Chrobak Maciej, dr inż.

Lider: Wincza Krzysztof

Grupa badawcza stworzona na potrzeby realizacji grantu składa się z członków zespołów: z Instytutu Elektroniki WIET – Zespół Techniki Mikrofalowej i Elektroniki Wielkiej Częstotliwości oraz Zespół Elektroniki Spinowej; z Akademickiego Centrum Materiałów i Nanotechnologii: Zakład Efektów Kwantowych w Nanostrukturach oraz Zakład Materiałów Funkcjonalnych i Nanomagnetyzmu; z Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej z Katedry Fizyki Ciała Stałego. Celem projektu jest wykorzystanie materiałów van der Waalsa lub bardziej szczegółowo materiałów dwuwymiarowych w nowoczesnych urządzeniach elektroniki w zakresie wielkiej częstotliwości. Po odkryciu materiałów dwuwymiarowych, takich jak grafen, o doskonałych właściwościach elektrycznych, rozpoczęto szeroko zakrojone badania skupiające się na materiałach van der Waalsa (tj. krystalicznych układach warstwowych utrzymywanych przez słabe oddziaływanie międzywarstwowe), ze szczególnym naciskiem na zastosowanie w nowych urządzeniach elektronicznych, takich jak czujniki, tranzystory i nowatorskie urządzenia logiczne. Istnieją przewidywania i pierwsze doniesienia eksperymentalne, że materiały dwuwymiarowe mogą odegrać ważną rolę także w elektronice spinowej, na przykład dzięki „zamrożeniu” wzajemnej orientacji spinu i momentu pędu elektronów w izolatorach topologicznych 3D lub dużej długości dyfuzji spinu w monowarstwach grafenu czy w elektronice wielkiej częstotliwości jako anteny, powielacze częstotliwości. Łącząc takie dwuwymiarowe materiały w formie heterostruktury, można zmieniać właściwości każdego z nich, wykorzystując efekt bliskości. Jednocześnie mikrofalowe własności materiałów dwuwymiarowych, w szczególności magnetycznych, nie zostały do tej pory kompleksowo zbadane, z powodu niewielkiej powierzchni otrzymywanych płatków metodami eksfoliacji, co w połączeniu z grubościami rzędu nanometrów stanowi wyzwanie technologiczne dla dokładnej charakteryzacji. Istnieją pierwsze prace pokazujące możliwość zastosowań materiałów dwuwymiarowych do układów mikrofalowych [Nature 566, 368 (2019)]. Mikrofalowe metody rezonansowe stanowią alternatywę do tradycyjnie wykorzystywanych metod objętościowych ze względu na możliwość produkcji falowodów w skali mikrometrycznej, porównywalnej z wielkością płatków.

Lider: Przybylski Marek

Eksperymentalne badania efektów kwantowych w nanostrukturach.

Lider: Kmita Angelika

Grupa badawcza Nanomateriały Magnetyczne VERSA (NM VERSA) działa w Zakładzie Materiałów Funkcjonalnych i Nanomagnetyzmu, we współpracy z badaczami z pozostałych Zakładów ACMiN, gdzie prowadzone są interdyscyplinarne badania nanomateriałów o szerokim spektrum właściwości funkcjonalnych. Grupa NM VERSA w swoich pracach badawczych łączy nowoczesne metody eksperymentalne i teoretyczne z zakresu inżynierii materiałowej, chemii, fizyki i medycyny. W ciągu ostatnich dziesięciu lat badacze tworzący Grupę NM VERSA zrealizowali (i wciąż realizują) szereg projektów/grantów naukowo-badawczych, w ramach których prowadzone były badania właściwości magnetycznych i magnetotransportu nowoczesnych nanomateriałów, w tym nanocząstek magnetycznych, cienkich warstw sensorycznych, izolatorów topologicznych, nanokompozytów: 1. NCN, SONATA BIS 4, M. Sikora, 2015-2021 2. NCN, SONATA 8, D. Lachowicz, 2015-2018 3. NCN, SONATA 8, K. Berent, 2015-2018 4. NCBiR, LIDER, A. Rydosz / K. Kollbek, 2016-2019 5. NCN, OPUS 9, M. Sikora, 2016-2020 6. NCN, OPUS 9, Sz. Zapotoczny / A. Bernasik, 2019-2019 7. NCN, SONATA 9, A. Szkudlarek, 2016-2020 8. NCN, SONATA 11, K. Kollbek, 2017-2021 9. NCN, SONATA 12, A. Kmita, 2017-2021 10. NAWA, Akademickie Partnerstwa Międzynarodowe, M. Przybylski, 2018-2020 11. NAWA, Współpraca Bilateralna - Niemcy, M. Sikora, 2021-2022 12. NCN, OPUS-LAP 20, M. Sikora, 2021-2025 13. NCN, PRELUDIUM 20, W. Salamon, 2022-2025 14. NCN, SHENG 2, Sz. Zapotoczny / D. Lachowicz, 2022-2025 15. NCN, OPUS 23, J. Cieślak / M. Sikora, 2022-2025 Do najważniejszych grup nanomateriałów syntetyzowanych i badanych w ostatnich latach należą materiały o właściwościach magnetycznych i katalitycznych. W przypadku nowoczesnych nanomateriałów (nanocząstek i nanokompozytów) do zastosowań w medycynie, w technologiach filtrowania wody, spintronice i sensoryce, w których powszechne jest zastosowanie materiałów superparamagnetycznych, bardzo istotne jest określenie ich temperatury blokowania magnetycznego, która jest zazwyczaj niższa od 100K, a także w aspekcie materiałów na kontrasty do obrazowania z wykorzystaniem magnetycznego rezonansu jądrowego, których charakterystyka magnetyczna powinna być wyznaczana w polu o indukcji 3 Tesla, typowym dla komercyjnych skanerów MRI. Działania podejmowane przez Grupę NM VERSA, dzięki systemowi do badań właściwości fizyko-chemicznych materiałów z układem chłodzenia w obiegu zamkniętym pozwolą na usunięcie istniejących ograniczeń i rozszerzą możliwości badawcze o dodatkowe techniki, tj. FORC, podatność AC, przewodnictwo cieplne, przewodnictwo elektryczne i magnetoopór.