O Instytucie

Oddział zajmuje się badaniem zjawisk zachodzących w układach silnie skorelowanych elektronów, czyli takich, w których elektrony ze zlokalizowanych powłok f silnie oddziałują z elektronami z pasma przewodnictwa.

Kierownikiem Oddziału jest prof. dr hab. Piotr Wiśniewski.

Tematyka badawcza

• Własności termodynamiczne i transportowe układów z silnymi korelacjami elektronowymi, determinowane hybrydyzacją stanów f-elektronowych z pasmem przewodnictwa.
• Niekonwencjonalne nadprzewodnictwo i kwantowe zjawiska krytyczne.
• Topologicznie nietrywialne stany elektronowe i ich wpływ na własności magneto-transportowe.
• Wpływ interferencji kwantowej na własności transportowe układów z nieporządkiem strukturalnym.
• Charakteryzacja powierzchni Fermiego.

Konsekwencją częściowego zapełnienia powłoki f w badanych związkach lantanowców i aktynowców jest występowanie zlokalizowanych momentów magnetycznych oraz ich spontanicznego uporządkowania, zazwyczaj w niskiej temperaturze. Oddziaływaniom prowadzącym do uporządkowania towarzyszą jednak oddziaływania, które owo uporządkowanie niszczą. Konkurencja tych dwóch procesów skutkuje występowaniem całej gamy słabo zbadanych zjawisk fizycznych, takich jak: formowanie się superciężkich kwazicząstek (tzw. ciężkich fermionów), niekonwencjonalne nadprzewodnictwo, czy też zachowanie typu nie-Landauowskiej cieczy fermionów. Dokładny opis tych zjawisk stanowi jedno z ważnych wyzwań współczesnej fizyki ciała stałego.

Reprezentatywne publikacje

Lista wszystkich artykułów opublikowanych przez pracowników Oddziału Badań Magnetyków znajduje się pod adresem: BAZA WIEDZY OBM.

2025

• Sobota, P., Rusin, B., Gnida, D., Topolnicki, R., Ossowski, T., Nowak, W., Pikul, A., & Idczak, R. (2025). New type of Ti-rich HEA superconductors with high upper critical field. Acta Materialia, 285, 120666. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120666

2024

• Szlawska, M., Majewicz, M., Wochowski, K., & Kaczorowski, D. (2024). Hunt for a Lifshitz point in single-crystalline UPd₂Si₂ . I. High magnetic fields. Physical Review B, 110, 014434. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.014434
• Szlawska, M., Majewicz, M., Ohashi, M., & Kaczorowski, D. (2024). Hunt for a Lifshitz point in single-crystalline UPd₂Si₂. II. High pressures. Physical Review B, 110, 014435. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.014435
• Sharlai, Y. V., Bochenek, L., Juraszek, J., Cichorek, T., & Mikitik, G. P. (2024). Magnetostriction of metals with small Fermi surface pockets: Case of the topologically trivial semimetal LuAs. Physical Review B, 109, 085144. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.085144
• Juraszek, J., Sharlai, Y. V., Konczykowski, M., Ślebarski, A., & Cichorek, T. (2024). Two-band superconductivity with weak interband coupling in structurally disordered Y₅Rh₆Sn₁₈. Physical Review B, 109, 174526. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.174526
• Gnida, D. (2024). Ineffectiveness of the triplet diffusion correction in the electron transport of disordered systems. Physical Review B, 110, 094201. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.110.094201
• Dan, S., Ptok, A., Pavlosiuk, O., Singh, K., Wiśniewski, P., & Kaczorowski, D. (2024). Insulating Half‐Heusler TmPdSb with Unusual Band Order and Metallic Surface States. Advanced Functional Materials, 34(37), 2402415. https://doi.org/10.1002/adfm.202402415
• Ślebarski, A., Fijałkowski, M., Deniszczyk, J., Maśka, M. M., & Kaczorowski, D. (2024). Off-stoichiometric effect on magnetic and electron transport properties of Fe₂VAl_1.35 and Ni₂VAl  Physical Review B, 109, 165105. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.165105
• Chajewski, G., & Kaczorowski, D. (2024). Discovery of Magnetic Phase Transitions in Heavy-Fermion Superconductor CeRh₂As₂. Physical Review Letters, 132, 076504. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.076504
• Singh, K., Pavlosiuk, O., Dan, S., Kaczorowski, D., & Wiśniewski, P. (2024). Large unconventional anomalous Hall effect arising from spin chirality within domain walls of an antiferromagnet EuZn₂Sb₂. Physical Review B, 109, 125107. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.125107
• Pasturel, M., & Pikul, A. (2024). From caged compounds with isolated U atoms to frustrated magnets with 2- or 3-atom clusters: a review of Al-rich uranium aluminides with transition metals. Reports on Progress in Physics, 87(3), 035101. https://doi.org/10.1088/1361-6633/ad218d
• Chajewski, G., Szymański, D., Daszkiewicz, M., & Kaczorowski, D. (2024). Horizontal flux growth as an efficient preparation method of CeRh₂As₂ single crystals. Materials Horizons, 11, 855–861. https://doi.org/10.1039/D3MH01351K
• Gnida, D., Szlawska, M., & Daszkiewicz, M. (2023). Multiple phase transitions and the effect of disorder in the locally noncentrosymmetric ferromagnet URhGe₂. Physical Review B, 108, 235174. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.235174

2023

• Nowakowska, P., Pavlosiuk, O., Wiśniewski, P., & Kaczorowski, D. (2023). Temperature-dependent Fermi surface probed by Shubnikov–de Haas oscillations in topological semimetal candidates DyBi and HoBi. Scientific Reports, 13, 22776. https://doi.org/10.1038/s41598-023-49941-1
• Singh, K., Dan, S., Ptok, A., Zaleski, T. A., Pavlosiuk, O., Wiśniewski, P., & Kaczorowski, D. (2023). Superexchange interaction in insulating EuZn₂P₂. Physical Review B, 108, 054402. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.054402
• Wilcox, J. A., Grant, M. J., Malone, L., Putzke, C., Kaczorowski, D., Wolf, T., Hardy, F., Meingast, C., Analytis, J. G., Chu, J.-H., Fisher, I. R., & Carrington, A. (2022). Observation of the non-linear Meissner effect. Nature Communications, 13, 1201. https://doi.org/10.1038/s41467-022-28790-y

2022

• Pavlosiuk, O., Swatek, P. W., Wang, J.-P., Wiśniewski, P., & Kaczorowski, D. (2022). Giant magnetoresistance, Fermi-surface topology, Shoenberg effect, and vanishing quantum oscillations in the type-II Dirac semimetal candidates MoSi₂ and WSi₂. Physical Review B, 105(7), 075141. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.075141
• Cichorek, T., Bochenek, Ł., Juraszek, J., Sharlai, Y. V, & Mikitik, G. P. (2022). Detection of relativistic fermions in Weyl semimetal TaAs by magnetostriction measurements. Nature Communications, 13, 3868. https://doi.org/10.1038/s41467-022-31321-4
• Pikul, A., Szlawska, M., Ding, X., Sznajd, J., Ohashi, M., Kowalska, D., Pasturel, M., & Gofryk, K. (2022). Competition of magnetocrystalline anisotropy of uranium layers and zigzag chains in UNi_0.34Ge₂ single crystals. Physical Review Materials, 6(10).104408 https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.104408

2021

• Ishihara, K., Takenaka, T., Miao, Y., Mizukami, Y., Hashimoto, K., Yamashita, M., Konczykowski, M., Masuki, R., Hirayama, M., Nomoto, T., Arita, R., Pavlosiuk, O., Wiśniewski, P., Kaczorowski, D., & Shibauchi, T. (2021). Tuning the Parity Mixing of Singlet-Septet Pairing in a Half-Heusler Superconductor. Physical Review X, 11(4), 041048. https://doi.org/10.1103/PhysRevX.11.041048
• Pavlosiuk, O., Jezierski, A., Kaczorowski, D., & Wiśniewski, P. (2021). Magnetotransport signatures of chiral magnetic anomaly in the half-Heusler phase ScPtBi. Physical Review B, 103, 205127. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.205127

Aparatura

Synteza i obróbka materiałów

• Komory rękawicowe MBRAUN 130 LABMASTER z atmosferą ultra-czystego argonu i dokładnie monitorowaną zawartością resztkową tlenu i pary wodnej (<0,1 ppm)
• Planetarny młyn kulowy RETSCH PM 100 do mielenia, mieszania i homogenizacji materiałów.
• Piece (do hodowli monokryształów i obróbki termicznej próbek):
  • Czterołukowy piec Czochralskiego GES Corp. do hodowli kryształów metodą Czochralskiego,
  • Piec grafitowy do hodowli kryształów metodą mineralizacji w temperaturach do 2400°C,
  • Piec indukcyjny Hünger, połączony z pirometrem i programowalnym regulatorem temperatury, do topnienia metali w precyzyjnie kontrolowanej temperaturze,
  • Piece muflowe, z programowalnymi regulatorami temperatury i maksymalną temperaturą roboczą 1300 °C,
  • Piece rurowe z programowalnymi regulatorami temperatury i maksymalną temperaturą roboczą 1300 °C, w konfiguracji poziomej (jedno- lub dwu-strefowe) oraz pionowej (jedno-strefowe)
  • Komory ciśnieniowe do przygotowywania monokryształów pod ciśnieniem do 60
    i w temperaturach do 900°C.

Dyfraktometria Lauego i obrazowanie optyczne

• Proto Laue Single-Crystal Orientation System do określania orientacji i jakości próbek monokrystalicznych,
• Mikroskop stereoskopowy Leica M125 C wyposażony w kamerę Flexacam c5 camera do obrazowania optycznego w wysokiej rozdzielczości.

Niskotemperaturowe pomiary własności fizycznych

• Dwie platformy Quantum Design Physical Property Measurement System (z magnesem 9 T lub 14 T) do badania szerokiego zakresu właściwości fizycznych materiałów w kontrolowanych temperaturach (1,9 K do 400 K) i polach magnetycznych (do ±14 T). Dostępne opcje pomiarowe:
  • Heat capacity
  • Magnetic Torque
  • Vibrating Sample Magnetometer (VSM)
  • AC Transport / Electrical Transport Option, do pomiarów takich jak:
    • opór elektryczny,
    • współczynnik Halla,
    • prąd krytyczny w nadprzewodnikach,
    • charakterystyki prądowo-napięciowe półprzewodników.
  • Thermal Transport Option, umożliwiająca jednoczesne wyznaczanie:
    • przewodnictwa cieplnego,
    • współczynnika Seebecka,
    • oporu elektrycznego,
    • parametru ZT.
  • Wstawki niskotemperaturowe, pozwalające obniżyć temperaturową granicę eksperymentów (kompatybilne tylko z opcjami do pomiaru ciepła właściwego i transportu elektrycznego):
    • wstawka ³He (0.35 - 350 K)
    • Chłodziarka rozcienczalnikowa ³He-⁴He (0.05 – 4 K)
  • Dodatkowe moduły:
    • Komórka ciśnieniowa - do pomiarów transportu elektrycznego pod ciśnieniem
    • Rotator horyzontalny – umożliwia pomiary transportu elektrycznego w różnych orientacjach względem kierunku pola magnetycznego,
    • Pionowy adapter do pucków – umożliwia użycie pucków do pomiaru ciepła właściwego lub transportu elektrycznego w orientacji pionowej (prostopadłej do typowej).

• Magnetometr SQUIDowy Quantum Design Magnetic Property Measurement System XL7 do bardzo czułych pomiarów właściwości magnetycznych materiałów w szerokim zakresie temperatur (1,8 K do 400 K) z precyzyjną kontrolą zastosowanego pola magnetycznego (do 7 T). System może być wyposażony w opcjonalne moduły:
  • Rotator poziomy lub pionowy – umożliwia zmianę orientacji próbki podczas pomiaru,
  • Komórka ciśnieniowa – do przeprowadzania pomiarów pod ciśnieniem,
  • Wstawka ³He - obniżenie limitu temperatury eksperymentów do 0,47 K.

Charakteryzacja właściwości fizycznych w wysokich temperaturach

• Analizator termiczny DTA Netzsch Jupiter 3 z termowagą i piecem wolframowym do jednoczesnej różnicowej analizy termicznej (DTA) i termograwimetrycznej (TGA) w temperaturach od -20°C do 2400°C,
• Linseis LSR-3 do jednoczesnych pomiarów współczynnika Seebecka i oporu elektrycznego próbek stałych w szerokim zakresie temperatur, od -100°C do 1500°C.

Laboratoria specjalistyczne

• Laboratorium Fizyki Niskich Temperatur wyposażone jest w systemy kriogeniczne i zestawy pomiarowe pozwalające na badanie właściwości magnetycznych, transportowych i termodynamicznych materiałów w ultra-niskich temperaturach (do 7 mK) oraz w wysokich polach magnetycznych (do 16 T). Laboratorium specjalizuje się w precyzyjnych pomiarach magnetostrykcyjnych i pomiarach lokalnej magnetyzacji za pomocą mikro-czujników Halla.
• Laboratorium Impulsowej Depozycji Laserowej (PLD) specjalizuje się w syntezie cienkowarstwowych materiałów o wysokiej jakości oraz materiałów nanostrukturalnych metodą PLD, wykorzystując wysokiej mocy laser impulsowy do ablacji materiału z targetu i wytworzenia plazmy, która osadza się na podłożu.
• Laboratorium Spektroskopii Mössbauera specjalizuje się w badaniu właściwości materiałów za pomocą efektu Mössbauera na izotopie ⁵⁷Fe. Technika ta umożliwia precyzyjną analizę oddziaływań jądrowych w materiałach, dostarczając informacji na temat ich właściwości chemicznych, magnetycznych i strukturalnych. (Laboratorium jest obecnie nieczynne z powodu braku źródła promieniotwórczego.)

Pracownicy