Start

Temat: Zbadanie wpływu architektury chemicznej i koncentracji domieszek, na efektywność rezonansowego transferu energii typu FRET

Opiekun: dr hab. Artur Bednarkiewicz, prof. nadzw. (Oddział Spektroskopii Optycznej)

Kontakt: 71 395 4166, e-mail: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_fcbb4cfd");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_984ba71f", true); 

Nanokryształy koloidalne domieszkowane jonami lantanowców (UCNPs) wykazują wiele zalet i cech, o dużym znaczeniu dla zastosowań w diagnostyce i budowie czujników biologicznych, m.in. długie czasy zaniku luminescencji, wąskie pasma absorpcji i emisji, wydajną emisję anty-Stokesowską itp.. Jednym z najpowszechniej stosowanych testów jest test bazujący na zjawisku Forsterowskiego Rezonansowego Transferu Energii (FRET), gdzie donorem (D) energii są nanokryształy domieszkowane lantanowcami (UCNPs), a akceptorem (A) barwniki organiczne. Celem pracy jest więc zsyntezowanie serii różnych związków (różna matryca, domieszki, architektura chemiczna), wszechstronne scharakteryzowanie (widma absorpcji,emisji, czasy zaniku) i wykorzystanie nanokoloidalnych materiałów luminescencyjnych do konstrukcji  testów biologicznych.  

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

Opiekun: prof. dr hab. Tomasz Cichorek (Oddział Teorii Magnetyków)

Kontakt: 71 395 4265, e-mail: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_ea03ca9b");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_4f558745", true);

Celem proponowanej pracy doktorskiej jest poszukiwanie eksperymentalnych dowodów na istnienie fermionów Weyla w semimetalach o nietrywialnej topologii wynikającej z subtelnych efektów kwantowych i relatywistycznych.Semimetale Weyla charakteryzują się strukturą pasmową, w której niezdegenerowane pasma o liniowej dyspersji posiadają punkty styczne w przestrzeni pędów. Z uwagi na nietrywialne  własności topologiczne, fermiony Weyla są nie tylko bardzo stabilne, ale są również efektywniejszym nośnikiem ładunku niż elektrony, gdyż poruszają się z prędkością porównywalną z prędkością światła i nie ulegają rozproszeniu wstecznemu. 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. Biorąc pod uwagę wysoką czułość efektu Nernsta na zmianę pola magnetycznego oczekuje się, że uzyskane wyniki pozwolą  na dogłębne zrozumienie ich struktury pasmowej, a nawet odsłonią jej nieznane dotąd aspekty. Tym bardziej, że w przeciwieństwie do izolatorów topologicznych, gdzie w istocie tylko stany powierzchniowe są interesujące, semimetale Weyla charakteryzują się dużo bardziej skomplikowanymi zależnościami w przestrzeni pędu, co prowadzi do nowych zjawisk fizycznych i stwarza szereg potencjalnych możliwości aplikacyjnych.

Temat ogólny: Zachowania kwantowo-krytyczne w układach f-elektronowych

Opiekun naukowy: dr hab. Adam Pikul (Oddział Badań Magnetyków)

Kontakt: tel. 71 395 4244, e-mail: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_3b7df199");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_12ed57d6", true);

Zagadnienia:

Jednym z ważniejszych współczesnych nurtów w badaniach magnetyzmu ciał stałych jest poszukiwanie nowych zjawisk fizycznych wynikających bezpośrednio lub pośrednio z oddziaływań o charakterze magnetycznym. Najczęściej zaczyna się ono od syntezy i badania nowych lub słabo poznanych związków chemicznych zawierających pierwiastki z częściowo zapełnioną powłoką elektronową f (tzn. lantanowce i aktynowce) i posiadających anomalne lub rzadko spotykane właściwości fizyczne. Bardzo ciekawą i zarazem tajemniczą grupą takich materiałów są układy wykazujące w niskich temperaturach cechy materii kwantowo-krytycznej, w której wraz z obniżaniem temperatury do zera bezwzględnego masa efektywna elektronów przewodnictwa rośnie do nieskończoności.

Temat: Własności transportowe i termodynamiczne magnetycznych semimetali topologicznych

Opiekun: prof. dr hab. inż. Dariusz Kaczorowski (Oddział Badań Magnetyków)

Kontakt: e-mail: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_ab5a0a12");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_b9162cb7", true);

Miejsce realizacji: Oddział Badań Magnetyków, Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław

Wprowadzenie: 

Semimetale topologiczne to materiały, w których pasmo przewodnictwa i pasmo walencyjne częściowo się nakładają, a ich przecięcia wykazują liniową dyspersję (stożki Diraca) i są chronione nietrywialną topologią. Układy te stanowią doskonały poligon doświadczalny dla testowania fundamentalnych teorii fizycznych, a jednocześnie ich niezwykłe własności materiałowe, głównie transportowe, stwarzają liczne możliwości praktycznych zastosowań w wielu dziedzinach nowoczesnej techniki i technologii (spintronika, zielona energetyka, komputery kwantowe, …). Wśród semimetali topologicznych opisanych w literaturze są rozmaite układy niedawno zbadane z naszym udziałem, jak np.: nadprzewodzące fazy Heuslera RPdBi (R- lantanowiec) [1,2], centro- i niecentrosymetryczne nadprzewodniki, takie jak a-PdBi2[3] i a-PdBi [4], związki niesymorficzne typu ZrSiS [5-7], czy też tetradymit na bazie hafnu Hf2Te2P [8] albo ditellurek platyny PtTe2[9].

Temat: Wpływ elektronów zlokalizowanych na właściwości cieplne, magnetyczne i transportowe związków metalicznych

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

Kontakt: tel. 71 395 4192, email: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_c9ea541b");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_2e70c31c", true);

Metaliczne układy f-elektronowe to bardzo różnorodna, niezwykle bogata pod względem właściwości 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 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. Związki te to prawdziwe laboratorium fizyki XXI wieku i niezmienne od lat wyzwanie dla fizyków ciała stałego.

Celem pracy będzie spójny opis teoretyczny dostępnych wyników doświadczalnych. Proponowany temat jest bardzo pojemny i od inwencji doktoranta będzie zależał ostateczny kształt pracy.

Temat: Wzrost, struktura, stabilność i reaktywność nanocząstek metali grup przejściowych osadzonych na aktywnych nośnikach tlenkowych

Opiekun: dr hab. Małgorzata Małecka (Oddział Chemii Nanomateriałów i Katalizy)

Kontakt: tel. 71 395 4150, email: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_19ef67b1");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_22e7242a", true);

Praca będzie miała charakter doświadczalny. Przedmiotem badań będą układy katalityczne wysoko zdyspergowanych cząstek metali przejściowych na aktywnych nośnikach tlenkowych. Dla zastosowań katalitycznych bardzo ważnym parametrem jest rozmiar, ułożenie na nośniku i rodzaj eksponowanych ścian nanokrystalitów metalu szlachetnego a także stabilność strukturalna cząstek metalu w trakcie cyklicznych procesów utleniania-redukcji. Równie ważnym parametrem jest oddziaływanie nanocząstka-nośnik, gdzie dobór odpowiednich komponentów układu decyduje o zdolności katalitycznej badanego materiału. Do realizacji tematu konieczne będzie opracowanie (zaadaptowanie) metod syntezy  oraz opanowanie technik doświadczalnych  dla dogłębnego opisu właściwości fizykochemicznych badanych układów. Celem pracy będzie wyjaśnienie interakcji w układzie nanocząstka-nośnik w warunkach zbliżonych do pracy katalizatora.

Temat: Stereochemia i właściwości pochodnych metaloftalocyjanin (M(II)Pc)

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

Kontakt: tel. 71 395 4232, email: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_67d7da2a");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_c98eb0a3", true);

Metal(II) ftalocyjaniny  (m.in. MgPc, ZnPc, MnPc, FePc, CoPc) mimo że są znane jest od kilku dziesięcioleci, to jednak ciągle budzą duże zainteresowanie z uwagi na różnorodne ich zastosowanie. Właściwości metaloftalocyjanin metali przejściowych, jako przedstawicieli rodziny metaloftalocyjanin metali na +2 stopniu utlenienia, znacznie odbiegają od ftalocyjanin magnezu i cynku (Mg, d⁰, Zn, d¹⁰) ze względu na strukturę elektronową jonu centralnego (Mn²⁺(Ar)3d⁵; Fe²⁺, (Ar)3d⁶Co²⁺, (Ar)3d⁷). Dlatego celem pracy będzie otrzymanie i charakterystyka nowych koordynacyjnych związków kompleksowychmetaloftalocyjanin z dodatkowymi aksjalnie przykoordynowanymi ligandami N- i O-donorowym i przeprowadzenie ich analizy strukturalnej oraz zbadanie ich właściwości. 

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: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_f4694a43");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_49704962", true);

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: RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_d5cedfcf");RegularLabs.EmailProtector.unCloak("ep_1495bb33", true);