wkład energii powierzchniowej zachowanie zarówno zachowanie samych cząstek złożonych tlenków (segregacja składników, temperatura przejść fazowych, struktura atomowa) jak i ich reaktywność względem podłoża mogą różnić się zasadniczo od tych znanych dla układów makroskopowych. W szczególności reakcje międzyfazowe mogą zachodzić w temperaturach znacznie niższych niż w układach makroskopowych (co ma zasadnicze znaczenie dla stabilności strukturalnej urządzeń) a ponadto mogą pojawiać się produkty reakcji o nowej nieznanej dotychczas strukturze.

Temat: Stereochemia i właściwości 4+1 koordynacyjnych pochodnych ftalocyjaniny cynku

Opiekun: Prof. nadzw. dr hab. Jan Janczak (Oddział Badań Strukturalnych)

Kontakt: tel. 71 395 4232, email:

Ftalocyjanina cynku, ZnPc, mimo że znana jest od kilku dziesięcioleci, to jednak ciagle budzi duże zainteresowanie z uwagi na różnorodne jej zastosowanie. Właściwości ftalocyjaniny cynku, jako przedstawiciela rodziny metaloftalocyjanin metali na +2 stopniu utlenienia, znacznie odbiegają od pozostałych ftalocyjanin tej rodziny ze względu na strukturę elektronową jonu centralnego (Zn(II), d10). Dlatego celem pracy będzie synteza nowych 4+1 koordynacyjnych związków kompleksowych ftalocyjaniny cynku i przeprowadzenie ich analizy strukturalnej oraz zbadanie ich właściwości. Dodatkowo należy przeprowadzić analizę porównawczą z pochodnymi koordynacyjnych związków kompleksowych ftalocyjaniny magnezu.

Temat: Nowe materiały optycznie nieliniowe MI2MgWO2(PO4)2(MI=K, Rb, Cs) – struktura, fizykochemia i mechanizmy przemian fazowych indukowanych temperaturą i ciśnieniem

Opiekun: Prof. nadzw. dr hab. Mirosław Mączka (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: tel. 71 395 4154, email:

Tematem pracy będą badania właściwości fononowych i optycznych nowej grupy materiałów, typu MI2MgWO2(PO4)2 (MI=K, Rb, Cs) charakteryzujących się nieliniowymi właściwościami optycznymi i  ferroelektrycznymi. W ramach pracy powinny zostać wykonane badania temperaturowej i ciśnieniowej zależności częstości fononów metodami spektroskopii rozpraszania Ramana i spektroskopii IR, pomiary przewodnictwa jonowego, ciepła właściwego jak również pomiary elektronowych widm absorpcyjnych i emisyjnych tych kryształów domieszkowanych jonami chromu(III). Celem tych badań będzie ustalenie natury obserwowanych modów wibracyjnych, poszukiwanie nowych przemian fazowych indukowanych ciśnieniem i temperaturą, określenie zmian strukturalnych zachodzących w wyniku tych przemian, mechanizmów przemian fazowych indukowanych w tych kryształach ciśnieniem i temperaturą, poznanie właściwości luminescencyjnych jonów chromu(III) w tych materiałach oraz przydatności tych materiałów jako generatorów kwantowych.

Temat:  Własności termodynamiczne metali i półprzewodników domieszkowanych jonami magnetycznymi: opis teoretyczny oparty na modelu Falicova-Kimballa z oddziaływaniem Hunda

Opiekun: Prof. dr. hab. Romuald Lemański (Oddział Teorii Fazy Skondensowanej)

Kontakt: tel. 71 395 4287, email:

Domieszki magnetyczne bardzo istotnie wpływają nie tylko na własności transportowe metali i półprzewodników (efekt Kondo) ale również na ich własności termodynamiczne. Na przykład przy odpowiednio dużej koncentracji tych domieszek oddziaływania pomiędzy nimi mogą prowadzić do tworzenia się w niskich temperaturach uporządkowania ładunkowego i magnetycznego, co się wiąże z występowaniem przejść fazowych.

Temat: Oznaczenie zmian struktury krystalicznej i własnościpod wpływem wysokich ciśnień w materiałach ferroicznych (ferroelektrykach, ferroelastykach)

 

Opiekun: Prof. dr hab. Adam Pietraszko (Oddział Badań Strukturalnych)

Kontakt: tel. 71 395 4144, email:

Badania polimorficznych przemian fazowych w zależności od temperatury w kryształach ferroików prowadzone są od szeregu lat. Oznaczenie wpływu wysokich ciśnień do 30 GPa na te przemiany fazowe wnosi nowe zasadnicze informacje dotyczące mechanizmu zmian struktury i własności tych materiałów. Oznaczenie struktur krystalicznych metodami dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego w warunkach wysokich jest także nowatorskim zagadnieniem w zakresie badań krystalograficznych.

Temat: Oznaczenie uporządkowania lokalnego metodami rentgenowskiej analizy strukturalnej materiałów kompozytowych (kryształów relaksorów ferroelektrycznych, multiferroików)

Opiekun: Prof. dr hab. Adam Pietraszko (Oddział Badań Strukturalnych)

Kontakt: tel. 71 395 4144, email: A.Pietraszko@int.pan.wroc.pl.

Nowoczesne materiały funkcjonalne a do takich można zaliczyć także relaksory ferroelektrczne oraz multiferroiki stanowią skomplikowane układy złożone z obszarów o różnym składzie, uporządkowaniu i własnościach fizykochemicznych. Określenie struktury krystalicznej, symetrii w tych obszarach oraz korelacji pomiędzy nimi jest ważne nie tylko z punktu widzenia poznawczego oraz metodycznego ale także w aspekcie szerokiej aplikacji tych materiałów. Oznaczenie lokalnego uporządkowania w oparciu o rozpraszanie dyfuzyjne promieniowania rentgenowskiego jest z jedną z metod do rozwiązania tego zagadnienia.

Temat: Wysokociśnieniowe badanie układów silnie skorelowanych elektronów

Opiekun: Prof. nadzw. dr hab. V. H. Tran (Oddział Badań Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4263, email:

In recent years, much attention has been paid to the investigation of electronic systems with unconventional features, for instance, heavy fermion properties, non fermi-liquid behaviour, unconentional superconductivity…etc. The origin of anomalous metallic phenomena is believed to be due to strong electron correlations in narrow conduction bands. To explain these unusual properties, physicists need to go beyond the conventional picture, beyond the standard Fermi liquid theory. However, in the strongly correlated electron systems (SCES), there exist rather interacting low-energy excitations, and therefore, in order to identify and understand more these exotic states of materials we will require low-temperatures, high-magnetic fields, and high-pressures.

Temat: Synteza solwotermalna i właściwości katalityczne nanomateriałów o strukturze spinelu

 

Opiekun: Prof. dr hab. Mirosław Zawadzki (Oddział Chemii Nanomateriałów i Katalizy)

Kontakt: tel. 71 395 4142, email:

 

Nanomateriały są ostatnio obiektem dużego zainteresowania, również w poszukiwaniu nowych materiałów o udoskonalonych właściwościach katalitycznych. Złożone tlenki metali o strukturze spinelu zajmują wśród nich szczególne miejsce, gdyż charakteryzują się wieloma korzystnymi cechami, w tym odpornością termiczną, chemiczną stabilnością czy odpowiednimi właściwościami kwasowo-zasadowymi powierzchni. Syntezy prowadzone w warunkach solwotermalnych (podwyższone ciśnienie/ temperatura, różne rozpuszczalniki) pozwalają na krystalizację materiału o odpowiedniej strukturze oraz kontrolowanie, w szerokim zakresie, morfologii cząstek (wielkości i kształtu).

Temat: Poszukiwanie nowych materiałów molekularnych o potencjalnych zastosowaniach jako generatory drugiej harmonicznej światła, ferroelektryki, antyferroelektryki i ferroelastyki. Synteza, badania oscylacyjne, strukturalne i kalorymetryczne oraz obliczenia metodą DFT.

Opiekun: Dr hab. Mariusz K. Marchewka (Oddział Badań Strukturalnych)

Kontakt: tel. 71 395 4299, email:

Głównym celem badań jest otrzymanie i charakterystyka nowych materiałów molekularnych o użytecznych właściwościach optycznych i elektrycznych. Do właściwości optycznej, która wciąż jest przedmiotem intensywnych badań należy generacja drugiej harmonicznej światła. Aby osiągnąć postawiony cel, prowadzone będą syntezy nowych związków organicznych (molekuły o bardzo wysokiej wartości hiperpolaryzowalności b) z kwasami nieorganicznymi. Metodą dyfrakcji promieni rentgenowskich będą na bieżąco wyznaczane grupy przestrzenne otrzymanych kryształów. Dla wszystkich kryształów będą przeprowadzone testy na generację drugiej harmonicznej. Kompletne badania strukturalne przeprowadzone zostaną dla kryształów polarnych. Po tych badaniach pozostaną kryształy , dla których zostaną przeprowadzone pomiary wydajności generacji drugiej harmonicznej względem wzorca oraz pełne badania strukturalne, oscylacyjne i kalorymetryczne. Badania będą podzielone na część eksperymentalną i obliczeniową. Obliczenia obejmą optymalizację energii dla cząsteczek organicznych stanowiących element strukturalny odpowiedzialny za nieliniowe właściwości optyczne, symulację widm w zakresie podczerwieni i widm Ramana (z rozkładem energii potencjalnej, PED) oraz obliczenie wartości hiperpolaryzowalności b.

Temat: Niemagnetyczny efekt Kondo

Opiekun: Prof. dr hab. Tomasz Cichorek (Oddział Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4265, e-mail:

Szereg niskotemperaturowych własności fizycznych typowych metali ulega jakościowej zmianie pod wpływem magnetycznych domieszek. Na przykład, opór elektryczny takich metali jak miedź, złoto lub aluminium monotonicznie maleje z obniżaniem temperatury, osiągając stałe wartości w niskich temperaturach. Niemniej jednak, te same metale zawierające choćby śladową ilość takich magnetycznych domieszek jak Cr, Mn czy Fe wykazują minimum oporu elektrycznego, co jest istotą magnetycznego efektu Kondo. Anomalnie duże prawdopodobieństwo rozpraszania elektronów przewodnictwa na jonach magnetycznych jest skutkiem ich wewnętrznych stopni swobody wynikających z dyskretnych wartości spinu. Należy jednak podkreślić, że warunek niezbędny dla wystąpienia efektu Kondo, a więc istnienie wewnętrznych stopni swobody centrum rozpraszania, spełniają również niemagnetyczne (strukturalne) układy dwupoziomowe oraz  niektóre pierwiastki f elektronowe o niezerowym momencie kwadrupolowym.

Temat: Stan podstawowy i własności termoelektryczne wypełnionych skutterudytów arsenowych

Opiekun: Prof. dr hab. Tomasz Cichorek (Oddział Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4265, e-mail:

Grupa związków znana jako wypełnione skutterudyty MT4X12 (M jest pierwiastkiem ziemi rzadkiej, aktynowca lub metalu alkalicznego, T to Co, Rh lub Ir, a X jest atomem pniktogenu P, As lub Sb) z uwagi na niezwykłe bogactwo zjawisk silnych korelacji elektronowych, cieszy się olbrzymim zainteresowaniem badaczy z różnych dziedzin fizyki ciała stałego. Warto tu choćby wymienić przejście typu metal-izolator, uporządkowania magnetyczne i kwadrupolowe, konwencjonalne vs. niekonwencjonalne nadprzewodnictwo, a skończywszy na własnościach ciężkofermionowych i obecności magnetycznego lub kwadrupolowego kwantowego punktu krytycznego. Oprócz fascynujących własności stanu podstawowego, zainteresowanie wypełnionymi skutterudytami ma również czysto aplikacyjny charakter: perspektywiczne własności termoelektryczne skutterudytów wynikają z wyjątkowej pozycji krystalograficznej kationu M względem matrycy T4X12.

Temat: Konwersja promieniowania podczerwonego na emisję widzialną w kryształach domieszkowanych jonami ziem rzadkich

Opiekun: Prof. dr hab. Witold Ryba-Romanowski (Zakład Spektroskopii Materiałów Laserowych)

Kontakt: tel. 71 395 4179, email:

Cel i zakres pracy:

(a) Zbadanie zjawisk konwersji, poznanie i opis mechanizmów odpowiedzialnych za zjawiska konwersji;

(b) Zbadanie wpływu właściwości ośrodka krystalicznego na wydajność konwersji w wybranych kryształach fluorkowych i tlenkowych;

Przewiduje się udział doktoranta w procedurach wytwarzania fluorkowych materiałów polikrystalicznych i możliwie monokrystalicznych.

logo
  • Adres Instytutu:
    ul. Okólna 2, 50-422 Wrocław
    Adres pocztowy:
    P Nr 1410, 50-950 Wrocław 2
  • 71 343 5021, 71 395 4xxx (xxx nr wew.)
    Fax:  71 344 1029
  • Poniedziałek - piątek w godz. 7:30-15:30