prof. dr hab. Karol Izydor Wysokiński
(Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej, Lublin)

Transport ładunku i ciepła przez kropkę kwantową - dwie nowe sytuacje

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Nanostruktury z kropkami kwantowymi wciąż są intensywnie badane doświadczalnie i teoretycznie. W trakcie wykładu omówię transport ładunku i ciepła poprzez oddziałującą kropkę kwantową w dwu różnych kontekstach.

W pierwszej sytuacji stawiamy sobie proste pytanie. Jeżeli lokalne oddziaływania elektronów na kropce kwantowej są ważne, to należy oczekiwać, że w doświadczeniu zaobserwujemy wpływ tzw. skorelowanego przeskoku, gdy amplituda przeskoku/tunelowania elektronu ze spinem σ z elektrody na kropkę zależy od obecności na kropce elektronu z przeciwnym spinem (-σ). W pracy analizujemy wpływ "skorelowanego przeskoku" na różne charakterystyki transportowe układu.

Druga interesująca nas sytuacja to zjawisko prostowania w geometrii krzyża, gdy kropka kwantowa połączona jest z czterema wzajemnie prostopadłymi elektrodami, a prądy płyną wzdłuż elektrod o różnych potencjałach elektrycznych lub prostopadle do nich. W tym przypadku prostowanie polega na przepływie różnych prądów przy zmianie polaryzacji elektrod. Obserwacja zjawiska prostowania wymaga złamania dwu symetrii zwierciadlanych w przypadku liniowym i tylko jednej w przypadku transportu nieliniowego.

prof. dr hab. Zbigniew Trybuła
(Instytut Fizyki Molekularnej PAN)

Niezwykła dynamika ferroelektrycznego przejścia fazowego w domieszkowanym kwantowym paraelektryku
K_1-xLi_xTaO₃

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawione zostaną rezultaty badań domieszkowanego jonami litu Li, tantalanu potasowego K_1-xLi_xTaO₃ (KLT-x), w którym dla x > 0,022 następuje przejście do stanu ferroelektrycznego. KTaO₃ jest jednym z najlepiej poznanych, tzw. kwantowych paraelektryków.
Zbadaliśmy zarówno liniowe jak i nieliniowe właściwości dielektryczne, wykorzystując szerokopasmowe badania dielektryczne oraz spolaryzowaną spektroskopię Ramana w zakresie temperatur 4,2-300 K, monokryształów KLT-0.043 i KLT-0.08, w których zachodzi przemiana ferroelektryczna pierwszego rodzaju odpowiednio w T_C ≈ 50 K i T_C ≈ 109 K. Przejście fazowe nie jest typu przesunięcia, ponieważ miękki mod mięknie znacznie słabiej, ale nie jest też typowe dla przejścia typu porządek-nieporządek. W naszych badaniach zmierzyliśmy i dopasowaliśmy widma dielektryczne do wartości częstotliwości równej 10¹³ Hz. Obserwujemy trzy aktywowane termicznie relaksacje Cole'a-Cole'a, które zachowują się zgodnie z prawem Arrheniusa lub Vogel-Fulchera. Dwie relaksacje na wyższych częstotliwościach przypisuje się odwracaniu polarnych nano-klastrów o π/2 i zgodnie z literaturą, trzecia na niskiej częstotliwości jest wstępnie przypisana do oddychania nanoklastrów. Poniżej T_C obserwowalna częstotliwość relaksacji podczas chłodzenia nadal obniża się bez anomalii w T_C, słabnie i ostatecznie zanika. Takie zachowanie wskazuje, że struktura poniżej T_C składa się z nano-mieszaniny fazy ferroelektrycznej i relaksorowej, zgodnie z oczekiwaniami z perkolacyjnej natury przejścia fazowego, a relaksacje należą tylko do części relaksatora. Relaksacje pozostają aktywne w zakresie częstotliwości MHz-GHz nawet w wysokich temperaturach, dzięki czemu nie można wyznaczyć temperatury Burnsa T_B (temperatury w której powstają obszary fazy ferroelektrycznej). Zbadaliśmy zachowanie miękkiego modu i jego rozszczepienie poniżej T_C na trzy składniki. Dwie składowe o wyższej częstotliwości, wyraźnie obserwowane tylko w widmach Ramana, odpowiadają rozszczepieniu modów A1 i E z powodu przejścia w tetragonalną fazę ferroelektryczną. Trzeci składnik niskiej częstotliwości jest przypisany do nieferroelektrycznej części objętości próbki. Całe rozszczepienie miękkiego modu w zakresie częstotliwości od THz do podczerwieni z powodzeniem zostało opisane przez model Bruggemana. W zakresie częstotliwości 10¹¹ Hz przewiduje się dodatkowy mod centralny z dopasowań w całym zakresie temperatur.

dr Jarosław Piętosa
(Instytut Fizyki PAN)

Wpływ ciśnienia hydrostatycznego na separację faz magnetycznych i efekt "exchange bias" w złożonych materiałach tlenkowych z rodziny (La,Ba)FeO₃

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
W złożonych materiałach tlenkowych z rodziny (La,Ba)FeO₃, krystalizujących w strukturze perowskitu zaobserwowano silny efekt indukowanej oddziaływaniami wymiennymi anizotropii jednokierunkowej (ang. exchange bias) [1]. Jego głównym przejawem jest przesunięcie pętli histerezy magnetycznej względem początku układu współrzędnych.

W pracy [1] pokazano, jak kombinacja ciśnienia chemicznego, wynikającego z podstawienia lantan-bar oraz zewnętrznego pola magnetycznego może przyczyniać się do osłabiania lub wzmacniania zjawiska exchange bias, kosztem fazy ferromagnetycznej w związkach z rodziny La_xBa_1-xFeO₃ (x = 0,125; 0,25; 0,33).

Na seminarium zostaną zaprezentowane wyniki wpływu ciśnienia hydrostatycznego - jako dodatkowego stopnia swobody - na parametry opisujące efekt "exchange bias".

[1] I. Fita, A. Wiśniewski, R. Puźniak i inni, Phys. Rev. B 95, 134428 (2017)

mgr Amar Fakhredine
(Instytut Fizyki PAN)

Huge Dzyaloshinskii-Moriya interactions in Re/Co[n]/Pt thin films

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
In this work, we study the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) in the modeled Re/Co[n]/Pt chiral multilayered system using DFT calculations and report its interfacial and additive character. DMI is an antisymmetric indirect exchange interaction occurring between two spins S_i and S_j. It arises also in the systems with broken inversion symmetry e.g. at the interfaces [1], in the presence of spin-orbit coupling. In particular, it is expected in heavy metal/ferromagnet asymmetric layered structures. This interaction is fundamental for the appearance of complex magnetic structures, e.g. skyrmions which are promising for the industry of spintronic applications that offer ultra-small, ultrafast, and low power devices. The control of the DMI strength in multilayered structures allows us to manipulate the different sizes and stability of these magnetic objects [2].
The total DMI strength (d^tot[meV]) in the Re/Co[n]/Pt chiral multilayered system was calculated from the difference in energy between clockwise and anticlockwise configurations of the Co magnetic spin spirals which were further used to determine the micromagnetic DMI[3]. The investigated systems were composed of 5 atomic monolayers (ML) of Pt and 5 MLs of Re sandwiching the Co layer with a tuneable thickness ranging from 1 to 6 MLs. The micromagnetic DMI named as D was found as high as 5.78 mJ/m² for 3 layers of Co which is a considerably large value.
The layer resolved DMI strength at each Co layer shows the highest contributions from the two interfaces of the systems, namely Re/Co and Co/Pt, which add up to produce a huge additive outcome confirming that the DMI is an interfacial effect [4]. This also explains the dependence of the micromagnetic DMI on the number of Co layers since it appears due to the electron hybridization between magnetic moments in the 3d Co atoms and the strong spin-orbit coupling in 5d states of Pt and Re atoms.

This work was supported by the Polish National Science Centre under Project no. 2020/37/B/ST5/02299.

[1] H. Soumyajyoti, S. Meyer, A. Kubetzka, and S. Heinze. Physical Review B 104, no. 18 (2021): L180404
[2] Morshed, Md Golam, K. H. Khoo, Y. Quessab, J.W. Xu, R. Laskowski, P. V. Balachandran, A. D. Kent, and A. W. Ghosh. Physical Review B 103, no. 17 (2021): 174414
[3] Yang H., Thiaville A., Rohart S., Fert A. & Chshiev M. Physical Review Letters 115, 267210 (2015)
[4] S. K. Jena, R. Islam, E. Milińska, M. M. Jakubowski, R. Minikayev, S. Lewińska, A. Lynnyk, A. Pietruczik, P. Aleszkiewicz, C. Autieri and A.Wawro. Nanoscale 13, no. 16 (2021): 7685-7693

prof. dr hab. Andrzej Stupakiewicz
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Ultraszybkie magnesowanie fononowe w dielektrykach

Seminarium stacjonarne: Sala 203

Streszczenie ( ), ( )
Wyłącznie optyczne magnesowanie w skali femto- i pikosekund staje się niezwykle intrygującym obszarem badań w fizyce magnetyzmu. Procesy ultraszybkiej dynamiki spinów ostatnio są intensywnie dyskutowane w celu zrozumienia mechanizmów indukowania przełączania magnetyzacji za pomocą ultrakrótkich impulsów laserowych. Ferrimagnetyczne dielektryki o strukturze granatu prezentują unikalne możliwości przełączenia magnetyzacji w sposób nietermiczny przy wykorzystaniu femtosekundowych impulsów laserowych [1,2]. Zaprezentowanie zostanie nowy mechanizm ultraszybkiego magnesowania poprzez optyczne wzbudzenie drgań sieci krystalicznej w cienkich warstwach granatu. W wyniku przeprowadzonych badań zaobserwowano efekt odwracalnego fononowego przełączania magnetyzacji [3]. Do wzbudzeń odpowiednich modów fononowych wykorzystano ultrakrótkie impulsy terahercowego promieniowania z lasera na swobodnych elektronach. Mechanizm przełączania jest związany z rezonansowym wzbudzeniem podłużnych optycznych modów fononowych, które prowadzą do modyfikacji magnetosprężystego oddziaływania w warstwie granatu. Uzyskane wyniki pozwolą na prowadzenie badań w kierunku fizyki na pograniczu nieliniowej fononiki i magnetoelektroniki tzw. opto-straintroniki.

[1] A. Stupakiewicz, et al., Nature 542, 71 (2017)
[2] A. Stupakiewicz, et al., Nature Comm. 10, 612 (2019)
[3] A. Stupakiewicz, et al., Nature Phys. 17, 489 (2021)

dr Anna Ciechan
(Instytut Fizyki PAN)

Domieszki metali przejściowych w ZnO: sprzężenie s, p - d

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Półprzewodnik ZnO domieszkowany metalami przejściowymi (TM) jest przedmiotem szerokich badań doświadczalnych i teoretycznych dotyczących stanów ładunkowych i spinowych domieszki, a także przejść optycznych w krysztale. W szczególności, oddziaływanie s, p - d pomiędzy elektronami przewodnictwa/dziurami pasma walencyjnego a elektronami 3d domieszki stanowi jedną z istotnych charakterystyk rozcieńczonych półprzewodników magnetycznych.

W wystąpieniu przedstawione zostaną wyniki obliczeń struktury elektronowej jonów metali przejściowych od Ti do Cu w ZnO otrzymane z teorii funkcjonału gęstości w ramach przybliżenia GGA+U [1]. Użycie poprawek +U dla elektronów na powłokach d(TM) oraz p(O) pozwala na odtworzenie zarówno struktury pasmowej czystego ZnO, jak i poziomów domieszkowych TM. Znajomość rozszczepienia stanów pasmowych w domieszkowanym ZnO pozwala zaś na analizę oddziaływań magnetycznych s, p - d.

Stała wymiany N₀α dla oddziaływań s - d jest prawie taka sama dla wszystkich jonów TM. Z kolei, stała sprzężenia N₀β dla oddziaływań p - d zależy zarówno od domieszki jak i jej stanu ładunkowego. Idąc od V do Cu, stała N₀β silnie rośnie co jest bezpośrednio związane z położeniem stanów domieszkowych względem wierzchołka pasma walencyjnego. Ponadto, dla Fe, Co i Ni, znak N₀ zależy od stanu ładunkowego domieszki: N₀ jest dodatnie wskazując na ferromagnetyczne oddziaływanie p - d dla jonów TM²⁺ (q = 0), N₀ jest ujemne a oddziaływanie p - d antyferromagnetyczne dla jonów TM³⁺ (q = 1). Ponadto, stała N₀ może być inna dla lekkich dziur i ciężkich dziur a nawet mieć przeciwny znak. Uzyskane wyniki wskazują na silne oddziaływania kulombowskie na powłoce 3d, które wpływają na zależność położenia poziomów domieszkowych od ich stanu ładunkowego, a tym samym na oddziaływania p - d.

Na koniec, wyniki teoretyczne uzyskane dla sprzężeń będą porównane z doświadczeniem.

[1] A. Ciechan and P. Bogusławski, Scientific Reports (2021) 11:3848.

dr hab. Adam Nabiałek
(Instytut Fizyki PAN)

Anizotropia właściwości magnetosprężystych cienkich epitaksjalnych warstw stopów Heuslera Co₂Fe_xMn_1-xSi

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Na seminarium zostaną przedstawione wyniki badań właściwości magnetosprężystych oraz anizotropii magnetokrystalicznej cienkich (8 - 100 nm) epitaksjalnych warstw stopów Heuslera Co₂Fe_xMn_1-xSi. W badaniach wykorzystano metodę modulowanego ultradźwiękami rezonansu ferromagnetycznego (strain modulated ferromagnetic resonance SMFMR). Metoda ta pozwala na badanie właściwości magnetosprężystych cienkich warstw, których właściwości w płaszczyźnie warstwy mogą być anizotropowe. Anizotropia magnetokrystaliczna oraz właściwości magnetosprężyste badanych warstw zmieniają się zarówno wraz ze składem jak i z grubością warstwy magnetycznej. Zauważono wyraźne korelacje między stałymi anizotropii magnetokrystalicznej charakterystycznymi dla materiałów o strukturze regularnej, stałymi magnetosprężystymi i strukturą pasmową badanych materiałów. Badane materiały charakteryzują się również wyjątkowo dużą (rzędu 10⁶ erg/cm³) stałą jednoosiowej anizotropii magnetokrystalicznej prostopadłej do warstwy. Zauważono korelacje między wyznaczonymi doświadczalnie stałymi prostopadłej anizotropii magnetokrystalicznej a odkształceniem tetragonalnym badanej warstwy. W większości przypadków odkształcenia warstwy wydają się jednak zbyt małe aby wyjaśnić wyznaczone doświadczalnie duże stałe anizotropii prostopadłej. Na seminarium zostaną również omówione możliwe związki między właściwościami magnetosprężystymi a tłumieniem fal elektromagnetycznych przy częstotliwościachmikrofalowych w badanych warstwach.

Przedstawiane na seminarium badania były częściowo finansowane z projektu NCN 2018/31/B/ST7/04006.

dr Jarosław Piętosa
(Instytut Fizyki PAN)

Wpływ ciśnienia hydrostatycznego na separację faz magnetycznych i efekt "exchange bias" w złożonych materiałach tlenkowych z rodziny (La,Ba)FeO₃

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
W złożonych materiałach tlenkowych z rodziny (La,Ba)FeO₃, krystalizujących w strukturze perowskitu zaobserwowano silny efekt indukowanej oddziaływaniami wymiennymi anizotropii jednokierunkowej (ang. exchange bias) [1]. Jego głównym przejawem jest przesunięcie pętli histerezy magnetycznej względem początku układu współrzędnych.

W pracy [1] pokazano, jak kombinacja ciśnienia chemicznego, wynikającego z podstawienia lantan-bar oraz zewnętrznego pola magnetycznego może przyczyniać się do osłabiania lub wzmacniania zjawiska "exchange bias", kosztem fazy ferromagnetycznej w związkach z rodziny La_xBa_1-xFeO₃ (x = 0,125; 0,25; 0,33).

Na seminarium zostaną zaprezentowane wyniki wpływu ciśnienia hydrostatycznego - jako dodatkowego stopnia swobody - na parametry opisujące efekt "exchange bias".

[1] I. Fita, A. Wiśniewski, R. Puźniak i inni, Phys. Rev. B 95, 134428 (2017)

mgr inż. Anna Kaleta
(Instytut Fizyki PAN)

Wysoka temperatura Curie związana z odkształceniami w granularnym układzie GaAs:MnAs - badania mikroskopowe segregacji Mn w WZ-(Ga,Mn)As metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej in situ

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Termiczna dekompozycja (Ga,Mn)As najbardziej znanego rozcieńczonego półprzewodnika ferromagnetycznego prowadzi do powstania ferromagnetycznych nanokryształów (NCs) α-MnAs (o heksagonalnej strukturze krystalicznej), które jednak są niekoherentne z otaczającą je półprzewodzącą matrycą GaAs o krystalicznej budowie blendy cynkowej. Z drugiej strony (Ga,Mn)As o strukturze wurcytu (WZ), mający podobną symetrię z heksagonalnym α-MnAs można otrzymać, jeśli (Ga,Mn)As krystalizuje w postaci otoczek rdzeni nanodrutów WZ GaAs. Pokazaliśmy (Fig. 1), że wygrzewanie WZ (Ga,Mn)As w temperaturze 450 °C prowadzi do powstania odkształconych NCs MnAs pół-koherentnych z matrycą WZ-GaAs i stabilizuje ferromagnetyczną fazę -MnAs do temperatury powyżej 127 °C (objętościowy α-MnAs T_C = 40 °C) [1].

Podczas seminarium przedstawię zmiany strukturalne w pojedynczej otoczce WZ (Ga,Mn)As nanodrutu zachodzące pod wpływem wygrzewania z wykorzystaniem skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (STEM) in-situ o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Pokażę również metody kontroli procesu otrzymywania granularnego układu GaAs:MnAs tak, żeby otrzymać pożądany rozmiar i rozkład NCs MnAs projektując zarówno sam system nanodrutów rdzeń-otoczki, jak i dobierając odpowiednie warunki wygrzewania. W tym kontekście przedstawię rolę otoczki (Ga,Al)As i znaczenie anizotropii budowy krystalicznej (WZ) GaAs na dyfuzję atomów Mn i ruch MnAs NC w nanodrutach.

[1] A. Kaleta, S. Kret, K. Gas, B. Kurowska, S. Kryvyi, B. Rutkowski, N. G. Szwacki, M. Sawicki, J. Sadowski, Nano Lett. 19, 7324 (2019)

mgr inż. Weronika Janus
(Grupa Nanostruktur Powierzchniowych, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH)

Kontrola właściwości magnetycznych epitaksjalnych warstw antyferromagnetycznego NiO

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Antyferromagnetyki (AFM), w przeciwieństwie do ferromagnetyków (FM), są niewrażliwe na zewnętrzne pola magnetyczne oraz nie generują magnetycznych pól rozproszonych, co jest bardzo korzystne z perspektywy zwiększenia gęstości zapisu danych. Do tej pory magnetyczne nośniki danych funkcjonowały głównie w oparciu o kontrolę magnetycznego stanu FM, a rolą AFM było mocowanie namagnesowania warstw ferromagnetycznych. Najnowsze prace eksperymentalne jednakże pokazują, że AFM mogą stanowić aktywne elementy pamięci magnetycznych. [1] Kontrola właściwości magnetycznych antyferromagnetyków jest zatem tematem interesującym i istotnym z punktu widzenia zastosowań w spintronice oraz badań fundamentalnych.

Podczas referatu omówione zostaną wyniki badań nad możliwością sterowania właściwościami magnetycznymi cienkich epitaksjalnych warstw antyferromagnetycznego NiO w układach AFM/FM. W przypadku układu Fe(001)/NiO(001) przedyskutuję możliwość kontroli kierunku momentów magnetycznych w warstwie AFM za pomocą naprężeń oraz oddziaływania z warstwą FM.[2][3] Zaprezentowane zostaną również wyniki badań epitaksjalnego układu NiO(111)/Fe(110). W niniejszym układzie, pokazana została możliwość reorientacji momentów magnetycznych pomiędzy dwoma ortogonalnymi stanami AFM jedynie poprzez zmianę temperatury układu. Dodatkowo dzięki występowaniu zjawiska histerezy temperaturowej pokazano możliwość stabilizacji dowolnego z dwóch stanów AFM w ustalonej temperaturze. [4]

[1] V. et al. Baltz, Antiferromagnetic spintronics, Rev. Mod. Phys., 90, 15005, (2018)
[2] A. Kozioł-Rachwał et al., Control of spin orientation in antiferromagnetic NiO by epitaxial strain and spin-flop coupling, APL Mater., 8, 061107 (2020)
[3] W. Janus et al. in preparation
[4] M. Ślęzak et al., Fine tuning of ferromagnet/antiferromagnet interface magnetic anisotropy for field-free switching of antiferromagnetic spins, Nanoscale, 12, 18091 18095, (2020)

dr hab. Dawid Pinkowicz, prof. UJ
(Wydział Chemii, UJ)

Czy potrzebujemy fotomagnesów molekularnych?

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Molecular photomagnets[1] can be designed and prepared via a bottom-up modular approach using low-energy preparation methodsdeveloped by coordination, organometallic or supramolecular chemistry, and crystal engineering with the support from physicaland computational sciences. They belong to the class of molecule-based materials that become paramagnetic, ferromagneticor simply change their magnetic properties upon illumination[2] - a feature hardly accessible in conventional solids - metalalloys and oxides.

Currently known photomagnetic compounds are merely laboratory curiosities due to the low operation temperatures below the boiling point of nitrogen in most cases[3]. Hence, the major goal of this field of research is the discovery of new strategies for room temperature (RT) photomagnets that would show light-induced ON/OFF ferromagnetic switching under normal conditions.

[1] C. Mathoni re, H. Tokoro, S.-I. Ohkoshi, Molecular Photomagnets. In Molecular Magnetic Materials (eds B. Sieklucka and D. Pinkowicz) (2017)
[2] X. Qi, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 59, 3117 (2021)
[3] M. Magott, et al., J. Am. Chem. Soc. 140, 15876 (2018)

Acknowledgmenets
The project LUX-INVENTA has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union's Horizon Europe researchand innovation program (grant agreement no. 101045004)

Seminarium będzie wygłoszone w języku angielskim.

prof. dr hab. Andrzej Wiśniewski
(Instytut Fizyki PAN)

Zjawisko "exchange bias" w skompensowanych ferrimagnetykach

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
W skompensowanych ferrimagnetykach obserwuje się niekonwencjonalne zjawisko anizotropii jednokierunkowej indukowanej oddziaływaniami wymiennymi (EB od ang. exchange bias). Konwencjonalne zjawisko EB związane jest z oddziaływaniem na międzypowierzchni pomiędzy np. ferromagnetykiem i antyferromagnetykiem. W ferrimagnetykach wykazujących temperaturę kompensacji (T_comp), np. RFeO₃ (R = Er, Nd, Sm) lub GdCrO₃, za efekt EB odpowiedzialny jest mechanizm sprzężenia wymiennego pomiędzy podsieciami ziemi rzadkiej i Fe lub Cr.

Zostaną omówione wyniki dla monokryształów ortoferrytów RFeO₃ (R = Er, Nd, Sm). W monokryształach ErFeO₃ i NdFeO₃ zjawisko EB występuje tylko w bezpośrednimi sąsiedztwie T_comp (T_comp^Er = 45 K, T_comp^Nd = 9.2 K), znak H_EB zmienia się na przeciwny, gdy przekracza się T_comp. Monokryształ SmFeO₃ wykazuje efekt E_B nie tylko w pobliżu T_comp^Sm = 4.8 K lecz także w wyższych temperaturach.

GdCrO₃ ma wysoką T_comp = 144 K. Zjawisko EB obserwuje się w pobliżu temperatury kompensacji lecz tylko dla T > T_comp. Natomiast poniżej T_comp zjawisko zanika. Prawdopodobnie odmienne zachowanie (w porównaniu z RFeO₃) obserwowane w GdCrO₃ wynika z własności momentu magnetycznego Gd, który ma tylko komponentę spinową. Zostanie omówiony także wpływ ciśnienia hydrostatycznego na właściwości magnetyczne tego związku.

mgr Szymon Mieszczak
(Instytut Spintroniki i Informacji Kwantowej, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu)

Fale spinowe w układach magnonicznych: lokalizacja i propagacja

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Magnonika to dziedzina wiedzy, która wykorzystuje struktury w nanoskali do kontrolowania propagacji i lokalizacji fal spinowych. Może się to odbywać poprzez kształtowanie geometrii nanostruktury lub modyfikację jej wewnętrznego pola magnetycznego. Kontrola propagacji i lokalizacji jest kluczowa z punktu widzenia przesyłania informacji. Determinują one prędkość oraz kierunek propagacji, a nawet to czy propagacja w ogóle następuje.
Celem moich badań są fale spinowe w układach magnonicznych, takich jak falowody, kryształy i kwazikryształy. Rozważałem propagację fal spinowych, lokalizację na defektach, czy interfejsach, a także to, jaki ma ona wpływ na oddziaływania magnetoelastyczne.
Prezentacja zawiera cztery artykuły naukowe, które są uporządkowane w kolejności ich publikacji. Pierwsza praca dotyczy związku pomiędzy przestrzennym rozkładem fal spinowych oraz sprzężeniem z powierzchniowymi falami akustycznymi. W następnej pracy rozważałem przesyłanie fal spinowych przez zakrzywiony falowód. Następna praca dotyczy lokalizacji fal spinowych na interfejsie pomiędzy dwoma kryształami magnonicznymi. W ostatniej pracy poruszona jest tematyka nieporządku w kwazikryształach magnonicznych oraz wynikająca z tego lokalizacja.

The lecture will be given in English.

dr Sabina Lewińska
(Instytut Fizyki PAN)

Badania właściwości magnetycznych nanoferrytów NiFe₂O₄ i NiFe₂O₄ pokrytych SiO_{2 oraz f-MWCNTs}

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
In the first part of my lecture, the comparison between NiFe₂O₄ and NiFe₂O₄ ferrite nanoparticles covered with SiO₂ in their as-received and annealed form will be presented. As it will be shown, all physicochemical parameters in the studied samples can be tuned by the heat treatment at 1000 °C, enhancing the crystallization process. In all studied materials, the presence of the NiFe₂O₄ inverse spinel ferrite structure with A-tetrahedral and B octahedral iron occupancy was confirmed. For the as-received NiFe₂O₄ sample, where collective freezing is observed, the superparamagnetic behavior at room temperature is confirmed by zero coercivity and Mössbauer spectra. In the case of the NiFe₂O₄@SiO₂ composite, the superparamagnetic behavior is preferably supported by the silica shell. The separation of the rhombohedral hematite α-Fe₂O₃ phase in the NiFe₂O₄ ferrite evidenced during the annealing process is demonstrated in structural and magnetic studies. Also, the room temperature superparamagnetic state observed for this sample is modified by annealing as an effect of ferrite crystallization and grain growth as well as hematite separation. Whereas the microstructure of the NiFe₂O₄@SiO₂ sample is varied during heating from core-shell to thin flake particles, where the latter are in the size of hundreds of nanometers and mainly composted of the crystalized silica matrix. In addition, I will discuss the results of the high temperature magnetization measurements, in which a phase transition was recorded, most probably related to nickel ferrite.

During the second part of my talk, I will concentrate on commercial f-MWCNTs (functionalized multiwalled carbon nanotubes) functionalized by the COONH₄ group. The detailed studies performed on nanotubes are extremely important for the further synthesis of composite materials based on f-MWCNTs. In this context, the multi-technic analysis of f-MWCNTs was performed. The structural and magnetic studies on commercial f-MWCNTs revealed the presence of γ-Fe nanoparticles, Fe₃C, and α-FeOOH as catalyst residues. Additionally, XRD analysis confirmed the presence of various nitrogen-based functional groups due to the purification and functionalization process of the nanotubes. Magnetic studies confirmed a significant contribution of Fe₃C as evidenced by a Curie temperature estimated at T_C ~ 452 K. The annealing procedure leads to a structural modification mainly associated with removing surface impurities as purification residues, and induced only slight changes in magnetic properties.

The lecture will be given in Polish.

dr hab. Paweł Jakubczyk, prof. UW
(Institute of Theoretical Physics, Faculty of Physics, University of Warsaw)

How relevant are fluctuations for the stability of long-range ordered phases? Role of the Lifshitz points

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Mean-field type analysis of interacting many-body systems often yield phase diagrams, which are not compatible with exactmathematical statements, such as the Mermin-Wagner theorem. I will review this aspect with major focus on systems hostingthe Lifshitz point, where a uniform ordered phase (of ferromagnetic type) coexists with a non-uniform ordered phase(of antiferromagnetic type) and a normal phase (of paramagnetic type). I will illustrate the situation using mass and populationimbalanced Fermi gases as an example.

dr Katarzyna Gas
(Instytut Fizyki PAN)

Manganese in wurtzite GaN

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
The ferromagnetic form of GaN may have an enormous technological relevance due to the already dominating role of the nitride family in light industry, high-frequency, and high-power electronics. In particular, the existence of sizable piezoelectromagnetic coupling has been evidenced recently in (Ga,Mn)N [1], an effect that opens the door for realization of external electric field driven, repeatable magnetization reversal. It is, therefore, very important to verify the physics of transition metals in nitrides.

In this talk I will report on magnetic properties of Mn in GaN. I will start from bulk single crystals with Mn concentration up to 5×10¹⁹ cm^-3 [2]. Here Mn should assume Mn³⁺ (d⁴) configuration. Such a center is characterized by a very strong single ion magnetic anisotropy. The trigonal-symmetry surrounding and Jahn-Teller effect lead to splitting of the five lowest spin quantum levels (m_S = 2,-1,0,1,2). Around H = 0 the ground state is composed mostly of m_S = 0 and with the increase of magnetic field m_S = -1 and m_S = -2 become sequentially the lowest states, leading to a well-developed staircase-like magnetization curve at 0.5 K. The distinctive shape and positions of the magnetization steps serve to pinpoint the values of the parameters of the crystal field model. Using magnetic characterization aided by EPR results, an accurate spin counting of d⁵ and d⁴ levels is possible constituting an indispensable characterization tool for these commercially important crystals.

Next I will proceed to much concentrated epitaxial (Ga,Mn)N layers with Mn contents up to 10%. Here superexchange-mediated ferromagnetism develops at low temperatures. The magnetic anisotropy of such systems will be discussed and some possible means of its control will be presented.

This work has been supported by the National Science Centre, Poland through OPUS (DEC-2018/31/B/ST3/03438) grant and TEAM TECH programof the Foundation for Polish Science co-financed by the European Union under the European Regional Development Fund (No.POIR.04.04.00-00-5CEB/17-00).

[1] D. Sztenkiel et al., Nature Comm. 7, 13232 (2016)
[2] M. Bockowski et al., Journal of Crystal Growth 499, 1-7 (2018)

The lecture will be given in Polish and the slides will be in English.

dr hab. inż. Witold Skowroński, prof. AGH
(AGH University of Science and Technology, Institute of Electronics, Kraków, Poland
CIC nanoGUNE, San Sebastian, Basque Country, Spain)

Zjawiska związane z oddziaływaniem spinowo-orbitalnym w strukturach cienkowarstwowych

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Efficient generation, control and detection of the spin currents is essential in a new class of spintronic devices that can serve as energy efficient replacement of conventional electronic memories and computing platforms [1]. Strong spin-orbit coupling existing in a range of materials such as heavy metals, 2D van der Waals structures or topological insulators enables generation and detection of the spin-polarized current with different symmetries. Such spin current can be used to control the magnetization state of thin film heterostructures leading to the magnetization switching or oscillations by spin-orbit torques (SOT). In this talk, I will present current trends and challenges in SOT hybrid heterostructures. I will address SOT magnetization switching and SOT-induced magnetization precession. Various engineering methods of the thin films structure will be presented to obtain external magnetic field-free magnetization switching, for example by using antiferromagnets, combination of spin transfer torque and SOT and by utilizing interlayer coupling between ferromagnets [2-3]. In addition, I will focus on the unconventional torque symmetries observed in van der Waals heterostructures [4] and low symmetry crystals [5]. Finally, I will discuss the combination of SOT and the multiferroic properties of LSMO/BTO-based [6] magnetic tunnel junction and the possible pathways towards the electric-field control of spin currents.

[1] B. Dieny et al. Nature Electronics 3, 446 (2020)
[2] S. Łazarski et al. Phys. Rev. Applied 12, 014006 (2019)
[3] S. Łazarski et al. Phys. Rev. B 103, 134421 (2021)
[4] D. MacNeill et al. Nature Physics 13, 300 (2016)
[5] L. Liu et al. Nature Materials 16, 277 (2021)
[6] J. Pawlak et al. Adv. Electron. Materials 8, 2100574 (2022)

The lecture will be given in Polish and the slides will be in English.

prof. dr hab. Andrzej Szewczyk
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetyczne przejście fazowe w TbAl₃(BO₃)₄ poniżej 700 mK - jego kwantowe i klasyczne aspekty

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Specific heat, C_B, of a TbAl₃(BO₃)₄ single crystal was studied for temperatures 50 mK < T < 300 K, with emphasis on the T < 1 K range, where a phase transition was found at 0.68 K. Nuclear, non-phonon, and lattice contributions to C_B were separated. Based on the C_B and magnetization, M, studies, we found that: (i) the phase transition shifts to lower temperatures with increase in magnetic field B_∥, parallel to the easy mag­netization axis, (ii) the critical, i.e., related to the phase transition, contribution to the specific heat, C_cr, shows an unusual dependence on T, C_cr∼T^y₀, where y₀ is a positive exponent, and (iii) the Grüneisen ratio, Γ, defined as (S denotes entropy):

diverges for B_∥ approaching 0.6 T. The behaviors of both C_cr and Γ as a function of T (especially scaling of the latter for B_∥ ≥ 0.30 T) and of B_∥ are characteristic of the systems, in which the classical phase transition line is in influenced by quantum uctuations, QF, and ends at a quantum critical point. By using the determined y₀ and Γ values, we assessed the dynamical critical exponent z to be 0.82 ≤ z ≤ 0.96. Based on all the results, we suppose that QF dominate the behavior of the system and destroy the long range order, i.e., we suppose the transition found to have a quantum character.

The interpretation that we deal with the transition to the ferromagnetic order of Tb³⁺ magnetic moments is the most natural, intuitive, and supported by the M studies. However, such a transition should be smeared and shifted to higher T by B_∥, while we observe the opposite effect. Thus, other mechanisms can not be ruled out a priori.

The lecture will be given in Polish and the slides will be in English.

mgr Sameh Altanany
(Instytut Fizyki PAN)

Berezinski-Kostelitz-Thouless transition in ultrathin niobium films

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
The transition to the superconducting (SC) state in 2 dimensional (2D) films is believed to be described by Berezinski-Kostelitz-Thouless(BKT) theoretical model, which assumes that the thermal unbinding of the vortex-antivortex pairs occurs at certain temperature, TBKT,leading to the specific evolution the nonlinear exponent of the current-voltage (I-V) characteristics. However, many recent studiessuggest that this description is restricted to the case of homogeneous films. Since this films are prone to various types of disorder,which may lead to inhomogeneity, it is important to understand how disorder modifies the I-V behavior, so that the description in termsof the BKT model becomes invalid.

Here we study the influence of disorder on the superconducting (SC) transition in ultrathin niobium (Nb) films of various thickness,ranging from 2.5 nm up to 10 nm, in the absence of external magnetic field. The films are sandwiched between two thin silicon layersfor protection against oxidation. In thick films we observe the behavior predicted by the BKT model, including well-defined jumpin the superfluid density at the TBKT. However, with the decrease of film thickness the behavior evolves, so that in thinnest filmno TBKT may be identified, suggesting breakdown of the film into SC islands, immersed in the metallic, non-SC background.

prof. dr hab. Tomasz Cichorek
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

Nadprzewodnictwo dwupasmowe w ciężko-fermionowych układach PrOs₄Sb₁₂ and CeCu₂Si₂ - badania poprzez pomiar lokalnego namagnesowania

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Phases of matter are usually identified through spontaneous symmetry breaking, especially regarding unconventional superconductivity and the interactions from which it originates. As the introductory part, we will briefly discuss the superconducting state of Sr₂RuO₄ that for more than 25 years is discussed as a solid-state analogue of the superfluid ³He-A phase - the only well documented chiral spin-triplet state.

The main focus will be directed to the heavy-fermion and multiband superconductor PrOs₄Sb₁₂ with broken time-reversal symmetry, spontaneously developing below the critical temperature T_c ≃ 1.85K, which is a leading candidate to display chiral superconductivity. Based on measurements of the temperature dependence of the lower critical field H_c1(T), we have recently found evidence for the order parameters composed of a sign-changing smaller gap and a large isotropic s-wave gap [1].

To develop a detailed understanding of multicomponent superconductivity in PrOs₄Sb₁₂, we have extended measurements of H_c1(T) down to temperatures as low as 7 mK utilizing a 2DEG Hall magnetometry. We observe a sudden increase in H_c1(T) deep in the superconducting state, indicative of a rare case of two nearly decoupled bands. Furthermore, a non-saturating and concave behaviour of H_c1(T) below about 0.45 K clearly points at a sign-changing symmetry of the smaller gap. Equally remarkable is a high sensitivity of this characteristic to electron irradiation. Indeed, a concentration of artificial atomic defects as small as a few 0.1% results in both a saturation of H_c1(T) at T < 0.15 K and a strong suppression of the anomalous enhancement below ≃ 0.25 T_c, consistent with a destruction of an unconventional order parameter due to the smaller gap. Possible symmetries of the smaller gap as well as results of a comparative study on the two-band isotropic s-wave homologue LaRu₄As₁₂ (T_c =10.4 K) will be discussed in the context of a putative chiral spin-triplet pairing state in PrOs₄Sb₁₂.

In addition, we report in- and out-of-plane Hc1(T) dependencies of the prototypical heavy-fermion material CeCu₂Si₂ (T_c≃0.58 K, S-type), for which two-band and fully gapped superconductivity has been recently observed. For both [100] and [001] directions, we found sharp anomalies (at ≃ 0.34 T_c and ≃ 0.41 T_c, respectively) followed by moderate enhancements. Unlike to PrOs₄Sb₁₂, however, both H_c1^a(T) and H_c1^c(T) curves saturate in the limit T=0, being more consistent with an s_±-wave scenario than a d_xy + d_x2-y2 band-mixing paring model. Besides, the effect of electron-irradiation on the anomalous enhancement of H_c1(T) at T ≪ T_c will be shown.

"The lecture will be given in Polish and the slides will be in English".

prof. dr hab. Tomasz Toliński
(Instytut Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk, Poznań)

Skale energetyczne determinujące stan podstawowy wybranych związków międzymetalicznych
Ce-T-Ge(Si): wpływ pola krystalicznego

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
W badaniach własności fizycznych związków międzymetalicznych często stosowaną metodą jest przyłożenie ciśnienia hydrostatycznego lub tzw. ciśnienia chemicznego , poprzez odpowiednie podstawienia pierwiastków składowych związku. Takie podejście jest szczególnie użyteczne w badaniach różnych stanów podstawowych związków na bazie ceru z powodu jego walencyjności, która jest podatna na takie zmiany ciśnienia. Zastosowanie ciśnienia chemicznego wymaga szczególnej ostrożności, ponieważ należy wziąć pod uwagę, czy zastosowane podstawienie chemiczne jest zarówno izostrukturalne, jak i izoelektronowe, czyli jak dalece symuluje ono ciśnienie zewnętrzne.
Nasze badania dotyczą serii związków i stopów Ce-T-Ge(Si) (T = Co, Ni, Fe, Cu), których struktura wywodzi się ze struktury typu BaAl₄ (grupa przestrzenna I4/mmm). Pierwsza część badań dotyczy zmiany własności fizycznych dla stopów powstałych poprzez zmiany składu w sekwencji: CeNi₂Ge₂ ⟶ CeNi₂Si₂ ⟶ CeCu₂Si₂. Taka transformacja pokazuje ewolucję między stanem fluktuującej walencyjności a stanem ciężkofermionowym i jest realizowana przy zachowaniu centrosymetrycznej struktury typu ThCr₂Si₂ (grupa przestrzenna I4/mmm). Druga część badań koncentruje się na układach niecentrosymetrycznych (struktura typu BaNiSn₃, grupa przestrzenna I4mm) uzyskanych w sekwencji podstawień: CeFeGe₃ ⟶ CeCoGe₃ ⟶ PrCoGe₃. Dla tej serii stopów można zaobserwować szeroki zakres zjawisk i własności, w tym: uporządkowania magnetyczne, zachowania ciężkofermionowe, jak i własności fizyczne wskazujące na bliskość kwantowego punktu krytycznego (odchylenia od zachowań charakterystycznych dla landauowskiej cieczy Fermiego).
Badania układów Ce-T-Ge(Si) zostały przeprowadzone w oparciu o takie metody eksperymentalne jak: magnetometria oraz pomiary oporu elektrycznego, siły termoelektrycznej, efektu magnetokalorycznego, ciepła właściwego i widm XPS. Pomiary XPS zostały uzupełnione obliczeniami struktury elektronowej. Badania wpływu pola krystalicznego były częściowo wsparte pomiarami nieelastycznego rozpraszania neutronów.
Uzyskane wyniki zostały zebrane w formie magnetycznych diagramów fazowych, ze szczególnym naciskiem na wpływ pola krystalicznego na skalę energetyczną determinującą stan podstawowy badanych układów cerowych.

"The lecture will be given in Polish and the slides will be in English".

dr Artur Malinowski
(Instytut Fizyki PAN)

Pseudoprzerwa w miedzianach - widziana w magnetooporze podłużnym La_1.85Sr_0.15CuO₄ domieszkowanego Ni

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Omówione zostaną wyniki pomiarów transportu elektrycznego wzdłuż płaszczyzn CuO₂ nadprzewodnika wysokotemperaturowego LSCO o składzie nieco poniżej optymalnego. Zaobserwowany tu całkiem wyraźny skok w magnetooporze podłużnym (LMR) poszerza się i przesuwa w kierunku wyższych temperatur wraz ze zwiększającą się zawartością Ni, y. Temperatura T_LMR lokalnego maksimum w LMR okazuje się pokrywać z temperaturą T_dev(y), poniżej której oporność w modelu równolegle połączonych oporników odchyla się od zależności ∝T², a nie od zależności liniowej. Bezpośrednie porównanie z ewolucją pseudoprzerwy w LSCO jest możliwe poprzez koncentrację nośników z pomiarów termosiły i pozwala utożsamić obie temperatury charakterystyczne T_LMR ≅ T_dev z temperaturą otwieranie się pseudoprzerwy T*.
Zmierzona w polu do 9T szybkość zanikania pseudoprzerwy jest spójna ze spinowym efektem paramagnetycznym i owocuje wartością pola zamykającego pseudoprzerwę B_pc bliską wartości drugiego pola krytycznego B_c2 dla przerwy nadprzewodzącej, przewidzianego dla tego materiału z pomocą teorii Werthamera Helfanda Hohenberga (WHH). Może to być uważane za sugestię potwierdzającą tworzenie się par Coopera już wewnątrz fazy pseudoprzerwy. Zeemanowska skala energetyczna gμ_BB_pc (g=2) jest równa termicznej skali pseudoprzerwy k_BT* dla y=0. Ze wzrostem zawartości Ni następuje separacja tych dwu skal energetycznych, częściowo z powodu wzmocnionego czynnika Stonera.

prof. dr hab. Piotr Wiśniewski
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN im. Włodzimierza Trzebiatowskiego, Wrocław)

Semimetale topologiczne wśród faz (pół)Heuslera z ziemiami rzadkimi i bizmutem, ale nie tylko

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Discovery of the role of topology in electronic structure and electronic properties has triggered extensive research efforts focused primarily on topological insulators. Soon it occurred, however, that there is another, significantly larger group of topologically nontrivial materials - topological semimetals. Very often, compounds theoretically predicted to be topological insulators are topological semimetals, displaying substantial carrier concentrations. In this lecture I will present our research on such materials, mainly, but not only, half-Heusler phases, discussing possible origins and consequences of their semi-metallicity. I will concentrate on various magneto-transport properties, often reflecting topological nature (nontrivial or trivial) of these materials.

(The lecture will be given in Polish and the slides will be in English).

dr hab. Marcin Matusiak
(Międzynarodowe Centrum Sprzężenia Magnetyzmu i Nadprzewodnictwa z Materią Topologiczną - MagTop, Instytut Fizyki PAN, Warszawa Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

Chiralny zerowy dźwięk w semimetalu Weyla NbP

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Tematem wystąpienia będzie przewodność cieplna (k) semimetalu Weyla NbP, mierzona w konfiguracji, w której pole magnetyczne (B) i gradient temperatury przyłożone są równolegle do kierunku [0 0 1]. Tak zmierzona zależność k(B) wykazuje w niskich temperaturach nadspodziewanie duże oscylacje kwantowe. Ich amplituda jest blisko dwa rzędy większa niż ta, której oczekiwalibyśmy stosując prawo Wiedemanna-Franza.
Omówione zostaną możliwe źródła obserwowanej rozbieżności, ze wskazaniem na pojawianie się w NbP chiralnego zerowego dźwiękujako prawdopodobnej przyczyny zjawiska.

prof. dr hab. Andrzej Majhofer
(Instytut Fizyki Doświadczalnej, Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Właściwości magnetyczne układów ferromagnetycznych nanocząstek
Wyniki symulacji Monte Carlo

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Nowoczesne nanotechnologie pozwalają produkować nanocząstki o zadanych kształtach i właściwościach fizycznych oraz tworzyć z nich układy makroskopowe. Badania doświadczalne wspierane są symulacjami numerycznymi. W przypadku nanocząstek magnetycznych większość symulacji numerycznych dotyczy nanocząstek z materiałów o jednoosiowej anizotropii magnetokrystalicznej.
Podczas seminarium przedstawię wyniki symulacji Monte Carlo właściwości magnetycznych układów sferycznych, monokrystalicznych nanocząstek z kubiczną anizotropią magnetokrystaliczną. W naszej pracy badaliśmy zachowanie łańcuchów oraz trójwymiarowych "ośrodków" zbudowanych z takich nanocząstek.

Zaprezentuję wyniki symulacji:
(a) doświadczeń typu ZFC-FC i wynikające z nich oszacowania temperatur blokowania;
(b) przebiegów krzywych histerezy.
Przedyskutuję zależność wyników od rozmiarów nanocząstek, gęstości ich upakowania oraz stopnia uporządkowania położeń cząstek i kierunków ich wewnętrznych osi anizotropii.
Przyjęte wartości fizycznych parametrów nanocząstek odpowiadają sferycznym, monokrystalicznym, nanocząstkom z kobaltu fcc.

prof. dr hab. Tadeusz Domański
(Katedra Fizyki Teoretycznej, Instytut Fizyki, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie)

Dynamical quantum phase transitions in superconducting systems

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
We discuss dynamical quantum phase transitions which can be realized in various superconducting systems. Specifically, we analyze quenches acting on a correlated quantum dot embedded between superconducting and metallic reservoirs. Under stationary conditions the induced on-dot pairing competing with the Coulomb repulsion imposes either the singly occupied (spinful) or BCS-type (spinless) configuration of the ground state. We study the dynamics upon traversing this phase boundary by means of the time-dependent numerical renormalization group approach, revealing dynamical quantum phase transition. We also show that signatures of this dynamical singlet-doublet phase transition would be detectable by the tunneling spectroscopy.

(The lecture will be given in Polish and the slides will be in English).

dr Dariusz Sztenkiel
(Instytut Fizyki PAN)

Symulacje namagnesowania małych klastrów Mn³⁺ w GaN za pomocą metody pola krystalicznego

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Jednym ze standardowych podejść obliczania namagnesowania w funkcji temperatury i pola magnetycznego materiałów paramagnetycznych jest metoda pola krystalicznego. Stosowana jest ona zwykle w przybliżeniu jednojonowym. Na seminarium pokażę wyniki w których dokonaliśmy rozszerzenia niniejszej metody i zastosowaliśmy ją do magnetycznych klastrów zawierających do czterech jonów Mn sprzężonych przez oddziaływanie ferromagnetycznej nadwymiany -JS_iS_j. W obliczeniach uwzględniliśmy odpowiednie anizotropie pochodzące z efektu Jahn-Teller a, deformacji trygonalnej i kubicznej kryształu wurcytu. W metodzie pola krystalicznego stan jonu Mn³⁺ w GaN (konfiguracja d4, S=2, L=2) jest określony przez orbitalne i spinowe liczby kwantowe |mS,mL>. W przypadku klastrów złożonych z N jonów Mn³⁺, struktura energetyczna jest uzyskana przez numeryczną diagonalizację macierzy Hamiltonianu o rozmiarze 25Nx25N. Rezultaty obliczeń zostały porównane z wynikami eksperymentalnymi dla materiału Ga_1-xMn_xN, co pozwoliło na uzyskanie dolnego limitu dla wartości oddziaływania między najbliższymi sąsiadami Mn³⁺ w GaN [1]. W drugiej części seminarium pokazane zostanie porównanie wyników metody pola krystalicznego (podejście kwantowe) z rezultatami klasycznymi otrzymanymi za pomocą równania Landau-Lifshitz-Gilbert a (LLG) [2,3].

[1] D. Sztenkiel, K. Gas, J. Z. Domagala, D. Hommel, M. Sawicki, Crystal field model simulations of magnetic response of pairs, triplets and quartets of Mn3+ ions in GaN, New J. Phys. 22 123016 (2020)
[2] R. F. L. Evans et al., Atomistic spin model simulations of magnetic nanomaterials J. Phys.: Condens. Matter 26 103202 (2014)
[3] Y. K. Edathumkandy and D. Sztenkiel, Comparative study of magnetic properties of Mn3+ magnetic clusters in GaN using classical and quantum simulations , arXiv:2108.01474

The work is supported by the National Science Centre, Poland, through projects DEC-2018/31/B/ST3/03438 and by the Interdisciplinary Centre for Mathematical and Computational Modelling at the University of Warsaw through the access to the computing facilities.

dr Szczepan Głodzik
(Department of Theoretical Physics, Jožef Štefan Institute, Ljubljana, Slovenia)

Nadprzewodnictwo topologiczne na życzenie

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Naturally occurring materials exhibiting topological superconductivity prove to be scarce. The designer approachof combining materials with different types of electronic order has surfaced as a remedy. Recent breakthroughsin fabricating van der Waals materials has led to the emergence of a multitude of 2D materials displayingferromagnetism and superconductivity [1]. Their layered structure provides a nearly ideal platform for interfacesretaining their intrinsic properties, with exotic states emerging from the interaction. I will present the recentproposals of combining the superconductor NbSe2 with 2D ferromagnets to create nodal topological [2] and chiralsuperconductors [3], with long-sought Majorana modes on the boundaries.

[1] Novoselov, K. S. et al., 2D materials and van der Waals heterostructures. Science 353, aac9439 (2016)
[2] S. Głodzik, T. Ojanen, Engineering nodal topological phases in Ising superconductors by magnetic superstructures. 2020 New J. Phys. 22 013022
[3] S. Kezilebieke et al., Topological superconductivity in a van der Waals heterostructure. Nature 588, 424 428 (2020)

dr hab. Ewa Jędryka, prof. IF PAN
(Instytut Fizyki PAN)

Uporządkowana podsieć węglowa w sieci krystalicznej Mn₅Ge₃C_x - superstruktura w Mn₅Ge₃C_0.5 obserwowana w badaniach ⁵⁵Mn NMR

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Mn₅Ge₃ thin films, epitaxially grown on the Ge(111) substrate, attracted a lot of research interest as a new spintronic material, a potential source of polarized carriers directly into Ge. Mn₅Ge₃ is a metallic ferromagnet crystallizing in the hexagonal D8₈ structure (Nowotny phase, space group P6₃/mcm). It has been shown that by doping with carbon, the Curie temperature can be increased from 296 K in pristine Mn₅Ge₃ up to 430 K for the nominal carbon content x=0.6. A new light on the properties of Mn₅Ge₃C_x system has been shed by our recent comprehensive Nuclear Magnetic Resonance (NMR) study performed on a series of epitaxial 30 nm thick Mn₅Ge₃C_x films in the entire concentration range [3]. The data unambiguously show that carbon penetrates the crystal lattice in highly ordered way, occupying every second 2b void located within the chain of Mn(6g) octahedra (Nowotny chimney ladder, NCL) and setting the limit for the carbon uptake at x=0.5. Moreover, the chains of carbon-filled voids are correlated also in-plane. Eventually, for the end concentration of x=0.5, a superstructure displaying only two magnetically inequivalent positions within the Mn(4d) sublattice is observed. The most simple atomic arrangement that can be proposed to explain the experimental observations is the nanolaminated structure where the carbon-containing c-planes would alternate with those where the centers of 2b voids remain empty. On the other hand, a more complex ordering is also possible, since the parent structure D8₈ is prone to incorporate carbon in a highly ordered manner, as shown e.g. in the isostructural R₅Ge₃ materials (R-rare earth), where an ordered R₁₅Ge₉C superstructure was observed for R=Ce, Pr and Nd , with the supercell being three times larger than the parent cell [4].

[1] R. Kalvig, E. Jedryka, M. Wojcik, G. Allodi, R. De Renzi, M. Petit and L. Michez, Phys. Rev. B 97, 174428 (2018)
[2] R. Kalvig, E. Jedryka, M. Wojcik, M. Petit and L. Michez, Phys. Rev. B 101, 094401 (2020)
[3] R. Kalvig, E. Jedryka, M. Wojcik, M. Petit and L. Michez, submitted to Phys. Rev. B, Nov 2021
[4] F. Wrubl, K .V. Shah, D. A. Joshi, P. Manfrinetti, M. Pani, C. Ritter and S. K. Dhar, J. Alloy. Compd. 509, 6509 (2011)

dr Alexandr Kazakov
(Instytut Fizyki PAN, MagTop)

Magnetic, caloric and transport properties of Ni-Mn-In-based alloys

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
The study of the magnetocaloric effect in magnetic materials gained a second breath after the discovery of a giant magnetocaloric effect in rare-earth compounds and opened perspectives of its practical utilization. One of the directions was to search for new rare-earth-free compounds which would possess comparable magnetic characteristics. One of the candidates for such material are Heusler alloys. Within this work, we ve focused on the properties of non-stoichiometric Ni-Mn-In Heusler alloys. These alloys are characterized by near room temperature structural martensitic transition, with different magnetic properties in austenitic and martensitic phases. In the talk, I would discuss the unusual behavior of magnetization in the low-temperature structural phase [1], and changes in magnetocaloric [2] and magnetotransport properties [3,4] with various doping [5,6].

[1] V.N. Prudnikov, et al., Phys. Solid State 53, 490 (2011)
[2] A.P. Kazakov, et al., APL 98, 131911 (2011))
[3] V.N. Prudnikov, et al., JETP Lett. 92, 666 (2010))
[4] A.B. Granovskii, et al., JETP 115, 805 (2012))
[5] I. Dubenko, et al., J. Magn. Magn. Mater. 324, 3530 (2012))
[6] A. Kazakov, et al., J. Nanosci. Nanotechnol. 12, 7426 (2012)

prof. dr hab. Andrzej Wawro
(Instytut Fizyki PAN)

Złożone właściwości magnetyczne epitaksjalnych asymetrycznych struktur warstwowych W/Co/Pt

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Pomimo krystalograficznego podobieństwa właściwości magnetyczne epitaksjalnych asymetrycznych warstw typu W/Co/Pt istotnie się różnią od wcześniej badanych struktur Mo/Co/Au. Obecność odmiennych niemagnetycznych okładek wykonanych z metali 5d prowadzi do pojawienia się oddziaływania Dzyaloshinskii-Moriya (DMI). Odpowiedzialne jest ono m. in. za bogatą strukturę domenową (np. sieć skyrmionów), obserwowaną zarówno w układach zawierających pojedynczą warstwę Co, jak również w warstwach wielokrotnych. W czasie seminarium, oprócz krótkiego wprowadzenia poświęconego prostopadłej anizotropii magnetycznej (PMA) i DMI w cienkich warstwach, omówione zostaną różne układy (odmienna sekwencja warstw składowych oraz ilość powtórzeń podstawowej trójwarstwy) typu W/Co/Pt. W strukturach z pojedynczą warstwą magnetyczną PMA zależy zarówno od grubości spodniej warstwy W oraz magnetycznej warstwy Co. W okolicy przejścia od stanu superparamagnetycznego do ferromagnetycznego (z PMA) pojawia się mobilna struktura domenowa, w tym także sieć skyrmionów. W układach zawierających dwie warstwy Co ich sprzężenie magnetyczne istotnie zależy od grubości składników dwuwarstwowej przekładki. Warstwy wielokrotne (ilość powtórzeń: 10-20) charakteryzują się silnym DMI zmierzonym eksperymentalnie i potwierdzonym w obliczeniach DFT oraz symulacjach mikromagnetycznych [1]. Możliwość ułożenia domen w strukturę paskową pozwala rozważać takie warstwy jako jednowymiarowe kryształy magnoniczne o regulowanych parametrach.

Omawiane badania są finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu Opus o numerze: 2020/37/B/ST5/02299.

[1] S.K. Jena et al., Nanoscale 13, 7685 (2021).

dr inż. Karolina Górnicka
(Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska i Centrum Materiałów Przyszłoœci, Politechnika Gdańska, Gdańsk, Polska)
oraz
mgr inż. Sylwia Gutowska
(Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH, Kraków, Polska)

Nadprzewodnictwo w związkach Lavesa CaRh₂ oraz SrM₂ (M = Ir, Rh)

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Związki Lavesa należą do faz Franka-Kaspera, inaczej - faz topologicznie ciasnoupakowanych. Ze względu na typ struktury, materiały można podzielić na trzy grupy: fazę heksagonalną (C14) typu MgZn₂, fazę regularną (C15) typu MgCu₂ oraz fazę heksagonalną (C36) typu MgNi₂. W ostatnim czasie fazy Lavesa cieszą się szczególnym zainteresowaniem ze względu na ich właœciwoœci fizyczne, tj. uporządkowanie magnetyczne, przejœcia strukturalne, wysoką anizotropię magnetokrystaliczną oraz dużą magnetostrykcję w temperaturze pokojowej. Niektóre przebadane związki wykazują również nadprzewodnictwo z temperaturą krytyczną osiągającą 10 K (V₂Hf_0.5Zr_0.5). Dzisiaj, spoœród ponad 1000 znanych faz Lavesa, ponad 60% stanowią związki oparte na metalach ziem rzadkich.
Przedmiotem seminarium będzie omówienie właœciwoœci nadprzewodzących faz Lavesa zawierających metale ziem alkalicznych (Ca, Sr). Przedstawione zostaną wyniki badań strukturalnych, wyniki pomiarów właœciwoœci magnetycznych, elektrycznych oraz ciepła właœciwego, a także obliczenia struktury elektronowej oraz spektrum fononowego.
W szczególnoœci pokażemy, że struktura krystaliczna faz Lavesa SrM₂ (M=Ir, Rh) może zostać przedstawiona jako zmodyfikowana struktura fcc metalu M. Na podstawie struktury elektronowej i fononowej przeanalizujemy, jak ta modyfikacja wpływa na własnoœci materiałów i na tej podstawie postaramy się odpowiedzieć na pytanie: dlaczego omówione fazy Lavesa są nadprzewodnikami o silnym sprzężeniu elektron-fonon i dużo wyższej temperaturze krytycznej niż Ir(Rh).
Badania wspierane są przez Narodowe Centrum Nauki, projekty: 2019/33/N/ST5/01496 (Politechnika Gdańska) i 2017/26/E/ST3/00119 (Akademia Górniczo Hutnicza).

prof. dr hab. inż. Tomasz Klimczuk
(Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej, Politechnika Gdańska)

Nowe związki nadprzewodzące w rodzinie faz Heuslera

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Istnieje ponad 1000 znanych i opisanych w literaturze związków typu Heuslera, spośród których tylko 35 wykazuje zjawisko nadprzewodnictwa. W wykładzie zaprezentowana zostanie metoda syntezy, a także wyniki pomiarów właściwości fizycznych czterech nowych nadprzewodników (MgPd₂Sb [1], LiPd₂Ge [2], LiGa₂Rh [3] i LiGa₂Ir [4]) występujących w tej obszernej rodzinie.

MgPd₂Sb jest pierwszym związkiem typu Heuslera na bazie Mg, w którym obserwowane jest nadprzewodnictwo. Liczba elektronów walencyjnych dla MgPd₂Sb to VEC = 27 i wypada dokładnie w maksimum zaproponowanego diagramu T_c vs. VEC [5]. Dla LiPd₂Ge liczba elektronów walencyjnych jest o 2 mniejsza, podczas gdy pozostałych dwóch nadprzewodników na bazie Li (LiGa₂Rh i LiGa₂Ir) VEC = 16. O ile dwa ostatnie materiały są nadprzewodnikami drugiego rodzaju, to LiPd2Ge jest rzadkim przypadkiem międzymetalicznego związku, dla którego obserwowane jest nadprzewodnictwo pierwszego rodzaju. Teoretyczne obliczenia struktury fononowej wskazują na możliwość występowania tzw. miękkich modów w LiPd₂Ge, które prowadzą do wzmocnienia sprzężenia elektron - fonon i w konsekwencji do występowania nadprzewodnictwa w tym materiale.

Badania wspierane są przez Narodowe Centrum Nauki, projekty: 2017/27/B/ST5/03044 (Politechnika Gdańska) i 2017/26/E/ST3/00119 (Akademia Górniczo Hutnicza).

[1] M.J. Winiarski, et al., Phys. Rev. B, 103, 214501 (2021)
[2] K. Górnicka, et al., Phys. Rev. B, 102, 024507 (2020)
[3] E. Carnicom, et al., Sci. Adv. 2018, 4, eaar7969 (2018)
[4] K. Górnicka, et al., Scientific Reports, 11, 16517 (2021)
[5] T. Klimczuk, et al., Phys. Rev. B, 85, 174505 (2012)

mgr Ashutosh Wadge
(MagTop, Instytut Fizyki PAN)

Topological semimetal TaAs₂ investigated by transport and ARPES

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
We have performed electron transport and ARPES measurements on single crystals of transition metal dipnictide TaAs₂ cleaved along the (201) surface which has the lowest cleavage energy. A Fourier transform of the Shubnikov-de Haas oscillations shows four different peaks whose angular dependence was studied with respect to the angle between magnetic field and the [201] direction. The results indicate elliptical shape of the Fermi surface cross-sections. Additionally, a mobility spectrum analysis was carried out, which also reveals at least four types of carriers contributing to the conductance (two kinds of electrons and two kinds of holes). ARPES spectra were taken on freshly cleaved (201) surface and it was found that bulk states pockets at constant energy surface are elliptical, which confirms the magneto-transport angle dependent studies. First-principles calculations support the interpretation of the experimental results. The theoretical calculations better reproduce the ARPES data if the theoretical Fermi level is increased, which is due to a small n-doping of the samples. This shifts the Fermi level closer to the Dirac point, allowing to investigate the physics of the Dirac and Weyl points, making this compound a platform for the investigation of the Dirac and Weyl points in three-dimensional materials.

prof. dr hab. Feliks Stobiecki
(Institute of Molecular Physics, Polish Academy of Sciences, Poznań, Poland)

Magnetization configuration in Co/Tb multilayers magnetically patterned by He⁺ ion bombardment

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
In the past, much attention has been paid to the interaction between ferromagnetic layers or between ferromagnetic layer and surrounding layers. Much less research focuses on intralayer interactions between areas with locally modified magnetic properties [1]. As an example of the interlayer and intralayer interaction, my presentation describes investigations of the magnetization configuration in ferrimagnetic bilayer [2] and ferrimagnetic two-dimensional heterostructures [3,4].

[1] A. Hrabec, et al. Appl. Phys. Lett. 117, 130503 (2020).
[2] T. Kobayashi, et al. Jpn. J. Appl. Phys. 20, 2089-2095 (1981).
[3] Ł. Frąckowiak et al. Phys. Rev. Lett. 124, 047203 (2020).
[4] Ł. Frąckowiak et al. Sci. Rep. 11, 1041 (2021).

dr hab. Tomasz Sowiński, prof. IF PAN
(Instytut Fizyki PAN)

Collectivity of pairing from the few-body physics perspective

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
In my talk, I will focus on one-dimensional mesoscopic systems with mutual attractive interactions and discuss recent theoretical and experimental concepts giving a route to a better understanding of conventional and unconventional pairing mechanisms. With special attention, I will address the problem of experimental detectability of correlations between quantum particles. Consequently, I will try to argue that state-of-the-art experiments with few ultracold fermions may break an impasse and serve pioneering and unquestionable verification of the existence of correlated pairs with non-zero center-of-mass momentum.

The talk is based on the mini-review paper: ArXiv:2105.13030.

mgr Sameh Altanany
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetotransport Properties of Nb Films

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
We investigate the nature of superconducting (SC) state in thin niobium films, of thickness d ranging from 3.5 nm to 50 nm, sandwiched between amorphous silicon layers to prevent oxidation. Structural evaluation shows that thicker films are polycrystalline, but the thinnest film shows signatures of mixed polycrystalline/amorphous phase. Various properties of the SC state are measured on the films patterned into Hall bar structures, using quantum design measurement system, with perpendicular magnetic field. In particular, we extract activation energy for vortex pinning, the upper critical field, and the point of crossing of resistance isotherms, which may be identified with the transition from superconductor to metallic, normal phase. Negative magnetoresistance is observed at the highest magnetic field for some of the films, while it is absent for others.

dr hab. inż. Wojciech Wróbel, prof. PW
(Instytut Fizyki Politechniki Warszawskiej)

Oxide ion conductors - from structure to long range transport

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Solid state materials with high ionic conductivity are widely studied as a critical components of various electrochemical devices. Ceramic oxide ion conductors are currently applied in SOFC fuel cells, gas sensors, electrolysers or oxygen pumps. The long-range transport of oxygen ions in the solid state depends predominantly on the oxide ion vacancy concentration, but also on the distribution of vacancies in the crystal structure, including their ordering and interaction with the cationic and anionic sublattice. In this presentation, I will present research studies on bismuth oxide based compounds, which show both highest known oxide ion conductivity, but at the same time face undesirable phase transitions and instabilities. Wide range of advanced experimental methods and computer modelling were used to study both the long- and short-range ordering of the structure. Changes in the distribution of oxygen ions and the concentration of defects and their influence on ionic transport as well as the mentioned instabilities and phase transitions will be discussed.

prof. dr Fabian O. von Rohr
(Department of Chemistry, University of Zurich and Physik-Institut, University of Zurich, Zurich)

Effect of electron count and chemical complexity in the Ta-Nb-Hf-Zr-Ti high-entropy alloy superconductors

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
High-entropy alloys (HEA) are a new class of materials that consist of several principal elements arranged on simple lattices. These structures are stabilized by the high configurational entropy of the random mixing of the elements. HEAs can display novel, highly tunable properties such as, for example, excellent specific strength, superior mechanical performance at high temperatures, and fracture toughness at cryogenic temperatures, making them promising candidates for future applications. The recently discovered body-centered cubic (BCC) Ta-Nb-Hf-Zr-Ti high-entropy alloy superconductor appears to display properties of both simple crystalline intermetallics and amorphous materials; e.g., it has a well-defined superconducting transition along with an exceptional robustness against disorder. In this presentation, we will show that the properties of this superconducting high-entropy alloy are strongly related to the valence electron count and that the superconducting transition temperatures T_c of these alloys fall between those of analogous crystalline and amorphous materials. We find that despite the large degree of randomness and disorder in these alloys, the superconducting properties are nevertheless strongly dependent on the chemical composition and complexity. We argue that high-entropy alloys are excellent model systems for understanding how superconductivity and other collective quantum states evolve from crystals to amorphous solids.

prof. dr hab. Tomasz Stobiecki
(AGH University of Science and Technology, Institute of Electronics)

Current induced magnetization switching (CIMS): Spin Transfer Torque (STT) and Spin-Orbit Torque and their applications in MRAM technology

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
In my lecture, I will present our latest results on current induced magnetization switching (CIMS) in nano- and microsized devices intended for spintronics applications. The STT multi-level magnetization switching will be demonstrated on the example of series connected MTJ cells of the magnetic tunnel junction with the MgO barrier. The possibility of using the MTJ cell network for neuromorphic calculations will be discussed [1].

The magnetization dynamics in (W,Pt)/CoFeB and W/CoFeB/Pt multilayers will be demonstrated using SOT-FMR technique. The analysis results in a determination the spin Hall angle of W and Pt layers [2,3]. Also, I will show in heavy metal/ferromagnet/antiferromagnet: Pt/Co/NiO and W/Co/NiO perpendicular magnetized system deterministic Co magnetization switching without an external magnetic field, which is replaced by an in-plane exchange-bias field.

Based on the literature data, I will discuss new achievements on designing the STT/SOT-MRAM.

[1] P. Rzeszut, W. Skowroński, T. Stobiecki, et al., Multi-bit MRAM storage cells utilizing serially connected perpendicular magnetic tunel junctions, J. Appl. Phys. 125, 223907 (2019)
[2] W. Skowroński, Ł. Karwacki, T. Stobiecki, et al., Determination of Spin Hall Angle in Heavy-Metal/Co-Fe-B-Based Heterostructures with Interfacial Spin-Orbit Fields, Phys. Rev. Appl. 11, 024039 (2019)
[3] S. Łazarski, W. Skowroński, T. Stobiecki, et al., Field-Free Spin-Orbit-Torque Switching in Co/Pt/Co Multilayer with Mixed Magnetic Anisotropies, Phys. Rev. Appl. 12, 014006 (2019); K. Grochot, Ł. Karwacki, T. Stobiecki, et al., Current-Induced Magnetization Switching of Exchange-Biased NiO Heterostructures Characterized by Spin-Orbit Torque, Phys. Rev. Appl. 15, 014017 (2021)

Prof. Dr. A. de Visser
(Van der Waals-Zeeman Institute, University of Amsterdam, Netherlands)

Nematic Superconductivity in Topological Materials

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Topological insulators have generated a wide research interest, because they offer access to novel quantum states with unprecedented properties. Most interestingly, the concept of topological insulators can be transferred to superconductors, where the superconducting gap plays the role of the band gap of the insulator. Topological superconductors are predicted to have an exotic Cooper-pair state in the bulk and gapless Andreev bound states at the surface (Majorana modes), and therefore offer new, challenging routes to test theories of unconventional superconductivity.

In this presentation I will focus on recent developments in superconducting Bi₂Se₃-based crystals, where field-angle dependent measurements of the transport, thermal and magnetic properties have revealed a spontaneous breaking of the rotational symmetry [1,2,3]. The rotational symmetry breaking in the macroscopic superconducting properties is explained in terms of nematic superconductivity, that is associated with a two-component superconducting order parameter (E_u representation) [4]. The experimental results provide solid evidence for unconventional superconductivity with an odd-parity spin-polarized triplet Cooper-pair state (Δ₄-pairing), that was recently proposed for rhombohedral topological superconductors [5]. For an introductory review see Ref. 6.

[1] Y. Pan et al., Sci. Rep. 6, 28632 (2016).
[2] S. Yonezawa et al., Nature Phys. 13, 123 (2017).
[3] T. Asaba et al., Phys. Rev. X 7, 011009 (2017).
[4] J. Venderbos et al., Phys. Rev. B 94, 180504R (2016).
[5] L. Fu, Phys. Rev. B 90, 100509R (2014).
[6] S. Yonezawa, Condens. Matter 4, 2 (2019).

Prof. Dr. Manuel Angst
(Jülich Centre for Neutron Science JCNS and Peter Grünberg Institut PGI, JARA-FIT, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germany)

Revealing the Absolute Direction of the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in Prototypical Weak Ferromagnets by Polarized Neutrons

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
The magnetic properties of materials, important for many applications, are determined by fundamental magnetic interactions between the ions. In addition to the "normal" (symmetric) exchange interaction with energy ∝S₁·S₂ , there sometimes a weak antisymmetric exchange interaction (E∝S₁ x S₂) depending on relativistic spin-orbit coupling. This so-called Dzyaloshinskii-Moriya Interaction (DMI) was first proposed in the 1950's to explain weak ferromagnetism (WFM), the small canting of otherwise collinear antiferromagnetic structures leading to a small net magnetization, in α-Fe₂O₃ and other materials [1]. The DMI is currently attracting significant interest because it is present in many complex magnetic structures and is the driving force in stabilizing various novel topological magnetic structures such as spin spirals, magnetic skyrmions, or magnetic soliton lattices [2]. The absolute direction of the DMI is often a decisive factor in determining the system's chirality in both bulk and interfaces and the knowledge of both is required for the design of functional heterostructures [3]. While the determination of the absolute direction of the DMI arising at interfaces is routinely done with Brillouin light scattering, and the DMI in bulk systems featuring spirals with neutron scattering methods, the experimental determination of the absolute DMI-direction in WFM is challenging. A complex resonant x-ray scattering technique had recently been proposed and applied to MnCO₃ [4]. In this seminar, I will present a method to use polarized neutron scattering that was recently developed and used to determine for the first time the absolute direction of the DMI in classical α-Fe₂O₃ [5]. The application of the method to further WFM of various crystal symmetries will also be discussed.

[1] I.E. Dzyaloshinskii, JETP 5, 1259 (1957); J. Phys. Chem. Solids 4, 241 (1958). T. Moriya, Phys. Rev. Lett. 4, 228 (1960); Phys. Rev. 120, 91 (1960).
[2] M. Bode, M. Heide, K. von Bergmann, P. Ferriani, S. Heinze, G. Bihlmayer, A. Kubetzka, O. Pietzsch, S. Blügel, and R. Wiesendanger, Nature 447, 190 (2007). S. Heinze, K. von Bergmann, M. Menzel, J. Brede, A. Kubetzka, R. Wiesendanger, G. Bihlmayer, and S. Blügel, Nat. Phys. 7, 713 (2011). Y. Togawa et al., T. Koyama, K. Takayanagi, S. Mori, Y. Kousaka, J. Akimitsu, S. Nishihara, K. Inoue, A. S. Ovchinnikov, and J. Kishine, Phys. Rev. Lett. 108, 107202 (2012).
[3] C.D. Hu, Nat. Phys. 10, 180 (2014). J. Cho, N.-H. Kim, S.K. Kang, H.-K. Hwang, J. Jung, H.J.M. Swagten, J.-S. Kim, and C.-Y. You, J. Phys. D 50, 425004 (2017).
[4] V.E. Dmitrienko, E.N. Ovchinnikova, S.P. Collins, G. Nisbet, G. Beutier, Y.O. Kvashnin, V.V. Mazurenko, A.I. Lichtenstein, and M.I. Katsnelson,, Nat. Phys. 10, 202 (2014).
[5] H. Thoma, V. Hutanu, H. Deng, V.E. Dmitrienko, P.J. Brown, A. Gukasov, G. Roth, and M. Angst, Phys. Rev. X 11, 011060 (2021).

prof. dr hab. Tadeusz Domański
(Instytut Fizyki UMCS w Lublinie)

Synergia magnetyzmu i nadprzewodnictwa

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Magnetyzm jest powszechnie uważany za zjawisko konkurencyjne w stosunku do nadprzewodnictwa. Świadczy o tym m.in. niszczenie efektu Meissnera przez krytyczne pola magnetyczne we wszystkich rodzajach nadprzewodników. Na rywalizację uprządkowania ferro- i antyferromagnetycznego z fazą nadprzewodzącą na bazie lokalnych par wskazują też diagramy domieszkowanych tlenków miedzi, związków pniktydowych i innych materiałów. Nieliczne fakty świadczące o koegzystencji magnetyzmu z nadprzewodnictwem nie wykluczają ich antagonistycznego charakteru, nawet pomimo wspólnego mechanizmu (np. wywodzącego się z silnych oddziaływań kulombowskich).

Zupełnie inna (tzn. konstruktywna) relacja tych skonfliktowanych zjawisk realizuje się natomiast w heterostrukturach, gdzie obiekty magnetyczne są w bliskim kontakcie z konwencjonalnymi nadprzewodnikami. Szczególnie interesujące zjawiska zaobserwowano w magnetycznych łańcuchach i wyspach magnetycznych atomów osadzonych na nadprzewodzącym Pb, Re oraz Al jak również w planarnych złączach Josephsona. Efekt bliskości wspólnie z magnetyzmem prowadzą do zaindukowania trypletowych par elektronowych, co w konsekwencji zapewnia topologicznie nietrywialny charakter fazy nadprzewodzącej z egzotycznymi kwazicząstkami brzegowymi. W referacie przedstawię przegląd faktów doświadczalnych i koncepcji teoretycznych oraz ciekawą perspektywę dla układów z uprządkowaniem skyrmionowym.

prof. dr Alexander Shengelaya
(Department of Physics, Tbilisi State University, Tbilisi, Georgia; Andronikashvili Institute of Physics, Tbilisi State University, Tbilisi, Georgia)

Unusual normal and superconducting properties of tungsten oxide WO_2.9

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
In this talk I will present results of our studies of oxygen reduced tungsten oxides WO_3-x. In the samples with one particular composition WO_2.9 (W₂₀O₅₈) the signatures of superconductivity with the transition temperature T_c = 80 K were registered by means of magnetization measurements. After lithium intercalation the T_c further raised to 94 K [1]. The small superconducting volume fraction and the absence of clear transition in resistivity measurements indicate that the superconductivity is localized in small regions which do not percolate. Performed resistivity and magnetoresistance measurements show that WO_2.9 has also unconventional normal state properties, which can be understood by taking into account bi-polaronic nature of charge carriers in this compound [2].

[1] A. Shengelaya, K. Conder, K. A. Müller, J. Supercond. Nov. Magn. 33, 301 (2020)
[2] A. Shengelaya, F. La Mattina, K. Conder, Condens. Matter 5, 63 (2020)

prof. dr hab. Jerzy Krupka
(Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej)

Measurements of conductivity and penetration depth of superconductors in the microwave frequency band

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
It has been shown that the correct method of describing the electromagnetic properties of superconductors in the microwave frequency band is the "two-fluid" conductivity model. This parameter, when inserted into the formula for the complex permittivity, leads to the appearance of a negative value of the real part of the complex permittivity. In this approach, the analysis of microwave structures (including measurement resonators) containing superconductors reduces to the analysis of classical boundary problems of electrodynamics. The wave impedance and the surface resistance commonly used in the description of the electrical properties of superconductors are secondary parameters. The latter parameter, in general, depends not only on the properties of the superconductor, but also on the parameters of the substrate on which the superconductor is deposited. For superconducting layers thinner than the penetration depth, the absolute value of the penetration depth of the YBCO layers was measured in the temperature range from 10 K to 300 K. It was shown that the YBCO conductivity component related to normal conductivity is slightly dependent on the temperature in the range from cryogenic to room temperatures. The complex conductivity YBCO was measured as a function of the constant magnetic field in the range up to 7 T. The limitations of the perturbation method, commonly used in the analysis of superconductor measurement systems, were presented.

dr hab. Piotr Solarz
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

GGAG - Gd₃Ga₃Al₂O₁₂
Krystaliczne materiały optyczne do wszechstronnych zastosowań

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Kryształy GGAG otrzymane przez dra Michała Głowackiego należą do grupy granatów, do której zaliczany jest np. YAG (Y₃Al₅O₁₂), znany z właściwości laserowych i luminescencyjnych. GGAG stanowi stosunkowo nową matrycę, badaną intensywnie w ostatniej dekadzie. Jako materiał tworzą tzw. roztwory stałe "solid solutions" odznaczające się poszerzeniem linii spektralnych [1]. Roztwory stałe o stechiometrii Gd₃Ga₃Al₂O₁₂ (GGAG) w postaci monokrystalicznej, zawierające domieszki jonów lantanowców ze zbioru Ce³⁺, Sm³⁺, Eu³⁺, Tb³⁺, Dy³⁺, są zdolne do wydajnej emisji światła widzialnego, w szczególności światła białego, ze szczególnym uwzględnieniem zakresu czerwonego spektrum [2]. Kryształy posiadają strukturę regularną o parametrach sieci: a = 12.27 Å;, V = 1847.60(8) , Z = 8, gdzie Gd³⁺ koordynowany jest ośmiokrotnie, tworząc dwunastościany foremne CN = 8 (24c). Jony Ga³⁺(1)/Al³⁺(1) tworzą ośmiościany CN = 6 (16a), podczas gdy czworościany CN = 4 (24d) przypisane są Ga³⁺(2)/Al³⁺(2) [3]. Dzięki "nieuporządkowaniu" strukturalnemu, szerokości linii Starkowskich w temperaturze ciekłego helu potrafią sięgać aż 30 cm^-1, podczas gdy dla analogicznych granatów, szerokości linii spektralnych są o rząd mniejsze.

[1] P. Solarz, M. Głowacki, M. Berkowski, W. Ryba-Romanowski, Growth and spectroscopy of Gd₃Ga₃Al₂O₁₂ (GGAG) and evidence of multisite positions of Sm³⁺ ions in solid solution matrix, J. Alloys Compd. 689 (2016) 359-365. doi:10.1016/j.jallcom.2016.07.321.
[2] P. Solarz, R. Lisiecki, W. Ryba-Romanowski, A. Watras, M. Berkowski, M. Głowacki, B. Macalik, P. Dereń, Materiał czynny do wytwarzania luminoforów i jego zastosowanie, PL 230121 B1, 2018. https://tech.money.pl/przemysl/patenty/pl-230121-1069208.html.
[3] R. Lisiecki, P. Solarz, T. Niedźwiedzki, W. Ryba-Romanowski, M. Głowacki, Gd₃Ga₃Al₂O₁₂ single crystal doped with dysprosium: Spectroscopic properties and luminescence characteristics, J. Alloys Compd. 689 (2016) 733-739. doi:10.1016/j.jallcom.2016.07.247.

dr Konrad J. Kapcia
(Condensed Matter Theory Division, Faculty of Physics, Adam Mickiewicz University in Poznań)

Ab initio calculations of electronic structures and phonon spectra for selected noncentrosymmeric superconducting systems

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
The absence of an inversion center induces the antisymmetric spin-orbit coupling, enabling a  mixture of the spin-singlet and spin-triplet Cooper pairing. Here, two different superconducting systems will be discussed. For the series of noncentrosymmetric superconductors ThXSi, where X = Co, Ni, Ir, and Pt [1], we performed the density functional theory studies [2]. We analyzed the effect of the spin-orbit coupling, which splits the degenerate electronic states and modifies the Fermi surfaces. The calculated phonon spectra strongly depend on atom type X, showing a tendency for dynamical instability in ThCoSi and ThIrSi. The second material is Cd₂Re₂O₇ compound. It is the first discovered pyrochlore oxide superconductor [3]. We studied the structural and phonon properties of the high-temperature cubic and two low-temperature tetragonal phases [4]. We revealed the soft mode in the Brillouin zone center, which breaks the tetragonal symmetry and induces the orthorhombic structure. This result explains the recent Raman measurements.

The research is partially financed by National Science Centre (NCN, Poland) under the research project SONATINA 1, grant. no. 2017/24/C/ST3/00276.

[1] K. Domieracki, D. Kaczorowski, J. Alloy. Comp. 688, 206 (2016); K. Domieracki, D. Kaczorowski, J. Alloy. Comp. 731, 64 (2018).
[2] A. Ptok, K. Domieracki, K. J. Kapcia, J. Łażewski, P. T. Jochym, M. Sternik, P. Piekarz, D. Kaczorowski, Phys. Rev. B 100, 165130 (2019).
[3] M. Hanawa, Y. Muraoka, T. Tayama, T. Sakakibara, J. Yamaura, Z. Hiroi, Phys. Rev. Lett. 87, 187001 (2001); H. Sakai, K. Yoshimura, H. Ohno, H. Kato, S. Kambe, R. E. Walstedt, T. D. Matsuda, Y. Haga, Y. Onuki, J. Phys.: Condens. Matter 13, L785 (2001).
[4] K. J. Kapcia, M. Reedyk, M. Hajialamdari, A. Ptok, P. Piekarz, A. Schulz, F. S. Razavi, R. K. Kremer, A. M. Oleś, Phys. Rev. Research 2, 033108 (2020).

dr Kinga Lasek
(Department of Physics, University of South Florida, USA; Institute of Physics PAS)

Properties of 2D transition metal tellurides synthesized by van der Waals epitaxy

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Layered materials, in particular the family of transition metal dichalcogenides (TMDs), have fascinated the materials science community for some time. A weak van der Waals (vdW) type interlayer interactions, along with, very often, thickness dependent electronic properties, makes TMDs interesting from both fundamental and applications aspects. However, the limited number of two-dimensional (2D) TMDs with ferromagnetic properties restricts these materials for spintronic applications. Thus, search for suitable 2D TMDs materials becomes even more important.

In this talk, we will present the epitaxial growth, surface, electronic and magnetic properties of mono- to few layers thick selected transition metal tellurides with a particular focus on Cr- tellurides. Combined experimental (STM, XMCD, VSM, and GIXRD) and ab-initio studies revealed complex thickness and growth conditions dependent magnetic properties of these materials. We will present the successful synthesis of monolayer CrTe₂, a compound that is only metastable in its bulk form, and a few-layer thick intercalation compounds Cr_1+δTe₂ (where the δ represents the self-intercalated Cr atoms). The latter was found to exhibit Curie temperature (T_c) up to 250 K and a strong perpendicular magnetic anisotropy. Moreover, both properties strongly depend on the post growth annealing temperature.
Our results lay the foundation for the potential exploitation of 2D layered self-intercalation compounds as a "building block" of vdW heterostructures, including heterostructures combining proximity coupling to ferromagnetic layers.

mgr Łukasz Gładczuk
(Clarendon Laboratory, Department of Physics, University of Oxford, UK; Diamond Light Source, Didcot, Oxfordshire, UK)

Spin-current and exchange coupling in MgO-based magnetic tunnel junctions

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Heterostructures composed of ferromagnetic layers that are mutually interacting through a non-magnetic spacer are at the core of magnetic sensor and memory devices. Such devices can exhibit different types of coupling between magnetic layers, such as: exchange coupling and spin-current mediated coupling. We used the technique of x-ray detected ferromagnetic resonance (XFMR) to study the dynamics of a Co/MgO/Permalloy magnetic tunnel junction (MTJ). The experimental results were quantitatively compared to the Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski model where an in-depth statistical analysis based on a likelihood ratio test was employed to determine the presence of spin-current mediated coupling between the two magnetic layers.

Phys. Rev. B 103, 064416 (2021)

dr hab. inż. Piotr Gębara, prof. P.Cz.
(Katedra Fizyki, Wydział Inżnierii Produkcji i Technologii Materiałów, Politechnika Częstochowska, Częstochowa)

Structure and magnetic properties of the La(Fe,Si)₁₃-type alloys modified by selected lanthanides (Ce, Pr, Ho, Dy) and transition metals (Mn, Ni, Co)

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
The giant magnetocaloric effect observed in the La(Fe,Si)₁₃-type alloys qualifies these materials as active magnetic regenerators in magnetic refrigerators. The lecture presents fundamentals of the magnetocaloric effect as an environment-friendly cooling technique. Moreover, the influence of partial substitution of La by Ce, Pr, Ho or Dy and Fe by Mn, Ni and Co on the structure and magnetic properties will be presented. Further part of presentation will be focused on analysis of thermomagnetic properties (the Curie temperature and magnetic entropy change) and investigation of phase transition based on the Landau theory or construction of universal scaling curve. Furthermore, an occurrence of the negative thermal expansion in the La(Fe,Si)13 and anomalous thermal expansion of the α-Fe in the La(Fe,Si)₁₃-type alloys will be discussed.

dr hab. Piotr Tomczak, prof. UAM
(Quantum Physics Division, Faculty of Physics, Adam Mickiewicz University, Poznań)

Universal FMR procedure to probe magnetic characteristics of ferromagnetic thin films. Application to (Ga,Mn)As

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
The lecture presents the method of numerical analysis of experimental ferromagnetic resonance spectra and the results of its application to (Ga,Mn)As thin films. Specifically, the method starts with the finding of numerical solutions of the Smit-Beljers dispersion equation and continues with their subsequent statistical analysis within the cross-validation approach, taken from machine learning techniques. As a result of this treatment, we are able to reinterpret the available FMR experimental results in diluted ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As thin films with the resulting determination of magnetocrystalline anisotropy constants.

dr hab. Ludwik Pieńkowski, prof. AGH
(Katedra Energetyki Jądrowej, Wydział Energetyki i Paliw AGH)

Nuclear power - yes, but how?

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Nuclear power played a crucial role in Europe and USA. However, its expansion was stopped years ago. The immediate causes are the increase in safety costs, the loss of competitiveness, loss of social trust. This is undoubtedly true, but why its happened? What are the options for nuclear power to return to Europe and US?

prof. dr hab. Katarzyna Sznajd-Weron
(Department of Theoretical Physics, Wrocław University of Science and Technology)

The Sznajd model - 20 years after

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
During this lecture I will briefly tell the history of the model, describe the model in its original formulation, as well as the generalized one, and tell in which directions the model was developed by other researchers. I will also put the model on the big picture of a highly interdisciplinary field of opinion dynamics. My talk will be largely based on two recent review papers: the most recent one in honor of prof. Stauffer, exclusively devoted to the Sznajd model [3], and more general review paper on modeling opinion dynamics [4].

[1] K. Sznajd-Weron, J. Sznajd, Opinion evolution in closed community, Internat. J. Modern Phys. C 11 (6), (2000) 1157-1165
[2] D. Stauffer, A.O. Sousa, S.M. De Oliveira, Generalization to square lattice of Sznajd sociophysics model, Internat. J. Modern Phys. C 11 (6), (2000) 1239-1245
[3] K. Sznajd-Weron, J. Sznajd, T. Weron, A review on the Sznajd model - 20 years after, Physica A 565 (2021) 125537
[4] A. Jędrzejewski, K. Sznajd-Weron, Statistical physics of opinion formation: Is it a SPOOF? C. R. Phys. 20 (2019) 244-261

prof. dr hab. Dariusz Kaczorowski
(Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences, Wrocław, Poland)

Dirac states in Pd-Bi superconductors: on the hunt for Majorana modes

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Topological superconductor (TSC) hosting Majorana bound states has been established as a milestone that might shift our scientific trajectory from fundamental research to practical applications in topological quantum computing. Recently, superconducting Pd-Bi binaries, due to their inherently large spin-orbit coupling strength, have attracted much attention as a possible platform for realization of the TSC phase. Here, we discuss the results of our comprehensive studies on the electronic structures of two such phases, namely PdBi and α-PdBi₂, carried out by means of high-resolution angle- and spin-resolved photoemission spectroscopy, electrical transport and thermodynamic properties measurements, and band structure calculations [1-3]. In both materials, distinct Dirac states were revealed well below the chemical potential, which negated the possibility of obtaining TCS without proper tuning, e.g., by electrical gating. In the case of α-PdBi₂, numerous surface Rashba states were found in the vicinity of the Fermi energy, which might be utilized to realize Majorana fermions.
This research was supported by the National Science Centre (Poland) under grant no. 2015/18/A/ST3/00057.

[1] M. Neupane, et al., Nat. Comm. 7, 13315 (2016)
[2] K. Dimitri, et al., Phys. Rev. B 97, 144514 (2018)
[3] J. Klotz, et al., Phys. Rev. B 101, 235139 (2020)

dr Kaveh Lahabi
(Kamerlingh Onnes Laboratory, Leiden University, 2300 RA Leiden, the Netherlands)

Generating Long-Range Spin-Triplet Supercurrents with a Single Ferromagnet

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Spin-triplet Cooper pairs in magnetic hybrids form the foundation of rich and diverse transport phenomena. It is well established that long-range triplet (LRT) correlations can arise at a magnetically inhomogeneous interface with a superconductor. This is commonly achieved using multilayer ferromagnets with non-collinear magnetization. Here, we introduce an alternative, where the LRT supercurrent is generated by the spin texture of a single ferromagnet. This is realised in a disk-shaped Josephson junction with a cobalt weak-link, which contains a ferromagnetic vortex.
Our findings demonstrate that spin texture can lead to a non-trivial distribution of spin-triplet supercurrent, where transport tends to be highly localized at the edges of the junction. We show that by tuning its magnetic texture, a single junction can exhibit widely different interference patterns. In this talk, I will evaluate the relevant mechanisms for generating LRT correlations, with an emphasis on the role of spin texture.

dr hab. inż. Ewa Markiewicz
(Instytut Fizyki Molekularnej PAN, Poznań)

Własności dielektryczne BiFeO₃, SrMnO₃, BaMnO₃ i Ba_0.5Sr_0.5MnO₃ wynikające z badań metodami spektroskopii dielektrycznej

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Wykład zostanie poprzedzony wstępem na temat aparatury używanej w Zakładzie Ferroelektryków Instytutu Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu oraz zasad pomiarowych obowiązujących w spektroskopii dielektrycznej/impedancyjnej. Będą przedstawione: młyn kulowy planetarny Pulverisette 6 stosowany do syntezy próbek ceramicznych oraz szerokopasmowy spektrometr impedancyjny firmy Novocontrol. Krótko przedstawione zostaną metody pomiaru w zależności od zakresu częstotliwości.
BiFeO₃ uzyskany w wyniku syntezy mechanicznej należy do materiałów o dużej przenikalności elektrycznej. Wartość ε' zmienia się w funkcji temperatury (125 - 525 K) od 80 (intrinsic) do 10⁶. Metodologia polegająca na wyekstrahowaniu członu związanego z przewodnictwem stałoprądowym z widma strat dielektrycznych pozwala na zidentyfikowanie 3 procesów relaksacyjnych: związanego z przeskokami ładunków pomiędzy kationami poliwalencyjnymi (LTDR), będącego połączonym efektem granic ziaren (MTDR) oraz procesu, za który odpowiedzialne są migracje luk tlenowych.
Prace nad uzyskaniem Ba_0.5Sr_0.5MnO₃ oraz badania jego własności dielektrycznych pozwoliły zaproponować nowy materiał do zastosowania w elektronice i spintronice. Wartość impedancji Ba_0.5Sr_0.5MnO₃ jest pośrednia pomiędzy wartościami impedancji BaMnO₃ i SrMnO₃. Funkcja impedancji elektrycznego obwodu zastępczego dopasowana do wyników doświadczalnych Z"=f(Z') pozwala wyróżnić udziały: granic ziaren i wnętrz ziaren. Udział granic ziaren jest reprezentowany przez półokrąg umieszczony po stronie niskich częstotliwości, a udział wnętrz ziaren - przez półokrąg leżący po stronie wysokich częstotliwości. Udział granic ziaren jest dominujący w przypadku BaMnO₃, podczas gdy jest on najmniejszy w przypadku SrMnO₃. Energia aktywacji przewodnictwa stałoprądowego nie może być określona na podstawie tylko jednego równania Arrheniusa. W przyszłości konieczne są dalsze badania, aby stwierdzić czy polaryzacja elektryczna może być indukowana własnościami magnetycznymi.

dr hab. Hoa Kim Ngan Nhu-Tarnawska, prof. UP
(Instytut Fizyki, Uniwersytet Pedagogiczny im. KEN w Krakowie)

Why the cubic phase of uranium?

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Physical properties of metallic uranium crystallized in the orthorhombic structure (α-U) were known, since this phase exists at room temperature, e.g. the superconductivity in the natural uranium was first discovered in 1942 (T_c=1.3 K). The body-centered cubic phase of Uranium (bcc; γ-U) is stable only at high temperatures (1045-1405 K). The large interest in the U-based systems with the γ-U phase was started from the search of materials fulfilling the requirements of using the low enriched uranium (LEU, <20% U) fuel for research nuclear reactors, since they have a higher thermal conductivity and higher resistance to irradiation. From a fundamental standpoint, it is of interest to determine the basic thermodynamic properties of these systems, since they exhibit a superconducting ground state around 2 K. Most of the data, however, were obtained since more than half century ago.
Recently, we success to stabilise the γ-U phase in U-T systems (T = Mo, Nb, Zr, Ru, Pt, Ti) at room temperature by a combination of using (minimal possible) T concentration and splat cooling technique with a cooling rate of about 10⁶ K/s [1]. All samples undergo superconducting phase transition [2,3]. The highest critical temperature (T_c = 2.1 K) was found in U-15 at.% Mo, and the specific heat jump in this compound is in a good agreement with that expected from BCS theory. The upper critical magnetic field in these system (μ₀H_c2(0)) is in the range of 2 - 7 T, and the slope at T_c (-μ₀(dH_c2/dT)T_c) is about 2 - 5 T/K.
The U-T system can absorb a large amount of hydrogen, but only at high hydrogen pressures above 2.5 bar forming hydrides of the (UH₃)_xT_1-x type. These hydrides are ferromagnetic with the Curie temperature around 200 K [4,5]. The U-magnetic moment is about 1μ_B/U (much smaller than the expect value ~ 3,2μ_B/U for f²⁺ and/or f³⁺ ground state). It is important from the application viewpoint that these hydrides are not piroforic, it is easy and safe to handle them. Hydrogen is easily released by annealing at high temperatures and in vacuum [6].

The research was conducted in the scope of e.g. Czech-Polish project ID(CZ) 7AMB14PLO36. Experiments were performed in Charles University in Prague and in ACMiN, AGH-Kraków (down to 70 mK).

[1] N.-T.H. Kim-Ngan et al., JALCOM 580 (2013) 223.
[2] N.-T.H. Kim-Ngan et al., JALCOM 645 (2015) 158.
[3] N.-T.H. Kim-Ngan et al., J. Nucl. Mater. 479 (2016) 287.
[4] I. Tkach et al., PRB 88 (2013) 060407(R).
[5] I. Tkach et al., PRB 91 (2015) 115116.
[6] N.-T.H. Kim-Ngan et al., Physica B 545 (2018) 152.

dr Jarosław Piętosa
(Instytut Fizyki PAN)

Wpływ podstawień chemicznych oraz ciśnienia hydrostatycznego na właściwości fizyczne kobaltytów warstwowych (Nd,Ca)(Ba,La)Co₂O_5+δ

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Przedmiotem seminarium będą kobaltyty warstwowe - złożone materiały tlenkowe, o wzorze ogólnym RBaCo₂O_5+δ (R = jony lantanowca, jony ziem rzadkich, jony ziem alkalicznych; 0 < δ < 1), krystalizujące w strukturze perowskitu warstwowego.
Badania magnetyczne przeprowadzone na kobaltytach warstwowych, z podstawieniem neodym - wapń w pozycji R, podstawieniem lantanu w pozycji Ba oraz szerokim zakresie zmian zawartości tlenu (0,07 < δ < 0,90) pokazały w jakim stopniu odpowiednie modyfikacje składu chemicznego mogą wpływać na zmianę temperatur przejść fazowych: metal - izolator (T_MIT), ferro(ferri-)magnetyk - antyferromagnetyk (T_N), ferro(ferri-)magnetyk - paramagnetyk (T_C).
Zastosowanie ciśnienia hydrostatycznego spowodowało znaczące modyfikacje we właściwościach magnetycznych. Dla wybranych składów chemicznych przeprowadzono również pomiary termoelektryczne (współczynnika Seebecka i przewodności cieplnej).Badania strukturalne pozwoliły na określenie, przy jakim zakresie podstawień w pozycjach R i Ba, oraz zakresie wartości indeksu tlenowego δ, występuje symetria strukturalna typu rombowego (Pmmm).

mgr Artem Lynnyk
(Instytut Fizyki PAN)

Thermodynamic properties of superconducting iron chalcogenides intercalated with organic molecules

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Iron selenides form a wide family of unconventional second type superconductors. Pure non-stoichiometric FeSe_1-x reveals the transition to the superconducting state at 8 K under the ambient pressure, while the varying of the external pressure increases the transition temperature T_c to about 30 K. The intercalation of the alkali metals together with organic compounds results in augmentation of charge carriers and in change of intrinsic chemical pressure, which helps to achieve transition temperature of 43 K. Coexistence of magnetic order together with superconducting state in these compounds makes magnetic investigations highly important and helps to shed light on the impact of magnetic order. Thermodynamic properties of the compounds with general chemical composition (A-O)_x(FeSe_zCh_1-z)_y (A - alkali metal, O - organic, Ch - chalcogen) have been investigated by means of SQUID magnetometer. The upper critical field H_c2 and coherence length η have been determined using ac susceptibility measurement technique. Magnetic measurements revealed the presence of irreversible properties being a consequence of high inhomogeneity and existence of magnetic phase in the studied system.

dr Oleksandr Chumak
(Instytut Fizyki PAN)

Spektroskopia szerokopasmowego rezonansu ferromagnetycznego: metody i aplikacje

Seminarium on-line

Aby zapoznać się z nagraniem referatu, należy skontaktować się z prof. Andrzejem Szewczykiem: szewc@ifpan.edu.pl.

Streszczenie ( ), ( )
Historia zjawiska rezonansu ferromagnetycznego (FMR) ciągnie się już od roku 1911, kiedy Vladimir Arkadiev zaobserwował selektywny charakter pochłaniania centymetrowych fal elektromagnetycznych przez materiały ferromagnetyczne. Od tego czasu wyznaczenie parametrów rezonansu, między innymi kształtu krzywej rezonansowej, stało się podstawą charakteryzacji materiałów ferromagnetycznych. Do obserwacji rezonansu potrzebne jest przemiatanie zewnętrznego pola magnetycznego przy stałej częstotliwości prostopadle skierowanego pola mikrofalowego albo, co będzie przedstawione w trakcie seminarium, sytuacja odwrotna, czyli przemiatanie częstotliwości pola mikrofalowego przy stałej wartości zewnętrznego pola magnetycznego. Z powodów historycznych oraz technicznych bardziej popularna i łatwiejsza do zastosowania jest pierwsza metoda. Nowy etap rozwoju techniki związany jest z możliwością wytwarzania materiałów cienkowarstwowych, właściwości których, w większości, znacznie się różnią od właściwości  materiałów objętościowych. W dniu dzisiejszym coraz częściej materiały warstwowe przyciągają uwagę ze względu na zastosowania, między innymi w nowej/starej(?) dziedzinie spintroniki. W tym przypadku zwiększa się znaczenie kilku innych zjawisk, obserwowanych za pomocą metody FMR, w szczególności "two magnon scattering", "spin-pumping" oraz "Gilbert damping". Dla wyznaczenia parametrów charakteryzujących te zjawiska konieczne jest przeprowadzenie badań FMR przy różnych częstotliwościach. Właśnie prezentacji metod, pozwalających na zbadanie rezonansu ferromagnetycznego w szerokim zakresie częstotliwości, oraz przypadkom, kiedy badania te posiadają szczególnie ważne znaczenie, poświęcone jest to seminarium.

dr Zurab Guguchia
(Laboratory for Muon Spin Spectroscopy, Paul Scherrer Institute, Villigen PSI, Switzerland)

Tunable Anomalous Hall Conductivity Through Volume-wise Magnetic Competition in a Topological Kagome Magnet Co₃Sn₂S₂

Seminarium on-line

Streszczenie ( ), ( )
Magnetic topological phases of quantum matter are an emerging frontier in physics and material science. Along these lines, several kagome magnets have appeared as the most promising platforms. However, the magnetic nature of these materials in the presence of topological state remains an unsolved issue. I will make an introduction on novel topological metals and present our recent results on magnetic correlations in the kagome magnet Co₃Sn₂S₂ [1,2]. Using muon spin rotation, we show the evidence for competing magnetic orders [1] in the kagome lattice of this compound. Our results reveal that while the sample exhibits an out-of-plane ferromagnetic ground state, an in-plane antiferromagnetic state appears at temperatures above 90 K, eventually attaining a volume fraction of 80% around 170 K, before reaching a nonmagnetic state. Strikingly, the reduction of the anomalous Hall conductivity above 90 K linearly follows the disappearance of the volume fraction of the ferromagnetic state. We further show that the competition of these magnetic phases is tunable through applying either an external magnetic field or hydrostatic pressure. Our results taken together suggest the thermal and quantum tuning of Berry curvature field via external tuning of magnetic order. Our study shows that Co₃Sn₂S₂ is a rare example where the magnetic competition drives the thermodynamic evolution of the Berry curvature field, thus tuning its topological state.

[1] Z. Guguchia et. al., Nature Communications 11, 559 (2020).
[2] J.-X. Yin, S.S. Zhang, G. Chang, Q. Wang, S. Tsirkin, Z. Guguchia et. al., Nature Physics 15, 443 (2019).

dr Ewelina Milińska
(Instytut Fizyki PAN)

Periodyczne struktury magnetyczne w układach wielowarstwowych

Seminarium on-line

Streszczenie ( ), ( )
Umiejętność kontrolowania lokalnych zmian właściwości magnetycznych w heterostrukturach magnetycznych cieszy się zainteresowaniem badaczy zarówno ze względu na badania podstawowe, jak również na potencjalnie szerokie zastosowanie takich materiałów, np. jako kryształów magnonicznych. W trakcie wykładu przedstawione zostaną wyniki prac poświęconych indukowaniu lokalnych, periodycznych zmian właściwości magnetycznych w układach wielowarstwowych zawierających ultracienką warstwę Co. Struktury takie można wytwarzać poprzez lokalne naświetlanie warstw jonami lub mogą tworzyć się samoistnie pod wpływem oddziaływań magnetycznych. Omówione zostaną zarówno statyczne jak i dynamiczne właściwości magnetyczne takich struktur. Przedstawione zostaną wyniki badań układów zawierających zarówno pojedynczą [1], podwójną [2], jak i wiele warstw Co. W układach wielowarstwowych samoistnie powstająca labiryntowa struktura domenowa może być przeformowana do równoległych paskowych domen magnetycznych przez zastosowanie odpowiedniej procedury rozmagnesowania, tworząc w ten sposób jednowymiarowy kryształ magnoniczny. W układach niesymetrycznych, takich jak W/Co/Pt omawianych w referacie, dodatkowym czynnikiem istotnie modyfikującym strukturę domenową jest oddziaływanie Dzyaloshinskiego-Moriyi.

Podziękowania: Praca jest realizowana w ramach programu POWROTY 2017 Fundacji na rzecz Nauki Polskiej współfinansowanego przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.

[1] M. M. Jakubowski et al., J. Phys. Condens. Matter 31, 185801 (2019).
[2] A. Wawro et al., Phys. Rev. Appl. 9, 014029 (2018).

dr Dariusz Gawryluk
(Laboratory for Multiscale Materials Experiments, Paul Scherrer Institute (PSI), Switzerland, Instytut Fizyki PAN)

Realizacja faz metastabilnych

Seminarium on-line
Link do seminarium i dodatkowe informacje można uzyskać, wysyłając e-mail na adres: szewc@ifpan.edu.pl

Streszczenie ( ), ( )
Despite a recent revolution in the theoretical design and discovery of materials with novel electronic properties, available computational tools are not able to suggest the experimental routes for realizing the desired materials. Moreover, theoretically predicted phases of chemical compounds are very often metastable in nature. Synthesis and crystal growth of metastable phases is a grand challenge in chemistry. Following conventional solid state synthesis usually leads to the most thermodynamically stable phases of a certain compound. It is commonly known that pressure (P) and temperature (T) are physical variables that can modify thermodynamic equilibrium in the system. In addition, properly tuned P and T parameters can force the reaction to adopt the most kinetically favored pathways, resulting in products that may be thermodynamically unstable. Therefore, applying high pressure to chemical synthesis creates a unique opportunity for stabilizing, e.g., complex transition metal oxides in high oxidation states, which are difficult or even impossible to synthesize by conventional solid state synthesis methods. When a low-temperature metastable phase is desired and high temperature has to be avoided, a topotactic chemical reaction is the remedium. As an example, such an approach provides a route from a non-layered precursor to a metastable quasi-2D transition metal chalcogenide via a series of reactions performed at room temperature.

In this talk I will present how the Solid State Chemistry group at the Paul Scherrer Institut takes advantage of our unique high-gas-pressure, high-temperature apparatuses and topochemical synthesis in order to go beyond phase diagrams to access metastable phases. I will elucidate this by means of a chemical survey with such physical phenomena as metal-to-insulator transition, antiferromagnetic ordering, superconductivity, and non-trivial topological states as a background.

dr Przemysław Iwanowski
(Instytut Fizyki PAN)

Półmetale Weyla na przykładzie NbP

Seminarium on-line
Link do seminarium i dodatkowe informacje można uzyskać, wysyłając e-mail na adres: szewc@ifpan.edu.pl

Streszczenie ( ), ( )
Izolatory i półmetale topologiczne są nowymi klasami materiałów kwantowych charakteryzującymi się stanami powierzchniowymi indukowanymi przez topologię objętościowej struktury pasmowej. Materiały te cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na ich unikalne właściwości fizyczne i potencjalne zastosowanie w spintronice. Możemy wśród nich wyróżnić m.in. izolatory topologiczne, krystaliczne izolatory topologiczne, półmetale Weyla i Diraca.
W trakcie wystąpienia zaprezentuję nasze możliwości technologiczne związane z krystalizacją materiałów topologicznych [1][2]. Szczegółowo omówię proces krystalizacji i charakteryzacji półmetali Weyla na przykładzie NbP. Przedstawię wyniki badań własności transportowych i ARPES tych związków oraz złącza nadprzewodnik-półmetal Weyla [2].

[1] J. Bogusławski, M. Kowalczyk, P. Iwanowski, A. Hruban, R. Diduszko, K. Piotrowski, K. Dybko, T. Wojciechowski, M. Aleszkiewicz, J. Sotor, Exploiting nonlinear properties of pure and Sn-doped Bi2Te2Se for passive Q-switching of all-polarization maintaining ytterbium- and erbium-doped fiber lasers, Sci. Rep. 7, 7428 (2017)
[2] G. Grabecki, A. Dąbrowski, P. Iwanowski, A. Hruban, B. J. Kowalski, N. Olszowska, J. Kołodziej, M. Chojnacki, K. Dybko, A. Łusakowski, T. Wojtowicz, T. Wojciechowski, R. Jakieła, and A. Wiśniewski, Conductance spectra of (Nb, Pb, In)/NbP superconductor/Weyl semimetal junctions, arXiv:1908.07359, Phys. Rev. B 101, 085113 (2020)

prof. dr hab. Józef Spałek
(Instytut Fizyki Teoretycznej UJ, Kraków)

Superconducting pairing by exchange and correlations in heavy fermion systems

Seminarium on-line
Link do seminarium i dodatkowe informacje można uzyskać, wysyłając e-mail na adres: szewc@ifpan.edu.pl

Streszczenie ( ), ( )
In my talk I overview briefly our older [1] and recent [2] results concerning the real-space pairing in a model situation (for the Anderson-Kondo lattice) and in the orbitally degenerate system, in which additional Hund's-rule (ferromagnetic exchange) coupling appears. In the former (orbitally nondegenerate) situation a canonical phase diagram is constructed and comprises both the magnetic and spin-singlet superconducting phases. In the latter situation, the presence of the ferromagnetic exchange induces the appearance of coexistent ferromagnetic - spin-triplet superconducting phase. The last situation is used to discuss the experimental results for UGe2.

The work was supported by Grant OPUS from the National Science Centre (NCN) No. 2018/29/B/ST3/02646.

[1] O. Howczak and J. Spałek, J. Phys.: Condensed Matter 24, 205602 (2012); Phys. Stat. Solidi (b) 250, 609 (2013); M. M. Wysokiński et al., Phys. Rev. B 94, 024517 (2016).
[2] E. Kądzielawa-Major et al., Phys. Rev. B 97, 224519 (2018); M. Fidrysiak et al., ibid. B 99, 205106 (2019).

dr hab. Marek Kisielewski, prof. UwB
(Wydział Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku)

Modelowanie statycznych i dynamicznych właściwości magnetycznych nanostruktur z wykorzystaniem oprogramowania OOMMF

Seminarium on-line
Link do seminarium i dodatkowe informacje można uzyskać, wysyłając e-mail na adres: szewc@ifpan.edu.pl

Streszczenie ( ), ( )
W drugiej połowie ubiegłego stulecia opublikowano wiele prac dotyczących teoretycznego opisu statyki i dynamiki procesów przemagnesowania w cienkich warstwach magnetycznych. Opracowane wówczas modele trudno było jednak zastosować do opisu układów niskowymiarowych, w tym do opisu warstw ultracienkich, które stały się jednym z wiodących obiektów badań fizyki magnetyzmu pod koniec XX wieku. I wtedy nastąpił burzliwy rozwój modelowania mikromagnetycznego, które pozwalało prześledzić ewolucję układów magnetycznych o małych skalach przestrzennych i uchwycić procesy zachodzące w krótkich skalach czasowych. Modelowanie mikromagnetyczne umożliwiło nie tylko zrozumienie wielu wyników eksperymentalnych, ale często również ułatwiało planowanie następnych doświadczeń, dzięki ujawnieniu wartości parametrów generujących - w danym przypadku - najciekawsze rezultaty. Jednym z szeroko stosowanych narzędzi służących do modelowania mikromagnetycznego jest bezpłatne i otwarte oprogramowanie OOMMF [1]. Podczas wykładu omówione zostaną najważniejsze cechy tego oprogramowania, a jego walory użytkowe zostaną zaprezentowane "na żywo" na przykładzie przełączania polaryzacji rdzenia worteksu w nanodysku kobaltowym pod wpływem impulsu pola magnetycznego. Przedstawione zostaną także inne wybrane wyniki modelowań, uzyskane w Katedrze Fizyki Magnetyków w Białymstoku, takie jak: (i) rekonstrukcja trójwymiarowych przestrzennych rozkładów magnetyzacji w wielowarstwach kobalt/złoto, wyjaśniająca zaskakujące współistnienie w tym samym miejscu dużych domen magnetycznych (o rozmiarach rzędu kilkunastu mikrometrów) namagnesowanych w płaszczyźnie i małych domen (o rozmiarach submikronowych) namagnesowanych prostopadle do płaszczyzny próbki, (ii) mapy wzbudzeń spinowych w układzie sztucznego lodu spinowego o symetrii kagome, (iii) struktury domenowe o zmieniających się rozmiarach w ultracienkich warstwach kobaltu z gradientem anizotropii magnetycznej, jakościowo wyjaśniające struktury domenowe zaobserwowane eksperymentalnie w układzie Pt/Co/Pt, naświetlonym femtosekundowymi impulsami światła laserowego oraz (iv) diagramy stanów magnetycznych ultracienkiej warstwy magnetycznej wykreślone dla szerokiego zakresu dwóch parametrów, z których jeden opisuje jednoosiową anizotropię magnetyczną, a drugi - oddziaływanie Dzyaloshinskii-Moriya.

[1] http://math.nist.gov/oommf

prof. dr hab. Andrzej Wawro
(Instytut Fizyki PAN)

Statyczne i dynamiczne właściwości sprzężonych układów warstwowych Co/Mo (syntetycznych antyferromagnetyków)

Seminarium on-line
Link do seminarium i dodatkowe informacje można uzyskać, wysyłając e-mail na adres: szewc@ifpan.edu.pl

Streszczenie ( ), ( )
Wielokrotne struktury warstwowe Co/Mo wykazują bogactwo uporządkowań magnetycznych w zależności od grubości warstw składowych i rodzaju zewnętrznych okładek (Au lub Mo). Namagnesowanie może przyjmować orientację prostopadłą, w płaszczyźnie lub skośną, a warstwy magnetyczne mogą być sprzężone ze sobą ferro- (F) lub antyferromagnetycznie (AF) [1,2]. Pomimo silnego sprzężenia AF magnetoopór zmienia się nieznacznie ze zmianą konfiguracji namagnesowania. Szczegółowo zostaną omówione aspekty obserwowanych właściwości oraz wpływ naświetlania jonami [3, 4] oraz domieszkowania materiałem magnetycznym niemagnetycznych przekładek Mo [5]. Fluktuacje strukturalne oraz rodzaj sprzężenia międzywarstwowego silnie wpływają również na dynamiczne właściwości magnetyczne badanych struktur [6]. Wyniki eksperymentalne zostaną zinterpretowane przy wsparciu symulacji Tridyn, makrospinowych oraz mikromagnetycznych.

Prezentowane wyniki zostały uzyskane w wyniku realizacji projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki nr 2014/13/B/ST5/01834

Literatura:
[1] A. Wawro et al., J. Phys. D 50, 215004 (2017)
[2] Z. Kurant et al., J. Magn. Magn. Mat. 475, 683 (2019)
[3] A. Wawro et al., Appl. Phys. Lett. 110, 252405 (2017)
[4] A. Wawro et al., Phys. Rev. Appl. 9, 014029 (2018)
[5] I. Sveklo et al., J. Magn. Magn. Mat. 489, 165417 (2019)
[6] P. Ogrodnik et al., Phys. Rev. Mat. 3, 124401 (2019)

dr Roger Kalvig
(Instytut Fizyki PAN)

Modyfikacja lokalnych własności magnetycznych manganu wprowadzona przez domieszkę węgla w warstwach Mn₅Ge₃C/Ge<111> - badania ⁵⁵Mn NMR (część II)

Streszczenie ( ), ( )
Epitaksjalne warstwy Mn₅Ge₃C/Ge<111> są potencjalnym źródłem spinowo spolaryzowanych nośników bezpośrednio do Ge, co daje kompatybilność z konwencjonalną elektroniką opartą na Si/Ge. Dodatkowymi zaletami tego układu są wysoka temperatura Curie oraz silna jednoosiowa anizotropia magnetokrystaliczna, w wyniku której obserwuje się prostopadłą orientację namagnesowania dla warstw o grubości powyżej 20 nm. Wprowadzenie domieszek węgla prowadzi do spektakularnego podwyższenia temperatury Curie do ponad 400 K, ale niestety znacząco obniża anizotropię magnetokrystaliczną. Wyniki badań przeprowadzonych metodą magnetycznego rezonansu jądrowego (⁵⁵Mn NMR) wykazały, że anizotropia magnetokrystaliczna warstw Mn₅Ge₃ związana jest z niewygaszonym orbitalnym momentem magnetycznym atomów Mn [1]. W celu zrozumienia zmian wprowadzonych przez domieszkę węgla, podjęto badania NMR w warstwach Mn₅Ge₃C_0.2/Ge<111>. W referacie omówione zostaną podstawy fizyczne badań własności magnetycznych materiałów przy wykorzystaniu metody NMR, a następnie wyniki eksperymentów ⁵⁵Mn NMR przeprowadzonych w Mn₅Ge₃C_0.2/Ge<111> bez zewnętrznego pola magnetycznego oraz w polu prostopadłym do powierzchni warstwy. Wykażę, że pozwoliło to na określenie lokalizacji domieszki węgla w strukturze krystalicznej Mn₅Ge₃ oraz wyznaczenie wielkości zmiany momentu magnetycznego atomów manganu znajdujących się w najbliższym sąsiedztwie domieszki [2].

1) R. Kalvig, E. Jędryka, M. Wójcik, G. Allodi, R. de Renzi, M. Petit and L. Michez, Phys. Rev. B 97 174428 (2018)
2) R. Kalvig, E. Jędryka, M. Wójcik, M. Petit and L. Michez, Phys. Rev. B (2018) - w druku

dr Roger Kalvig
(Instytut Fizyki PAN)

Modyfikacja lokalnych własności magnetycznych manganu wprowadzona przez domieszkę węgla w warstwach Mn₅Ge₃C/Ge<111> - badania ⁵⁵Mn NMR (część I)

Streszczenie ( ), ( )
Epitaksjalne warstwy Mn₅Ge₃C/Ge<111> są potencjalnym źródłem spinowo spolaryzowanych nośników bezpośrednio do Ge, co daje kompatybilność z konwencjonalną elektroniką opartą na Si/Ge. Dodatkowymi zaletami tego układu są wysoka temperatura Curie oraz silna jednoosiowa anizotropia magnetokrystaliczna, w wyniku której obserwuje się prostopadłą orientację namagnesowania dla warstw o grubości powyżej 20 nm. Wprowadzenie domieszek węgla prowadzi do spektakularnego podwyższenia temperatury Curie do ponad 400 K, ale niestety znacząco obniża anizotropię magnetokrystaliczną. Wyniki badań przeprowadzonych metodą magnetycznego rezonansu jądrowego (⁵⁵Mn NMR) wykazały, że anizotropia magnetokrystaliczna warstw Mn₅Ge₃ związana jest z niewygaszonym orbitalnym momentem magnetycznym atomów Mn [1]. W celu zrozumienia zmian wprowadzonych przez domieszkę węgla, podjęto badania NMR w warstwach Mn₅Ge₃C_0.2/Ge<111>. W referacie omówione zostaną podstawy fizyczne badań własności magnetycznych materiałów przy wykorzystaniu metody NMR, a następnie wyniki eksperymentów ⁵⁵Mn NMR przeprowadzonych w Mn₅Ge₃C_0.2/Ge<111> bez zewnętrznego pola magnetycznego oraz w polu prostopadłym do powierzchni warstwy. Wykażę, że pozwoliło to na określenie lokalizacji domieszki węgla w strukturze krystalicznej Mn₅Ge₃ oraz wyznaczenie wielkości zmiany momentu magnetycznego atomów manganu znajdujących się w najbliższym sąsiedztwie domieszki [2].

1) R. Kalvig, E. Jędryka, M. Wójcik, G. Allodi, R. de Renzi, M. Petit and L. Michez, Phys. Rev. B 97 174428 (2018)
2) R. Kalvig, E. Jędryka, M. Wójcik, M. Petit and L. Michez, Phys. Rev. B (2018) - w druku

prof. dr hab. Andrzej Wawro
(Instytut Fizyki PAN)

Statyczne i dynamiczne właściwości sprzężonych układów warstwowych Co/Mo (syntetycznych antyferromagnetyków)

SEMINARIUM ODWOŁANE

Streszczenie ( ), ( )
Wielokrotne struktury warstwowe Co/Mo wykazują bogactwo uporządkowań magnetycznych w zależności od grubości warstw składowych i rodzaju zewnętrznych okładek (Au lub Mo). Namagnesowanie może przyjmować orientację prostopadłą, w płaszczyźnie lub skośną, a warstwy magnetyczne mogą być sprzężone ze sobą ferro- (F) lub antyferromagnetycznie (AF) [1,2]. Pomimo silnego sprzężenia AF magnetoopór zmienia się nieznacznie ze zmianą konfiguracji namagnesowania. Szczegółowo zostaną omówione aspekty obserwowanych właściwości oraz wpływ naświetlania jonami [3, 4] oraz domieszkowania materiałem magnetycznym niemagnetycznych przekładek Mo [5]. Fluktuacje strukturalne oraz rodzaj sprzężenia międzywarstwowego silnie wpływają również na dynamiczne właściwości magnetyczne badanych struktur [6]. Wyniki eksperymentalne zostaną zinterpretowane przy wsparciu symulacji Tridyn, makrospinowych oraz mikromagnetycznych.

Prezentowane wyniki zostały uzyskane w wyniku realizacji projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki nr 2014/13/B/ST5/01834.

Literatura
[1] A. Wawro et al., J. Phys. D 50, 215004 (2017)
[2] Z. Kurant et al., J. Magn. Magn. Mat. 475, 683 (2019)
[3] A. Wawro et al., Appl. Phys. Lett. 110, 252405 (2017)
[4] A. Wawro et al., Phys. Rev. Appl. 9, 014029 (2018)
[5] I. Sveklo et al., J. Magn. Magn. Mat. 489, 165417 (2019)
[6] P. Ogrodnik et al., Phys. Rev. Mat. 3, 124401 (2019)

dr hab. Piotr Kuświk
(Instytut Fizyki Molekularnej PAN, Poznań)

Influence of spin-texture and chirality on magnetization reversal processes in thin films with perpendicular magnetic anisotropy

Streszczenie ( ), ( )
Currently, ferro-(FM) and ferrimagnetic (FiM) thin films with perpendicular magnetic anisotropy (PMA) are widely investigated because they open new approaches to material engineering with a large diversity of applications (e.g. in high-density information storage, information processing, magnetic field sensors, logic circuits). For such purposes, the spin texture and its influence on the magnetization reversal process are of key importance, because they determine applicability in novel devices.

In ferromagnetic films much attention has been paid to nanometric spin texture with chirality determined by the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMI) called skyrmions [1]. Because of their stability and small size, they are a promising medium for processing and recording information on densities that are currently unreachable. An important step towards skyrmion-based applications was showing that, in PMA systems, the presence of the both DMI and exchange bias coupling between the FM and antiferromagnetic (AFM) layers made skyrmions stable at room temperature without an external magnetic field [2]. Therefore in our work we focused in Au/Co(FM)/NiO(AFM) layered systems, where we found that the NiO layer favors PMA in the Co layer due to the exchange bias coupling between Co and NiO spins [3]. Based on the magnetization reversal processes, we also show that NiO induces DMI at the Co/NiO interface, which is responsible for clockwise spin chirality of the domain walls in the Co layer [4, 5].

On the other hand, in PMA-FiM films composed of rare earth and transition metal dominated areas we found another interesting spin texture, in which adjacent magnetic domains with oppositely oriented effective magnetization exist without domain walls in between [6]. This unique spin texture is very stable due to a presence of a deep free energy minimum, which strongly affects the magnetization reversal process of the system.

[1] A. Fert et al., Nature Nanotechnology 8, 152 (2013)
[2] G. Yu et al., Nano Lett. 18, 980 (2018)
[3] P. Kuświk et al., J. Appl. Phys. 119, 215307 (2016)
[4] P. Kuświk et al., Phys. Rev. B 97, 024404 (2018)
[5] P. Kuświk et al., J. Mag. Mag. Mat. 472, 29 (2019)
[6] L. Frąckowiak et al., Phys. Rev. Lett. 124, 047203 (2020)

dr Jarosław Kanak
(Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji)

Badania strukturalne układów cienkowarstwowych przeznaczonych do zastosowań w elektronice spinowej

Streszczenie ( ), ( )
Cienkowarstwowe układy złożone z warstw metalicznych i tlenkowych mają zastosowanie jako elementy elektroniki spinowej, takie jak nieulotne pamięci magnetyczne M-RAM (Magnetoresistive Random Access Memory) czy STT-RAM (Spin Transfer Torque-RAM), czujniki słabych pól magnetycznych oraz urządzenia mikrofalowe. Układy te wykazują różnice w strukturze krystalicznej w zależności od użytych materiałów, grubości warstw, jakości interfejsów oraz zastosowanych metod nanoszenia. W referacie przedstawione będą badania wpływu parametrów nanoszenia na własności strukturalne układów warstwowych typu M-RAM, STT/SOT-RAM. Przeanalizowany będzie wpływ warstw buforowych na strukturę, szorstkości, własności magnetyczne i strukturę domenową w periodycznych układach z magnetyczną anizotropią prostopadłą. Omówiona będzie struktura krystaliczna warstw buforowych i jej wpływ na własności magnetycznych złączy tunelowych i układów wykazujących sprzężenie spinowo-orbitalne. Przedstawione będą badania wpływu parametrów mikrostrukturalnych układów warstwowych na własności elementów spintronicznych, takie jak wymienne sprzężenia międzywarstwowe, anizotropia, prąd krytyczny, stabilność termiczna oraz grubość warstwy magnetycznie martwej.

Badania przedstawione w referacie są współfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki UMO-2016/23/B/ST3/01430 i DEC-2012/05/E/ST7/00240.

Prof. Victor Nizhankovskiy
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

Magnetic properties of YBa₂Cu₃O₇ single crystal in small magnetic fields

Streszczenie ( ), ( )
Huge number of experimental works was published since discovering the high-temperature superconductivity (HTSC). It seems impossible to find a new field of study or a new method of investigations.
Surprisingly, magnetic properties of HTSC were not investigated in small (less than 1 Oe) magnetic field. This was the first aim of our work. We show that superconductivity in ab-plane arises several tenth of K above transition along c-axis and obtain the effective thickness of superconducting Cu-O layers.
Many controversial results were obtained in search for the BKT transition in HTSC films and bulk single crystals. We have used a new method - simultaneous measurements of resistivity in ab-plane and along c-axis. As a result, the existence of BKT state in a narrow temperature interval below T_c was unambiguously established.
This research was published in PHYSICAL REVIEW B 100, 104510 (2019).

dr hab. Marek W. Gutowski
(Instytut Fizyki PAN)

Lazy Hysterons czyli Leniwe histrony

Streszczenie ( ), ( )
Istniejące modele histerezy magnetycznej notorycznie pomijają dynamikę procesów (prze)magnesowania, czyli ich ewolucję w czasie. Tymczasem "dobrze wiadomo", że statyczne i dynamiczne pętle histerezy tej samej próbki potrafią się wyraźnie różnić. Podczas prezentacji pokażę, że przypisanie histeronom - elementarnym, czysto matematycznym składnikom pętli histerezy w modelu Preisacha - swoistego "lenistwa" prowadzi do bardzo dobrej zgodności z obserwacjami. W ten sposób otrzymujemy pewne wskazówki jak poprawnie rejestrować pętle histerezy (nie tylko magnetycznej?), a dodatkowo silną sugestię możliwości pracy przyszłych komputerów na częstotliwości powyżej 100 THz, w tym także ich pamięci zewnętrznych. Referat w języku polskim, ze slajdami po angielsku.

dr Krzysztof Dybko
(Centrum Sprzężenia Magnetyzmu i Nadprzewodnictwa z Materią Topologiczną, Instytut Fizyki PAN)

140 rocznica odkrycia klasycznego efektu Halla" (cz. III)

Streszczenie ( ), ( )
Właśnie tej jesieni minęła 140 rocznica odkrycia przez Edwina Halla, doktoranta na uniwersytecie Johns Hopkins, efektu nazwanego jego imieniem. W niecały rok później doktorant ten odkrywa w materiałach ferromagnetycznych tzw. anomalny efekt Halla. Koniec XX wieku i początek XXI przynoszą odkrycia innych już badaczy, które także noszą jego imię: spinowy efekt Halla, całkowity kwantowy efekt Halla, ułamkowy kwantowy efekt Halla, kwantowy spinowy efekt Halla, kwantowy anomalny efekt Halla, termiczny kwantowy efekt Halla. To tyle, by wymienić najbardziej interesujące. W czasie seminarium postaram się przybliżyć używane metody pomiarowe, jak i pokażę najbardziej reprezentatywne przykłady każdego z wymienionych efektów.

dr Krzysztof Dybko
(Centrum Sprzężenia Magnetyzmu i Nadprzewodnictwa z Materią Topologiczną, Instytut Fizyki PAN)

140 rocznica odkrycia klasycznego efektu Halla" (cz. II)

Streszczenie ( ), ( )
Właśnie tej jesieni minęła 140 rocznica odkrycia przez Edwina Halla, doktoranta na uniwersytecie Johns Hopkins, efektu nazwanego jego imieniem. W niecały rok później doktorant ten odkrywa w materiałach ferromagnetycznych tzw. anomalny efekt Halla. Koniec XX wieku i początek XXI przynoszą odkrycia innych już badaczy, które także noszą jego imię: spinowy efekt Halla, całkowity kwantowy efekt Halla, ułamkowy kwantowy efekt Halla, kwantowy spinowy efekt Halla, kwantowy anomalny efekt Halla, termiczny kwantowy efekt Halla. To tyle, by wymienić najbardziej interesujące. W czasie seminarium postaram się przybliżyć używane metody pomiarowe, jak i pokażę najbardziej reprezentatywne przykłady każdego z wymienionych efektów.

dr Krzysztof Dybko
(Centrum Sprzężenia Magnetyzmu i Nadprzewodnictwa z Materią Topologiczną, Instytut Fizyki PAN)

140 rocznica odkrycia klasycznego efektu Halla" (cz. I)

Streszczenie ( ), ( )
Właśnie tej jesieni minęła 140 rocznica odkrycia przez Edwina Halla, doktoranta na uniwersytecie Johns Hopkins, efektu nazwanego jego imieniem. W niecały rok później doktorant ten odkrywa w materiałach ferromagnetycznych tzw. anomalny efekt Halla. Koniec XX wieku i początek XXI przynoszą odkrycia innych już badaczy, które także noszą jego imię: spinowy efekt Halla, całkowity kwantowy efekt Halla, ułamkowy kwantowy efekt Halla, kwantowy spinowy efekt Halla, kwantowy anomalny efekt Halla, termiczny kwantowy efekt Halla. To tyle, by wymienić najbardziej interesujące. W czasie seminarium postaram się przybliżyć używane metody pomiarowe, jak i pokażę najbardziej reprezentatywne przykłady każdego z wymienionych efektów.

prof. dr hab. Józef Spałek
(Instytut Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie)

Uniwersalne własności nadprzewodników niekonwencjonalnych na przykładzie miedzianów i układów ciężkich fermionów - wybrane aspekty*

Streszczenie ( ), ( )
W referacie skoncentruję się na nadprzewodnictwie zaindukowanym silnymi korelacjami elektronowymi, połączonymi z oddziaływaniami wymiennymi w takich układach. A mianowicie, podsumuję wysiłki naszego zespołu w ciągu ostatnich 3 lat wyjścia poza teorię pola średniego i porównam otrzymane wyniki z wybranymi danymi doświadczalnymi w sposób ilościowy. Celem wykładu jest przedstawienie fizycznej strony opisu, tylko z nieznacznym odniesieniem do rozważań formalnych. Na tym tle podkreślę wiodącą rolę silnych korelacji przy opisie tych nadprzewodników oraz równoważną rolę magnetyzmu z parowaniem w tych układach.

*) Prace finansowane przez Narodowe Centrum Nauki (granty MAESTRO, OPUS)

mgr inż. Marcin Jakubowski
(Instytut Fizyki PAN)

Modyfikowanie właściwości strukturalnych i magnetycznych ultracienkich warstw kobaltu poprzez naświetlanie wiązką jonów

Streszczenie ( ), ( )
Przedmiotem seminarium będzie omówienie właściwości układu dwóch typów heterostruktur zawierających kobalt, wyhodowanych techniką MBE, a następnie poddanych modyfikacji wiązką jonową (Ar⁺, Ga⁺ Ne⁺; 1-30keV; <10¹⁶ jonów/cm²). Szczegółowe badania właściwości magnetycznych w funkcji grubości warstwy kobaltu oraz całkowitej dozy jonów wsparte zostały symulacjami zmian strukturalnych wynikających z interakcji jon-materia. Scharakteryzowano zmiany właściwości strukturalnych, modyfikowanych warstw, wskazując na zmianę w koncentracji pierwiastków w funkcji głębokości (RBS - Rutherford Backscattering Spectrometry), a także rodzaju i koncentracji defektów powstałych w wyniku naświetlania (PAS - Positron annihilation spectroscopy). Modyfikacje właściwości magnetycznych przedstawiono za pomocą magnetometrii opartej na magnetooptycznym efekcie Kerra. Przykład układu Pt/Co/Pt, pokaże możliwości związane z inżynierią anizotropii prostopadłego namagnesowaniaia (PMA - Perpendicular magnetic anisotropy) - w niektórych warunkach skutkującej całkowitą zmianą orientacji namagnesowania (z namagnesowania w płaszczyźnie próbki do namagnesowania prostopadłego). W wyniku naświetlania powstające defekty oraz naprężenia zmieniają strukturę próbki prowadząc jednocześnie do zmian właściwości magnetycznych [1]. Drugim przykładem, będzie heterostruktura Co/Mo/Co, dla której przedstawione zostaną modyfikacje sprzężeń międzywarstwowych, w zależności od grubości niemagnetycznej przekładki Mo. Ekspozycja jonami takich struktur znacząco wpływa na siłę i typ sprzężenia, a nawet tłumi ich ferromagnetyczny charakter [2,3]. Periodyczne modyfikacje właściwości magnetycznych omawianych struktur w skali nanometrowej pozwalają wytworzyć nowy typ metamateriałów - kryształów magnonicznych.

This work was supported by the Foundation for Polish Science (FNP) and co-financed by the EU European Regional Development Fund, [TEAM SYMPHONY OPIE 07-13, and REINTEGRATION 2017 OPIE 14-20] and National Science Centre in Poland under the projects: 2014/13/B/ST5/01834. The MePS facility has partly been funded by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF) with the grant PosiAnalyse (05K2013). The support of the ELBE team at HZDR is greatly acknowledged.

[1] M.M. Jakubowski, J. Phys. Condens. Matter. 31 (2019) 185801. doi:10.1088/1361-648X/ab0351.
[2] A. Wawro, Phys. Rev. Appl. 9 (2018) 014029. doi:10.1103/PhysRevApplied.9.014029.
[3] A. Wawro, Appl. Phys. Lett. 110 (2017) 252405. doi:10.1063/1.4987142.

dr Tatiana Zajarniuk
(Instytut Fizyki PAN)

Charakter uporządkowania magnetycznego w aluminoboranach ziem rzadkich. Czy eksperyment potwierdza teorię?

Streszczenie ( ), ( )
Związki RAl₃(BO₃)₄ krystalizują się w strukturze trygonalnej R32 (grupa przestrzenna nr 155). Materiały te są atrakcyjnymi obiektami badawczymi, wykazującymi liczne intrygujące właściwości fizyczne.
W referacie zaprezentowane zostaną badania fazowego przejścia magnetycznego odkrytego przez nas w aluminoboranach TbAl₃(BO₃)₄ oraz DyAl₃(BO₃)₄ w ultraniskich temperaturach (T < 1K), mające na celu zbadanie ewolucji przejścia pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. Stwierdzono, że temperatura przemiany fazowej obniża się pod wpływem pola magnetycznego przykładanego wzdłuż różnych kierunków krystalograficznych.
Uzupełniające badania neutronowe oraz namagnesowania sugerują, że w aluminnoboranach zawierających Tb i Dy pojawia się uporządkowanie ferromagnetyczne, a więc obniżanie się temperatury przemiany fazowej pod wpływem pola magnetycznego jest zachowaniem nietypowym. Przedyskutowana zostanie możliwość wyjaśnienia tego efektu, jako związanego z bliskością kwantowego punktu krytycznego i wpływem fluktuacji kwantowych na przemianę.
Badania ciepła właściwego zostały przeprowadzone dla temperatur od 0.1 do 300 K, z wykorzystaniem opcji Dilution Refrigerator i Heat Capacity urządzenia PPMS. Do badań magnetycznych wykorzystano opracowany przez nas magnetometr hallowski, zainstalowany w opcji Dilution Refrigerator (pracujący do 50 mK), oraz magnetometr SQUID firmy Quantum Design, wyposażony w opcję ³He. Wykonano też badania neutronowe w Instytucie Laue-Langevin w Grenoble.

Badania omówione w referacie są współfinansowane ze środków Narodowego Centrum Nauki 2018/31/B/ST3/03289.

prof. dr hab. Bogdan Dąbrowski
(Instytut Fizyki PAN)

Mn-ion based perovskite multiferroics

Streszczenie ( ), ( )
Multiferroics exhibiting simultaneous ferroelectric (FE) and magnetic orderings are a topic of intense investigations due to potential breakthrough applications in spin-based electronics. Single-phase and single-ion multiferroics are extremely rare because of apparently mutually exclusive requirements: presence of the dⁿ electrons for magnetism and the empty d⁰ shells for FE. We have studied FE and multiferroic phases present in the Sr_1-xBa_xMn_1-yTi_yO₃ perovskite system. We have proven the relation between the FE TC and the simple structural parameter, the tolerance factor t = [A-O]/2^1/2[Ti-O] > 1, by substituting smaller M = Mn and Ge for Ti, which increase t and T_C. This result supported our conjecture that the major parameter responsible for the development of displacive FE transition is the tension excreted on the perovskite M-O bonds. Similar tolerance factor, t > 1 is expected for the cubic antiferromagnetic (T_N = 234 K) SrMnO₃ for which the Mn-O bonds are also under tension which increases with the substitution of a larger Ba for Sr. By using the two-step synthesis procedure to stabilize the perovskite Sr_1-xBa_xMnO₃ materials we have indeed found new multiferroics for x ≥ 0.43, which exhibit both antiferromagnetism (d³) and robust FE distortions originating exclusively from the Mn and oxygen displacements. Typical, displacive-type FE phase with a polarization of dozens ľC/cm² as determined from the measured distortions occurs when the Mn ions move out of the center of the MnO₆ octahedral units at T_C ~ 350 K. The Mn spins order below TN ~ 210 K into a G-type magnetic structure which causes suppression of the FE distortions. We have recently extended our investigation to the Ti-substituted system for which the displacive distortions significantly exceed the size of distortions in FE BaTiO₃, and the T_C was increased up to 420 K. The T_N decreased to below 200 K and the suppression of the FE distortion below TN was reduced i.e., we have achieved single-ion multiferroic with large spontaneous polarization.

Supported by the Polish NCN through Grant No. 2018/31/B/ST5/03024

prof. dr hab. Krzysztof Rogacki
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

Pseudo-przerwa i nadprzewodnictwo fluktuacyjne powyżej T_c w heterostrukturach typu nadprzewodnik-ferromagnetyk

Streszczenie ( ), ( )
Postęp w zakresie otrzymywania wysokiej jakości nano-rozmiarowych heterostruktur typu ferromagnetyk/nadprzewodnik (FM/NP) przyciągnął znaczną uwagę badaczy w stronę tych materiałów, interesujących zarówno dla badań podstawowych, jak i zastosowań. Jest tak, ponieważ struktury typu FM/NP wykazują ciekawe właściwości, w tym złożone relacje pomiędzy magnetyzmem i nadprzewodnictwem, oraz wydają się być obiecujące dla spintroniki i różnego rodzaju urządzeń przełączających. W referacie przedstawię wyniki badań przewodnictwa elektrycznego i efektu Nernsta w nano-rozmiarowych warstwach La_0.67Sr_0.33MnO₃/YBa₂Cu₃O_7+δ (LSMO/YBCO), gdzie manganit to ferromagnetyk o T_Curie ~ 350 K, natomiast miedzian to nadprzewodnik wysokotemperaturowy o T_c ~ 90 K. Wyniki porównam z otrzymanymi dla nano-rozmiarowych dwuwarstw i supersieci typu PrBCO-YBCO, przygotowanych techniką pulsacyjnego osadzania laserowego, a także dla próbek objętościowych quasi-dwuwymiarowych nadprzewodników opartych na FeAs i FeSe. Wszystkie te materiały wykazują powyżej T_c podobne właściwości transportowe, które w temperaturach T^* ≤ T ≤ T_PG wyjaśniamy w ramach modelu lokalnych par (bozonów) odpowiedzialnych za występowanie pseudo-przerwy (PG), natomiast w temperaturach T_c ≤ T ≤ T^* tłumaczymy nadprzewodnictwem fluktuacyjnym. Przy czym zachodzi tu relacja T_c < T* << T_PG, co oznacza, że w naszym eksperymencie wyraźnie zaznaczona obecność par Coopera obserwowana jest znacznie poniżej temperatury, w której pojawia się pseudo-przerwa.

dr hab. Ryszard Gieniusz, prof. UwB
(Zakład Fizyki Magnetyków, Uniwersytet w Białymstoku)

Badanie cienkich i ultracienkich warstw magnetycznych metodą niesprężystego rozpraszania światła Brillouina

Streszczenie ( ), ( )
Spektrometr Brilouina rozpraszania światła (BLS) jest jednym z kluczowych układów pomiarowych w lokalnym badaniu jednorodnych i strukturyzowanych ultracienkich warstwa magnetycznych. Opisane zostaną współczesne układy BLS z czasową i przestrzenną rozdzielczością w klasycznej konfiguracji odbicia wstecznego oraz mikroskop BLS z rozdzielczością do 300nm. Układy te pozwalają między innymi na badanie magnonów termicznych oraz wzbudzeń namagnesowania generowanych mikropaskową anteną w jednorodnych oraz strukturyzowanych warstwach magnetycznych.
Przedstawione zostaną między innymi efekty "optyki" fal spinowych: dyfrakcja na pojedynczym otworze, formowanie wiązki tych fal i całkowite jej odbicie na linii otworów w warstwach granatów oraz zastosowanie tego zjawiska do przełączania kierunku propagacji fal spinowych [1]. Badanie wzbudzeń magnetyzacji w nanoukładach strukturyzowanych: (i) objętościowo układ FeAl [2] oraz (ii) przestrzennie - lód spinowy. Zaprezentowane będą również wyniki ostatnich badań efektu Dzyaloshinskiego-Moriyi [3] w cienkich warstwach metalicznych.

[1] R. Gieniusz et al, Sci. Rep. 7, 8771 (2017) oraz R. Gieniusz et al, Book Chapter, SPIN WAVE CONFINEMENT: PROPAGATING WAVES, 2ND EDITION (2017),
[2] N. Tahir et al, Phys. Rev. B 92, 144429 (2015),
[3] A. Fert et al, Nat. Rev. Mater. 2, 17031 (2017)

dr hab. Adam Nabiałek
(Instytut Fizyki PAN)

Inwersja momentu magnetycznego w trakcie gigantycznego skoku strumienia, jako właściwość dynamiczna stanu krytycznego nadprzewodników drugiego rodzaju

Streszczenie ( ), ( )
Właściwości magnetyczne oraz transportowe nadprzewodników drugiego rodzaju w stanie mieszanym opisywane są najczęściej w ramach tzw. modelu stanu krytycznego. Z punktu widzenia termodynamiki stan krytyczny nadprzewodnika drugiego rodzaju jest stanem metastabilnym. W pewnych warunkach stan krytyczny może ulec gwałtownej destrukcji na skutek procesu lawiny termomagnetycznej nazywanej także skokiem strumienia magnetycznego. W trakcie lawiny termomagnetycznej objętość lub część objętości nadprzewodzącej próbki przechodzi do stanu normalnego lub stanu charakteryzującego się obniżoną wartością gęstości prądu krytycznego. Jest więc oczywiste, że powstawanie lawin termomagnetycznych jest bardzo niekorzystne z punktu widzenia praktycznych zastosowań nadprzewodników.
Wystąpienie lawiny termomagnetycznej prowadzi do radykalnej zmiany rozkładu prądów ekranujących w nadprzewodzącej próbce. Na seminarium zostanie zaprezentowane zaobserwowane po raz pierwszy, oraz przedstawione w pracy [1] zjawisko inwersji momentu magnetycznego na skutek wystąpienia lawiny. Zjawisko to zaobserwowano w krysztale YBa₂Cu₃O_7-d w warunkach zbliżonych do adiabatycznych, tzn. przy minimalnym kontakcie termicznym pomiędzy badaną próbka a otoczeniem, w trakcie procesu przemagnesowania. Możliwość pojawienia się zjawiska inwersji momentu magnetycznego jest szczególnie niekorzystna z punktu widzenia wykorzystania nadprzewodników w urządzeniach lewitujących.

[1] Viktor Chabanenko et al., Scientific Reports 9, 6233 (2019).

prof. Alexander M. Gabovich
(Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine)

Pseudoscience and its origin in modern social practice

Streszczenie ( ), ( )

prof. Alexander M. Gabovich
(Institute of Physics, National Academy of Sciences of Ukraine, Ukraine)

Electric charges and dipoles in two- and three-layer structures

Streszczenie ( ), ( )
Multilayered structures - e.g., heterostructures - with different dielectric properties of constituent media are typical objects not only in such domains as electronics, solid state physics or chemical catalysis, but also in domains dealing with biological matter, such as tissues or cells. The main objects responsible for charge, spin, energy and information transfer are charged particles (electrons and ionized atoms or molecules) and/or polarizable particles (molecules), characterized by permanent or induced electrical dipole moments.
Therefore, it is necessary to know how those entities polarize the adjacent media and interact with them (the so-called image forces) or with one another. The general adequate scheme for point charges and dipoles has been obtained and analyzed for the cases of two- or three-layer structures. Our analytical and numerical results describe basic specific cases, both for charges and dipoles. The obtained general formulas take into account the spatial dispersion of the layers' dielectric permittivities. In particular, it was shown that the preferable orientation of adsorbed extended dipoles might change depending on their equilibrium distance from the interface. It was also shown that the spatial dispersion of the substrate dielectric function strongly affect the functional dependence of interaction between both charges and dipoles on the distance between them as compared with textbook formulas. A new insight was achieved even in the framework of classic electrostatics as a reference point for further researches. It was demonstrated that in both two- and three-layer structures polarization charges induced at interfaces between the layers distort the nominal Coulomb interaction. The deviations from the Coulomb law were analyzed and the dependences of the charge-charge interaction on various system parameters were obtained. For three-layer systems, a simple effective-exponential approximation was suggested, which allowed derivation of finite analytical formula perfectly reproducing numerical results in a wide interval of problem parameters. Our results demonstrate that the frequently assumed two-body electrostatic interaction between charges and dipoles in complex systems should be carefully reexamined and corrected to take into account many-body effects. It is especially important for biological systems where the distances between ions (molecules) are comparable to the layer widths.

dr Carmine Autieri
(MagTop, Instytut Fizyki PAN)

Low-connectivity and interface effects in spin-orbit coupled iridium oxides

Streszczenie ( ), ( )
Iridates supply fertile ground for unconventional phenomena and exotic electronic phases. We investigate the electronic, structural and magnetic properties of some iridium oxides compounds with d⁴ and d⁵ electronic configuration in the low connectivity regime.
We study the thickness-dependent electronic properties of ultrathin SrIrO₃ and discover a transition from a semimetallic to a correlated insulating state below 4 unit cells. Low-temperature magnetoconductance measurements show that spin fluctuations in the semimetallic state are significantly enhanced while approaching the transition point. The electronic properties are further studied by scanning tunneling spectroscopy, showing that 4 unit cell SrIrO₃ is on the verge of a gap opening. Our density functional theory calculations reproduce the critical thickness of the transition and show that the opening of a gap in ultrathin SrIrO₃ requires antiferromagnetic order.
Recently the anomalous Hall effect (AHE) was observed at the SrIrO₃/SrRuO₃ interface.
In contrast to the quantum Hall effect, which is characterized by a topological invariant and is robust against perturbations, the AHE depends on the Berry curvature of occupied bands at the Fermi level and is therefore highly sensitive to subtle changes in the band structure.
We demonstrate that the Berry curvature can be manipulated by interface engineering of the correlated itinerant ferromagnet. Using theoretical calculations, we show that the tunability of the AHE at interfaces arises from the competition between two topologically non-trivial bands.

dr hab. Andrzej Stupakiewicz, prof. UwB
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Selektywność ultraszybkiego, wyłącznie optycznego przełączenia magnetyzacji

Streszczenie ( ), ( )
Unikalne właściwości światła umożliwiają ultraszybki sposób przesyłania informacji, natomiast zjawiska magnetyczne pozwalają stworzyć najbardziej niezawodne pamięci. Te wyjątkowe cechy spowodowały rosnące zainteresowanie poszukiwaniem nowych mechanizmów magnetycznego zapisu wyłącznie za pomocą światła. Ostatnio zademonstrowaliśmy metodę ultraszybkiego i najbardziej wydajnego zapisu magnetycznego z wykorzystaniem femtosekundowego impulsu światła w warstwie granatu [1]. Metoda ta również otwiera nowe możliwości aplikacyjne [2]. Przedstawione zostaną reguły wyboru dla ultraszybkiego zapisu fotomagnetycznego, polegające na wyznaczeniu optymalnej długości fali, polaryzacji i natężenia światła [3]. Mechanizm selektywnego przełączenia magnetyzacji w różnych podsieciach granatu jest związany z niezwykle efektywnym rezonansowym wzbudzeniem optycznym określonych przejść elektronowych.

[1] A. Stupakiewicz, et al., Nature 542, 71 (2017).
[2] A. Stupakiewicz, K. Szerenos, US patent 10,037,777 B1 (2018).
[3] A. Stupakiewicz, et al., Nature Comm. 10, 612 (2019).

Prof. D. Atkinson
(Department of Physics, Durham University, Durham, UK)

Interfacial Phenomena in Ferromagnetic/Non-Magnetic Thin-Films: DMI and Proximity Magnetisation; Spin Transport, Spin-Mixing Conductance and the Spin Diffusion Length

Streszczenie ( ), ( )
A range of interfacial physics has emerged in ferromagnetic/non-magnetic (FM/NM) systems that opens up new avenues for physical understanding and offers potential for spintronic applications. Here the relationship between the Dzyaloshinskii-Moriya interaction across the FM/NM interface and magnetic polarisation of the NM layer is presented and a detailed study of spin transport across FM/NM interfaces explains the role of the interface structure and new analysis shows that the spin-diffusion length is actually thickness dependent.

prof. dr hab. Maciej Maśka
(Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii Uniwersytetu Śląskiego)

Stany Majorany w ciałach stałych

Streszczenie ( ), ( )
Majorana fermions (particles that are their own anti-particles) have been proposed in 1937, but thus far they remain unobserved in the realm of elementary particles. Recently, the search has turned to condensed matter systems in which they can be constructed out of electron and hole excitations. In this case much of the focus has been on the idea of "Majorana zero-modes" appearing in topologically non-trivial phases of matter. The term "fermion" is intentionally avoided here because they generically obey non-Abelian anyonic exchange statistics. This property makes them promising candidates for building blocks of fault-tolerant topological quantum computers.

In one of the proposed realizations Majorana states are created at edges of one-dimensional nanostructures coupled to a superconducting substrate. In this talk it will be explained how such states can be formed in two kinds of such systems: a semiconductor nonwire with spin-orbit coupling and in a chain of magnetic atoms.

dr Pavlo Aleshkevych
(Instytut Fizyki PAN)

Badania niejednorodności magnetycznej w kryształach metodami spektroskopii mikrofalowej

Streszczenie ( ), ( )
Metody mikrofalowe, do których można zaliczyć spektroskopię elektronowego rezonansu paramagnetycznego, ferromagnetycznego lub nierezonansowego pochłaniania mikrofal, są dobrze znane z dokładności, czułości i skuteczności w charakteryzacji jednorodnych materiałów magnetycznych. Szybki postęp technologiczny przyczynia się do wytwarzania nie tylko nowych materiałów, ale całych nowych rodzin materiałów czy układów magnetycznych, których cechą charakterystyczną jest niejednorodność struktury magnetycznej. Wyzwaniem jest zastosowanie tradycyjnych technik mikrofalowych do charakteryzacji takich materiałów. W referacie, na przykładzie kilku materiałów, będzie pokazane, jakie informacje o niejednorodności magnetycznej można uzyskać stosując metody spektroskopii mikrofalowej.

prof. dr hab. Roman Puźniak
(Instytut Fizyki PAN)

Separacja fazowa i właściwości stanu nadprzewodzącego nadprzewodników na bazie żelaza

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawione zostaną wyniki, przeprowadzonych w ciągu ostatnich kilku lat, badań magnetycznych nadprzewodzących selenków Fe-Se-Te i selenków interkalowanych metalami alkalicznymi Rb_xFe_2-ySe₂. Uzyskane wyniki, porównane z wynikami badań przeprowadzonych z użyciem wyrafinowanych technik eksperymentalnych rozwiniętych, w ciągu trzech dekad, do badania nadprzewodników wysokotemperaturowych, pozwalają na wykazanie istotnej roli wpływu nieporządku na właściwości stanu nadprzewodzącego nadprzewodników warstwowych na bazie żelaza.

prof. dr hab. Bogdan J. Kowalski
(Instytut Fizyki PAN)

Katodoluminescencja i fotoemisja - co je łączy a co odróżnia i do czego mogą się przydać

Streszczenie ( ), ( )
Wymienione w tytule metody badawcze wydają się mieć sporo wspólnego, skoro jedna oparta jest na zasadzie "electron in - photon out" a druga "photon in - electron out". Niemniej, ich zakres zastosowania i zakres uzyskiwanych danych są istotnie różne. W referacie zaprezentowane więc zostaną podstawowe informacje o następujących technikach:

• spektroskopii katodoluminescencyjnej jako narzędziu do badania właściwości optycznych struktur półprzewodnikowych z rozdzielczością submikronową,
• spektroskopii fotoemisyjnej (w wersji kątoworozdzielczej) jako technice badania struktury elektronowej kryształów.

dr Susmita Saha
(Laboratory for Mesoscopic Systems, Department of Materials, ETH Zurich, Switzerland)

Skyrmion Confinement and Damping Modulation in Magnetic Thin Films

Streszczenie ( ), ( )
Magnetic skyrmions [1, 2] are topologically protected nanometer sized chiral spin textures with an out of plane magnetic domain at the center. Due to their various unique features such as stability given by their topology, they are considered as potential candidates for information carriers in next generation data storage devices, like racetrack memory. For such applications, it is crucial to be able to manipulate their current-induced motion in various directions. In this work, we present stable nanoscopic skyrmions confined by an array of antidots. Utilizing the induced periodic potential of the antidot lattice, we propose a method for unprecedented control of the skyrmion dynamics. But for that purpose it is also important to understand and control the damping in ferromagnetic thin films. One of the possible ways to manipulate magnetic damping is injection of spin current generated due to spin Hall effect [3] which is an emerging phenomenon where the properties of electrical charge current can be transferred to the electron's intrinsic angular momentum (spin current),and vice versa.To measure the modulation of damping, we use a time-resolved magneto-optical Kerr effect microscope (TR-MOKE), which has the best spatial and temporal resolution to measure the damping of the ferromagnetic film. The observations will have a strong impact on the development of spintronics devices, such as spin transfer torque nano-oscillators or domain wall racetrack memories.

[1] D. A. Gilbert et. al., Nat. Commun. 6, 8462 (2015).
[2] O. Boulle et. al., Nat. Nanotech. 11, 449 (2016).
[3] L. Liu et. Al., Science, 336, 555 (2012)

dr hab. Andrzej Łusakowski, prof. IF PAN
(Instytut Fizyki PAN)

Topologiczne przejście fazowe w (PbSn)Te

Streszczenie ( ), ( )
Półprzewodniki grupy IV-VI PbTe i SnTe, a także kryształy mieszane Pb_1-xSn_xTe należą do ważnej rodziny topologicznych krystalicznych izolatorów. Biorąc pod uwagę struktury pasmowe, z matematycznego punktu widzenia, PbTe jest trywialnym, a SnTe nietrywialnym materiałem topologicznym. Związane jest to ze zmianą kolejności pasm o określonej symetrii określających przerwę wzbronioną.
Doświadczalna analiza kryształów mieszanych Pb_1-xSn_xTe pozwala na badanie przejścia od fazy trywialnej do nietrywialnej w funkcji składu chemicznego, temperatury oraz ciśnienia.
Celem prezentacji jest przedstawienie wyników obliczeń opisujących to przejście, a także dyskusja różnych kryteriów rozstrzygających czy dany układ jest topologicznie trywialny czy nietrywialny.
Zasadniczym wynikiem jest pokazanie, że w Pb_1-xSn_xTe poddanym ciśnieniu przejście pomiędzy fazą trywialną a nietrywialną nie następuje w sposób natychmiastowy, ale istnieje przedział ciśnień, w którym przerwa energetyczna jest zerowa. Podobnie dzieje się w funkcji składu - istnieje pewien niezerowy przedział, w którym kryształ mieszany ma zerową przerwę. W obszarach o zerowej przerwie energetycznej indeksy topologiczne stają się bezużyteczne jako kryterium rozstrzygające czy dany krysztal jest topologicznie trywialny czy nie, i konieczne jest poszukiwanie innych kryteriów.
Taka zależność przerwy energetycznej od składu i ciśnienia spowodowana jest przede wszystkim chemicznymi różnicami pomiędzy ołowiem a cyną i strukturą pasmową półprzeowdników IV-VI, a także, chociaż w mniejszym stopniu, mikroskopowym (chemicznym) nieporządkiem zawsze obecnym w kryształach mieszanych.

prof. dr hab. Piotr Bogusławski
(Instytut Fizyki PAN)

Wstęp do wstępu do teorii funkcjonału gęstości, część 3

Streszczenie ( ), ( )
W latach 80. ubiegłego stulecia nastąpił gwałtowny rozwój obliczeń struktury elektronowej ciał stałych i molekuł prowadzonych w ramach teorii funkcjonału gęstości (DFT). Obecnie jest to bodaj najbardziej popularna metoda obliczeniowa. DFT daje doskonałe wyniki dla wielu własności stanu podstawowego układu. Użycie przybliżonych wersji funkcjonałów wymiany i korelacji do obliczeń własności stanów wzbudzonych (np. przerwy wzbronionej izolatorów) prowadzi do poważnych niezgodności z doświadczeniem.
W trakcie wykładu omówię efekty wymiany i korelacji dla prostych układów wieloelektronowych, czyli dla atomu He i dla jednorodnego gazu elektronowego. Następnie przedstawię przybliżenie lokalnej gęstości (LDA), problemy z nim związane, oraz najprostsze sposoby rozwiązania owych problemów.

prof. dr hab. Piotr Bogusławski
(Instytut Fizyki PAN)

Wstęp do wstępu do teorii funkcjonału gęstości, część 2

Streszczenie ( ), ( )
W latach 80. ubiegłego stulecia nastąpił gwałtowny rozwój obliczeń struktury elektronowej ciał stałych i molekuł prowadzonych w ramach teorii funkcjonału gęstości (DFT). Obecnie jest to bodaj najbardziej popularna metoda obliczeniowa. DFT daje doskonałe wyniki dla wielu własności stanu podstawowego układu. Użycie przybliżonych wersji funkcjonałów wymiany i korelacji do obliczeń własności stanów wzbudzonych (np. przerwy wzbronionej izolatorów) prowadzi do poważnych niezgodności z doświadczeniem.
W trakcie wykładu omówię efekty wymiany i korelacji dla prostych układów wieloelektronowych, czyli dla atomu He i dla jednorodnego gazu elektronowego. Następnie przedstawię przybliżenie lokalnej gęstości (LDA), problemy z nim związane, oraz najprostsze sposoby rozwiązania owych problemów.

prof. dr hab. Piotr Bogusławski
(Instytut Fizyki PAN)

Wstęp do wstępu do teorii funkcjonału gęstości, część 1

Streszczenie ( ), ( )
W latach 80. ubiegłego stulecia nastąpił gwałtowny rozwój obliczeń struktury elektronowej ciał stałych i molekuł prowadzonych w ramach teorii funkcjonału gęstości (DFT). Obecnie jest to bodaj najbardziej popularna metoda obliczeniowa. DFT daje doskonałe wyniki dla wielu własności stanu podstawowego układu. Użycie przybliżonych wersji funkcjonałów wymiany i korelacji do obliczeń własności stanów wzbudzonych (np. przerwy wzbronionej izolatorów) prowadzi do poważnych niezgodności z doświadczeniem.
W trakcie wykładu omówię efekty wymiany i korelacji dla prostych układów wieloelektronowych, czyli dla atomu He i dla jednorodnego gazu elektronowego. Następnie przedstawię przybliżenie lokalnej gęstości (LDA), problemy z nim związane, oraz najprostsze sposoby rozwiązania owych problemów.

prof. dr hab. Andrzej Maziewski
(Zakład Fizyki Magnetyków, Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Nanomagnetyzm - ćwierćwiecze badań, ich dalsze perspektywy

Streszczenie ( ), ( )
Zostaną omówione wybrane wyniki prac doświadczalnych i teoretycznych magnetycznych nanostruktur, prowadzonych od ćwierć wieku w Zakładzie Fizyki Magnetyków UwB w ramach współpracy krajowej konsorcjum SPINLAB i międzynarodowej (praca przeglądowa [1] i najnowsze) - w kontekście badań światowych. Zmiany właściwości nanostruktur uzyskiwano poprzez ich odpowiednią preparatykę oraz w wyniku bombardowania próbek jonami czy poprzez naświetlanie impulsami światła. Badania wykonywano głównie technikami magnetooptycznymi [2]. Zbadano silny wpływ na rozkłady magnetyzacji (na ich rozmiary, zależność od pola magnetycznego) magnetycznej anizotropii oraz oddziaływania D-M (Dzyaloshinskii-Moriya), które odpowiedzialne jest za tworzenie magnetycznych skyrmionow [3].

[1] A. Maziewski, J.Fassbender, J. Kisielewski, M. Kisielewski, Z. Kurant, P. Mazalski, F. Stobiecki, A. Stupakiewicz, I. Sveklo, M. Tekielak, A. Wawro, and V. Zablotskii, Magnetization states and magnetization processes in nanostructures: From a single layer to multilayers, Phys. Status Solidi A, 211, 1005 (2014).
[2] A. Maziewski, W. Dobrogowski, R. Gieniusz, J. Kisielewski, M. Kisielewski, Z. Kurant, P. Mazalski, A. Stupakiewicz, M. Tekielak, "Twenty Years of Magnetic Nanostructures Studies in Bialystok", Acta Physicae Superficierum, Vol. XII, 108 (2012).
[3] A.Fert, N.Reyren, N. Cros, V. Magnetic skyrmions: advances in physics and potential applications. Nat. Rev. Mater. 2, 17031 (2017).

dr Damian Rybicki
(Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Fizyki i Informatyki)

Rozkład ładunku w płaszczyźnie CuO₂ w nadprzewodnikach miedziowo-tlenowych

Streszczenie ( ), ( )
Jednym z największych wyzwań fizyki ciała stałego jest zrozumienie zjawiska nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego. W szczególności należy określić, jakie parametry wpływają na temperaturę przejścia w stan nadprzewodzący (T_c) oraz jak je zmienić, aby otrzymać materiały o wyższych temperaturach T_c. Bazując na wynikach pomiarów metodą magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), pokażę, że w przypadku nadprzewodników miedziowo-tlenowych decydujący wpływ ma rozkład ładunku pomiędzy miedź oraz tlen z płaszczyzny CuO₂. Analiza pomiarów na wielu rodzinach nadprzewodników wskazuje, że aby podnieść T_c, należy zwiększyć koncentrację dziur na tlenie kosztem miedzi. Dodatkowo, koncentracja dziur na tlenie wykazuje korelację z relacją Uemury [1], jedną z pierwszych zależności opisujących wszystkie rodziny nadprzewodników miedziowo-tlenowych. Znajomość koncentracji dziur na tlenie i miedzi pozwoliła stworzyć nowy diagram fazowy, który tłumaczy, dlaczego różne rodziny mają znacząco różne wartości maksymalnej temperatury T_c [2, 3].

[1] Uemura, Y. J. et al., Phys. Rev. Lett. 62, 2317 (1989)
[2] M. Jurkutat, D. Rybicki, O. P. Sushkov, G. V. M. Williams, A. Erb, J. Haase, Phys. Rev. B 90, 140504 (2014)
[3] D. Rybicki. M. Jukutat, S. Reichardt, Cz. Kapusta, J. Haase, Nature Commun. 7, 11413 (2016)

dr Anna Ciechan
(Instytut Fizyki PAN)

Domieszki metali przejściowych w ZnO: właściwości magnetyczne i optyczne

Streszczenie ( ), ( )
Półprzewodnik ZnO domieszkowany metalami przejściowymi (TM) jest przedmiotem intensywnych badań doświadczalnych dotyczących stanów ładunkowych i spinowych domieszki, a także przejść optycznych w krysztale.
W wystąpieniu przedstawione zostaną wyniki obliczeń struktury elektronowej jonów metali przejściowych 3d w ZnO otrzymane z teorii funkcjonału gęstości. Pokazane zostanie, jak pracują standardowe przybliżenia (LDA/GGA) dla oddziaływań korelacyjno-wymiennych i dlaczego nie dają one dobrych wyników w przypadku półprzewodników. Użycie poprawek +U typu Hubbarda dla elektronów na powłokach d(TM) oraz p(O) pozwala z kolei na odtworzenie zarówno struktury pasmowej czystego ZnO, jak i możliwych stanów ładunkowych i spinowych domieszek TM. Obliczone energie optycznych przejść wewnątrzpowłokowych i jonizacyjnych są zgodne z doświadczeniem.
Uzyskane wyniki wskazują na silne oddziaływania kulombowskie na powłoce 3d, widoczne w zależności położenia poziomów domieszkowych od ich stanu ładunkowego. Oddziaływanie to jest powodem metastabilności Mn3+ widocznej w pomiarach foto-EPR [1] oraz silnej zależności stałych wymiany p-d od stanu ładunkowego Fe, Co i Ni [2]. Analiza rozszczepienia spinowego poziomów TM serii TM=Ti, ..., Cu w ZnO również wskazuje na jego zależność od stanu ładunkowego domieszki, i ogólnie od oddziaływania wymiany między elektronami 3d [3].

[1] A. Ciechan, P. Bogusławski, Phys. Rev. B 94 (2016) 165143.
[2] J. Papierska et al., Phys. Rev. B 94 (2016) 224414.
[3] A. Ciechan, P. Bogusławski, Optical Materials 79 (2018) 264

dr Yuliya Savina
(B.Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkiv, Ukraine)

Magnetic and thermal properties of the quasi-one-dimensional Heisenberg magnet β-TeVO₄

Streszczenie ( ), ( )
The experimental study of magnetic phase transitions and of peculiarities of the magnetic and thermodynamic behavior of a quasi-one-dimensional magnet β-TeVO₄ will be presented.
The β-TeVO₄ compound is found to be a quasi-one-dimensional magnet consisting of weakly interacting zigzag chains of V⁴⁺ ions (S = 1/2) with frustrated intrachain exchange couplings. It is shown that the phase H-T diagram of the magnet contains four different spin-modulated phases, which are described by an isotropic one-dimensional J1-J2 model with two competing interactions. It is found that the competition of ferromagnetic exchange between the magnetic ions being the nearest neighbors and antiferromagnetic exchange between the next-nearest neighbors results in the spin-modulated chiral phase as the ground state of β-TeVO₄. In the phase diagram for H||b, the tricritical point has been found, which is related to the spatial anisotropy of the ground state of β-TeVO₄.

prof. dr hab. Tomasz Story
(Instytut Fizyki PAN)

Materiały topologiczne, czyli jakie? (cz. III)

Streszczenie ( ), ( )
W ostatnich latach do rodziny pasmowych izolatorów topologicznych, takich jak selenek bizmutu czy studnie kwantowe tellurku rtęci, dołączyły inne grupy materiałów topologicznych, np.: topologiczne izolatory krystaliczne, topologiczne izolatory Kondo czy topologiczne półmetale Diraca lub Weyla [1,2]. Bazujące na niezmiennikach topologicznych nowe zasady klasyfikacji struktury energetycznej materiałów elektronowych z sukcesem zastosowano do szeregu innych układów fizycznych takich jak kryształy fotoniczne, wibroniczne lub magnoniczne, w których obserwuje się transport energii, ładunku elektrycznego czy momentu magnetycznego w układach periodycznych. Doświadczalnie zaobserwowano przewidywane teoretycznie i określone tylko stałymi uniwersalnymi efekty kwantowania przewodnictwa elektrycznego, kwantowego anomalnego efektu Halla oraz magneto-optycznych efektów Kerra i Faradaya.
Topologiczne izolatory i półmetale to nowe dwu- lub jedno-wymiarowe przewodniki prądu elektrycznego o unikatowych cechach związanych z liniową relacją dyspersji energii elektronów, topologiczną ochroną elektronów przed rozpraszaniem do tyłu i silnym sprzężeniem ruchu orbitalnego elektronów z ich spinowym momentem magnetycznym. Szereg z nowych koncepcji zastosowań tych materiałów zostało ostatnio poddanych weryfikacji doświadczalnej, np. w zakresie kluczowych dla spintroniki półprzewodnikowej nowych metod generacji prądów spinowych.
W referacie omówione zostaną najważniejsze właściwości izolatorów i półmetali topologicznych, w szczególności topologicznych izolatorów krystalicznych wytwarzanych i badanych w IF PAN [3-6]. Przedstawione zostaną doświadczalne obserwacje powierzchniowych i krawędziowych elektronowych stanów topologicznych dokonane metodami kątowo-rozdzielonej fotoemisyjnej spektroskopii elektronowej i skaningowej spektroskopii tunelowej a także wyniki pomiarów efektów magneto-transportowych i magneto-optycznych.

[1] Y. Ando, J. Phys. Soc. Jpn., 82, 102001 (2013).
[2] A. Bansil, H. Lin, T. Das, Rev. Mod. Phys. 88, 021004 (2016).
[3] P. Sessi, D. Di Sante, A. Szczerbakow et al., Science 354, 1269 (2016).
[4] K. Dybko, M. Szot, A. Szczerbakow et al., Phys. Rev. B 96, 205129 (2017).
[5] C.M. Polley, R. Buczko, A. Forsman et al., ACS Nano 12, 617 (2018).
[6] J. Sadowski, P. Dziawa, A. Kaleta et al., Nanoscale (2018), doi: 10.1039/c8nr06096g.

prof. dr hab. Tomasz Story
(Instytut Fizyki PAN)

Materiały topologiczne, czyli jakie? (cz. II)

Streszczenie ( ), ( )
W ostatnich latach do rodziny pasmowych izolatorów topologicznych, takich jak selenek bizmutu czy studnie kwantowe tellurku rtęci, dołączyły inne grupy materiałów topologicznych, np.: topologiczne izolatory krystaliczne, topologiczne izolatory Kondo czy topologiczne półmetale Diraca lub Weyla [1,2]. Bazujące na niezmiennikach topologicznych nowe zasady klasyfikacji struktury energetycznej materiałów elektronowych z sukcesem zastosowano do szeregu innych układów fizycznych takich jak kryształy fotoniczne, wibroniczne lub magnoniczne, w których obserwuje się transport energii, ładunku elektrycznego czy momentu magnetycznego w układach periodycznych. Doświadczalnie zaobserwowano przewidywane teoretycznie i określone tylko stałymi uniwersalnymi efekty kwantowania przewodnictwa elektrycznego, kwantowego anomalnego efektu Halla oraz magneto-optycznych efektów Kerra i Faradaya.
Topologiczne izolatory i półmetale to nowe dwu- lub jedno-wymiarowe przewodniki prądu elektrycznego o unikatowych cechach związanych z liniową relacją dyspersji energii elektronów, topologiczną ochroną elektronów przed rozpraszaniem do tyłu i silnym sprzężeniem ruchu orbitalnego elektronów z ich spinowym momentem magnetycznym. Szereg z nowych koncepcji zastosowań tych materiałów zostało ostatnio poddanych weryfikacji doświadczalnej, np. w zakresie kluczowych dla spintroniki półprzewodnikowej nowych metod generacji prądów spinowych.
W referacie omówione zostaną najważniejsze właściwości izolatorów i półmetali topologicznych, w szczególności topologicznych izolatorów krystalicznych wytwarzanych i badanych w IF PAN [3-6]. Przedstawione zostaną doświadczalne obserwacje powierzchniowych i krawędziowych elektronowych stanów topologicznych dokonane metodami kątowo-rozdzielonej fotoemisyjnej spektroskopii elektronowej i skaningowej spektroskopii tunelowej a także wyniki pomiarów efektów magneto-transportowych i magneto-optycznych.

[1] Y. Ando, J. Phys. Soc. Jpn., 82, 102001 (2013).
[2] A. Bansil, H. Lin, T. Das, Rev. Mod. Phys. 88, 021004 (2016).
[3] P. Sessi, D. Di Sante, A. Szczerbakow et al., Science 354, 1269 (2016).
[4] K. Dybko, M. Szot, A. Szczerbakow et al., Phys. Rev. B 96, 205129 (2017).
[5] C.M. Polley, R. Buczko, A. Forsman et al., ACS Nano 12, 617 (2018).
[6] J. Sadowski, P. Dziawa, A. Kaleta et al., Nanoscale (2018), doi: 10.1039/c8nr06096g.

prof. dr hab. Tomasz Story
(Instytut Fizyki PAN)

Materiały topologiczne, czyli jakie? (cz. I)

Streszczenie ( ), ( )
W ostatnich latach do rodziny pasmowych izolatorów topologicznych, takich jak selenek bizmutu czy studnie kwantowe tellurku rtęci, dołączyły inne grupy materiałów topologicznych, np.: topologiczne izolatory krystaliczne, topologiczne izolatory Kondo czy topologiczne półmetale Diraca lub Weyla [1,2]. Bazujące na niezmiennikach topologicznych nowe zasady klasyfikacji struktury energetycznej materiałów elektronowych z sukcesem zastosowano do szeregu innych układów fizycznych takich jak kryształy fotoniczne, wibroniczne lub magnoniczne, w których obserwuje się transport energii, ładunku elektrycznego czy momentu magnetycznego w układach periodycznych. Doświadczalnie zaobserwowano przewidywane teoretycznie i określone tylko stałymi uniwersalnymi efekty kwantowania przewodnictwa elektrycznego, kwantowego anomalnego efektu Halla oraz magneto-optycznych efektów Kerra i Faradaya.
Topologiczne izolatory i półmetale to nowe dwu- lub jedno-wymiarowe przewodniki prądu elektrycznego o unikatowych cechach związanych z liniową relacją dyspersji energii elektronów, topologiczną ochroną elektronów przed rozpraszaniem do tyłu i silnym sprzężeniem ruchu orbitalnego elektronów z ich spinowym momentem magnetycznym. Szereg z nowych koncepcji zastosowań tych materiałów zostało ostatnio poddanych weryfikacji doświadczalnej, np. w zakresie kluczowych dla spintroniki półprzewodnikowej nowych metod generacji prądów spinowych.
W referacie omówione zostaną najważniejsze właściwości izolatorów i półmetali topologicznych, w szczególności topologicznych izolatorów krystalicznych wytwarzanych i badanych w IF PAN [3-6]. Przedstawione zostaną doświadczalne obserwacje powierzchniowych i krawędziowych elektronowych stanów topologicznych dokonane metodami kątowo-rozdzielonej fotoemisyjnej spektroskopii elektronowej i skaningowej spektroskopii tunelowej a także wyniki pomiarów efektów magneto-transportowych i magneto-optycznych.

[1] Y. Ando, J. Phys. Soc. Jpn., 82, 102001 (2013).
[2] A. Bansil, H. Lin, T. Das, Rev. Mod. Phys. 88, 021004 (2016).
[3] P. Sessi, D. Di Sante, A. Szczerbakow et al., Science 354, 1269 (2016).
[4] K. Dybko, M. Szot, A. Szczerbakow et al., Phys. Rev. B 96, 205129 (2017).
[5] C.M. Polley, R. Buczko, A. Forsman et al., ACS Nano 12, 617 (2018).
[6] J. Sadowski, P. Dziawa, A. Kaleta et al., Nanoscale (2018), doi: 10.1039/c8nr06096g.

mgr Oleksii Bludov
(B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of NAS of Ukraine)

Magnetic properties of GdCr₃(BO₃)₄

Streszczenie ( ), ( )
Analysis of experimental data on magnetic susceptibility, magnetization, electrical polarization, heat capacity, and resonance absorption of microwave radiation of the GdCr₃(BO₃)₄ single crystal will be presented.
It is established that the gadolinium chromium borate is an easy-plane antiferromagnet below T_N = 7.15 ± 0.05 K. Above 30 K, the χ(T) obeys the Curie-Weiss law with the effective magnetic moment of 10.6 ± 0.1 μ_B per formula unit (the expected value is 10.4 μ_B) and the paramagnetic Curie temperature 7 ± 1 K. It was shown that at T > T_N, the magnetic susceptibility χ(T) of GdCr₃(BO₃)₄ can be described well by using a one-dimensional spin model for a system of the coupled chains of the Cr³⁺ ions with ferromagnetic intrachain exchange interactions 2J/k = -13,6 K and antiferromagnetic interchain exchange interactions 2J'/k = +0,72 K. Manifestation of the low dimensionality was found in the magnetic contribution to the heat capacity.
Metamagnetic phase transition at around 4 T was detected below T_N. The transition reveals itself by a sharp increase of the sample magnetization and the electrical polarization. The transition field is almost independent of the direction of the applied magnetic field. The effective exchange field was estimated to be 2H_E ≈ 18 T. The AFMR gap was determined to be equal to 25.5±0.5 GHz. The effective anisotropy field HA was evaluated as ~ 0.05 T.
A magnetic phase diagram of GdCr₃(BO₃)₄ was constructed. A nonmonotonic dependence of the Néel temperature on the external magnetic field was found. The spin structures of the low field and high field magnetic phases were proposed.

prof. Jerzy Krupka
(Politechnika Warszawska)

Pomiar zespolonej przenikalności elektrycznej, początkowej przenikalności magnetycznej, tensora przenikalności magnetycznej oraz szerokości linii rezonansowej materiałów żyromagnetycznych w paśmie częstotliwości mikrofalowych

Streszczenie ( ), ( )
Materiały żyromagnetyczne są powszechnie wykorzystywane w produkcji różnego rodzaju przyrządów mikrofalowych takich jak cyrkulatory, przesuwniki fazy, izolatory, ograniczniki mocy, przestrajane filtry i oscylatory, a także jako materiały tłumiące (w szczególności do wytwarzania powłok nieodbijających promieniowania radarowego). Przy projektowaniu takich urządzeń istotna jest znajomość podstawowych parametrów elektromagnetycznych takich materiałów a mianowicie zespolonej przenikalności elektrycznej, początkowej przenikalności magnetycznej, tensora przenikalności magnetycznej oraz szerokości linii rezonansowej. Na seminarium zostanie przedstawiony stan wiedzy w zakresie pomiaru wymienionych parametrów z uwzględnieniem najnowszych prac Autora w tej dziedzinie. W szczególności omówiona będzie elektrodynamiczna teoria rezonatorów zawierających próbki badanych materiałów umożliwiająca znaczne zwiększenie dokładności pomiarów w stosunku do powszechnie stosowanych metod perturbacyjnych. Przedstawione też będą wyniki pomiarów dla szeregu materiałów pochodzących od czołowych światowych producentów materiałów ferrytowych.

prof. dr hab. Andrzej Wiśniewski
(Instytut Fizyki PAN)

Zjawisko "exchange bias" w próbkach polikrystalicznych, nanocząstkach i monokryształach złożonych materiałów tlenkowych o strukturze perowskitu

Streszczenie ( ), ( )
Zjawisko indukowanej oddziaływaniami wymiennymi anizotropii jednokierunkowej (w skrócie EB, od angielskiego exchange bias) jest skutkiem oddziaływań wymiany na międzypowierzchni rozdzielającej obszary o uporządkowaniu ferromagnetycznym (FM) i (z reguły) antyferromagnetycznym (AFM). Przejawia się ono jako przesunięcie magnetycznej pętli histerezy, które następuje zwykle wzdłuż osi pola magnetycznego, lecz może także nastąpić wzdłuż osi namagnesowania. Przesunięcie to wynika ze sprzężenia pomiędzy spinami FM i nieskompensowanymi spinami AFM, gdy układ FM/AFM jest chłodzony w polu magnetycznym z zakresu temperatur wyższych niż temperatura Neel'a AFM. Zjawisko EB obserwuje się najczęściej w wielowarstwach FM/AFM, nanocząstkach o strukturze "rdzeń-otoczka" (core-shell) a także w złożonych materiałach tlenkowych o strukturze perowskitu. W trakcie seminarium zostaną przedstawione przykłady występowania zjawiska EB w polikrystalicznych próbkach SrRu_1-xMn_xO₃ (0.2 ≤ x ≤ 0.3), La_0.9Ba_0.1CoO₃, La_xBa_1-xFeO₃ (x = 0.125, 0.25, 0.33) oraz nanocząstkach Sm_0.43Ca_0.57MnO₃ (15 - 60 nm). Zjawisko EB występuje również w monokryształach ortoferrytów, które są ferrimagnetykami z punktem kompensacji - przedstawiony zostanie przykład monokryształu ErFeO₃. W tym przypadku mechanizm zjawiska jest związany z samoistnym sprzężeniem wymiennym Er³⁺ - Fe³⁺ wewnątrz komórki elementarnej.

prof. dr hab. Lech Tomasz Baczewski
(Instytut Fizyki PAN)

Nowa metoda separacji molekuł chiralnych o różnym kierunku skręcenia przy użyciu nanostruktur magnetycznych

Streszczenie ( ), ( )
W wyniku przeprowadzonych kompleksowych badań opracowano podstawy nowej metody separacji enancjomerów poprzez oddziaływania pomiędzy molekułami chiralnymi i nanostrukturą magnetyczną z anizotropią prostopadłą. Zaobserwowano, że molekuły o jednym kierunku skręcenia są adsorbowane znacznie szybciej, gdy kierunek magnetyzacji warstwy ferromagnetycznej jest skierowany w górę, a molekuły o odwrotnym kierunku skręcenia adsorbują szybciej dla kierunku magnetyzacji skierowanego do dołu. W prezentowanej metodzie ta separacja nie następuje wskutek działania pola magnetycznego, tylko poprzez kwantowe oddziaływania spinowo-wymienne (spin-exchange interaction) molekuł chiralnych z metaliczną nanostruktura ferromagnetyczną, na której zostały one zaadsorbowane.
Science 360, 6395, 1331-1334 (2018)

mgr inż. Marcin Polak
(Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice)

Uwodornione związki międzymetaliczne typu La(Fe,Si,Mn)₁₃ - sposób otrzymywania, właściwości i zastosowanie

Streszczenie ( ), ( )
Zbadano międzymetaliczne związki typu La(Fe,Si,Mn)₁₃, poddane nowatorskiemu procesowi uwodornienia. Dodatek manganu i wodoru do ww. związku powoduje zmianę temperatury TC, przez co możliwe jest uzyskanie stopów o maksymalnej zmianie wartości entropii występującej w określonej temperaturze. Opracowano i zweryfikowano technologię ich wytwarzania za pomocą grzejnictwa indukcyjnego oraz zaproponowano i przeprowadzono proces uwodorniania, konkurencyjny w stosunku do obecnie stosowanych. Dla wytworzonych związków wykonano pomiary właściwości magnetycznych w celu stwierdzenia skuteczności zaproponowanej metody. W celu określenia struktury krystalograficznej i składu fazowego wykonano serię pomiarów dyfrakcji rentgenowskiej.
Przeprowadzone do tej pory badania pozwoliły na potwierdzenie zalet zaproponowanej technologii wytwarzania tego typu związków za pomocą grzejnictwa indukcyjnego oraz potwierdziły skuteczność zaproponowanej nowej metody uwodorniania.

dr Konrad J. Kapcia
(Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego PAN w Krakowie)

Niekonwencjonalne nadprzewodnictwo w związkach na bazie żelaza: magnetyczne przejścia Lifszyca i parowanie z niezerowym całkowitym pędem

Streszczenie ( ), ( )
Odkrycie nadprzewodnictwa w związkach na bazie żelaza w 2006 roku było jednym z kamieni milowych w badaniu tego zjawiska [1]. W ciągu krótkiego czasu doniesienie to zapoczątkowało niezwykle szerokie badania, które skutkowały odkryciem całej grupy nadprzewodzących pniktydków na bazie żelaza z temperaturą przemiany fazowej do 56 K. Niezwykle ciekawym faktem jest, że w związku FeSe obserwuje się dodatkowe przejście fazowe zachodzące wewnątrz obszaru fazy nadprzewodzącej w zewnętrznym polu magnetycznym praktycznie niezaleąnym od temperatury, którego natura do tej pory nie została w pełni wyjaśniona [2]. W trakcie tego wykładu przedstawione zostaną dwie próby wytłumaczenia tego zjawiska. Stosując stosunkowo proste modele teoretyczne z parowaniem lokalnym przedyskutujemy następujące możliwości: (i) magnetyczne przejście Lifszyca związane ze zmianą topologii powierzchni Fermiego [3,4] oraz (ii) występowanie fazy nadprzewodzącej, w której całkowity pęd pary jest niezerowy [4,5]. Parametry analizowanego modelu są tak dobrane, że mogą one opisywać charakterystyczną strukturę pasmową materiałów na bazie żelaza i dlatego otrzymane wyniki mogą opisywać eksperymentalne obserwacje dla FeSe oraz BaFe₂As₂ domieszkowanego Co [3]. Ponadto stosując metodę, która łączy wyznaczanie podatności par Coopera z realistycznym modelem struktury pasmowej (otrzymanym za pomocą obliczeń z zasad pierwszych), pokażemy, że materiały takie jak FeSe oraz ciężkofermionowy CeCoIn₅ mogą wykazywać tendencję do powstawania niekonwencjonalnej fazy nadprzewodzącej z różnym od zera całkowitym pędem pary [5].

[1] Y. Kamihara, et al., J. Am. Chem. Soc. 128, 10012 (2006); 130, 3296 (2008).
[2] S. Kasahara, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 16309 (2014).
[3] A. Ptok, K. J. Kapcia, A. Cichy, A. M. Oleś, P. Piekarz, Sci. Rep. 7, 41979 (2017).
[4] A. Ptok, A. Cichy, K. Rodriguez, K. J. Kapcia, Phys. Rev. A 95, 033613 (2017).
[5] A. Ptok, K. J. Kapcia, P. Piekarz, A.M. Oleś, New. J. Phys. 19, 063039 (2017).

dr Leszek Gładczuk
(Instytut Fizyki PAN)

Wpływ organicznej warstwy przykrywkowej na anizotropię magnetyczną ultracienkich, heksagonalnych warstw kobaltu

Streszczenie ( ), ( )
Zjawisko gigantycznego magnetooporu dowodzi, że transport ładunku elektrycznego w metalach może silnie zależeć od spinu elektronów przewodnictwa. Odkrycie to dało początek spintronice. Zaobserwowanie tunelowego magnetooporu w magnetycznych złączach tunelowych o wartości kilkuset procent sprawia, że są one jednymi z najbardziej istotnych elementów ze względu na zastosowania we współczesnej elektronice.
W czasie seminarium przedstawię wyniki badań nad uzyskaniem wysokiej jakości warstw kobaltowych tworzących magnetyczne złącza tunelowe. Szczególna uwaga zostanie zwrócona na zmianę anizotropii magnetycznej kobaltu pod wpływem warstw przylegających. Przedstawione zostaną rezultaty badań, w których wykazano, że warstwa kobaltu pokryta materiałem organicznym wykazuje kierunek łatwy namagnesowania prostopadły do płaszczyzny, gdy grubość warstwy magnetycznej jest mniejsza niż 2 nm.

mgr Sukanta Kumar Jena
(Instytut Fizyki PAN)

Study of spin pumping in Co thin film vis-ŕ-vis seed and capping layers using ferromagnetic resonance spectroscopy

Streszczenie ( ), ( )
We have investigated the spin pumping of ferromagnetic material Co with different capping and seed layers by using Ferromagnetic Resonance Spectroscopy (FMR) [1]. The FMR spectrum is fitted with the Kittle equation to evaluate the Gilbert damping constant and the Lande g-factor. It has been observed that the Gilbert damping is relatively larger for the sample Ta(3nm)/Pt(3nm)/Co(3nm)/Pt(3nm)/Ta(3nm): 0.0326 ą 0.0008 and has the lowest value for the sample Ta(3nm)/Co(3nm)/Ta(3nm): 0.0104 ą 0.0003. The effective spin mixing conductance is larger for the sample Ta(3nm)/Pt(3nm)/Co(3nm)/Pt(3nm)/Ta(3nm) due to high spin orbit coupling and also magnetic proximity effect at the interface between Pt and Co. The lowest anisotropy for the sample Ta(3nm)/Co(3nm)/Ta(3nm) has been observed. It has been found that the evaluated g-factor decreases as the effective demagnetizing magnetic field increases. In second part, I will give introduction to inverse spin Hall effect and generation of the pure spin current by the spin pumping.

Reference:
1. Singh et al. J. Phys. D Appl. Phys. 50 (2017) 345001

Dr. Astrid Schneidewind
(Jülich Centre for Neutron Science JCNS, MLZ Garching)

Neutron scattering as a tool for studies on strongly correlated electron systems

Streszczenie ( ), ( )
Due to the large cross section of neutron interaction with magnetic moments, neutron scattering is an extremely powerful tool for studying magnetism, especially in solid matter. Neutron scattering mainly probes magnetic properties of solids on atomic scale, but today studies can be extended to domains and larger features like vortexes and topological structures.
The talk will try to introduce how the determination of magnetic structures can be performed and which information can be provided from measurements of magnetic excitations. It will focus on strongly correlated electron systems like heavy-fermion Ce-compounds and unconventional superconductors, but will show in addition examples for materials like multi-ferroica, geometrically frustrated and low-dimensional magnets. This will be combined with a presentation of the advanced experimental opportunities on neutron scattering instruments at MLZ Garching, developed for neutron scattering on magnetic materials.

mgr Roger Kalvig
(Instytut Fizyki PAN)

Lokalne właściwości magnetyczne epitaksjalnych warstw Mn₅Ge₃/Ge<111> - badania NMR

Streszczenie ( ), ( )
Epitaksjalne warstwy Mn₅Ge₃/Ge<111> są niezwykle obiecującym materiałem do zastosowań spintronicznych jako potencjalne źródło wysoko spolaryzowanych nośników do Ge. Oprócz wysokiej polaryzacji spinowej elektronów przewodnictwa (42%), zaletami tego układu są kompatybilność z konwencjonalną elektroniką opartą na Si/Ge oraz wysoka temperatura Curie, która dodatkowo ulega znacznemu podwyższeniu do temperatury ponad 400 K przy wprowadzeniu nawet niewielkich domieszek węgla. Dodatkową zaletą opisywanych układów jest silna anizotropia magnetokrystaliczna, w wyniku której obserwuje się prostopadłą orientację namagnesowania dla warstw o grubości powyżej 20 nm. W celu zbadania lokalnych właściwości magnetycznych wykonano badania jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR) na jądrach ⁵⁵Mn w serii warstw w zakresie grubości 9 - 300 nm. Zaobserwowano dwie linie NMR odpowiadające dwóm nierównoważnym magnetycznie i strukturalnie położeniom atomów Mn (4(d) i 6(g)) w heksagonalnej strukturze typu D8₈. Wyniki badań, przeprowadzonych w silnym zewnętrznym polu magnetycznym zorientowanym w płaszczyźnie warstwy oraz w kierunku prostopadłym, jednoznacznie wskazują na obecność jednoosiowej anizotropii pól nadsubtelnych pomiędzy heksagonalną osią łatwą c i płaszczyzną heksagonalną. Wyznaczono wielkość anizotropii: w położeniu 4(d) wynosi ona 8%, a w położeniu 6(g) jest modulowana w zakresie 0-7% ze względu na 6-krotną symetrię w płaszczyźnie.

dr Ewa Mosiniewicz-Szablewska
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetyczne nośniki organicznych związków selenu (IV) - czyli jak pokonać raka nie zabijając pacjenta

Streszczenie ( ), ( )
Nowotwory stanowią drugą co do częstości, po chorobach układu krążenia przyczynę zgonów w krajach UE. Chemioterapia, główna obecnie metoda leczenia nowotworów, niesie za sobą wiele ograniczeń. Toksyczność w stosunku do komórek zdrowych jest niewątpliwie największym problemem ograniczającym stosowanie wielu leków przeciwnowotworowych.
Problem jak pokonać raka nie zabijając pacjenta rozwiązują odkryte ponad 10 lat temu w Polsce organiczne związki selenu (IV), które selektywnie uśmiercają komórki nowotworowe nie uszkadzając zdrowych. Uzyskuje się je w wyniku wbudowywania kwasu selenawego (H₂SeO₃) do cząsteczek kwasów tłuszczowych olejów roślinnych. Jednym z takich preparatów jest Selol, będący mieszaniną ok. 30 seleninotriglicerydów. Jednak Selol podawany doustnie może powodować nieprzyjemne objawy ze strony układu pokarmowego a także rozwarstwianie się paznokci. Dlatego opracowano nową metodę kontrolowanego dostarczania Selolu za pomocą polimerowych nanokapsułek magnetycznych, co pozwala na uwalnianie leku dopiero po osiągnięciu nowotworu a także podwyższa jego dawkę w obszarze patologicznie zmienionym, zwiększając tym samym wydajność terapii.
W referacie zostaną omówione różne rodzaje nanokapsułek zawierających Selol, mechanizmy ich działania oraz modyfikacje ich powierzchni poprzez dołączanie specyficznych ligandów naprowadzających (kwas foliowy) lub innych leków przeciwnowotworowych działających synergicznie z Selolem (doksorubicyna). Przedstawione będą badania cytotoksyczności tych nanokapsułek wobec różnych rodzajów komórek nowotworowych, oraz wpływ hipertermii magnetycznej na skuteczność terapii. Zaprezentowane zostaną także badania magnetyczne, które wykazały, że nanokapsułki są superparamagnetyczne w temperaturze pokojowej, dzięki czemu mogą zostać zastosowane jako magnetyczne nośniki leku.

dr hab. Adam Nabiałek
(Instytut Fizyki PAN)

Modulowany ultradźwiękami rezonans ferromagnetyczny (SMFMR) jako metoda badania właściwości magnetosprężystych cienkich warstw magnetycznych, i nie tylko

Streszczenie ( ), ( )
W referacie zostanie zaprezentowana, stosowana w Instytucie Fizyki PAN, metoda modulowanego ultradźwiękami rezonansu ferromagnetycznego FMR (lub paramagnetycznego EPR). Metoda wykorzystuje standardowy spektrometr EPR na pasmo X (9 GHz) wyposażony dodatkowo w układ umożliwiający modulację odkształceń próbki przy częstotliwościach ultradźwiękowych (48 kHz lub 128 kHz). W metodzie tej jest mierzone przesunięcie linii FMR (EPR) wywołane odkształceniem próbki. Jest to unikatowa metoda pozwalająca na badanie właściwości magnetosprężystych, tzn. zmian właściwości magnetycznych wywołanych odkształceniem, cienkich warstw magnetycznych.
Zostaną przedstawione m.in. wyniki badań tą metodą:
- Otrzymywanych metodą MBE ultracienkich (o grubości rzędu kilku nm) warstw kobaltu.
- Mających potencjalne zastosowania w spintronice oraz magnonice warstw stopów Heuslera Co₂Fe_0.4Mn_0.6Si (CFMS).
- Charakteryzujących się występowaniem przemiany martenzytycznej oraz silnym efektem magnetokalorycznym stopów Heuslera NiMnSn oraz NiMnGa.
- nanokrystalicznych warstw ferrytu ZnFe₂O₄, których właściwości zarówno magnetyczne jak i magnetosprężyste zależą silnie zarówno od warunków osadzania warstwy jak i późniejszego wygrzewania.

dr hab. Aleksander Wittlin
(Instytut Fizyki PAN)

Bitcoin: tym razem miało być inaczej

Streszczenie ( ), ( )
Omówię podstawowe algorytmy i protokoły kryptograficzne wykorzystywane do tworzenia elektronicznych instrumentów płatniczych, nazywanych krypto-walutami. Następnie przedstawię konstrukcję i krótka historię krypto-waluty Bitcoin. Przedyskutuję wybrane aktualne aspekty rynku krypto-walut, m. innymi ekologiczne, ekonomiczne, społeczne i techniczne.

dr hab. Artur Błachowski
(Laboratorium Spektroskopii Mössbauerowskiej, Instytut Fizyki, Uniwersytet Pedagogiczny w Krakowie)

Nadprzewodniki na bazie żelaza w świetle badań metodą spektroskopii mössbauerowskiej

Streszczenie ( ), ( )
W 2018 roku mija 10 rocznica odkrycia nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego w pniktydkach i chalkogenkach żelaza. Obecnie najwyższe temperatury krytyczne dla tych związków to 55 K dla materiałów objętościowych (SmFeAsO_1-xF_x) i 110 K dla cienkich warstw (FeSe). W referacie zostaną przedstawione wyniki badań nadprzewodników na bazie żelaza i ich związków macierzystych prowadzone w Laboratorium Spektroskopii Mössbauerowskiej UP. Wykorzystując jądrową metodę pomiarową jaką jest spektroskopia efektu Mössbauera dla izotopów ⁵⁷Fe i ¹⁵¹Eu uzyskano następujące wyniki: 1) wyznaczono ewolucję kształtu fali gęstości spinowej w funkcji temperatury w związkach macierzystych z grupy "122" (AFe₂As₂) i "1111" (PrFeAsO); 2) wykazano współistnienie magnetyzmu 4f i nadprzewodnictwa 3d w Eu(Fe_1-xCo_x)₂As₂ oraz współwystępowanie magnetyzmu 3d i nadprzewodnictwa 3d rozseparowanych przestrzennie w strukturalnie jednorodnych próbkach A_1-xFe_2-ySe₂; 3) stwierdzono zaburzenie modulacji gęstości ładunkowej (fali gradientu pola elektrycznego) w temperaturze krytycznej, zależne od sposobu domieszkowania, odpowiednio dziurowego w Ba_1-xK_xFe₂As₂ i elektronowego w SmFeAsO_1-xF_x; 4) zaobserwowano magnetyzm fazy nematycznej w BaFe₂(As_1-xP_x)₂; 5) określono osobliwe struktury magnetyczne związków FeAs i FeTe oraz brak momentów magnetycznych dla FeSe.
Referat będzie również okazją przedstawienia możliwości Laboratorium Spektroskopii Mössbauerowskiej UP w celu nawiązania ewentualnej współpracy naukowej.

prof. dr hab. Ludwik Dobrzyński
(Narodowe Centrum Badań Jądrowych, Świerk)

Fukushima - skutki zdrowotne i społeczne

Streszczenie ( ), ( )
Od wielkiego trzęsienia ziemi, tsunami i w ich następstwie awarii elektrowni Daiichi w Fukushimie minie niedługo 8 lat. Wydarzenia te stanowią szczególna cezurę w życiu Japonii. Konsekwencje społeczne wydarzeń w Fukushimie są różnorodne i nie zawsze do końca rozpoznane. Spróbuję opisać niektóre aspekty społeczne awarii reaktorów oraz problemy zdrowotne będące skutkiem rozproszenia radionuklidów.

mgr Sabina Lewińska
(Instytut Fizyki PAN)

Przemiany fazowe w oliwinie niklowym - badania właściwości cieplnych i magnetycznych

Streszczenie ( ), ( )
Oliwin niklowy, LiNiPO₄, należy do grupy magnetycznych oliwinów o rombowej symetrii Pnma. Jest on związkiem unikatowym w swojej klasie ze względu na dwustopniowe formowanie się w nim stanu antyferromagnetycznego, tzn. najpierw, w temperaturze T_N1=21,8 K, następuje przemiana fazowa drugiego rodzaju do modulowanej, niewspółmiernej fazy antyferromagnetycznej, IC, a dopiero potem, w T_N=20,9 K - przejście pierwszego rodzaju do współmiernej fazy antyferromagnetycznej C. Faza C ma skomplikowaną strukturę magnetyczną (znaną z przedstawionych w literaturze badań neutronowych), a istnienie w niej niewielkiego spontanicznego namagnesowania sprawia, że potencjalnie możliwe jest też istnienie spontanicznej polaryzacji elektrycznej. Przedstawione zostaną rezultaty wykonanych badań ciepła właściwego, mogące świadczyć o obecności fazy ferroelektrycznej w tym związku. Ponadto zaprezentowane zostanie nowe, makroskopowe zjawisko, nazwane "nieliniową niediagonalną podatnością magnetyczną", odkryte w LiNiPO₄ w wyniku przeprowadzenia badań kątowych zależności namagnesowania i momentu skręcającego. Przypuszczalnie pojawia się ono w wyniku występowania w LiNiPO₄ równocześnie: złożonej struktury oddziaływań wymiennych, warstwowej struktury krystalicznej oraz silnej jednoosiowej anizotropii magnetycznej. Dodatkowo, porównane zostaną właściwości magnetyczne i termiczne proszkowego fosfooliwinu niklowego z właściwościami monokryształów tego związku.

dr Marcin M. Wysokiński
(Międzynarodowe Centrum Badawcze MagTop, Warszawa)

Teoretyczny opis wędrownego ferromagnetyzmu w skorelowanych związkach f i d elektronowych

Streszczenie ( ), ( )
Uniwersalny brak obserwacji kwantowego punktu krytycznego na granicy fazy ferromagnetycznej w czystych związkach metalicznych stanowi inspirację dla wielu teorii i eksperymentów od przeszło dwóch dekad. W trakcie seminarium zaprezentuję w ogólnym zarysie ideę opisu wędrownych ferromagnetyków pozwalającą na zrozumienie wielu subtelnych efektów obserwowanych eksperymentalnie, poza możliwościami ugruntowanych pół-fenomenologicznych teorii zachowań krytycznych. Proponowany przeze mnie opis magnetyzmu bazujący na ogólnych i podstawowych właściwościach niskoenergetycznej struktury elektronowej zostanie przedyskutowany dla wybranych materiałów: UGe₂, USb₂,ZrZn₂ and LaCrGe₃.

M. M. Wysokiński, arXiv:1712.02534 (ukaże się w Phys. Rev. B)
M. M. Wysokiński, M. Abram, J. Spałek, Phys. Rev. B (R. Comm.) 91, 081108 (2015)
M. M. Wysokiński, M. Abram, J. Spałek, Phys. Rev. B (R. Comm.) 90, 081114 (2014)

prof. dr hab. Marek Berkowski
(Instytut Fizyki PAN)

Kryształy tlenkowe otrzymywane metodą Czochralskiego

Streszczenie ( ), ( )
W trakcie seminarium zostanie przedstawiony przegląd najistotniejszych osiągnięć związanych ze wzrostem monokryształów tlenkowych metodą Czochralskiego i badaniami ich właściwości. Omówiony zostanie pierwszy analogowy system pozwalający na stabilny wzrost kryształu o stałej średnicy oraz badania umożliwiające kontrolę kształtu granicy faz kryształ-roztop. W trakcie tych badań wykazano, że efektywny współczynnik segregacji domieszki zależy w od płaszczyzny na której następuje wzrost kryształu. Dla większości wieloskładnikowych materiałów tlenkowych skład monokryształu topiący się kongruentnie odbiega od składu określonego wzorem stechiometrycznym. Prowadzone prace pozwoliły na określenie składów wyjściowych do krystalizacji gelenitów barowych i strontowych ziem rzadkich, co umożliwiło otrzymanie tych oraz szeregu innych kryształów. Odkrycie zjawiska nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego spowodowało poszukiwania nowych kryształów na podłoża do epitaksji nadprzewodników. Pokazano, że grupy materiałów o najkorzystniejszych właściwościach to perowskity i materiały o strukturze K₂NiF₄. Przeprowadzono badania roztworów stałych perowskitów galowych i glinowych, kubicznych perowskitów i wieloskładnikowych roztworów stałych perowskitów i określono wspólne cechy różnych grup perowskitów. Badano krystalizację roztworów stałych ortokrzemianów gadolinowo - lutetowych domieszkowanych wybranymi jonami ziem rzadkich. Potwierdzono korzystne spektroskopowe i laserowe właściwości tych kryształów. Badano roztwory stałe granatów gadolinowo glinowo-galowych Gd3(Al,Ga)5O12 (GAGG) ponieważ są dogodną matrycą pozwalającą na domieszkowanie wybranymi jonami ziem rzadkich. Pokazano, że wprowadzone do matrycy GAGG domieszki są aktywne optycznie w zakresie widzialnym. Zbadano właściwości spektroskopowych otrzymanych kryształów - otrzymane kryształy okazały się obiecującymi źródłami promieniowania laserowego.

dr hab. Marek Gutowski
(Instytut Fizyki PAN)

Cheating doesn't pay czyli Krętactwo nie popłaca

Streszczenie ( ), ( )
Wyznaczanie liczbowych wartości rozmaitych ważnych i nieco mniej ważnych parametrów fizycznych, niedostępnych w pomiarach bezpośrednich, a także rzetelne oszacowania ich niepewności - to chleb powszedni doświadczalników. Z odpowiednimi metodami postępowania zapoznaje się studentów już na pierwszym roku studiów. W późniejszej praktyce korzystają oni zwykle z gotowego oprogramowania, które "wie" jak dopasować krzywe teoretyczne do zebranego zestawu danych pomiarowych. W powszechnej świadomości bezkonkurencyjna wydaje się być metoda najmniejszych kwadratów, choć sporadycznie stosowane są także inne podejścia, zwykle bazujące na pojęciu odległości, nie wyłączając zwyczajnego zgadywania. Zamiarem referenta jest prezentacja siły i rzetelności zupełnie innego podejścia, opartego na rachunkach interwałowych. Metoda ta jest bardziej niż oczywista i jedyne co w niej jest dziwne i niezrozumiałe to fakt, że zaistniała dopiero w tym roku. Poza jej trudną do zakwestionowania rzetelnością cechuje się ona także wyjątkową odpornością na obecność pomiarów odstających (outliers), nawet jeśli jest ich sporo. Co więcej, niepewności pomiarowe w obydwu współrzędnych to żaden problem.

Revealing numerical values of various important and less important physical parameters, not accessible in direct measurements, is every day activity of experimenters. Students are taught appropriate methods already during their first year of studying. Still later they usually make use of proper software which "knows" how to fit theoretical curves to acquired data. For majority of practitioners the Least Squares Method seems uncontested, no matter that other approaches - usually based on the notion of distance - are also in sporadic use, not excluding ordinary guessing. My aim is to present the power and reliability of completely different approach, based on interval computations. The method is more than obvious once you know it, the only mystery lies in fact of its creation only this year. Leaving aside its reliability, its other important feature is exceptional robustness to outliers, even if they are numerous. Moreover, uncertainties acquired in both coordinates are no problem.

dr hab. Andrzej Wawro, prof. IF PAN
(Instytut Fizyki PAN)

Anizotropia magnetyczna i sprzężenia międzywarstwowe w układzie Co/Mo i ich modyfikacje wiązką jonów (kontynuacja)

Streszczenie ( ), ( )
Anizotropia magnetyczna ultracienkich warstw Co silnie zależy od rodzaju bufora [1]. Podobną zależność wykazują struktury Co/Mo, w których dodatkowo pojawia się sprzężenie międzywarstwowe. Bufor Mo wymusza namagnesowanie w płaszczyźnie zorientowane wzdłuż osi łatwej. Magnetyczne sprzężenie antyrównoległe występuje dla grubości przekładki Mo równej czterem warstwom atomowym. Właściwości te znacząco zmieniają się, gdy badany układ osadzony jest na buforze Au - w płaszczyźnie są izotropowe, w zakresie cienkich warstw Co sprzężone namagnesowanie jest prostopadłe do płaszczyzny, a rodzaj sprzężenia oscyluje z grubością przekładki Mo. Naświetlanie tych układów jonami zmienia wielkość i rodzaj sprzężenia oraz namagnesowanie nasycenia [2]. Zastosowanie technik umożliwiających lokalne modyfikacje właściwości (np. FIB) pozwala na otrzymanie kryształów magnonowych.
Przedstawione badania finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu nr 2014/13/B/ST5/01834.

Literatura:
[1] A. Wawro et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 215004 (2017).
[2] A. Wawro et al., Appl. Phys. Lett. 110, 252405 (2017).

dr hab. Andrzej Wawro, prof. IF PAN
(Instytut Fizyki PAN)

Anizotropia magnetyczna i sprzężenia międzywarstwowe w układzie Co/Mo i ich modyfikacje wiązką jonów

Streszczenie ( ), ( )
Anizotropia magnetyczna ultracienkich warstw Co silnie zależy od rodzaju bufora [1]. Podobną zależność wykazują struktury Co/Mo, w których dodatkowo pojawia się sprzężenie międzywarstwowe. Bufor Mo wymusza namagnesowanie w płaszczyźnie zorientowane wzdłuż osi łatwej. Magnetyczne sprzężenie antyrównoległe występuje dla grubości przekładki Mo równej czterem warstwom atomowym. Właściwości te znacząco zmieniają się, gdy badany układ osadzony jest na buforze Au - w płaszczyźnie są izotropowe, w zakresie cienkich warstw Co sprzężone namagnesowanie jest prostopadłe do płaszczyzny, a rodzaj sprzężenia oscyluje z grubością przekładki Mo. Naświetlanie tych układów jonami zmienia wielkość i rodzaj sprzężenia oraz namagnesowanie nasycenia [2]. Zastosowanie technik umożliwiających lokalne modyfikacje właściwości (np. FIB) pozwala na otrzymanie kryształów magnonowych.
Przedstawione badania finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu nr 2014/13/B/ST5/01834.

Literatura:
[1] A. Wawro et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 215004 (2017).
[2] A. Wawro et al., Appl. Phys. Lett. 110, 252405 (2017).

Dr. Ulrich Köbler
(Forschungszentrum Juelich, Germany)

Experimental studies of the boson fields in the elastic, magnetic and metallic solid

Streszczenie ( ), ( )
Experiments are discussed showing that for sufficiently low temperatures the dynamics of the elastic, magnetic and electronic degrees of freedom of solids is as for a continuous medium. Since the excitations of a continuous medium are bosons the mentioned properties are determined by boson fields. As a consequence, field theories rather than atomistic concepts (Hamiltonians) are necessary for description. Identification of boson fields is possible by heat capacity measurements. Typical for the heat capacity of a boson field is that it follows a single T^ε power function that holds over a finite temperature range. In the elastic case the exponent is ε=3, in the electronic case ε=1. In ordered magnets a multitude of exponents could be identified (ε=3/2, 2, 5/2, 3, 9/2). This is because the boson fields in ordered magnets can assume any dimensionality and depend on whether the spin is integer or half-integer. If the dynamics is determined by a boson field all atomistic excitations (magnons, phonons) are irrelevant. As we will show, thermal decrease of the magnetic order parameter is controlled not by exchange interactions between spins but by the heat capacity of the relevant boson field.

Dr. Andreas Hoser
(Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Germany)

Crossover events in ordered magnets

Streszczenie ( ), ( )
Crossover events are well known phenomena in Renormalization Group (RG) theory but were nearly not considered by experimentalists in the analysis of their experimental data. A crossover means a non-analytical, or functional, change in the temperature dependence of spontaneous magnetization, susceptibility, heat capacity etc. This indicates a fundamental change in the system such as a change of spin quantum number or lattice symmetry. If a crossover is overlooked and data are fitted by a monotonous function of temperature, imprecise or erroneous fit parameters are obtained. In particular, the rather unsystematic reported fit results for the critical exponents seem to be largely due to not identified crossover events in the critical range. In this seminar talk typical, mostly neutron scattering experimental examples of the various types of crossover events will be discussed.

prof. dr hab. Jerzy Krupka
(Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, Politechnika Warszawska)

Nowa metoda pomiaru i analizy szerokości krzywej rezonansu ferromagnetycznego

Streszczenie ( ), ( )
Mod rezonansowy w kuli ferromagnetycznej znany z literatury pod nazwą modu precesji jednorodnej lub modu podstawowego Walkera okazał się w ujęciu elektrodynamicznym modem mającym właściwości plazmonu magnetycznego. Elektrodynamiczna analiza tego modu w strukturze rezonansowej o symetrii sferycznej umożliwia wyznaczenie ścisłych związków pomiędzy częstotliwością rezonansową i dobrocią modów typu "plasmon-polaritron" rezonatora mikrofalowego zawierającego badaną próbkę a szerokością linii rezonansu ferromagnetycznego ΔH. Wyniki tych analiz umożliwiają dokładny pomiar szerokości linii rezonansu ferromagnetycznego próbek o większych rozmiarach, niż w metodzie perturbacyjnej. Ponadto w odróżnieniu do metody perturbacyjnej, dla której mierzalne są próbki o ΔH > 10 Oe, zgodnie z normą międzynarodową, nowa metoda umożliwia pomiar próbek o dowolnie małych wartościach ΔH. Pokazano przyczyny, dla których metoda perturbacyjna zawodzi dla próbek o ΔH < 10 Oe. Wykazano, że prezentowane równania rezonansu uzyskane metodą analizy elekromagnetycznej umożliwiają analizę zarówno modów o właściwościach plazmonu magnetycznego jak i elektrycznego, a także modów typu "whipering-gallery".
W czasie seminarium zostanie zaprezentowana zbudowana przez nas aparatura (fotografia) i praktyczny pomiar szerokości linii rezonansu ferromagnetycznego próbek pochodzących od czołowych producentów ferrytów i granatów mikrofalowych o wąskiej linii rezonansowej (Ferrisphere, SKYWORKS).

Prof. Yossi Paltiel
(Applied Physics Department, Center for Nano science and Nano technology, Hebrew University, Jerusalem, Israel)

Spintronics and Superconducting Spintronics Based on Chiral Molecules

Streszczenie ( ), ( )
The high level of energy dissipation associated with the present semiconductor-based integrated-circuit technology limits the devices operating frequency. In view of these problems, new concepts of computing and data storage must address the issue of energy consumption. One such concept that attracts considerable interest nowadays combines spins with electronics (spintronics). In principle, the application of spintronics should result in reducing the power consumption of electronic devices getting closer to the thermodynamic limit. Two major issues elude farther use of spintronics; material problems and the spin separation high currents.

We claim that using the spin selectivity in electron transport through chiral molecules, termed Chiral-Induced Spin Selectivity (CISS) we can realize simple local and power efficient spintronics devices. Studying the CISS effect it was found that chiral molecules, and especially helical ones, can serve as very efficient spin filters. Recently, by utilizing this effect we demonstrated a simple magnet less spin based magnetic memory. Moreover, we show that chiral molecules induce magnetization reversal in ferromagnetic thin films with perpendicular anisotropy when adsorbed on its upper surface without the use of electrical current.

To farther enhance efficiency and speed, we used superconducting thin films. Superconductivity can enhance the life-time of injected spins while reducing the circuitry Joule heating, thus spintronics devices comprising superconducting element, namely, superconducting spintronic devices, can even further reduce the power consumption. Usually superconducting spintronics require the use of complicated material systems. Our results supply a platform for simple superconducting spintronic circuits.

The CISS-based spintronics and superconducting spintronics is interesting from the scientific point of view and has the potential to overcome the limitations of other spintronics elements.

mgr Paweł Gruszecki
(Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Poznań)

Streszczenie ( ), ( )
Fale spinowe są obiecującym nośnikiem informacji, których wykorzystanie może przyczynić się do stworzenia nowej klasy układów do przetwarzania informacji, układów magnonicznych, o wyższej wydajności i mniejszej energochłonności niż układy elektroniczne. Współcześnie najczęściej rozważa się fale spinowe rozchodzące się w postaci fal płaskich. Jednakże, alternatywnym rozwiązaniem jest wykorzystanie wiązek fal spinowych propagujących w jednorodnych układach planarnych. Wiązki te mogą być wykorzystane zarówno, jako nośnik informacji, jak i narzędzie eksperymentalne do badania właściwości magnetycznych przy krawędziach cienkich warstw z dużą rozdzielczością przestrzenną.
Podczas wystąpienia zostaną zaprezentowane wyniki badań teoretycznych nad wiązkami fal spinowych w cienkich warstwach magnetycznych. Badania te są skoncentrowane na koherentnych i monochromatycznych wiązkach, w szczególności analizowane jest ich zachowanie w niejednorodnych układach ferromagnetycznych. Zostaną zaprezentowane wyniki badań takich zjawisk jak odbicie i załamanie wiązek fal spinowych oraz efekt Goosa-Hänchen dla fal spinowych w odbiciu oraz transmisji. Podczas wystąpienia zostanie również zaprezentowana potencjalna metoda wzbudzania wiązek fal spinowych przy wykorzystaniu mikrofalowych anten koplanarnych o modulowanej szerokości.
Prowadzone badania częściowo finansowane w ramach projektu badawczego Narodowego Centrum Nauki UMO-2012/07/ E/ST3/00538.

Prof. X. Yao
(School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China)

Artificial microstructures in oriented films of Liquid Phase Epitaxy processed Y123 by tuning solute supersaturation state

Streszczenie ( ), ( )
Different microstructures of high temperature superconductor (HTS) suit for different applications. For instance, c-axis orientated YBa₂Cu₃O_7-δ (Y123) films (c-films) are appropriate for current transport approach, while a-axis oriented films (a-films) are suitable for device applications. Besides, grain boundaries (GBs) with a special structure are of great potential for fundamental study and practical application. Thus, it is of significant importance to realize artificial control of film microstructures. Among numerous preparation methods, the liquid phase epitaxy (LPE) technique has many advantages with respect to the film growth, such as high crystalline quality, low cost, high growth rate and so on.
Over the years, we have been making efforts in the field of the artificial control of film microstructures for LPE-processed Y123 on (110) NdGaO₃ (NGO) substrate by tuning solute supersaturation state. We verified that the preparation of c-film requires a high degree of supersaturation (σ), while the formation of a-film needs very low σ. For the latter case, a high growth temperature commonly is used according to the phase diagram, at which the NGO substrate, however, has an etch-back effect, leading to high effective σ in the solution. Therefore, a-film related low σ hardly occurs using a conventional LPE technique. To overcome this barrier, we introduced several novel approaches for effective control σ in solution ranging from ultra-low to high, to reliably prepare various oriented microstructures.
Firstly, under low σ, using partly-etched Y123 c-films, a distinct a/c GB was fabricated on basis of the selective growth. Secondly, the fine-tuning σ to an intermediate state is realized, and a composite epitaxial microstructure of the Y123 c-film with a-axis oriented grains is successfully grown by LPE. In summary, the main scientific significance of this presentation is to interpret the nature of oriented film growth. Through the work presented here, we hope to provide specific guidance for orientation control of REB₂Cu₃O_7-δ (RE = rare earth element) films, and the preparation of some distinctive artificial microstructures.

mgr inż. Sławomir Ziętek
(Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji)

Spinowy efekt diodowy w metalicznych wielowarstwach i multiferroikach

Streszczenie ( ), ( )
Mikrofalowe urządzenia spintroniczne działające w oparciu o dynamikę magnetyzacji są relatywnie nową, bardzo dynamicznie rozwijającą się gałęzią nauki, dającą duże pole do praktycznych zastosowań. Badania dynamiki magnetyzacji w mikro- i nano-elementach wciąż wymagają ciągłego rozwijania i doskonalenia narzędzi oraz metod eksperymentalnych. W wystąpieniu szczególną uwagę poświęcę metodzie badawczej rezonansu ferromagnetycznego mierzonego poprzez efekt diody spinowej (SD-FMR - Spin diode ferromagnetic resonance), która umożliwia elektryczną detekcję dynamiki magnetyzacji w układach wielowarstwowych. Zastosowanie metody SD będzie przedstawione bazując na dwóch typach struktur: metalicznych wielowarstwach oraz multiferroicznych heterostrukturach. Urządzenia elektroniki spinowej składające się wyłącznie z warstw metalicznych takie jak zawory spinowe wykorzystujące efekt gigantycznej magnetorezystancji (GMR - Giant Magnetoresistance), wykazują duży potencjał do zastosowań jako detektory mikrofalowe z uwagi na relatywnie nieskomplikowany proces wytwarzania. W szczególności zostaną opisane badania nad dynamiką magnetyzacji w zaworach spinowych GMR z różnych sprzężeniem wymiennym (IEC - Interlayer Exchange Coupling). Następnie przedstawię wyniki dynamiki magnetyzacji w multiferroicznych heterostrukturach, które dzięki magnetoelektrycznemu sprzężeniu umożliwiają sterowanie anizotropią magnetyczną za pomocą pola elektrycznego. W tej części napięciowe przestrajanie rezonansu ferromagnetycznego i rezonansu fal spinowych zostanie zademonstrowane w mikropaskowych strukturach typu piezoelektryk/ferromagnetyk (PMN-PT/NiFe).

Praca częściowo realizowana w ramach projektu badawczego Narodowego Centrum Badań i Rozwoju nr LIDER/467/L-6/14/NCBR/2015.

dr hab. Andrzej Stupakiewicz
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Femtosekundowy magnetyzm w dielektrykach

Streszczenie ( ), ( )
Znalezienie nowych mechanizmów przełączenia magnetyzacji, przy jak najmniejszej dyssypacji energii i jednocześnie jak największej szybkości, jest jednym z fundamentalnych wyzwań dla współczesnej fizyki, łączącej zjawiska optyczne i magnetyczne w skali femtosekundowej. W ostatnich latach są prowadzone intensywnie poszukiwania nowych metod sterowania spinem, innych niż pole magnetyczne, bądź prąd elektryczny. Dotychczasowe wyniki badań pokazują, że tylko w metalach można dokonać termicznego przełączenia magnetyzacji przy zastosowaniu ultrakrótkich impulsów laserowych [1].
W naszych badaniach skupiamy się na dielektrykach ferrimagnetycznych o strukturze granatu. W materiałach tych zaobserwowaliśmy nietermiczne zjawiska odwrotnego efektu Faradaya oraz fotomagnetyzmu. Zjawiska te są związane ze wzbudzeniem podstawowych oddziaływań w magnetykach przy wykorzystaniu femtosekundowych impulsów laserowych. Badania pokazały możliwość wyłącznie optycznego, nietermicznego, przełączenia magnetyzacji w rekordowo krótkim czasie [3].
Uzyskane wyniki mogą być kluczem do nowej technologii ultraszybkich pamięci magnetycznych z nieosiągalną jak dotychczas szybkością oraz wydajnością zapisu.

[1] C-H. Lambert, et al., Science 345, 1337 (2014).
[2] S. Parchenko, et al., Appl. Phys. Lett. 108, 032404 (2016).
[3] A. Stupakiewicz, et al., Nature 542, 71 (2017).

dr Anna Ciechan
(Instytut Fizyki PAN)

Domieszki metali przejściowych w ZnO: metastabilność Mn³⁺ i walencyjność jonów Fe

Streszczenie ( ), ( )
Półprzewodnik ZnO domieszkowany metalami przejściowymi jest przedmiotem intensywnych badań doświadczalnych dotyczących stanów ładunkowych i spinowych domieszki, a także przejść optycznych. Obliczenia DFT struktury pasmowej takich układów wymagają wyjścia poza standardowe przybliżenia dla oddziaływań korelacyjno-wymiennych i uwzględnienia dodatkowych efektów związanych z silną lokalizacją elektronów na powłoce d. Zaproponowany opis izolowanych jonów w ZnO został uzupełniony o człony typu Hubbarda +U i zweryfikowany z danymi doświadczalnymi.

Otrzymane wyniki wyjaśniają metastabilność jonów Mn³⁺ w procesie fotojonizacji, zaobserwowaną w pomiarach foto-EPR. W przypadku ZnO:Fe, poziom donorowy otrzymany w górnej części przerwy energetycznej odtwarza wartość energii aktywacji elektronów do pasma przewodnictwa uzyskaną w pomiarach transportowych. Wskazuje również na łatwą kompensację Fe ze stanu 2+ do 3+ przez nieintencjonalne akceptory w próbkach ZnO.

Prof. Teruo Ono
(Kyoto University, Japan)

Spin Dynamics in Inhomogeneously Magnetized Systems

Streszczenie ( ), ( )
Worldwide efforts are underway to create revolutionary and energy-efficient data storage technology such as magnetic random-access memory (MRAM). An understanding of spin dynamics in inhomogeneously magnetized systems is indispensable for further development of nanoscale magnetic memory. This lecture provides a clear picture of inhomogeneously magnetized systems, such as magnetic nanowires with domain walls and disks with magnetic vortices, and presents not only technological developments and key achievements but also the unsolved puzzles and challenges that stimulate researchers in the field.

First, the basic concept of an inhomogeneously magnetized system is described by introducing a magnetic vortex structure in a magnetic disk. A magnetic domain wall in a magnetic nanowire is also provided as a typical example. The magnetic field-driven dynamics of these inhomogeneously magnetized systems are described to illustrate their uniqueness. Second, electric-current-induced dynamics of magnetic vortices and domain walls are described. One can flip the core magnetization in a magnetic vortex using electrical current excitation, and move a domain wall by current injection into a wire. The next part focuses on the applications of current-induced magnetization dynamics in devices. The basic operations of two kinds of magnetic memories-magnetic vortex core memory and magnetic domain wall memory-are demonstrated. The lecture describes not only the current understanding about inhomogeneously magnetized systems, but also unexpected features that have emerged. It concludes with prospects for future developments.

prof. dr hab. Karol Izydor Wysokiński
(Instytut Fizyki, Uniwersytet M. Curie - Skłodowskiej, Lublin)

Transportowe właściwości trójterminalowych nanostruktur z kropkami kwantowymi

Streszczenie ( ), ( )
Postępy miniaturyzacji pozwalają na praktyczne wykorzystywanie urządzeń i struktur pracujących w obszarze kwantowym. Przykłady stanowią m.in. tranzystory jednoelektronowe, nanochłodziarki i silniki cieplne zamieniające energię cieplną na elektryczną.
Badane przez nas nanostruktury składające się z dwu lub trzech elektrod i jednej lub więcej kropek kwantowych mogą stanowić źródło prądu spinowego lub być wykorzystane jako (termoelektryczne) silniki cieplne. Struktura z kropką kwantową i elektrodami; normalną, ferromagnetyczną i nadprzewodzącą jest źródłem prądu spinowego, a podobna struktura z dwiema kropkami stanowi efektywne urządzenie termoelektryczne zamieniające energię cieplną na elektryczną. W granicy transportu liniowego użyteczność urządzenia jest charakteryzowana wielkością siły termoelektrycznej, współczynnika dobroci ZT i czynnika mocy. W granicy nieliniowej te charakterystyki okazują się zawodne.
Obecność elektrody nadprzewodzącej pozwala na badanie współzawodnictwa pomiędzy bezpośrednim tunelowaniem i krzyżowymi odbiciami Andreeva. Te ostatnie procesy są wykorzystywane do uzyskiwania par elektronów w stanach splątanych, z których każdy znajduje się w innej elektrodzie normalnej.

[1] B. Szukiewicz, U. Eckern, K.I. Wysokiński, New J. Phys. (2016).
[2] G. Michałek, T. Domański, B. R. Bułka, K. I. Wysokiński, Sci. Rep. 5 14572 (2015); G. Michałek, M. Urbaniak, B. R. Bułka, T. Domański, K. I. Wysokiński, Phys. Rev. B 93, 235440 (2016); G. Michałek, T. Domański, K. I. Wysokiński, J. Supercond. Novel. Magn. (2016) in press.
[3] K. I. Wysokiński, J. Phys. Cond. Matter 24, 335303 (2012).
[4] B. Szukiewicz, K. I. Wysokiński, Eur. Phys. J. B (2015) 88: 112

dr Zbigniew Śniadecki
(Instytut Fizyki Molekularnej PAN, Poznań)

Właściwości magnetycznie twardych stopów Hf₂Co₁₁B otrzymywanych z faz metastabilnych strukturalnie

Streszczenie ( ), ( )
Celem badań jest określenie i zoptymalizowanie właściwości magnetycznych stopów bez pierwiastków ziem rzadkich na bazie Hf₂Co₁₁B, charakteryzujących się znaczną anizotropią magnetyczną, co może je predestynować do zastosowań na magnesy trwałe. Fazą magnetycznie twardą otrzymano w wyniku gwałtownego chłodzenia z fazy ciekłej (melt-spinning) i późniejszego wygrzewania. W celu optymalizacji właściwości magnetycznych stosowano również metodę intensywnego odkształcania plastycznego. Faza twarda magnetycznie w stopie Hf₂Co₁₁B charakteryzuje się dużą wartością anizotropii magnetokrystalicznej oraz temperaturą Curie równą ponad 500°C. Stała anizotropii osiąga wartości ponad 12 Merg/cm³. Obecność nanokryształów fazy twardej w matrycy amorficznej pozwala na osiągnięcie większego pola koercji (Hc = 3.23 kOe) w próbkach po wygrzewaniu izotermicznym. W analizie brano również pod uwagę zmiany wartości sprzężenia wymiennego pomiędzy fazami magnetycznymi.

dr Michał Głowacki
(Instytut Fizyki PAN)

Wzrost i charakteryzacja kryształów boranów i krzemianów ziem alkalicznych

Streszczenie ( ), ( )
Tematem seminarium jest grupa związków układów podwójnych B₂O₃-SrO, B₂O₃-CaO, SiO₂-SrO oraz SiO₂-CaO. Wybrane związki z tej grupy, otrzymane w formie poli- i monokryształów, zastosowane zostały jako matryce dla luminescencyjnych domieszek z rodziny ziem rzadkich. W referacie zostaną przedstawione wyniki przeprowadzonych badań, które pozwoliły na określenie warunków wzrostu nowych monokryształów z powyższej rodziny związków oraz uzyskanie w otrzymanych kryształach emisji w zakresie widzialnym z dwuwartościowych jonów europu, samaru i tulu. Prace te wpisują się w nurt poszukiwań nowych luminoforów zdolnych do emisji światła białego przy wzbudzeniu diodami luminescencyjnymi (LED).

Symposium devoted to the scientific achievements of Professor Ritta Szymczak

Program: ( )
Filmy z Sympozjum:  część I  ( )  i  część II  ( )

Prof. Hitoshi Ohta
(Molecular Photoscience Research Center, Kobe University, Japan)

Multi-Extreme THz ESR: Its developments and Applications

Streszczenie ( ), ( )
Development of THz electron spin resonance (ESR) under multi-extreme conditions is in progress at Kobe. Here multi-extreme conditions include the high magnetic field, the high pressure, the low temperature, It can cover the frequency region between 0.03 and 7 THz,1 the magnetic field region up to 55 T, the pressure region up to 1.5 GPa, and the temperature region between 1.8 and 300 K. Recently we achieved 2.5 GPa using the hybrid-type pressure cell. Moreover, we are also developing the micro-cantilever ESR, which is the mechanical detection technique and enables the measurements of micrometer size single crystals. Recently we succeeded in making the micro-cantilever ESR measurements beyond 1 THz. As an application of such system, high pressure THz ESR  on the Shastry-Sutherland Model Substance SrCu₂(BO₃)₂ up to 2 GPa at 2 K will be presented.

dr hab. inż. Jarosław Sotor
(Wydział Elektroniki, Politechnika Wrocławska)

Generacja ultrakrótkich impulsów laserowych z wykorzystaniem nasycalnych absorberów na bazie nanomateriałów

Streszczenie ( ), ( )
Możliwość generacji ultrakrótkich impulsów laserowych w zakresie spektralnym od światła widzialnego do średniej podczerwienie stymuluje rozwój licznych aplikacji przemysłowych, medycznych, jak również pozwala na prowadzenie zaawansowanych badań podstawowych z rozdzielczością czasową na poziomie attosekund. Zakres spektralny pracy obecnie wykorzystywanych źródeł laserowych pracujących w trybie pasywnej synchronizacji modów ograniczony jest przede wszystkim pasmem pracy dostępnych pasywnych nasycalnych absorberów. Wykorzystanie do konstrukcji tego typu układów nowych nanomateriałów o płaskiej i ultra-szerokiej transmitancji oraz istotnej podatności elektrycznej trzeciego rzędu pozwala na znaczne rozszerzenie pasma pracy laserów generujących ultrakrótkie impulsy. Intensywne prace badawcze prowadzone w tym kierunku koncertują się obecnie gównie na takich materiałach jak: grafen, izolatory topologiczne, dichalkogenki metali przejściowych, czarny fosfor.
W ramach seminarium przedstawione zostaną wyniki prac badawczych prowadzonych przez Grupę Elektroniki Laserowej i Światłowodowej Politechniki Wrocławskiej obejmujące generację i wzmacnianie ultrakrótkich impulsów w układach laserów światłowodowych z nasycalnymi absorberami na bazie nanomateriałów (grafen, tellurek antymonu, czarny fosfor).

dr Katarzyna M. Rećko
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Struktura magnetyczna i podstawowe oddziaływania w układach MFe₄Al₈ (M= Sc, U)

Streszczenie ( ), ( )
W oparciu o wybrane związki międzymetaliczne dyskutowane są własności struktur magnetycznych oraz mechanizmy podstawowych oddziaływań pomiędzy atomami ośrodka prowadzące do tworzenia się określonej stabilnej struktury. Stopy oparte na metalach przejściowych i lekkich aktynowcach sprzęgających się za pośrednictwem pasmowych elektronów 5f ujawniają niekolinearne współmierne lub niewspółmierne z krystalicznym uporządkowanie magnetyczne. Dane eksperymentalne gromadzone były przy użyciu elastycznych technik dyfrakcyjnych, spektroskopii mössbauerowskiej oraz pomiarów namagnesowania z wykorzystaniem magnetometru wibracyjnego. Zaobserwowano różne uporządkowania magnetyczne próbek polikrystalicznych i monokrystalicznych, należących do rodziny związków ThMn₁₂. W oparciu o metody Monte Carlo podjęte zostały próby zaadoptowania prostych w założeniach modeli, tu modelu pola krystalicznego i sprzężeń spinowo-orbitalnych, czy bardziej prawdopodobnych oddziaływań Działoszyńskiego-Moriyi i oddziaływań Rudermana-Kittela-Kasuyi-Yosidy. Stałe wymienne otrzymane w tensorowym rozwinięciu anizotropowym w rezultacie przeszukania przestrzeni stałych wymiennych posłużyły próbom rekonstrukcji uporządkowania układu współmiernego UFe₄Al₈ oraz rozkładu namagnesowania w niewspółmiernym układzie ScFe₄Al₈. Przy użyciu metody maksymalnej entropii odwzorowane zostało namagnesowanie niekolinearnego układu niewspółmiernego ScFe₄Al₈ w zerowym polu magnetycznym.

dr Mirosław Werwiński
(Instytut Fizyki Molekularnej PAN, Poznań)

Właściwości magnetyczne stopów (Fe_1-xCo_x)₂B oraz efekt domieszkowania pierwiastkami 5d

Streszczenie ( ), ( )
Stopy (Fe_1-xCo_x)₂B badane były metodami obliczeniowymi, jak również eksperymentalnie. Wyniki obliczeń namagnesowania nasycenia oraz energii anizotropii magnetokrystalicznej wykazują dobrą zgodność z eksperymentem, z trudnościami w opisie Co₂B, dla którego stwierdzono silny wpływ efektów pełnego potencjału oraz korelacji elektronowych. Badane stopy (Fe_1-xCo_x)₂B wykazują anizotropię jednoosiową dla zakresu koncentracji kobaltu pomiędzy x = 0.1 i x = 0.5. Prosty model zależności anizotropii od temperatury wskazuje, że jej złożone niemonotoniczne zachowanie jest rezultatem zmian w strukturze pasmowej wywołanych osłabieniem oddziaływania wymiany wraz ze wzrostem temperatury. Zbadany został również teoretycznie wpływ domieszkowania podstawieniowego na sieci metalu przejściowego przez pierwiastki z całego zakresu metali przejściowych 5d. Obliczenia ujawniły, że domieszkowanie badanego układu pierwiastkami Re oraz W powinno w istotny sposób podnieść wartość anizotropii. Eksperymentalnie, domieszkowanie W nie powiodło się w wyniku formowania się faz niepożądanych. Natomiast pomyślnie wytworzone próbki z Re oraz Ir wykazały anizotropie zgodne z przewidywaniami teoretycznymi. W szczególności domieszkowanie 2.5 % at. Re na pozycjach Fe/Co podniosło energię anizotropii magnetokrystalicznej o 50% w porównaniu do wyjściowego stopu (Fe_0.7Co_0.3)₂B. (Edström et al., PRB 92 (2015) 174413).

dr hab. Piotr Wiśniowski
(Katedra Elektroniki, Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie)

Złącza tunelowe z barierą MgO i elektrodami CoFeB - właściwości sensorowe, szumy magnetyczne i tunelowa magnetorezystancja

Streszczenie ( ), ( )
Złącza tunelowe z barierą krystaliczną MgO [1] i elektrodami CoFeB wykazują szereg właściwości i efektów, które czynią je przedmiotem intensywnych badań podstawowych i stosowanych. Przez zmianę grubości bariery można uzyskać elementy tunelowe o poziomie rezystancji z zakresu od ? ?do M? ?i rozmiarach od mikro do nanometrów. Złącza osiągają współczynnik tunelowej magnetorezystancji (TMR) przekraczający 600 % w temperaturze pokojowej [2]. W elementach tunelowych wykazano istnienie interfejsowej prostopadłej anizotropii magnetycznej [3], którą można efektywnie przełączać polem elektrycznym [4] i efektem spinowego transferu momentu siły [5], spinowego efektu diodowego [6], a ponadto możliwość przełączania namagnesowania za pomocą oddziaływania spin-orbita [7]. Ze względu na wymienione cechy i właściwości złącza tunelowe uważa się za elementy spintroniczne o największym potencjale do zastosowania w pamięciach magnetycznych o swobodnym dostępie (MRAM), wysokoczułych sensorach pola magnetycznego, magnetycznych układach logicznych i generatorach mikrofal. W prezentacji zostaną przedstawione wyniki badań nad złączami tunelowymi dotyczące problematyki linearyzacji [8] charakterystyk przetwarzania (rezystancja od pola magnetycznego), kontroli szumów magnetycznych napięciem zasilania [9], redukcji szumów polowych poniżej limitu wyznaczonego wzrostem szumów magnetycznych ze wzrostem czułości [10], właściwości dynamicznych [11] oraz spadku współczynnika TMR ze zmniejszaniem grubości bariery tunelowej [12] i ze zwiększaniem napięcia polaryzacji złącza [13].

1. S.Yuasa, et al., Nature Mater. 3, 868 (2004); Parkin S, et all Nature Mater. 3, 862 (2004)
2. S. Ikeda, et al., Appl. Phys. Lett., 93, 082508, 2008
3. S. Ikeda. et al., Nature Mater. 9, 721-724 (2010)
4. W.-G. Wang et al., Nature Mater. 11, 64 (2011)
5. J.C. Slonczewski, J. Magn. Magn. Mater. 159, L1 (1996); L. Berger, Phys. Rev. B 54, 9353 (1996); M. D. Stiles, A. Zangwill Phys. Rev. B 66, 014407 (2002)
6. A. A.Tulapurkar, et al., Nature 438, 339 (2005)
7. M. Cubukcu, et al.,Appl. Phys. Lett. 104, 042406 (2014)
8. P. Wisniowski et al., J. Appl. Phys. 103, 07A910 (2008), P. Wisniowski et al., IEEE Tans. Magn. 44, 3840 (2012); P. Wisniowski et al., Sensors and Actuators A, 202, 64 (2013)
9. P. Wisniowski et al., Appl. Phys. Lett.105, (2014)
10. P. Wisniowski, et al., Appl. Phys. Lett., 106, 052404-4, (2015)
11. M. Dabek, P. Wisniowski, J.Appl. Phys. 117, 17A319, (2015); Sensors and Actuators A, 232, 148 (2015)
12. J. Ventura, P. Wisniowski, et al., Phys. Rev. B, 78, 024403 (2008), Appl. Phys. Lett. 96, 262506 (2010)
13. M. Teixeira, P. Wisniowski, et al., Phys. Rev. Lett. 106, 196601 (2011)

mgr inż. Kinga Lasek
(Instytut Fizyki PAN)

Zjawiska warunkujące orientację namagnesowania w epitaksjalnych heterostrukturach typu magnetyczne złącze tunelowe

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawione zostaną wyniki badań zjawisk fizycznych prowadzących do powstania anizotropii z osią łatwą namagnesowania prostopadłą do płaszczyzny warstwy (PMA) w strukturach ferromagnetyczny-metal/izolator/ferromagnetyczny-metal (FM/I/FM) tworzących magnetyczne złącza tunelowe. Omawiane struktury, hodowane są metodą epitaksji z wiązek molekularnych i składają się z cienkich warstw oraz wielowarstw metali przejściowych Co, Co_xFe_1-x oraz Ni, przedzielonych warstwą izolatora MgO. Właściwości cienkich warstw określono w oparciu o pomiary namagnesowania, rezonansu ferromagnetycznego oraz rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej. Badania dotyczą kluczowych czynników prowadzących do powstania PMA, w szczególności: rodzaju oraz grubości warstwy magnetycznej, rodzaju warstwy sąsiadującej oraz otoczenia chemicznego atomów znajdujących się na powierzchni warstwy magnetycznej. Ponadto omówiony zostanie wpływ grubości warstwy izolatora MgO w heterostrukturze FM/I/FM na anizotropię namagnesowania badanych warstw.

mgr Marcin Krajewski
(Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszwski)

Badania strukturalne i magnetyczne nanodrutów żelazowych oraz nanocząstek żelazowych

Streszczenie ( ), ( )
Nanostruktury oparte na związkach żelaza należą obecnie do jednych z najbardziej intensywnie badanych spośród wszystkich nanomateriałów. Niewątpliwie jest to związane z ich unikalnymi właściwościami optycznymi, magnetycznymi oraz właściwościami związanymi ze zjawiskami zachodzącymi na powierzchni tych nanomateriałów. Ponadto inżynieria nanostruktur opartych na związkach żelaza pozwala na łatwe dostosowanie ich właściwości do ich możliwych zastosowań.

Wśród wielu form nanostruktur żelazowych, dwie z nich należą do najczęściej badanych. Są to nanodruty i nanocząstki żelazowe. Dlatego niniejsze seminarium będzie poświęcone porównaniu właściwości strukturalnych i magnetycznych obu tych nanomateriałów, które zostały wytworzone za pomocą prostej reakcji chemicznej z użyciem zewnętrznego pola magnetycznego w przypadku nanodrutów oraz braku pola magnetycznego w przypadku nanocząstek. Ponadto zostanie omówiony wpływ termicznego utleniania badanych nanodrutów żelazowych w przepływowej atmosferze gazu neutralnego na zmianę ich właściwości strukturalnych oraz magnetycznych.

prof. dr hab. Krzysztof Szymański
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Metoda van der Pauw dla próbek z dziurą i pomiary niejednorodności przewodnictwa

Streszczenie ( ), ( )
Metoda pomiaru tzw. oporności na kwadrat dla układów dwuwymiarowych o dowolnym kształcie, została zaproponowana w 1958 roku przez van der Pauwa. Układ nie może mieć "dziury" co oznacza, że da się go przekształcić konforemnie do półpłaszczyzny lub koła. Metodę van der Pauwa można uogólnić na układy z jedną dziurą.[1] Pewne ekstremalne wartości oporności czteropunktowych spełniają odpowiednie równania umożliwiające wyznaczenie oporności na kwadrat oraz dodatkowo, bezwymiarowego parametru związanego z wielkością i położeniem dziury - modułu Riemanna.[2] Opracowano algorytm umożliwiający wykonanie pomiarów bez konieczności poszukiwania wartości ekstremalnych oporności czteropunktowych.[3] Pojedyncza dziura, zwłaszcza mała, może być uważana za lokalną niejednorodność przewodnictwa. Formalne zastosowanie algorytmu wyznaczania modułu Riemanna można interpretować jako pomiar stopnia niejednorodności. Przedstawione będą wyniki badań. Okazuje się, że formalizm pozwala na pomiar tensora anizotropii oraz pewnych elementów topologii układu. W szczególności poprzez pomiary oporności czteropunktowych można odróżnić wstęgę Möbiusa od pobocznicy cylindra.

[1] K. Szymański, J. L. Cieśliński and K. Łapiński, Phys. Lett. A, vol 377, 651 (2013)
[2] K. Szymański, J. L. Cieśliński and K. Łapiński, Meas. Sci. Technol. vol. 26, 055003 (2015)
[3] K. Szymański, K. Łapiński, J. L. Cieśliński, A. Kobus, P. Zaleski, M. Biernacka. and K. Perzyńska, Meas. Sci. Technol. vol. 26, 085012 (2015)

Dr. Subhankar Bedanta
(National Institute of Science Education and Research (NISER), India)

Magnetization reversal in dots and antidot lattices

Streszczenie ( ), ( )
Magnetic nanoparticles (MNPs) and nanostructures have drawn attention because of their various application potentials and fundamental research point of view. In this talk I will review our recent results on magnetic nanoparticles or dots and in magnetic antidot lattice (MAL) arrays.

(i) Magnetic dots: In nanoparticle systems or magnetic dot assemblies with strong concentration but still below physical percolation, the strong interactions between the NPs can lead to a ferromagnetic (FM) like state which is called as "superferromagnetic" (SFM). [1] A SFM domain is defined like a FM domain, the only difference being that the atomic moments are replaced by the supermoments of the individual nanoparticles. I will present the SFM behavior obtained from soft ferromagnetic Co₈₀Fe₂₀ nanoparticles discontinuously embedded in an insulating matrix Al₂O₃ in the form of discontinuous metal-insulator multilayers (DMIMs) [Co₈₀Fe₂₀(1.3 nm)/Al₂O₃(3nm)]₁₀. [2,3] Angle dependent magnetization reversal study reveals that the size and relaxation dynamics can be controlled by changing the angle between the easy axis and the magnetic field. [4] I will also show our recent results in L1₀ ordered FePt nanodot arrays which shows SFM behavior. [5]

(ii) Magnetic antidot arrays (MALs): MALs are periodic array of defects in a continuous thin film. They introduce perturbation in the thin film and hence their magnetization reversal mechanism is quite different from that of a continuous thin film. MALs are receiving intense research interest because of their potential advantages, such as lack of superparamagnetic limit to the bit size (as compared to dot arrays). We will show how the magnetization reversal process occurs in a Co MAL system studied by Kerr microscopy. [6,7]

References:
[1] S. Bedanta and W. Kleemann, J. Phys. D : Appl. Phys. 42, 013001 (2009)
[2] S. Bedanta et al., Phys. Rev. B 72, 024419 (2005)
[3] S. Bedanta et al., Phys. Rev. Lett. 89, 176601 (2007)
[4] N. Chowdhury et al., J. Appl. Phys. 117, 153907 (2015)
[5] S. Bedanta et al., Appl. Rev. Lett. 107, 152410 (2015)
[6] S. Mallick, and S. Bedanta J. Magn. Magn. Mat. 382, 158-164 (2015)
[7] S. Mallick et al., J. Appl. Phys. 118, 083904 (2015).

prof. nzw. dr hab. Waldemar Kaszuwara
(Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej)

30 lat rozwoju magnesów Nd-Fe-B

Streszczenie ( ), ( )
Magnesy Nd-Fe-B opisano w roku 1984. Był to dopiero początek intensywnych badań naukowych nad tym materiałem. Duże znaczenie miały prace o charakterze podstawowym, które pozwoliły określić źródła doskonałych właściwości i optymalną mikrostrukturę materiału. Wiele miejsca poświęcano również pracom nad doskonaleniem technologii, których celem było uzyskanie optymalnej mikrostruktury w procesach prowadzonych na skalę przemysłową. Badania te doprowadziły do znaczącej poprawy właściwości magnesów Nd-Fe-B, podwyższenia ich temperatury pracy i obniżenia ceny. Konkurencyjność tej grupy materiałów magnetycznie twardych znacznie zwiększyła się w ciągu 30 lat. Magnesy Nd-Fe-B zdobywają nowe obszary zastosowań. Gwałtowny ich rozwój napotykał jednak na bariery nie tylko techniczne. Istotnym problemem jest niestabilność rynku surowców - metali ziem rzadkich. Prowadzone obecnie badania mogą jeszcze przybliżyć właściwości magnesów Nd-Fe-B do granic teoretycznych. Niestety, pomimo intensywnych prac naukowych, nie ma bliskich perspektyw na opracowanie nowych materiałów, które mogłyby stanowić konkurencję pod względem ceny i właściwości dla magnesów Nd-Fe-B.

dr Tatiana Zajarniuk
(Instytut Fizyki PAN)

Czy przemiany fazowe w aluminoboranach ziem rzadkich mają charakter kwantowy?

Streszczenie ( ), ( )
Aluminoborany ziem rzadkich RAl₃(BO₃)₄ (R- ziemia rzadka) są bardzo interesującymi materiałami, krystalizującymi w strukturze trygonalnej R32. Jedynym ich składnikiem posiadającym niezerowy moment magnetyczny są jony R. Aluminoborany wykazują duży efekt magnetoelektryczny, którego wielkość silnie zależy od tego, który z pierwiastków z grupy ziem rzadkich zajmuje pozycje R. W zakresie temperatur od 300 do 2 K nie zaobserwowano w tych materiałach żadnych przemian fazowych, a więc podjęte zostały ich badania w temperaturach niższych - do 50 mK. Wykonano pomiary ciepła właściwego (wielkości pozwalającej na wykrycie przemian o dowolnej naturze fizycznej) dla boranów zawierających Dy i Tb. W rezultacie odkryto w obu związkach przejście fazowe zachodzące w temperaturze około 0.6 K. Zostało ono zinterpretowane jako pojawienie się uporządkowania momentów magnetycznych jonów R. Stwierdzono, że temperatura przemiany fazowej obniła się pod wpływem pola magnetycznego przykładanego wzdłuż różnych kierunków krystalograficznych. Uzupełniające badania namagnesowania sugerują, że w aluminoboranach zawierających Tb i Dy pojawia się uporzżdkowanie ferromagnetyczne, a więc obniżanie się temperatury przemiany fazowej pod wpływem pola magnetycznego jest zachowaniem nietypowym. Przedyskutowana zostanie możliwości wyjaśnienia tego efektu jako związanego z bliskością kwantowego punktu krytycznego i wpływem fluktuacji kwantowych na przemianę.

dr Stanisław Koleśnik
(Department of Physics, Northern Illinois University, USA)

Podwójny perowskit Sr₂FeMoO₆ - wpływ podstawień i niestechiometrii na własności magnetyczne

Streszczenie ( ), ( )
Podwójne perowskity A₂FeMoO₆ (A = Sr, Ba, Ca) są interesującymi ferrimagnetykami o wysokiej temperaturze Curie i półmetalicznym charakterze. Własności magnetyczne tych związków silnie zależą od stopnia uporządkowania jonów Fe³⁺ i Mo⁵⁺, zależnego między innymi od warunków syntezy. Omówię wpływ niestechiometrii Fe/Mo, deficytu tlenowego oraz podstawień na własności magnetyczne rodziny pochodnych materiałów Sr₂Fe_2-xMo_xO_6-d. W szczególności omówię oddziaływanie nieuporządkowanych klastrów Fe/Mo z bazową siecią jonów Fe/Mo.

dr Artur Malinowski
(Instytut Fizyki PAN, Warszawa)

Nasycenie oporności i reguła Kohlera w nadprzewodniku wysokotemperaturowym La_1.85Sr_0.15CuO₄ domieszkowanym Ni

Streszczenie ( ), ( )
Brak nasycenia w liniowej zależności oporu od temperatury, spodziewany dla normalnych metali w pobliżu granicy Ioffego-Regela-Motta (IRM) oraz niespełnienie reguły Kohlera w magnetooporze, uznawane są od ponad dwudziestu lat za przykład anomalnych własności stanu normalnego nadprzewodników wysokotemperaturowych.

Podczas seminarium zostaną przedstawione wyniki pomiarów magnetotransportowych cienkich warstw tytułowego miedzianu, otrzymanych metodą ablacji laserowej, wsparte wynikami pomiarów termosiły na próbkach polikrystalicznych. Wprowadzenie do płaszczyzn Cu-O jonów Ni, będących dla nośników ładunku centrami silnego rozpraszania na potencjale kulombowskim domieszki, umożliwiło zaobserwowanie oznak nasycenia oporności w pobliżu granicy IRM dla tego materiału. Analiza magnetotransportu w ramach prostego fenomenologicznego modelu oporników połączonych równolegle wydaje się ujawniać spełnienie reguły Kohlera w ograniczonym zakresie temperaturowym poniżej temperatury otwierania się pseudoprzerwy.

Potwierdza to istnienie na diagramie fazowym miedzianów obszaru poniżej domieszkowania optymalnego, gdzie - przynajmniej niektóre - własności stanu normalnego nie odbiegają od tych dla Landauowskiej cieczy Fermiego.

mgr Sergii Parchenko
(Department of Physics of Magnetism, Faculty of Physics, University of Bialystok)

Laser-induced spin dynamics in multisublattice ferrimagnetic dielectrics

Streszczenie ( ), ( )
The results of study on the non-thermal ultrafast spin dynamics of rare-earth Bi-doped iron garnets with a strong Faraday rotation using all-optical pump-probe technique via the inverse Faraday effect, will be presented. Static optical and magneto-optical properties of these garnets were measured [1]. A wide range of frequency modes of the magnetization precession, covering three orders of magnitude have been observed. At the 1-20 GHz frequency range, we demonstrate a beating process, which was the result of exciting spatially-distributed magnetostatic spin waves [2]. At picosecond time scale, we demonstrate the excitation of the collective exchange resonance between rare-earth (Gd,Yb) and transition metal (Fe) sublattices in the 0.04-1.5 THz frequency range using a single femtosecond near-infrared pulse. To explain our results we proposed a model of excited modes using an analytical description based on the spin wave emission and the Kaplan-Kittel exchange resonance.

[1] S. Parchenko et al., "Magnetization reversal and magnetic domain structures in Gd-Yb-BIG crystals", IEEE Trans. on Magn. 50, 6000904 (2014).
[2] S. Parchenko et al., "Wide frequencies range of spin excitations in a rare-earth Bi-doped iron garnet with a giant Faraday rotation", Appl. Phys. Lett. 103, 172402 (2013).
[3] S. Parchenko et al., "Non-thermal optical excitation of THz-spin precession in a magneto-optical insulator", accepted in Appl. Phys. Lett. (2015).

mgr inż. Marcin Jakubowski
(Instytut Fizyki PAN)

Modyfikowanie właściwości strukturalnych i magnetycznych ultracienkich warstw kobaltu poprzez naświetlanie wiązką jonów

Streszczenie ( ), ( )
Przedmiotem seminarium będzie charakteryzacja układu Pt/Co wyhodowanego techniką MBE oraz modyfikacja jego magnetycznych i magnetooptycznych właściwości (badanych metodą MOKE) przez naświetlanie jonami Ar⁺, Ga⁺ o różnych energiach (1-30 keV) i całkowitej dozie od 10¹³ do 10¹⁶ ions/cm². Szczegółowe badania właściwości w funkcji grubości warstwy kobaltu oraz całkowitej dozy jonów wsparte zostały symulacjami zmian strukturalnych wynikających z interakcji jon-materia (TRIDYN) oraz pomiarami strukturalnymi modyfikowanych warstw. W wyniku naświetlania powstające defekty zmieniają strukturę próbki jednocześnie ukazując zmianę właściwości magnetycznych. W szczególności, przedstawiona zostanie modyfikacja polegająca na zwiększeniu anizotropii prostopadłego namagnesowania, a w niektórych warunkach skutkująca całkowitą zmianą namagnesowania w remanencji - z namagnesowania w płaszczyźnie do prostopadłego. Przeprowadzone badania strukturalne pokazują zmiany koncentracji pierwiastków w funkcji głębokości (RBS - Rutherford Backscattering Spectrometry), rodzaj i koncentrację defektów powstałych w wyniku naświetlania (PAS - Positron annihilation spectroscopy), modyfikację powierzchni (TM-AFM), strukturę próbek przed modyfikacją dostępnymi metodami in-situ (RHEED, LEED, STM) oraz po wyjęciu z próżni.

Zrozumienie analizowanych zjawisk pozwala na wytworzenie kryształów magnonicznych bazujących na naprzemiennych fazach z namagnesowaniem prostopadłym i równoległym do płaszczyzny próbki. Do tego celu zastosowano bezrezystowa litografię zogniskowanej wiązki jonów (FIB).

Podziękowania:

Fundacja na rzecz Nauki Polskiej (FNP) - Badania realizowane są dzięki projektowi: "Statistics and dynamics of magnonic and magnetophotonic crystals - SYMPHONY" finansowanemu ze środków EU ERDF. Projekt realizowany jest przez UwB oraz If PAN.

dr inż. Andrzej Hruban
(Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Warszawa)

Monokryształy związków półprzewodnikowych dla nowoczesnych zastosowań

Streszczenie ( ), ( )
W trakcie seminarium omówione zostaną:

• Związki AIIIBV (GaAs, GaP, GaSb, InP, InAs) w powszechnym i nowoczesnym zastosowaniu.
• Izolatory topologiczne 2-giej generacji: Bi₂Te₃, Bi₂Se₃, Bi₂Te₂Se - otrzymywanie i własności.
• Izolatory topologiczne z brakiem symetrii inwersji BiTeX (X = Cl, J, Br) - próby otrzymywania związku BiTeCl.

mgr Nadeem Tahir
(University of Bialystok, Faculty of Physics, Department of Physics of Magnetism)

Statics and Dynamics of Magnetization in: Patterned Permalloy and Ion-Irradiated Co and FeAl Nanostructures

Streszczenie ( ), ( )
The study of tailoring magnetic properties through patterning (removal of magnetic material) in permalloy (Py) and ion driven modifications in Fe60Al40 and cobalt (Co) thin films employed by magnetooptical Kerr effect microscopy (MOKE), Brillouin light scattering (BLS), X-band ferromagnetic resonance (FMR) and vector network analyzer ferromagnetic resonance (VNA-FMR) will be presented. Effect of Ne⁺ ions energies on evolution of magnetic domain structures, magnetization reversal mechanisms, and spin wave excitation will be demonstrated [1-3]. Influence of Py nanostructures complexity from square antidot lattice to wavelike patterns on the magnetization reversal mechanism, magnetic anisotropies, and spin wave excitations spectra will also be presented [5-6]. Experimental results are well reproduced by MuMax calculations. Finally, role of Ga⁺ (30 keV) ions's fluence on magnetic anisotropy and spin wave excitations in ultrathin Pt/Co/Pt films will be shown [4].

Literatura
[1] N. Tahir, et.al, "Tailoring dynamic magnetic characteristics of Fe₆₀Al₄₀ films through ion irradiation", Phys. Rev. B 92, 144429 (2015).
[2] N. Tahir, et.al, "Evolution of magnetic domain structure formed by ion-irradiation of B2-Fe_0.6Al_0.4", Optics. Express, 23, 1675-1681 (2015).
[3] N. Tahir, et.al, "Magnetization reversal of disorder-induced ferromagnetic regions in Fe₆₀Al₄₀ thin films", IEEE Trans. Magn. 50, 11 (2014).
[4] N. Tahir, et.al, "BLS and Kerr effect studies of Ga+ irradiated Pt/Co/Pt trilayers", Joint European Magnetic Symposia (JEMS 2013), Rhodes, Greece, August 25-30, 2013. (poster)
[5] N. Tahir, et.al, "Collective spin wave excitations in the square lattice magnonic Wave-like Py Structures", 22^th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (ICMFS2015) July 12-17, Krakow, Poland. (poster)
[6] N. Tahir, et.al, "Spin wave excitations in periodic arrays of wave-like Py structures", 4^th International workshop on Magnonics: From Fundamentals to Applications, August 02-06, Seon, Germany. (Oral).

dr hab. Karol Szałowski
(Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Uniwersytet Łódzki)

Nanostruktury grafenowe w polu elektrycznym i magnetycznym

Streszczenie ( ), ( )
Pespektywy wykorzystania grafenu w rozwijającej się spintronice w istotnym stopniu zależą od poznania jego własności magnetycznych, a przede wszystkim od możliwości kontroli i manipulowania własnościami i oddziaływaniami magnetycznymi [1]. We wspomnianym kontekście jednym z przedmiotów intensywnych badań teoretycznych są nanostruktury grafenowe [2].
W prezentacji przedstawione zostaną wyniki obliczeń dotyczących własności magnetycznych stanu podstawowego dla wybranych nanostruktur grafenowych (nanopłatków, odcinków nanowstażek) umieszczonych w zewnętrznym polu elektrycznym i magnetycznym zorientowanym w płaszczyźnie nanostruktury [3-5]. Podstawowym przedmiotem zainteresowania będzie magnetyczny diagram fazowy nanostruktur. Scharakteryzowany zostanie, między innymi, jednoczesny wpływ pola elektrycznego i magnetycznego na diagram fazowy, zarówno dla nanostruktur neutralnych ładunkowo jak i domieszkowanych [3] oraz możliwość przełączania stanu spinowego nanostruktury pomiędzy stanem antyferromagnetycznym a ferromagnetycznym przez przyłożenie pola magnetycznego [4]. Przedyskutowane zostanie również oddziaływanie wymiany pośredniej pomiędzy płaszczyznami magnetycznymi mogące zachodzić za pośrednictwem nośników ładunku w nanostrukturze grafenowej [5]. W szczególności, przedstawiona zostanie możliwość ciągłej zmiany wartości i zmiany znaku całki wymiany pośredniej pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego.

Literatura
[1] W. Han, R.K. Kawakami, M. Gmitra, J. Fabian, Nature Nanotechnology 9, 794-807 (2014).
[2] A.D. Güçlü, P. Potasz, M. Korkusinski, P. Hawrylak, "Magnetic Properties of Gated Graphene Nanostructures", w: A.D. Güçlü, P. Potasz, M. Korkusinski, P. Hawrylak, "Graphene Quantum Dots", Springer, 2014, s. 111-144.
[3] K. Szałowski, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 382, 318-327 (2015).
[4] K. Szałowski, Journal of Applied Physics 114, 243908 (2013).
[5] K. Szałowski, Physical Review B 90, 085410 (2014).

prof. dr hab. Andrzej Szewczyk
(Instytut Fizyki PAN)

Multiferroiki - współistnienie ferromagnetyzmu i ferroelektryczności

Streszczenie ( ), ( )
Multiferroikami nazywane są materiały, w których współistnieje kilka (co najmniej dwa) jakościowo odmiennych uporządkowań dalekiego zasięgu, np. ferromagnetyczne (lub antyferromagnetyczne), ferroelektryczne, ferrodystorsyjne i/lub toroidalne. Budzą one szczególne zainteresowanie [1, 2] ze względu na występowanie tzw. relacji krzyżowych (rys. 1.), tzn. możliwości wpływania na stan jednego z uporządkowań poprzez przyłożenie pola zewnętrznego sprzęgającego się z innym parametrem porządku (np. może to być wpływ pola elektrycznego oddziałującego z polaryzacją dielektryczną na namagnesowanie). Ze względu na to, że różne uporządkowania dalekozasięgowe występują zwykle w układach o odmiennej symetrii (np. ferromagnetyki nie są układami symetrycznymi względem operacji odwrócenia czasu, a ferroelektryki nie posiadają środka inwersji) istnieje stosunkowo niewielka grupa materiałów o symetrii, umożliwiającej współistnienie różnych uporządkowań.
Przedstawione zostaną najczęściej spotykane mechanizmy prowadzące do wystąpienia "multiferroiczności" (domieszkowanie jonami magnetycznymi, istnienie "samotnej" pary elektronów s, istnienie spiralnej struktury magnetycznej i in.) oraz przykłady multiferroików, ze szczególnym uwzględnieniem grup związków najintensywniej badanych ostatnio, tj. perowskitów zawierających bizmut i manganitów RMnO₃ (R oznacza jon z grupy lantanowców) o strukturze rombowej i heksagonalnej. Omówione też zostaną próby poszukiwania właściwości multiferroicznych w manganicie Sr_0.56Ba_0.44MnO₃ oraz w oliwinach LiNiPO₄ i LiCoPO₄, a także możliwość występowania uporządkowania toroidalnego w oliwinach.

Rys. 1. Schemat poszukiwanych w multiferroikach sprzężeń pomiędzy parametrami porządku (namagnesowaniem M, polaryzacją P, deformacją i momentem toroidalnym T) i sprzężonymi z nimi polami (magnetycznym B, elektrycznym E, naprężeń i iloczynem wektorowym E x B).

Dr. Antoine Barbier
(Service de Physique de l'Etat Condensé, DSM/IRAMIS/SPEC, CEA-CNRS UMR 3680, CEA-Saclay, F-91191 Gif sur Yvette, France)

Epitaxial spintronics dedicated oxide thin films studied by synchrotron radiation techniques

Streszczenie ( ), ( )
Magnetic oxide thin films exhibit a large pannel of physical properties along with major long range spin orderings like ferromagnetism, ferrimagnetism and antiferromagnetism. Insulating layers allow imagining genuine behaviors that let expect new devices especially when coupled with metallic magnetic electrodes. Including ferroelectric layers widens even more the range of perspectives. Such new structures have high application potentials in various technological relevant fields such as magnetic tunnel junction, sensors, memory cells, multiferroics etc. Our approach consists in growing single crystalline epitaxial magnetic oxide layers by atomic oxygen assisted molecular beam epitaxy, having adequate magnetic properties and allowing an in depth investigation using state of the art synchrotron radiation techniques like surface X-ray diffraction and diffusion, micro-X-ray diffraction, spectromicroscopies? I will present several studies dealing with magnetic oxide/oxide and metal/oxide interfaces. A first part will be dedicated to magnetic exchange coupling investigations of ferromagnetic metallic Co coupled with antiferromagnetic hematite layers. The second part of the talk will devoted to multiferroic interfaces involving epitaxial BaTiO3 as ferroelectric layer. We considered in particular doping with magnetic ions as well as interfaces with ferrite magnetic oxides like CoFe₂O₄.

Prof. Mikhail Feigelman
(L.D. Landau Institute for Theoretical Physics, Moscow)

Strongly disordered superconductors and superconductor-insulator transitions

Streszczenie ( ), ( )
I will review recent results on experiment and theory of strongly disordered superconductors with the emphasis on continuous (amorphous) materials. Two major mechanisms will be discussed: "fermionic" and "bosonic". While fermionic mechanism can be considered as a straightforward generalization of usual BCS superconductivity, bosonic mechanism leads to a number of unusual qualitative features: existence of a pseudogap already quite above the critical temperature, two energy scales seen in tunneling spectroscopy, strong suppression of the superfluid density (i.e. increase of kinetic inductance), and the presence of a huge magneto-resistance peak. I will provide semi-quantitative theory which is able to explain all the above features within a unified approach.

mgr Igor Radelytskyi
(Instytut Fizyki PAN)

Search for Displacive-type Multiferroics with a Large Magnetoelectric Coupling

Streszczenie ( ), ( )
It has been recently proposed that it should be possible to introduce ferromagnetism and ferroelectricity in Sr²⁺Mn⁴⁺O₃ and derivative materials when tensile strains up to 4.9% are achieved. We have been working with similar manganites for two decades and projected earlier that similar to the d⁰ titanates strain effects should be observed in the non-d⁰ perovskites resulting in a strong ferroelectric-magnetic coupling of the same magnetic ion. However, until only recently, it was proven challenging to achieve the displacive ferroelectric distortion in the d³ manganites because the [Mn⁴⁺-O] bonds have not been put under sufficient tension. By advancing elaborate synthesis processes, which are necessary to avoid the more stable hexagonal polymorphs, we were recently able to extended the substitution limit of the large size Ba ion in bulk Sr_1-xBa_xMnO₃ samples to x = 0.45 with two-step "in situ" synthesis in a thermogravimetric furnace in flowing H₂/Ar gas followed by oxygen anneal. The achieved perovskite ceramics exhibit classical displacive-type ferroelectricity (T_F > 300 K) and G-type antiferromagnetism (T_N ~ 200 K) originating exclusively from the Mn cations. The largest known magneto-electric coupling was observed near T_N when ferroelectricity disappears. Our more recent efforts focus on Ti-substituted Sr_1-xBa_xMnO₃ materials since they show enhanced spontaneous polarizations at higher temperatures and a tunable suppression of displacive ferroelectric distortion by magnetic transition. I will describe our study of the (Sr,Ba)(Mn,Ti)O₃ phase diagram in search of displacive-type multiferroic perovskites and hexagonal materials as well as improper hexagonal multiferroics.

mgr Igor Radelytskyi
(Instytut Fizyki PAN)

Efekt magnetokaloryczny w monokryształach RCoGaO₄ (R=Lu, Yb) i Fe₇Se₈

Streszczenie ( ), ( )
Zostaną przedstawione podstawowe właściwości strukturalne i magnetyczne monokryształów RCoGaO₄ (R=Lu, Yb) i Fe₇Se₈. W przypadku kobaltytów pomiary magnetyczne DC i AC wskazują na istnienie w nich stanu isingowskiego (YbCoGaO₄) i heisenbergowskiego (LuCoGaO₄) szkła spinowego. Przedyskutowana będzie również anizotropia efektu magnetokalorycznego (MCE) w tych materiałach. Omówiony zostanie normalny i odwrotny MCE obserwowany w monokryształach Fe₇Se₈, przedyskutowana będzie również reorientacja spinów w tych materiałach i jej związek z efektem magnetokalorycznym. Pokazane zostanie istnienie trzech rodzajów MCE w Fe₇Se₈ i oraz zostanie przedyskutowana ich natura.

Dr Olli-Pentti Saira
(Low Temperature Laboratory, Aalto University, Finland)

    Thermal fluctuations in small metallic systems

Streszczenie ( ), ( )
I will present experimental work illuminating the unique thermal phenomena which occur in nanostructures at millikelvin temperatures. A combination of energy-sensitive electronic transport, minuscule heat capacities and strongly material and temperature-dependent heat conductivity enables new device concepts for thermometers, calorimeters and electronic refrigeration [1]. The experiments I will describe in detail also make use of the NIS tunnel junction and the clean NS interface (N - normal, S - superconducting) as electro-thermal circuit elements.

In Ref. [2], we measured the distribution of dissipated energy as individual electrons are shuffled between the electrodes of a single-electron box. This distribution becomes increasingly non-Gaussian for higher driving frequencies. Furthermore, with a finite probability the amount of dissipated heat is negative, illustrating statistical violations of the Second Law. We show that the experimental distributions are consistent with non-equilibrium fluctuation relations [3,4] that can be considered generalizations of the Second Law for small systems.

I will also describe our on-going efforts aimed at observing temperature fluctuations in a small piece of copper. As noted by Landau and Lifshitz [5] among others, the temperature of a small body will undergo equilibrium fluctuations with an r.m.s. amplitude that depends only on its temperature and heat capacity. These fluctuations set a fundamental limit on the energy resolution of calorimeters, although they can be easily overwhelmed by other noise sources. Recently, we have demonstrated a high-bandwidth cross-correlation measurement of tunnel junction thermometers that should allow for the measurement of the temperature fluctuation spectrum.

[1] Giazotto et al., RMP 78, 217 (2006).
[2] Saira et al., PRL 109 180601 (2012).
[3] C. Jarzynski, PRL 78 2690 (1997).
[4] G. Crooks, PRE 60, 2721 (1999).
[5] Landau and Lifshitz, Statistical Physics, 3rd ed. Part 1 (1980).

mgr Przemysław Nawrocki
(Instytut Fizyki PAN)

Strukturalne i magnetyczne właściwości cienkich i ultra-cienkich warstw Co w układach mających zastosowanie w spintronice - badania techniką ⁵⁹Co NMR

Streszczenie ( ), ( )
W prezentacji zostaną przedstawione obszerne wyniki badań techniką jądrowego rezonansu magnetycznego (która pozwala na uzyskanie informacji o właściwościach strukturalnych i magnetycznych materiału na skalę lokalną) różnych układów opartych o cienkie i ultra-cienkie warstwy kobaltu mogących mieć zastosowania w spintronice. Zostaną pokazane wyniki badań epitaksjalnych heterostruktur Au/Co(d_Co=1,5-10 nm)/Au, których celem była analiza zmian strukturalnych warstwy Co w funkcji grubości oraz obserwacja efektów międzywierzchniowych spowodowanych naprężeniami wywołanymi przez duże niedopasowanie sieciowe. Eksperyment wykazał m.in., że naprężone warstwy Co z d_Co<3 nm tworzą atomowo ostrą międzywierzchnię z podłożem Au(111) w znaczącej części obszaru kontaktowego, natomiast dla warstw z d_Co≥3 nm nastąpuje, w całej objętości warstwy Co, przejście do zrelaksowanej heksagonalnej struktury ze zwiększona ilością granic międzyziarnowych. Kolejna seria przedstawionych wyników bedzie dotyczyła polikrystalicznych cienkich (30 nm) warstw Co wyhodowanych na buforze Au, przykrytych warstwą Au a następnie implantowanych jonami tlenu w celu wywołania efektu exchange bias (EB) w całej objetości warstwy Co (stosunkowo nowa i bardzo efektywna metoda). Dzięki technice NMR zaobserwowano m. in., że wraz z implantacją znacząco zmniejsza się ilość metalicznego Co w wyniku utraty porządku krystalicznego, gdzie efekt ten jest coraz silniej widoczny wraz ze zwiększającym się strumieniem implantowanych jonów. Pola restoring warstw Co wskazują na znaczący wzrost "twardości magnetycznej" w temperaturze 4.2 K, co jest spowodowane najprawdopodobniej głównie przez efekt EB wywołany obecnością antyferromagnetycznego CoO. Ostatnie zaprezentowane wyniki dotyczyć będą badań epitaksjalnych cienkich warstw Co(3 nm), wyhodowanych na różnym typie podłoża (Au lub Mo) i z różnym typem warstwy przykrywającej (Au lub Mo), przeprowadzonych w celu wykazania wpływu warstwy buforowej i warstwy przykrywającej na własności strukturalne i magnetyczne warstwy Co.

mgr Adam Bonda
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Badanie efektów implantacyjnych w warstwach granatów z wykorzystaniem metod magnetooptyki nieliniowej

Streszczenie ( ), ( )
Implantacja jonów do przypowierzchniowych warstw materiałów magnetycznych indukuje defekty strukturalne generujące niejednorodności struktury krystalicznej i uporządkowania magnetycznego. W prezentacji będę pokazane możliwości otrzymania nowych informacji dotyczących efektów związanych z wp?ywem implantacji jonami H₂⁺ na własności warstw granatów ferrimagnetycznych poprzez zastosowanie metod badawczych optyki i magnetooptyki nieliniowej - efektu generacji drugiej harmonicznej (SHG) światła lasera femtosekundowego. Zostanie pokazane, że metody te pozwalają na uzyskanie profilu, wzdłuż głębokości od powierzchni warstwy, defektów strukturalnych indukowanych przez implantację, z przestrzennie rozdzielonymi wkładami pochodzącymi od deformacji sieci oraz obecności implantowanych jonów. Zostanie również zademonstrowane, że badanie efektu SHG indukowanego magnetyzację (MSHG) pozwala na uzyskanie informacji o zmianach pod wpływem implantacji wektora magnetyzacji i jego ewolucji przestrzennej. Pokazane będzie, że efekt MSHG pozwala na uzyskanie możliwości zastosowania wysokoczułej magnetometrii wektorowej do badań procesów remagnetyzacji w niejednorodnych strukturach magnetycznych.

dr Anna Ciechan
(Instytut Fizyki PAN)

Chalkogenki żelaza: struktura krystalograficzna, elektronowa i magnetyczna vs. nadprzewodnictwo

Streszczenie ( ), ( )
FeSe jest nadprzewodnikiem o temperaturze krytycznej 8 K. Domieszkowanie Co, Ni i Cu w pozycje żelaza niszczy stan nadprzewodzący FeSe, a ciśnienie zewnętrzne zwiększa temperaturę krytyczną do 37 K. FeTe wykazuje natomiast porządek antyferromagnetyczny w niskich ciśnieniach i ferromagnetyczny pod wpływem p > 2 GPa. Nadprzewodnictwo pojawia się w warstwach epitaksjalnych FeTe, nanoszonych na podłoża o mniejszej stałej sieciowej a oraz w objętościowych kryształach FeTe podstawionych częściowo Se lub S.
W prezentacji przedstawione zostaną wyniki obliczeń DFT dla tej grupy materiałów. Pokazany zostanie wpływ hydrostatycznego i osiowego ciśnienia oraz wpływ podstawień chemicznych na właściwości FeSe i FeTe. Pokazane zostaną korelacje pomiędzy strukturą krystalograficzną, pasmową i magnetyczna, a nadprzewodnictwem chalkogenków żelaza.

dr Natalia Nedelko
(Instytut Fizyki PAN)

Indukowane polem relaksacje momentu magnetycznego pojedynczych jonów Co(II) w heterometalicznym związku molekularnym na bazie γ-cyklodekstryny

Streszczenie ( ), ( )
Magnesy Molekularne (Single Molecule Magnets) znajdują się obecnie w centrum zainteresowania wielu grup badawczych. Są to materiały, które ze względu na swoją strukturą wykazują bardzo ciekawe właściwości magnetyczne. Pozwalają one obserwować i badać zjawiska kwantowe i przez to mają duży potencjał pod kątem zastosowań w kwantowych systemach obliczeniowych. W prezentacji zostaną przedstawione wyniki badań magnetycznych (ac/dc oraz EPR) hetero-metalicznego związku molekularnego [(γ-CD)₂Co₄Li₈(H2O)₁₂] (γ-CD - γ-Cyklodekstryna). Wskazują one, że w bardzo niskich temperaturach i pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego pojedyncze jony Co(II) w molekułach [(γ-CD)₂Co₄Li₈(H2O)₁₂] wykazują zachowanie typowe dla Magnesów Molekularnych.

dr hab. Marek Gutowski
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetyzm i inna fizyka spoza podręcznika

Streszczenie ( ), ( )
W ostatnich latach coraz częściej w artykułach z zakresu fizyki magnetyzmu spotykamy się takimi słowami jak chiralilty, helicity, vortex czy antivortex. Pojęć tych nie spotykamy (jeszcze?) w tradycyjnych podręcznikach magnetyzmu, choć znane są one, lepiej lub gorzej, w innych dziedzinach fizyki oraz w niektórych innych naukach.
Wydaje się zatem, że warto je poznać bliżej i uporządkować; tym bardziej, że w praktyce bywają one mylone między sobą lub są wręcz źle rozumiane/stosowane. Ich przybliżenie będzie zatem głównym przedmiotem mojej prezentacji. Jest to ważne nie tylko ze względów czysto poznawczych ale i praktycznych (pamięci dużej gęstości). Nie można przy tym nie wymienić pewnej liczby nazwisk, zarówno naukowców krajowych jak i zagranicznych, mniej lub bardziej aktywnych w tej tematyce.
Znaczna część prezentacji będzie poświęcona innym fascynujacym obiektom, dotąd jeszcze mniej kojarzonym z fizyką magnetyzmu, mianowicie węzłom.

Dr Giovanni Pizzi
(ÉcolePolytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland)

The high-throughput infrastructure AiiDA and the study of local polarization in perovskites

Streszczenie ( ), ( )
"Materials by design" is a new and extremely powerful approach In Materials Science, where rather than choosing one material and calculating its properties, one identifies instead a desired property and looks for the best material that optimizes it. This approach requires though to build large databases of computed properties of materials. A key challenge becomes therefore the need of a "materials' informatics" infrastructure to automatically prepare, execute and monitor workflows of calculations for large classes of materials, and then retrieve and store the results in a format that is easily browseable and queryable. To this aim, we are developing an open-source platform for high-throughput (AiiDA: "automatem Interactive Infrastructure and Database for Atomistic simulations", www.aiida.net), that uses an advanced storing scheme to allow for highly flexible queries, combined with a REST API that exposes in a standard format the data stored in the database for further programmatic access. After describing the infrastructure, I will show some examples of application, focusing in particular on the study of the local polarization in perovskites. Many of these systems display a high-temperature paraelectric cubic phase (with zero net polarization), whose microscopic nature is still debated. Indeed, by performing a systematic study of a selected class of these systems, we are able to identify different behaviors, and in some materials like BaTiO₃ and KNbO₃ we find the emergence of local ferroelectric dipoles even in the paraelectric phase.

mgr Rachid Thaljaoui
(Wydział Fizyki PW, Warszawa)

Magnetic, magnetocaloric and transport studies of mixed valence manganites doped with monovalent metals

Streszczenie ( ), ( )
I will talk about a new class of less studied mixed valence manganites doped with monovalent Na and K metals. They are of interest due to the magnetocaloric and magnetoresistance effects. The structural analysis indicates that all studied compounds are single phase with orthorhombic structure. Magnetic measurements for both series of manganites show a clear paramagnetic - ferromagnetic transition close to room temperature. The decrease of the Curie temperature with increasing the x content is related to the decrease of the effective exchange interaction controlled by the Mn³⁺/Mn⁴⁺ ratio. The Arrott plots and universal curves of magnetic entropy confirm the second order magnetic transition. The ?S maximum diminishes with increasing Na content and slightly increases with K content. The so-called relative cooling power RCP falls between 83 and 102 J/kg. The electron magnetic resonance studies (EMR) technique was applied for selected manganite to investigate the mixed phase. The electrical resistivity shows a distinct metal - insulator transitions below the Curie temperatures, which may be related to the structural disorder in the surface layer of nanocrystallites.

dr Jerzy B. Miecznik
(Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa)

Górskie i geologiczne pasje Mariana Smoluchowskiego

Streszczenie ( ), ( )
Dzieciństwo i lata studiów Marian Smoluchowski spędził w Wiedniu. Dzięki rodzinnym wycieczkom od najmłodszych lat był związany z górami. Z czasem ze starszym bratem Tadeuszem podjął samodzielne wyprawy alpinistyczne i dokonał licznych wejść na niezdobyte jeszcze szczyty Alp Wschodnich: w Dolomitach, grupie Ortler i Wysokich Taurach, zapisując się w historii alpinizmu. Obok aspektów odkrywczych, sportowych i estetycznych (malował górskie pejzaże) w górach znajdował inspiracje naukowe. Interesował się mechaniką ruchów górotwórczych i włączył się do toczonej na początku XX w. dyskusji nad koncepcją płaszczowinowej budowy gór.

mgr Jan Barański
(Uniwersytet M. Curie-Skłodowskiej w Lublinie)

Współistnienie porządku nadprzewodzącego i korelacji elektronowych w układach nanoskopowych

Streszczenie ( ), ( )
W nanoobiektach takich jak kropki kwantowe, czy nanorurki połączone z nadprzewodnikami porządek nadprzewodzący jest indukowany za pośrednictwem tzw. efektu bliskości. Indukowane są stany będące kombinacją liniową stanów pustych i podwójnie obsadzonych. Z drugiej strony silne korelacje elektronowe powodują, że podwójne obsadzenia są kosztowne energetycznie. W swoim referacie będę analizował współzawodnictwo korelacji i indukowanego porządku nadprzewodzącego. Opiszę ewolucję podprzerwowych stanów (stanów Andreeva) w miarę otwierania się przerwy energetycznej. Omówię, w jakich warunkach stan podstawowy kropki jest nadprzewodzącym singletem, a w jakich korelacje elektronowe dominują nad efektywnym parowaniem. Przestudiuję warunki powstawania rezonansu Kondo na interfejsie metal-kropka-nadprzewodnik i omówię jak taki rezonans może być obserwowany w podprzerwowym prądzie Andreeva.

mgr Przemysław Iwanowski
(Instytut Fizyki PAN)

Monokryształy i nanocząstki wybranych manganitów i kobaltytów - wytwarzanie i właściwości magnetyczne

Streszczenie ( ), ( )
Zostaną przedstawione metody otrzymywania i właściwości magnetyczne wybranych manganitów i kobaltytów lantanowo-wapniowych. Omawiane związki uzyskano wykorzystując metodę syntezy w ciele stałym, wzrost monokryształów z roztworów wysokotemperaturowych, metodę wędrującej strefy stopionej oraz spaleniowe metody otrzymywania nanocząstek. Otrzymane próbki poddano badaniom strukturalnym, elektronomikroskopowym oraz magnetycznym. Pokazany zostanie wpływu zawartości tlenu na właściwości magnetyczne związków La_1-xCa_xMnO_3+δ. Przedstawiony zostanie również wpływ zmiany rozmiarów nanocząstek związków La_0,2Ca_0,8MnO₃ oraz La_0,8Ca_0,2CoO_3. na ich właściwości magnetyczne.

dr Leszek Gładczuk
(Instytut Fizyki PAN)

Właściwości elektryczne i magnetyczne heterostruktur Au/Co/MgO

Streszczenie ( ), ( )
Właściwości struktur tworzących złącza tunelowe są silnie związane z budową krystaliczną oraz właściwościami poszczególnych warstw składowych. Wzajemne oddziaływanie kolejno osadzanych warstw złącza Au/Co/MgO modyfikuje dodatkowo te właściwości. W trakcie seminarium zostaną przedstawione wyniki badań anizotropii magnetycznej uzyskane przy pomocy rezonansu ferromagnetycznego i pomiarów magnetyzacji dla warstwy kobaltu osadzonej na złocie oraz zostanie omówiony wpływ warstwy przykrywkowej na zmianę tej anizotropii. Przedstawione zostaną także rezultaty pomiarów charakterystyk I-V uzyskane przy pomocy skaningowego mikroskopu tunelowego dla warstw MgO (110) osadzonych na powierzchni heksagonalnego Co(0001). Otrzymane wyniki wskazują, że naprężenia powstające w czasie wzrostu warstw MgO na podłożu Co (0001) powodują powstanie znaczącej liczby wakancji Mg i O w strukturze warstwy co prowadzi do obniżenia oporności warstwy.

prof. dr hab. Krystian Roleder
(University of Silesia, Institute of Physics, Department of Ferroelectrics Physics, Katowice)

Phase transitions and interrelated instabilities in antiferroelectric (non-polar) PbZrO₃ and PbHfO₃ perovskites

Streszczenie ( ), ( )
In spite of over 60 years that passed after the discovery of antiferroelectricity in oxidic perovskites ABO₃ we cannot say that we paid enough attention to the understanding of physical mechanisms leading to such non-polar state. PbZrO₃ and PbHfO₃ belong to classical aniferroelectrics. While the latter has been intensively studied for the last few years, the former one suffered, for long time, a lack of systematic investigations. Certainly, the most important reasons included a lack of good quality single crystals in large enough sizes.
Intense experimental investigations of these crystals have in fact proved that an antiferroelectric (non-polar) state in ABO₃ perovskites is not realized directly, but through a transient phase of polar (ferroelectric) properties spreading out a few degrees below T_C. It was explained by the strongly competing zone center and zone boundary instabilities being induced by strong anharmonic lattice. These two instabilities, i.e. a softening of the long wave transverse optic mode of almost displacive type, and accompanying softening of zone boundary related transverse acoustic mode were treated as an origin of precursor effects in a form of local elastic perturbation of crystal lattice, leading to the appearance of static (stable) micro/nanoregions of non-centrosymmetric symmetry above T_C. As a result, anomalous temperature dependence of the elastic stiffness coefficients has been observed above T_C [1], and the structure of the paraelectric phase could no longer be considered a pure paraelectric one [2].
Recent theoretical considerations have suggested that the antiferroelectric phase in PbZrO₃ can be treated as the missing incommensurate phase [3]. On the other hand, the experimental results proved that both crystals undergo first the phase transition to incommensurate and then to commensurate aniferroelectric state. It was just observed measuring temperature dependence of inelastic X-ray scattering [4] and of the birefringence in single PbZrO₃ (and PbHfO₃) crystals. It was interesting that in a part of crystal volume an "intermediate/transient" phase could be observed as coexisting in a narrow temperature range with the antiferro- and paraelectric phases. This phenomenon seems to shed a new light on phase transition mechanisms in these classical antiferroelectric crystals. Namely, a role of internal strains produced by thermal gradients appearing during structural transition to low-temperature anitiferroelectric phase is considered to be the driving force for transient phase appearance. Temperature dependencies of dielectric and electromechanical properties, as well as elastic stiffness coefficients determined by Brillouin spectroscopy can be presented as supporting the new mechanism of antiferroelectric transition.
All the above would not be considered if there were no earlier investigations on the pre-transitional phenomena in ferroelectric BaTiO₃ [5], and aniferrodistortive SrTiO₃ [6]. While the stable (static) and non-centrosymmetric (birefringent) microregions were visible above T_C in BaTiO₃, which is entirely ferroelectric below T_C, considerably different behaviour was observed in SrTiO₃, in which precursor effects are referred to a long wavelength and zone boundary acoustic modes instabilities, and exist even 80K over the transition point, detected at 105K. In fact, the pre-transitional phenomena are present independently of the phase transition sequence evolving below T_C in oxidic perovskites.

References:

1. A. Bussmann-Holder, J-H. Ko, A. Majchrowski, M. Górny, K. Roleder, J. Phys.: Condens. Matter 25, 212202 (2013),
2. N. Zhang, H. Yokota, A. M. Glazer, P. A. Thomas, Acta Cryst. B 67, 461-466 (2011),
3. A.K. Tagantsev. K. Vaideeswaran1, S.B. Vakhrushev, A.V. Filimonov, R.G. Burkovsky, A. Shaganov, D. Andronikova, A.I. Rudskoy, A.Q.R. Baron, H. Uchiyama, D. Chernyshov, A. Bosak, Z. Ujma, K. Roleder, A. Majchrowski, J.-H. Ko & N. Setter, Nature Communications, 4, No. 2229 (2013),
4. R. G. Burkovsky, A. K. Tagantsev, K. Vaideeswaran, N. Setter, S. B. Vakhrushev, A. V. Filimonov, A. Shaganov, D. Andronikova, A. I. Rudskoy, A. Q. R. Baron, H. Uchiyama, D. Chernyshov, Z. Ujma, K. Roleder, A. Majchrowski, and Jae-Hyeon Ko, Phys. Rev. B 90, 144301 (2014),
5. A. Ziębińska, D. Rytz, K. Szot, M. Górny, K. Roleder, J. Phys.: Condensed Matter 20, 142202 (2008),
6. K. Roleder, A. Bussmann-Holder, M. Górny, K. Szot, A.M. Glazer, Phase Transitions 85, No.11 939-948 (2012).

Prof. Juergen Fassbender
(Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Germany)

Nanomagnets - created and tailored by ions

Streszczenie ( ), ( )
In recent years the tailoring of magnetic properties by means of ion irradiation and implantation techniques has become fashionable. Early investigations relied on the fact that the perpendicular magnetic anisotropy of Co/Pt multilayers depend sensitively on the interface sharpness [1]. Subsequently also the ion induced modification of exchange bias phenomena as well as interlayer exchange coupling has been investigated [2]. For single magnetic films ion implantation has been used to reduce the Curie temperature and hence the saturation magnetization [3]. Nowadays also the reverse process, i.e. the creation of nanomagnets within special binary alloys is employed [4,5]. In combination with lithography a pure magnetic patterning becomes possible [6] leading to hybrid magnetic materials [7] with properties different from both, the ion irradiated as well as the untreated material. Even ion induced chemical reduction can be employed to create a nanomagnetic pattern [8,9].

In an alternative route to design magnetic properties periodically modulated substrates are used. Low energy ion erosion provides an easy technology to create modulated surfaces with periods ranging from 20 to 200 nm. Due to the broken translational invariance new anisotropy contributions appear [10] and additional relaxation channels are opened [11].

An overview of the present status in this research field will be given.

References:

1. C. Chappert et al., Science 280, 1919 (1998).
2. J. Fassbender, D. Ravelosona, Y. Samson, J. Phys. D 37, R179 (2004).
3. J. Fassbender, J. McCord, Appl. Phys. Lett. 88, 252501 (2006).
4. E. Menendez et al., Small 5, 229 (2009).
5. R. Bali et al., Nano Lett. in press.
6. J. Fassbender and J. McCord, J. Magn. Magn. Mater. 320, 579 (2008).
7. J. McCord, L. Schultz, J. Fassbender, Adv. Mater. 20, 2090 (2008).
8. S. Kim et al., Nature Nanotechnology 7, 567 (2012).
9. J. Fassbender, Nature Nanotechnology 7, 554 (2012).
10. M. O. Liedke, et al., Phys. Rev. B 75, 220407(R) (2007).
11. M. Körner et al., Phys. Rev. B 88, 054405 (2013).

Prof. dr Bartłomiej A. Głowacki
(Department of Physics and Energy, University of Limerick, Ireland
University of Cambridge, 27 Charles Babbage Road, Cambridge CB3 0FS, England, U.K.
Institute of Power Engineering, ul. Mory 8, 01-033 Warsaw, Poland)

Hydrogen cryomagnetics: synergies between superconductivity and the hydrogen economy

Streszczenie ( ), ( )
Currently the global production of hydrogen is mainly for industrial uses. However the production of hydrogen for alternative uses is anticipated to increase. For example compressed and liquid hydrogen can be used as both an energy storage medium and as an energy carrier. Liquid hydrogen has important additional potential as a cryogenic coolant. "Hydrogen cryomagnetics" is an enabling technology for superconductivity. In our presentation we will discuss the use of cryogenic hydrogen originated from renewable and low-CO₂ emission sources. We suggest that 20K liquid hydrogen can ultimately displace liquid helium as a coolant in a range of superconducting electromagnetic devices; such as novel engineering designs made possible through the use of medium-temperature MgB₂ superconductors.
As the world moves towards a low carbon economy the production of hydrogen from low carbon technologies will be important. Methane plasma reforming is an essentially emission-free method of hydrogen production producing both hydrogen and valuable carbon nano-forms. The hydrogen industry can grow in harmony with the carbon nanotechnology industry. The wind energy industry is seeing strong growth globally. It is another potential low carbon source of hydrogen production. An interesting hydrogen cryomagnetic application could be to use 20K hydrogen-cooled superconducting homopolar generators in combination with the advanced electrolysis of water and hydrogen liquefaction.
Our research makes use of system dynamics to model potential liquid hydrogen futures including hydrogen cryomagnetics innovations. It will help identify the stocks and flows of hydrogen (both liquid and gaseous) in a range of future scenarios including some that differ greatly from established scenarios that give emphasis to fuel cell vehicles as the dominate technology driver of a future hydrogen economy. Hydrogen's use as a coolant, as well as an energy carrier, will spin-off new research and technological developments in superconducting materials and efficient energy use greatly increasing the scale of superconductivity applications in areas such as: MRI, SMES, Flywheel, and DC cables for data centres.

Prof. dr Leszek Małkiński
(Advanced Materials Research Institute, University of New Orleans, New Orleans, LA 70148)

Complex Multifunctional Materials

Streszczenie ( ), ( )
Micro-origami techniques can be used to form complex three-dimensional structures from flat thin film patterns. Residual stresses in the films cause the film patterns to twist, roll or fold when released from the substrates by removing the sacrificial underlayer. Free-standing structures gain new functions which do not exist in the patterns attached to the substrate. For example, free-standing structures can be actuated or can sense stresses, and arrays of 3D objects show interesting responses to high-frequency electromagnetic radiation in the microwave, millimeter, infrared or visible ranges. Recent progress in the technology of multi-wall magnetic microtubes will be discussed. Change of the shape of materials modifies their physical properties. In particular, hysteresis loops and ferromagnetic resonance curves vary when magnetic microtubes are formed from rectangular film patterns. Magnetic materials can be combined with piezoelectric and other materials by deposition of multilayers. Multiferroic microtubes are free from the clamping effect and may exhibit enhanced magnetoelectric coefficients as compared to the similar structures fixed the substrate. Chemical methods can be used to synthesize core-shell multiferroic nanoparticles. A new concept of the application of the multiferroic nanoparticles to control functions of ion channels in mammalian cell membranes will be briefly introduced. Another example of multifunctional system is ferronematic, which consists of magnetic nanoparticles embedded into a liquid crystal. Liquid crystal displays (LCD) based on these composites have up to ten times faster switching times as compared to conventional LCDs. They are also expected to display magnetoelectric properties.

mgr Pavlo Demchenko
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetic properties of biocompatible iron oxide nanoparticle systems

Streszczenie ( ), ( )
Magnetic nanoparticles represent a particularly interesting class of materials from scientific, technological and biological point of view. Due to their unique properties such systems are considered as very promising materials for biotechnology and medical applications such as: magnetic separation, enzyme immobilization, biosensors, drug and gene delivery, hyperthermia and contrast enhancement in magnetic resonance imaging (MRI).
In this talk I will present the results of structural and magnetic investigations of two different series of magnetic nanoparticle systems:

• Nanoparticles composed of magnetic γ-Fe₂O₃ core and a functional organic shell synthesized using surface active oligoperoxides and further surface initiated grafting by functional polymers, forming shell suitable for biomedical applications. Three samples with the same core sizes (~10 nm) and different shell thicknesses have been studied. It will be shown that the magnetic behavior of the particles is mostly affected by dipole-dipole interactions which strength decreases with increasing shell thickness.
• Core/shell two-phase γ-Fe₂O₃/CoFe₂O₄ nanoparticles covered by an oleic acid synthesized by precipitation from non-aqueous solutions in an argon atmosphere. As a reference samples single phase γ-Fe₂O₃ and CoFe₂O₄ nanoparticles and their mixture have also been studied. The magnetic behavior of these materials will be explained in terms of inter- and intraparticle interactions and different anisotropy of the constituent magnetic phases. The magnetic results will be related to the heating efficiency of nanoparticle systems studied, associated with their possible hyperthermia applications in anticancer treatment.

Prof. Xin Yao
(Department of Physics, Shanghai JiaoTong University, Shanghai, 200240, China)

Superheating property of REBa₂Cu₃O_7-x thin film and its applications in seeding growth of REBa₂Cu₃O_7-x superconductors

Streszczenie ( ), ( )
Superheating phenomenon observed in REBa₂Cu₃O_7-x (RE=Nd, Sm, Y) thin films, e.g. the complete decomposition of the c-oriented YBCO film that occurs at temperature 50 K higher than its peritectic temperature (T_p) will be discussed. The origin and influential factors of superheating property were investigated, involving film oriented structures, substrate materials, and phase diagram nature.
For fundamental study and practical application, the seeding growth of REBa₂Cu₃O_7-x superconductors has been conducted in our lab by Top-Seeded Solution-Growth, Top-Seeded Melt-Growth, and Liquid Phase Epitaxy. Making full use of their unique superheating property, we employed REBa₂Cu₃O_7-x films as universal seed materials to induce the growth of 1) high-performance & high T_p REBa₂Cu₃O_7-x crystals, such as NdBCO and SmBCO, 2) large-sized crystals, 3) recycling failed bulks. The properties of these materials will be discussed.

Prof. Alexander Gabovich
(Institute of Physics, NASU, Kiev, Ukraine)

Stationary Josephson current involving d-wave superconductors with charge density waves

Streszczenie ( ), ( )
It is shown that charge density waves (CDWs) (intrinsic, e.g., to cuprates) can conspicuously alter dependences of the stationary Josephson currents between d-wave superconductors with CDWs on the angles between crystal axes and the junction planes. Angular and doping current dependences are essentially different for checkerboard and unidirectional CDWs. Josephson current measurements can supplement photoemission and tunnel spectroscopic studies to elucidate superconducting order parameter symmetry, detect CDWs and find their specific configuration.

Dr Kay Potzger
(Helmholtz Centrum Dresden Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Material Research)

Ion beams for magnetic materials research: TRIDYN simulation-fundamentals and application

Streszczenie ( ), ( )
Ion implantation is a versatile tool in order to introduce dopants into materials as well as structural defects far from thermal equilibrium. Since both defects creation as well as doping are inherently connected during ion irradiation, theoretical models are required in order to predict the projected ion range, sputtering or other effects connected to structural defects. In the talk, examples on doping and defects of magnetic thin films will be given. Moreover, the TRIDYN code for the simulation of ion-matter interaction will be introduced.

dr Sławomir Mamica
(Zakład Fizyki Nanomateriałów, Wydział Fizyki Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu)

Płaski vortex magnetyczny w dwuwymiarowych nanokropkach

Streszczenie ( ), ( )
Własności nanokropek magnetycznych są przedmiotem intensywnych badań ze względu na potencjalne zastosowania, takie jak zapis danych, przetwarzanie informacji, detekcja i pułapkowanie nanocząstek magnetycznych, nanooscylatory czy wytwarzanie wyższych harmonicznych promieniowania mikrofalowego. Ponadto, współistnienie lokalnych oddziaływań wymiennych i dalekozasięgowych oddziaływań dipolowych, z których każde dąży do innej konfiguracji magnetycznej, prowadzi do bogactwa (meta)stabilnych konfiguracji magnetycznych, w tym stanu typu 'vortex'. Stan taki opisują dwie charakterystyczne wielkości: chiralność, określająca zwrot namagnesowania w płaszczyźnie kropki, oraz polarność, określająca zwrot rdzenia vortexu. Kluczową rolę w ich przełączaniu okazują się grać wzbudzenia falowo-spinowe. Ponadto, mają one istotny wpływ na stabilność konfiguracji magnetycznej, także dla układów mniejszych niż charakterystyczna długość wymiany.

W naszej pracy korzystamy z modelu mikroskopowego bazującego na równaniu Landaua-Lifszyca. Badamy stan płaskiego vortexu w nanokropkach i nanopierścieniach: jego stabilność oraz widmo wzbudzeń falowo-spinowych w zależności od stosunku oddziaływań dipolowych do wymiennych oraz od wielkości i geometrii kropki. To, jakiego typu fale spinowe są obserwowane w badaniach doświadczalnych oraz symulacjach mikromagnetycznych, w istotny sposób zależy od sposobu ich wzbudzania oraz metody pomiarowej. Przykładowo, w kropkach okrągłych jako stan o najniższej częstotliwości były obserwowane stany azymutalne różnego rzędu, stany zlokalizowane, a także stan fundamentalny, będący odpowiednikiem stanu jednorodnego. Z naszych badań wynika, iż owo bogactwo obserwowanych fal spinowych jest wynikiem przede wszystkim kompromisu pomiędzy oddziaływaniami dipolowymi i wymiennymi. W szczególności interesuje nas ewolucja dwóch specyficznych stanów w widmie: stanu o najniższej częstotliwości oraz stanu fundamentalnego, którego częstotliwość prawie się nie zmienia w szerokim przedziale stosunku oddziaływań dipolowych do wymiennych. Dokonujemy także analizy hybrydyzacji stanów. Zjawisko hybrydyzacji zyskuje na znaczeniu w świetle najnowszych badań ukazujących jego niebagatelną rolę jaką odgrywa w urządzeniach plazmonicznych.

dr Sylvain Petit
(Laboratoire Léon Brillouin, CEA Saclay, 91190 Gif sur Yvette, France)

Spin dynamics in highly frustrated pyrochlore magnets

Streszczenie ( ), ( )
Geometrical magnetic frustration is a central concept in condensed matter physics, at the heart of a number of issues. In this field, rare earth pyrochlore magnets R₂Ti₂O₇ (R is a rare earth) play a prominent role, as they form model systems showing a rich variety of ground states, depending on the balance between dipolar, exchange interactions and crystal field. Actually, the crystal electric field (CEF) scheme drives different kinds of anisotropies, for instance Ising-like or XY, with magnetic moments respectively constrained along or perpendicular to the local <111> axes. In the Ising-like case, an effective ferromagnetic interaction leads to a degenerate ground state. The ground state is then a "spin-ice", as for instance in Ho₂Ti₂O₇ and Dy₂Ti₂O₇ and exhibits fractionalized excitations (the celebrated magnetic monopoles). In contrast, Tb₂Ti₂O₇ remains a cooperative paramagnet, or a "quantum spin ice", with strongly correlated moments still fluctuating at 50 mK. The reason for this behavior remains so far a theoretical puzzle and an experimental challenge. Recent time of flight neutron and triple-axis neutron scattering experiments have recently shed light in this field, revealing a complex ground state characterized by "pinch points" (a so-called Coulomb phase) and supporting a low energy (bosonic) excitation. These studies reveal further that a coupling between CEF transitions and an acoustic phonon mode is likely at the origin of these properties. By combining the same kind of experiments, we will also review the case of an antiferromagnetic XY system, namely Er₂Ti₂O₇. In this case a transition towards a Néel state is observed, probably induced by an order-by-disorder mechanism. Effective exchange parameters can then be extracted from S(Q,?).

mgr Andrei Sazanovich
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetoelectric properties of ferromagnetic/ferroelectrics layered Heterostructures

Streszczenie ( ), ( )
This work presents the results of the investigations of structural, magnetic and magnetoelectric (ME) properties of ferromagnets/ferroelectrics layered heterostructures. The ferromagnetic (FM) constituents of the heterostructures, Co, Ni, NiFe, were grown on a ferroelectric (FE) PbZr_1-xTi_xO₃ (PZT) substrate using ion bean sputtering/deposition technique. Special attention was paid to the structure of the interfaces between ferromagnetic and ferroelectric layers. The magnetic and magnetoelectric measurements have allowed to determine the influence of number, thickness and chemical composition of layers on the magnitude of ME response. Based on the single element structures, the multicomponent heterostructures were formed. The biggest value of ME response of 250 mV/cm Oe was found for three-component permalloy based heterostructures (Py/PZT/Py)₃.

Prof. Vitalii Zablotskii
(Institute of Physics AS CR, Prague, Czech Republic)

Control of living cell machinery by high gradient magnetic fields

Streszczenie ( ), ( )
To manipulate mesenchymal stem cells free of magnetic nanoparticles by a high-gradient magnetic field, we used high quality micro-patterned NdFeB films around which the stray field's value and direction drastically change across the cell body. Interactions between a micro-magnet array producing high-gradient magnetic fields and living cells may guide the establishment of cell networks due to the cellular response to a magnetic field. Such micro-magnet arrays affect the stem cells in two main ways: i) causing cell migration and adherence to a covered magnetic surface and ii) elongating the cells in the directions parallel to the edges of the micro-magnet.
Manipulating the fate and spatial organization of stem cells and the creation of an interconnected cell network with externally applied magnetic fields opens exciting perspectives for tissue engineering and regenerative medicine. The influence of spatially modulated high gradient magnetic fields on cellular functions of human THP-1 leukemia cells is also studied. We demonstrate that micro-magnet arrays induce: i) cell swelling, ii) prolonged increased ROS production, iii) inhibit cell, proliferation, and iv) elicit apoptosis of THP-1 monocytic leukemia cells in the absence of chemical or biological agents. We discuss physical aspects of controlling cell functions by focused magnetic gradient forces and their implications in understanding a wide range of cell physiological processes.

mgr Valeriy Bezusyy
(Instytut Fizyki PAN)

Wpływ domieszkowania na własności transportowe kryształów FeTe_0.65Se_0.35

Streszczenie ( ), ( )
Omówione będą wyniki badań transportowych kryształów FeTe_0.65Se_0.35 domieszkowanych metalami przejściowymi (Co, Ni i Cu) w miejsce żelaza. Kryształy wyhodowane zostały metodą Bridgmana z różną szybkością schładzania, co ma wpływ zarówno na ich jakość krystalograficzną, jak też na własności transportowe i temperaturę przejścia do stanu nadprzewodzącego, T_c. Domieszki obniżają T_c z różną szybkością, skorelowaną z walencyjnością domieszek. Oporność w stanie normalnym jest niemal stała dla kryształów z domieszką Co, lecz rośnie silnie dla domieszki Ni. Dodatni współczynnik Halla w niedomieszkowanych kryształach maleje niemal do zera dla dużych zawartości Co oraz zmienia znak na ujemny w niskich temperaturach dla próbek z zawartością Ni większą od 5.5%, co wskazuje na rosnący udział elektronów w przewodnictwie. Przedyskutowane zostaną wnioski wynikające z tych badań.

mgr Iryna Zaytseva
(Instytut Fizyki PAN)

Przejście nadprzewodnik-izolator w trójwarstwach Si/Nb/Si

Streszczenie ( ), ( )
Omówione zostaną wyniki badań własności strukturalnych i transportowych ultracienkich warstw niobu, o grubościach w zakresie od 1 do 50 nm. Warstwy osadzone były na szklanych podłożach metodą rozpylania magnetronowego, w postaci trójwarstw Si/Nb/Si. Nadprzewodnictwo zanika dla warstw cieńszych niż 1.3 nm. Dla ultracienkich warstw opór w granicy T = 0 nasyca się. Sugeruje to, że w tym układzie zamiast przejścia nadprzewodnik-izolator występuje przejście nadprzewodnik-metal. Ciekawym rezultatem jest obserwacja zmiany znaku nośników prądu obserwowana w pomiarach współczynnika Halla, z dodatniego dla grubych warstw, na ujemny w ultracienkich warstwach. Przedyskutowane będą możliwe przyczyny tej zmiany.

prof. nzw. dr hab. Andrzej Łusakowski
(Instytut Fizyki PAN)

Anizotropia magnetyczna w GeMnTe - obliczenia z pierwszych zasad

Streszczenie ( ), ( )
Wyniki eksperymentów przeprowadzonych na cienkich warstwach GeMnTe jednoznacznie wskazują, że dla koncentracji manganu rzędu 10% łatwa oś magnetyzacji skierowana jest prostopadle do warstwy, natomiast dla wyższych koncentracji, rzędu 20%, równolegle. Jest to prawdopodobnie związane z symetrią krystaliczną, która ulega zmianie z romboedrycznej na kubiczną wraz ze zwiększaniem zawartości manganu w krysztale.
Przedstawione zostaną wyniki obliczeń z pierwszych zasad energii anizotropii magnetycznej. Wyniki te potwierdzają hipotezę, że energia anizotropii magnetycznej istotnie zależy od symetrii krystalicznej i koncentracji nośników. Pokazany będzie również wpływ nieporządku chemicznego na tę energię.

mgr Ewelina Milińska
(Instytut Fizyki PAN)

Właściwości magnetyczne strukturyzowanych układów zawierających ultracienką warstwę Co

Streszczenie ( ), ( )
W czasie seminarium omówione zostaną właściwości magnetyczne układów z ultracienką warstwą Co. Przedstawione wyniki badań dotyczą ciągłych i strukturyzowanych układów cienkowarstwowych. Strukturyzacja magnetyczna warstwy Co wymuszona jest poprzez bufor w formie samoorganizujących się wysp Au na powierzchni warstwy Mo. W ten sposób uzyskano układ kropek magnetycznych o rozmiarach kilkuset nanometrów o namagnesowaniu prostopadłym. Badania eksperymentalne prowadzono przy pomocy technik MFM (mikroskopia sił magnetycznych) i PMOKE (magnetometria oparta na polarnym efekcie Kerra). W szerokim zakresie rozmiarów kropki wykazują jednodomenową strukturę magnetyczną. W celu uzupełnienia otrzymanych wyników eksperymentalnych przeprowadzono mikromagnetyczne obliczenia numeryczne wykorzystujące równanie LLG (Landau-Lifshitz-Gilbert). Analizie poddano kropki magnetyczne o różnym kształcie, rozmiarze i strukturze wewnętrznej (typu core-edge). Omówione będą zróżnicowane właściwości magnetyczne i procesy przemagnesowania wynikające ze struktury wewnętrznej badanych kropek.

dr hab. Danuta Kruk, prof. UWM
(Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Wydział Matematyki i Informatyki)

Procesy relaksacji protonowej w cieczach superparamagnetycznych

Streszczenie ( ), ( )
Nanocząstki magnetyczne wprowadzone do cieczy prowadzą do silnego zwiększenia szybkości relaksacji protonowej, będąc w ten sposób bardzo obiecującym materiałem jako środki kontrastujące w obrazowaniu medycznym. Efekt ten jest badany z wykorzystaniem relaksometrii Magnetycznego Rezonansu J?drowego (MRJ). Relaksometria MRJ, oparta na metodzie 'Field Cycling' (FC), umożliwia pomiar szybkości relaksacji protonowej w obszarze częstości rezonansowych obejmującym co najmniej trzy rzędy wielkości (około 10 kHz - 20 MHz), podczas gdy 'standardowe' eksperymenty MRJ przeprowadzane są dla jednej częstości.
W pierwszej części seminarium przedstawione zostaną podstawy relaksometrii FC MRJ, mechanizm indukowania procesów relaksacji protonowej w cieczach zawierających superparamagnetyczne nanocząstki oraz główne założenia teorii relaksacji jądrowej w układach superparamagnetycznych. Teoretycznie przewidziane efekty zostaną, w dalszej części, zilustrowane przez obszerny materiał eksperymentalny (dyspersja relaksacji protonowej spin-sieć) dla nanocząstek Fe₂O₃ o różnych rozmiarach i kształcie (sferyczny, sześcienny) rozpuszczonych w cieczach o istotnie różnym współczynniku dyfuzji translacyjnej zmieniającym się w szerokim zakresie wskutek zmiany temperatury. Zostanie pokazane, że odpowiednie modele teoretyczne procesów relaksacji jądrowej umożliwiają konsystentną analizę wyników eksperymentów relaksacyjnych, wyjaśniając ich mechanizm i pozwalając przewidzieć stopień zwiększenia szybkości relaksacji. Analiza taka prowadzi do wyznaczenia parametrów charakteryzujących nanocząstki - nie tylko ich efektywnego spinu (momentu magnetycznego) lecz również czasów relaksacji elektronowej, które są eksperymentalnie trudno dostępne w inny sposób, i ich zależności od temperatury.

dr hab. Aleksander Wittlin
(Instytut Fizyki PAN)

Wirtualny środek płatniczy o nazwie "Bitcoin"

Streszczenie ( ), ( )
Bitcoin jest jedną z pierwszych realizacji pomysłu wirtualnych elektronicznych pieniędzy. Jest to zarazem (udana?) próba wykorzystania powszechności Internetu, dostępności narzędzi do cyfrowego przetwarzania informacji i znanych wcześniej technik kryptograficznych do stworzenia mechanizmu emisji, dystrybucji i użytkowania formy pieniądza nie opartej o autorytet żadnego kraju ani banku oraz pozbawionej ustalonego parytetu względem jakiejkolwiek materialnej reprezentacji. Przedstawię konstrukcję systemu Bitcoin, jego historię i stan dzisiejszy. Przedyskutuje także możliwe scenariusze ewolucji elektronicznych pieniędzy i ich wpływu na współczesny świat.

Kurs bitcoina względem dolara na przestrzeni ostatnich dwóch lat (prawa oś - skala logarytmiczna) i ilość dziennych transakcji giełdy bitcoinów MtGox (lewa oś - skala liniowa).

dr Ryszard Geniusz
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Wzbudzenia namagnesowania w wybranych strukturyzowanych warstwach

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawione zostaną wybrane efekty zachowania się fal spinowych w strukturyzowanych warstwach. Zaprezentowane zostanie zjawisko liniowych i nieliniowych wzbudzeń namagnesowania w submikronowych dyskach z permaloju. Omówione będą również efekty propagacji fal spinowych w warstwach granatów YIG z: (i) pojedynczym otworem - zjawisko dyfrakcji fal; (ii) linią otworów - efekt całkowitego wewnętrznego odbicia tych fal; (iii) anizotropia wzbudzeń w dwuwymiarowej sieci otworów. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem: (i) spektrometru nieelastycznego rozpraszania światła Brillouina (BLS) z rozdzielczością czasową i przestrzenną (ok. 40 mikrometrów lub 300 nm); (ii) klasycznego spektrometru FMR na pasmo X; (iii) ostatnio uruchamianego szerokopasmowego spektrometru VNA-FMR do częstości 40 GHz. Wyniki eksperymentalne interpretowano korzystając między innymi z teorii fal płaskich i symulacji mikromagnetycznych. Zaproponowane będą nowe struktury magnoniczne w oparciu o naświetlane jonami magnetyczne nanostruktury.

dr E. Młyńczak
(Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH oraz Forschungszentrum Jülich GmbH, PGI-6, 52425 Jülich, Germany)

Właściwości interfejsów w magnetycznych nanostrukturach metal- tlenek

Streszczenie ( ), ( )
Precyzyjny opis struktury chemicznej interfejsów występujących w układach wielowarstwowych jest konieczny do zrozumienia ich właściwości magnetycznych, m. in. efektu sprzężenia wymiennego 'exchange bias'. W prezentacji zostaną przedstawione wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych za pomocą spektroskopii mössbauerowskiej elektronów konwersji (CEMS), które pozwoliły na stworzenie modeli strukturalnych dwuwarstw złożonych z Fe oraz tlenków o strukturze krystalicznej typu NaCl (B1): MgO, FeO, CoO oraz NiO. Dwuwarstwy zostały wytworzone w warunkach ultra wysokiej próżni (UHV) metodą epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Standardowe techniki charakteryzacji powierzchniowej w warunkach UHV, takie jak dyfrakcja elektronów niskoenergetycznych (LEED), spektroskopia elektronów Augera (AES) oraz spektroskopia fotoelektronów (XPS) zostały zastosowane in situ w celu pełnej charakteryzacji otrzymanych układów. Właściwości magnetyczne dwuwarstw określono za pomocą magnetooptycznego efektu Kerra, mierzonego ex situ. W prezentacji zostanie przedstawiony wpływ struktury chemicznej dwuwarstw na ich właściwości magnetyczne. Dodatkowo, zostanie również przedyskutowana relacja między orientacją krystaliczną tlenku CoO, a właściwościami magnetycznymi dwuwarstw Fe/CoO.

dr Stanisław Koleśnik
(Department of Physics, Northern Illinois University, DeKalb, IL 60115)

Podwójny perowskit La₂MnNiO₆ - wpływ podstawień i niestechiometrii na własności magnetyczne

Streszczenie ( ), ( )
Podwójny perowskit La₂MnNiO₆ jest interesującym przykładem ferromagnetycznego izolatora, którego własności magnetyczne silnie zależą od stopnia uporządkowania jonów Mn⁴⁺ i Ni²⁺, zależnego w dużej mierze od warunków syntezy. Omówię wpływ heterowalencyjnych podstawień w miejsce lantanu, niestechiometrii Mn/Ni oraz tlenowej na własności magnetyczne rodziny pochodnych materiałów (La,A)₂Mn_1+xNi_1-xO_6-d. W szczególności omówię nowe stabilne fazy, powstające wskutek obniżenia zawatości tlenu, zawierające Mn³⁺ i Ni²⁺.

dr hab. Maciej Sawicki
(Instytut Fizyki PAN)

Ferromagnetyczny (Ga,Mn)N - nowa jakość w spintronice półprzewodnikowej

Streszczenie ( ), ( )
Z całej rodziny półprzewodników półmagnetycznych największy potencjał w badaniach spintronicznych wykazywaą jak dotąd GaMnAs, kanoniczny rozcieńczony półprzewodnik ferromagnetyczny. W trakcie seminarium przedstawię nowy materiał o wcale nie mniejszym potencjale: (Ga,Mn)N. Zaprezentuję wyniki sugerujące inny niż w (Ga,Mn)As, nadwymienny, charakter ferromagnetycznego sprzężenia Mn-Mn w (Ga,Mn)N. Przedstawię diagram fazowy TC(xMn) i wykładniki krytyczne przejścia paramagnetyk-ferromagnetyk. W końcowej części zaprezentuję wyniki pierwszych pomiarów transportu zależnego od spinu w strukturach typu filtr spinowy: n-GaN/(Ga,Mn)/n-GaN, gdzie (Ga,Mn)N pełni rolę izolatora ferromagnetycznego. Przedstawię też wyniki sugerujące możliwość zastosowania (Ga,Mn)N jako detektora polaryzacji spinowej wykorzystując nowy rodzaj magnetooporu: "spin-hall magnetoresistance".

• M. Sawicki, T. Devillers, S. Gałęski, C. Simserides, S. Dobkowska, B. Faina, A. Grois,A. Navarro-Quezada, K. N. Trohidou, J. A. Majewski, T. Dietl, and A. Bonanni,
  Phys. Rev. B 85, 205204 (2012).
• G. Kunert, S. Dobkowska, Tian Li, H. Reuther, C. Kruse, S. Figge, R. Jakieła, A. Bonanni,J. Grenzer, W. Stefanowicz, J. von Borany, M. Sawicki, T. Dietl, and D. Hommel,
  Appl. Phys. Lett. 101, 022413 (2012).
• S. Stefanowicz, G. Kunert, C. Simserides, J. Majewski, W. Stefanowicz, H. Reuther, C. Kruse, Tian Li, S. Figge, A. Bonanni, D. Hommel, M. Sawicki, T. Dietl,
  Phys. Rev. B 88, 081201(R) (2013).

Prof. Bryan L. Gallagher
(University of Nottingham, UK)

Critical behaviour in GaMnAs and the development of antiferromagnetic semiconductors

Streszczenie ( ), ( )
Brak.

prof. dr hab. Henryk Szymczak
(Instytut Fizyki PAN)

Naturalny i sztuczny lód spinowy (monopole magnetyczne)

Streszczenie ( ), ( )
We wstępnej części referatu przedstawię dotychczasowe wyniki naszych badań tlenków o strukturze typu kagome i porównam je z badaniami tlenków o strukturze typu pirochloru. W obu grupach tlenków występuje frustracja geometryczna oddziaływań spinowych. Szczególnie interesujące są tlenki Dy₂Ti₂O₇ i Ho₂Ti₂O₇ w których jony ziem rzadkich są jonami Isinga, oddziaływania między nimi mają charakter ferromagnetyczny a stan podstawowy tego układu jest stanem "lodu spinowego". Wzbudzenia elementarne w lodzie spinowym mają ładunek magnetyczny i zachowanie podobne do monopoli magnetycznych. Omówione zostaną badania doświadczalne monopoli magnetycznych, w tym właściwości transportowych długożyciowych monopoli. Niedawno D. Khomskii (Nature Communications, 2012) pokazał, że monopole magnetyczne, oprócz ładunku magnetycznego, powinny posiadać elektryczny moment dipolowy. W ten sposób analogia elektryczność - magnetyzm staje się pełniejsza. Pojawia się też możliwość sterowania układami z monopolami magnetycznymi przy pomocy prądu elektrycznego. Właściwości monopoli magnetycznych można również badać w tzw. "sztucznym lodzie spinowym". Metodami elektronolitografii wytwarza się 2D jednorodną sieć (typu kagome lub kwadratową) jednodomenowych ferromagnetycznych nano-wysepek (zwykle zbudowanych z permaloju lub kobaltu), pozwalającą na obserwację frustracji lodu spinowego i monopoli. Anizotropia kształtu zapewnia "Isingowski" charakter wysepek. Przedyskutuję właściwości takich sieci, wykresy fazowe i rolę różnorakich defektów sieci. Pokażę przykłady sieci wytworzonych w Instytucie Fizyki Molekularnej PAN.

Prof. Koki Takanashi
(Institute for Materials Research (IMR), Tohoku University, Japan)

Advanced spintronic materials for generation and control of spin current

Streszczenie ( ), ( )
"Spin current", i.e., the flow of spin angular momentum, in magnetic nanostructures has emerged as a fascinating physical concept during the recent development of spintronics. In magnetic nanostructures, magnetism correlates strongly with electronic transport and also other physical properties, leading to the mutual control of magnetic, transport, and other physical properties. Spin current is the most basic concept relevant to the mutual control, and efficient generation and precise control of spin current in magnetic nanostructures are key technologies for the further development of spintronics. There are two kinds of spin current: one is accompanied by an electric current, and the other is not. Spin current without an electric current is called pure spin current, which is actually generated by several experimental methods such as non-local spin injection, spin Hall effect, spin pumping, spin Seebeck effect, and so on. For recent years spin current has been extensively investigated, and particularly the understanding of pure spin current has dramatically developed.

In this lecture, the concept, historical background, and recent progress in research of spin current will be reviewed, and then some topics on advanced materials for the generation and control of spin current will be introduced, with a focus on magnetic ordered alloys: half-metallic Heusler alloys as a highly efficient spin injector/detector and L10-ordered alloys with high magnetic anisotropy as a perpendicularly polarized spin injector/detector.

dr Beata Górka-Kostrubiec
(Instytut Geofizyki PAN, Warszawa)

Magnetometria jako narzędzie do oceny zanieczyszczeń środowiska

Streszczenie ( ), ( )
W ostatnich 20-stu latach metody magnetyczne stosowane dotychczas w badaniach paleomagnetycznych są bardzo intensywnie rozwijane w magnetyzmie środowiskowym. Magnetometria jest tanią, dokładną i szybką metodą, którą można wykorzystać do śledzenia zanieczyszczeń w glebach, powietrzu i w wodzie. Zastosowanie metody magnetycznej do oceny zanieczyszczenia ąrodowiska opiera się na pomiarach parametrów magnetycznych zawartych w zanieczyszczeniach silnie magnetycznych tlenków żelaza, wodorotlenków i siarczków, które są stowarzyszone z metalami ciężkimi i innymi toksycznymi pierwiastkami lub związkami. Z dotychczasowych badań wiadomo, że podatność magnetyczna i namagnesowanie są dobrym wskaźnikiem poziomu zanieczyszczeń powietrza zewnętrznego i gleby ponadto zawartość cząstek magnetycznych zanieczyszczeń ściśle koreluje z zawartością pierwiastków i związków szkodliwych dla zdrowia takich jak metale ciężkie, poliaromatyczne węglowodory PAH.
Najczęściej badanym parametrem jest podatność magnetyczna, która jest czuła na zawartość magnetycznych cząstek w zanieczyszczeniach. Parametry histerezy magnetycznej (H_c, H_cr, M_s, M_rs), zależność podatności od częstotliwości pola magnetycznego (χ_fd), bezhisterezowa podatność magnetyczna χ_ARM oraz pomiary w funkcji temperatury SRM(T) i κ(T) umożliwiają określenie mineralogii, wielkości i stanu domenowego cząstek magnetycznych oraz na ich podstawie określenia źródeł pochodzenia zanieczyszczeń.

Prof. Adekunle Adeyeye
(Department of Electrical & Computer Engineering, National University of Singapore)

Artificial Ferromagnetic Nanostructures: An Experimental Platform for Magnonics

Streszczenie ( ), ( )
Artificial ferromagnetic nanostructures with periodic lateral contrasts in magnetization are known as "magnonic crystals" (MCs), conceived as the magnetic analogue of photonic crystals. Recently, there is growing interest in the fundamental understanding of the spin wave propagation in MCs because of their huge potential in a wide range of applications such as microwave resonators, filters and spin wave logic devices. With advances in controlled nanofabrication techniques, it is now possible to synthesize high-quality periodic bi-component magnetic nanostructures with precisely controlled dimensions. The band spectrum of MCs consists of allowed states magnonic bands and forbidden states (magnonic gaps) that can be tuned by magnetic fields or geometrical parameters. We have shown that MCs represent a perfect system for studying excitations on disordered periodical lattices because of the possibility of controlled variation in the degree of disorder by varying the applied magnetic field [1]. We have also demonstrated functionality of magnetic logic based on a reconfigurable MC in the form of a meander-type ferromagnetic nanowire [2]. A ferromagnetic resonance method employing a microscopic coplanar waveguide was used to detect the logic state of the structure coded in its magnetic ground state.This talk will be divided into 3 parts: the first part will focus on strategies we have developed for synthesizing high-quality 1-D and 2-D MCs using deep ultra-violet lithography technique at 248 nm exposure wavelength. Using resolution enhancement techniques, we have fabricated arrays of ferromagnetic nanostructures with lateral dimensions and inter-element spacing below the conventional resolution limit of optical lithography tools. The second part will focus on results of our recent systematic investigation of both the static and dynamic properties of MCs using a combination of magneto-optical Kerr effect measurements, magnetic force microscopy, broadband ferromagnetic resonance spectroscopy, magneto transport measurements and micromagnetic simulations. In the third part, the concept of binary magnetic nanostructures will be introduced and their potential application in magnetic logic devices demonstrated.

[1] J. Ding, M. Kostylev, and A. O. Adeyeye, Physical Review Letters 107, 047205 (2011).
[2] J. Ding, M. Kostylev, and A. O. Adeyeye, Applied Physics Letters 100, 062401 (2012).

Prof. Rudolf Schaefer
(Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW), Dresden, Germany)

Magneto-Optic Analysis of Magnetic Microstructures

Streszczenie ( ), ( )
The rich world of magnetic microstructure or magnetic domains, extending from visible dimensions down to the nano-scale, forms the mesoscopic link between the fundamental physical properties of a magnetic material and its macroscopic properties and technical applications, which range from films for computer storage technology to magnetic cores for electrical machinery. Hysteresis phenomena, energy loss in inductive devices, noise in sensors, or the magnetoresistive properties of modern spintronic devices can be decisively determined by the peculiarities of the underlying magnetic microstructure, especially by irreversibilities in the magnetization process. Therefore any development and optimization of magnetic materials, which is usually accompanied by the measurement of magnetization curves, requires an understanding of the underlying domains and their reaction to magnetic fields, which, in most cases, can only be gained by direct imaging.The presentation will address different aspects of magnetic microstructure adapted, where possible, to the interest of the audience and supported by domain observation using Kerr microscopy. This may include domains and magnetization processes in bulk magnetic material like oriented and non-oriented electrical steel, amorphous and nanocrystalline ribbons or permanent magnets, as well as thin films and multilayers. Fast magnetization processes can also be considered. Most challenging is the analysis of hidden (internal) domains and processes in bulk material. They are relevant for material performance and their analysis requires surface imaging in combination with domain modeling and some volume-sensitive imaging method. Aside from their scientific and technical relevance, magnetic microstructures are also aesthetically appealing, an aspect that will be part of the presentation.

prof. dr hab. Andrzej Zięba
(Wydział Fizyki i Techniki Jądrowej, Akademia Górniczo-Hutnicza)

Dobór założeń dla stosowalności klasycznej oceny niepewności pomiarów

Streszczenie
Przedyskutuję standardowy zestaw czterech założeń przyjmowanych przyocenie niepewności pomiaru, przy których zwykłe wzory na średnią i odchylenie standardowe są optymalne, oraz zalety wprowadzenia założeń o równoważności obserwacji zamiast postulatuidentyczności rozkładów prawdopodobieństwa.

dr Dariusz J. Gawryluk
(Instytut Fizyki PAN, Warszawa)

Właściwości stanu nadprzewodzącego i mikrostruktura monokryształów chalkogenków żelaza

Streszczenie ( ), ( )
Chalkogenki żelaza - związki zawierające chalkogen (atom z szesnastej grupy układu okresowego) - są wciąż rozszerzającą się rodziną nadprzewodników, o temperaturze krytycznej wynoszącej obecnie nawet do 65 K, charakteryzujących się prostą budową krystalograficzną.
Obecnie uwaąa się, że nieporządek strukturalny wywołany na przykład kinetyką wzrostu kryształów czy też niehomogenicznoąć układu są konieczne do wystąpienia zjawiska nadprzewodnictwa w kryształach chalkogenków żelaza. Zaprezentowany zostanie wpływ faz mniejszościowych na właściwosci magnetyczne i nadprzewodzące kryształów FeTe_0.65Se_0.35. Omówione zostaną również propozycje pozwalające na zmniejszenie ilości zanieczyszczeń magnetycznych w kryształach Fe-Te-Se.
Wykorzystując techniki SEM/EDX oraz XRD, zbadano możliwość występowania segregacji pierwiastków składowych wzdłuż kierunku wzrostu w kryształach FeTe_0.65Se_0.35 i FeTe_0.5Se_0.5. Zaprezentowane będzie jak zmiany składu w kryształach wpływają na ich właściwości nadprzewodzące.
Badania przeprowadzone na monokryształach pokazują, że spośród wszystkich metali tylko kobalt, nikiel i miedź wbudowują się w monokrystaliczną matryce zastępując jony żelaza. Pokazane zostaną wyniki badań występowania segregacji Fe/TM (TM = Co, Ni i Cu) i Te/Se wzdłuż kierunku wzrostu w kryształach Fe_1-zTM_zTe_0.65Se_0.35. Przedstawiony zostanie wpływ niejednorodności układu na właściwosci stanu nadprzewodzącego.
Zaprezentowane zostaną wyniki wpływu ciśnienia hydrostatycznego na parametry termodynamiczne stanu nadprzewodzącego w monokryształach FeTe_0.5Se_0.5. Omówione zostanie również zastosowanie ciśnienia chemicznego, w wyniku interkalacji potasu między warstwy Fe/Se, oraz jego wpływ na parametry stanu nadprzewodzącego.

Ks. dr Robert Skrzypczak
(Papieski Wydział Teologiczny w Warszawie, Wyższe Metropolitalne Seminarium Duchowne św. Jana Chrzciciela w Warszawie)

Sobór Watykański II - czy jeszcze aktualny, czy potrzeba innego?

Streszczenie ( ), ( )
Brak.

dr hab. Tomasz Cichorek
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

Kwantowe zjawiska emergentne w wypełnionych skutterudytach arsenowych

Streszczenie ( ), ( )
Jednym z najistotniejszych zagadnień fizyki ciała stałego są nie dające się przewidzieć a priori zachowania emergentne układów makroskopowych, których stan podstawowy determinują efekty kwantowe. Bogactwem kwantowych zjawisk emergentnych charakteryzuje się stosunkowo nieliczna grupa związków typu MT₄X₁₂, gdzie M = metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych lub lantanowce, T = Fe, Ru lub Os, X = P, As lub Sb. Budowa krystaliczna wypełnionych skutterudytów (struktura bcc), a szczególnie unikatowe usytuowanie atomu M wewnątrz matrycy MT₄X₁₂, leży u podstaw m.in.: nadprzewodnictwa wielopasmowego w LaRu₄As₁₂ (T_c = 10.3 K, H_c2 ~ 10.2 T), anizotropii indukowanego polem magnetycznym przejścia izolator-metal w CeOs₄As₁₂ oraz możliwością osiągnięcia kwantowego punktu krytycznego w ferromagnetyku NdOs₄As₁₂.

Prof. dr Bogdan Dąbrowski
(Department of Physics, Northern Illinois University, DeKalb, IL, USA)

Conceiving Complex Oxides with Favorable Properties

Streszczenie ( ), ( )
Transition metal oxides have been studied for several decades because of their intriguing properties resulting from strong coupling among crystal lattice and electron's orbital, charge and spin. Much has been learned about optimizing synthesis conditions and controlling structure-property relationships, for example, the magnetism, conductivity and ferroelectricity. In this talk I will describe our recent attempts to utilize this vast knowledge to design new perovskites and related materials with new characteristics such as multi-ferroelectricity and enhanced thermoelectric power. In addition, oxides exhibit unique oxygen non-stoichiometry, which was used extensively to vary the valence state of transition metals and, as such, control the properties, for example Tc in high-temperature superconducting copper oxides. However, oxygen non-stoichiometry itself can be regarded as a useful property. I will show how the remarkable oxygen intake-release capability can be controlled in hexagonal manganites to devise new oxygen separation and storage materials.

mgr Sabina Lewińska
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetyczne przemiany fazowe w oliwinie niklowym LiNiPO₄

Streszczenie ( ), ( )
Fosfooliwin niklowy należy do grupy związków intensywnie badanych pod kątem przydatności do zastosowania jako katoda w bateriach litowo-jonowych. Poza aspektem aplikacyjnym materiał ten ma intrygujące właściwości magnetyczne w niskich temperaturach - w szczególnoąci obserwuje się dwuetapowe stabilizowanie się uporządkowania antyferromagnetycznego. Wraz z obniżaniem temperatury następuje najpierw przejście ciągłe do niewspółmiernej fazy modulowanej, a następnie przejście nieciągłe do fazy antyferromagnetycznej. Przedstawione zostaną wyniki badania właściwości cieplnych (ciepła właściwego), momentu skręcającego i namagnesowania, przeprowadzone w szerokim zakresie temperatur (obejmującym występowanie wspomnianych przemian fazowych), w polu magnetycznym o indukcji do 9 T. Wykonane zostały badania próbki monokrystalicznej i próbki proszkowej. Zestawienie wyników uzyskanych dla obu tych próbek pozwoliło zinterpretować i opisać teoretycznie niespotykany kształt anomalii ciepła właściwego towarzyszącej wspomnianym przemianom fazowym w próbce proszkowej - jako rezultat istnienia rozkładu temperatur przejścia, związanego z rozkładem rozmiarów ziaren w proszku.

Prof. Elena Aksimentyeva
(Ivan Franko National University of Lviv, Ukraine)

Hybrid nanosystems based on conducting polymers and inorganic semiconductors

Streszczenie ( ), ( )
Nanostructures based on inorganic and organic semiconductors have attracted a great attention due to the prospect of using of such structures in the solar cells, light emitting diodes, sensors, and memory devices. Special place is occupied by heterogeneous systems based on semiconductors with spatially-inhomogeneous structure (layered, porous, dispersive, etc.) and conducting polymers. In the present work an effect of the synthesis conditions on the structure and physical properties of the nanocomposites based on layered crystals of gallium selenide (GaSe), nanoporous silicon (PS), nanocrystals of barium zirconate (BaZrO₃) with conjugated polymers of different types have been studied. For fabrication of these composites the methods of intercalation, self-assembling, oxidative and electrochemical polymerization have been developed. Obtained hybrid nanosystems were studied by FT-IR spectroscopy, XPD analysis, AFM and electron microscopy, tested on conductivity, photo- and cathode luminescence (CL).
From the data of X-ray diffraction, specific conductivity and luminescence spectra, the formation of nanostructure for polyaniline-GaSe (8 - 25 %) composites was confirmed. It has found that intensity of CL for hybrid layer significantly increases as compared with CL for PS without polymer. Polystyrene significantly alters the subsurface structure of BaZrO₃ due to formation of hybrid nanosystem leading to modification of CL spectrum. Observed phenomena are explained by structure investigations.

Prof. dr hab. V. H. Tran
(Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences, Wrocław)

Interplay between magnetism and superconductivity in Eu(Fe_1-xCo_x)₂As₂

Streszczenie ( ), ( )
I will give an overview of the magnetic and superconducting properties of the solid solutions Eu(Fe_1-xCo_x)₂As₂.In particular, I will focus the effect of magnetic fields on superconductivity and magnetic state in the composition Eu(Fe_0.81Co_0.19)₂As₂, for which we recently found that magnetic fields can increase its superconducting transition temperature up to at least 27%. To interpret the field induced superconductivity, several mechanisms, including quantum transition, Jaccarino-Peter effect, low dimensionality and weakening orbital pair-breaking effect will be discussed.

dr Stanisław Koleśnik
(Department of Physics, Northern Illinois University, DeKalb, IL 60115, USA)

Złożona natura prostych perowskitów kubicznych

Streszczenie ( ), ( )
Tlenki metali przejściowych w strukturze perowskitu o ogólnym wzorze ABO₃, gdzie A to jon metalu alkalicznego lub ziem rzadkich a B to jon metalu przejściowego, są materiałami o różnorodnych własnościach fizycznych. W zależności od wyboru metalu przejściowego B obserwować można ferroelektryczność, nadprzewodnictwo, kolosalny magnetoopór, przejście metal-izolator, własności multiferroiczne itd.
Dodatkową komplikacją wprowadza domieszkowanie kationowe i deficyt tlenu. Wynikiem tego są m. in. dystorsje sieci krystalicznej i różne typy uporządkowania kationów i wakansów tlenowych, które z kolei wpływaja na własności transportowe i magnetyczne tych materiałów.
Spośród własności wielu rodzin perowskitowych tlenków zsyntetyzowanych i scharakteryzowanych na Northern Illinois University omówię szerzej dwa wybrane aspekty:

• Z pomiarów magnetycznych, transportowych i dyfrakcji neutronów dla kilku serii różnie domieszkowanego SrMnO₃ stwierdziliśmy, że ewolucja własności antyferromagnetycznych zależy od koncentracji jonów Mn³⁺ w sposób uniwersalny, niezależnie od tego czy jony Mn³⁺wytwarzane są przez podstawienia w węzły A czy B sieci krystalicznej.
• Zsyntetyzowaliśmy serię warstwowych kobaltytów Nd_1-xCa_xBaCo₂O_5.5 z uporządkowaniem kationów i wakansów tlenowych w zakresie x=0-0.2. Domieszkowanie wapniem zachowuje przejście metal-izolator w temperaturze T_MI i powoduje, że temperatura Curie T_C wzrasta i zbliża się do T_MI. To jest największe podwyższenie T_C jakie kiedykolwiek obserwowano dla tych kobaltytów.

dr Maciej Zgirski
(Instytut Fizyki PAN)

Jak działa DC-SQUID?

Streszczenie ( ), ( )
Prezentacja będzie miała charakter dydaktyczny. Przedstawię podstawy fizyczne działania najczulszego magnetometru - DC-SQUIDu. Jego zachowanie w polu magnetycznym zostanie porównane z zachowaniem pierścienia nadprzewodzącego. Dla osób, które do tej pory pobieżnie zetknęły się z zagadnieniem DC-SQUIDu, porównanie to prawdopodobnie okaże się zaskakujące...

dr hab. Marek W. Gutowski
(Instytut Fizyki PAN)

Remont kapitalny niepewności eksperymentalnych

Streszczenie ( ), ( )
Od czasów Galileusza pomiary są integralną częścią uprawiania fizyki. Sama wielkość liczbowa wyniku pomiaru jest jednak niewiele warta dopóki nie wiemy jaka jest jej dokładność. Problem w tym, że dzisiejsze pomiary są przeważnie pośrednie, takie jak np. wykładnik krytyczny w okolicy przemiany fazowej, czy wyznaczenie stałej anizotropii magnetokrystalicznej z pomiarów rezonansu ferromagnetycznego. Dobrze znana różniczka zupełna nie na wiele się tu przydaje, przez co uciekamy się albo do opinii ekspertów, albo do własnego wyczucia, albo też wykonujemy serię obliczeń dobierając na chybił-trafił wartosci interesujących parametrów i dopiero na tej podstawie wyrabiamy sobie pogląd o wielkości niepewności. Tymczasem w podobnych przypadkach, a także takich, w których mamy do czynienia z niepewnościami w dwóch współrzędnych, naprawdę rzetelne wyniki możemy uzyskać metodami rachunków interwałowych (przedziałowych).
W swoim wystąpieniu pokażę dawno oczekiwany związek otrzymywanych wyników interwałowych z bardziej swojskim, statystycznym charakterem poszukiwanych wielkości fizycznych. Okazuje się, że jest to możliwe, o ile uznamy, że procedura opracowania danych doświadczalnych jest w istocie częścią procesu pomiarowego.

prof. dr hab. Łukasz Turski
(Centrum Fizyki Teoretycznej PAN)

Thomasa Kuhna "Rewolucja" 50 lat później

Streszczenie ( ), ( )
50 lat temu Thomas Kuhn opublikował, niewielką książeczkę zatytułowaną "Struktura Rewolucji Naukowej". Książeczka ta wywołała trwajacą do dziś ogólnoświatową ostrą debatę. W tym samym roku przyznano nagrodę Nobla za odkrycie struktury DNA. Jak, z perspektywy 50 lat możemy oceniać rolę "rewolucji" Kuhna i czy jej opis pasuje do prawdziwych rewolucji naukowych jak np. do tej wywołanej przez Cricka, Watsona i Wilkinsa?

dr inż. Anna Krztoń-Maziopa
(Wydział Chemiczny Politechnika Warszawska)

Nadprzewodnictwo a mikroseparacja fazowa w kryształach A_xFe_2-ySe₂ (A = K, Rb, Cs)

Streszczenie ( ), ( )
Wysokotemperaturowe nadprzewodnictwo w niedawno odkrytej rodzinie warstwowych chalkogenków żelaza interkalowanych metalami alkalicznymi budzi niesłabnące zainteresowanie ze względu na stale poszerzającą się paletę nowych materiałów oraz ich niezwykłe własciwosci, takie jak współistnienie nadprzewodnictwa i magnetyzmu, obecność uporządkowanej nadstruktury wakancji Fe i jej transformacja z towarzyszącą jej wysoka wartością momentu magnetycznego, uporządkowanie magnetyczne w temperaturze pokojowej i istnienie tego uporządkowania w stanie nadprzewodzącym, etc. Ostatnie badania przyniosły dodatkowo kontrowersje dotyczące między innymi stechiometrii faz nadprzewodzących oraz wpływu zjawisk mikroseparacji fazowej w kryształach tych związków na własciwosci. W referacie zostaną omówione metody otrzymywania kryształów A_xFe_2-ySe₂ (A = K, Rb, Cs) oraz przedstawione zostaną wyniki badań strukturalnych, składu oraz właściwosci nadprzewodzacych dla wybranych serii kryształów ze szczególnym uwzględnieniem temperaturowych zależnosci przemian strukturalnych i ich ewentualnego wpływu na nadprzewodnictwo.

dr Adam Nabiałek
(Instytut Fizyki PAN)

Lawiny termomagnetyczne oraz zjawiska im towarzyszące w nadprzewodnikach drugiego rodzaju

Streszczenie ( ), ( )
Niestabilność stanu krytycznego w nadprzewodnikach drugiego rodzaju wywołuje zjawisko lawiny termomagnetycznej. W trakcie lawiny termomagnetycznej gwałtownie rośnie temperatura nadprzewodzącej próbki oraz zmienia się rozkład pola magnetycznego w jej objętości. W referacie zostanie omówiona specyfika warunków powstawania lawin termomagnetycznych w nadprzewodnikach wysokotemperaturowych (Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ, La_1.85Sr_0.15CuO₄, YBa₂Cu₃O_7-δ) oraz w dwuborku magnezu. Omówione zostaną również niektóre zjawiska towarzyszące lawinie termomagnetycznej, w tym łamanie symetrii prądów ekranujących oraz gigantyczne skoki magnetostrykcji. Przedstawione zostaną wyniki badań dynamiki towarzyszących lawinom skoków strumienia magnetycznego oraz wpływu grubości nadprzewodzących próbek na lawiny termomagnetyczne. Badania te prowadzono zarówno dla nadprzewodników wysokotemperaturowych jak i konwencjonalnych (NbTi, Nb₃Al, V₃Si).

Prof. Masahiro Yamaguchi
(Tohoku University, Japonia)

Soft Magnetic Thin Film Applications at Radio Frequencies

Streszczenie ( ), ( )
Development of new passive component technologies will enable a "More-than-Moore" paradigm leading to innovative application-specific compact systems. Ferromagnetic thin film materials, having high permeability at (and above) radio frequencies, are candidate materials for use in inductive passive components. This lecture begins with a review of new soft magnetic thin film applications at radio frequencies for future system-in-package (SiP) and system-on-chip (SoC) technologies. Discussions covered in this lecture include:
(1) Development of international cross measurements of RF permeameters to evaluate RF permeability and related FMR profiles of magnetic films;
(2) small signal lossy application to CMOS integrated electromagnetic noise suppressor;
(3) small to medium signal applications as new metal/ferromagnetic multi-stack "conductors" to suppress skin effect utilizing negative permeability beyond the FMR frequency.

dr Krzysztof Lebecki
(Universitat Konstanz, Niemcy)

Modelowanie efektów ferromagnetycznych w skali "nano"

Streszczenie ( ), ( )
Na początku przedstawię rożne możliwe podejścia do problemu przedstawionego w tytule. Skupię się przy tym na teorii ośrodka ciągłego, zwanej mikromagnetyzmem. Pokażę przykłady jej stosowania, głównie w modnym ostatnio modelowaniu numerycznym. Przedstawię zalety takiego podejścia jak i słabe punkty. Omówię pokrótce znane od dłuższego czasu rozszerzenia/dodatki, np. uwzględnienie temperatury. Na koniec przedstawię zaproponowane niedawno inne podejście do efektów temperaturowych, wywodzące się z przybliżenia pola średniego (równanie Landaua-Lifshitza-Blocha).

Prof. Bogdan Dabrowski
(Northern Illinois University, DeKalb, IL, USA)

Search and discovery of strongly coupled multi-ferroic perovskites Sr_1-xBa_xMnO₃

Streszczenie ( ), ( )
Search for multi-ferroic materials, where magnetism and ferroelectricity are strongly coupled, is of fundamental technological and theoretical importance. Weak coupling between post-transition metal's ferroelectricity of s/p-electrons and magnetism of transition metals d-electrons is known above room temperature (for example for Bi³⁺Fe³⁺O₃). Improper ferroelectrics, where the same d-electrons are responsible for both ferroelectricity and magnetism are also known (for example, HoMnO₃) but their spontaneous polarizations are small and appear at low temperatures. We have applied our "tolerance factor synthesis-properties design rules" to devise and obtain unique strongly coupled multi-ferroic Sr²⁺_1-xBa²⁺_xMn⁴⁺O₃ perovskites for which ferroelectricity (T_F ~ 400 K) and G-type antiferromagnetism (T_N ~ 200 K) originate exclusively from the Mn d³-electrons. Similar to Ba²⁺Ti⁴⁺O₃, the classical ferroelectric effect occurs in Sr_1-xBa_xMnO₃ (x>0.4) when the Mn ions move out of the center of the MnO₆ octahedral units. This shift is a result of the deliberately introduced enormous tension exerted on the Mn-O bonds by means of chemical substitution of the large Ba ions. Because of the presence of the magnetic Mn d³-electrons, as opposed to d⁰ electronic configuration of Ti, these materials exhibit the largest known magneto-electric coupling at T_N. I will describe structural, magnetic and ferroelectric properties of these materials and explain demanding synthesis conditions necessary to make them. Similar paths to obtain ferromagnetic manganites with elongated Mn-O bonds will be discussed.

prof. dr hab. Dariusz Kaczorowski
(Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN, Wrocław)

Niekonwencjonalne nadprzewodnictwo i kwantowe zjawiska krytyczne w Ce₂PdIn₈

Streszczenie ( ), ( )
Nadprzewodnictwo w układach ciężkofermionowych pozostaje jednym z najbardziej intrygujących, nierozwiązanych problemów współczesnej fizyki materii skondensowanej. W swoim wykładzie omówię główne aspekty tego zagadnienia, na przykładzie niedawno odkrytego przez nas gęstego układu Kondo Ce₂PdIn₈. Zaprezentuję wyniki eksperymentalne wskazujące na niekonwencjonalny charakter nadprzewodnictwa, tak ze względu na magnetyczny mechanizm parowania, jak i symetrię typu d-wave przerwy energetycznej. Pokażę, iż nadprzewodnictwo pojawia się tu w bezpośrednim sąsiedztwie kwantowego przejścia fazowego, któremu towarzyszą anomalne zachowania w stanie normalnym. Rozważę możliwość tworzenia się w Ce₂PdIn₈ unikalnej fazy nadprzewodzącej FFLO.

Prof. Alexander Gabovich
(Institute of Physics, Kiev, Ukraine)

Peculiar relations between d-wave superconductivity and charge-density waves in cuprates and beyond: Phase diagrams and dc Josephson currents

Streszczenie ( ), ( )
Phase diagrams of d-wave superconductivity characterized by an order parameter Δ coexisting with charge-density-waves (CDWs) characterized by an order parameter Σ were constructed for the two-dimensional Fermi surface (FS) appropriate, e.g., for cuprates. dc Josephson tunnel current I_c between a conventional superconductor and a partially gapped superconductor with charge density waves (CDWs) and possessing a superconducting order parameter of d- or extended s-symmetry was calculated. A directionality of tunneling was made allowance for. It was found for both cases that the dependences of I_c on the angle γ between the superconducting lobe direction and the normal to the junction plane are significantly influenced by CDWs.

dr Maria Tekielak
(Wydział Fizyki, Uniwersytet w Białymstoku)

Procesy magnesowania i magnetyczne struktury domenowe w różnorodnych nanostrukturach - od warstw pojedynczych do wielokrotnych

Streszczenie ( ), ( )
Magnetyczne właściwości ultracienkich warstw pojedynczych oraz układów wielowarstw bardzo silnie zależą od parametrów charakteryzujących zarówno warstwy magnetyczne, jak i otaczające je warstwy nieferromagnetyczne. Zmiana grubości i/lub wielokrotności warstwy magnetycznej w otoczeniu nieferromagnetycznej warstwy buforowej może wywoływać zmiany uporządkowania magnetycznego. W takich układach obserwuje się szereg ciekawych efektów takich jak: indukowanie prostopadłej składowej magnetyzacji, reorientacja magnetyzacji oraz silna zmiana rozmiarów i geometrii struktury domenowej. Szczególną rolę odgrywa tu sprzężenie magnetostatyczne pomiędzy warstwami. Podczas wystąpienia zostaną omówione wyniki badań eksperymentalnych oraz mikromagnetycznych obliczeń numerycznych w nanostrukturach na przykładzie warstwy kobaltu ze zmianą wielokrotności - od pojedynczej warstwy do układu wielowarstw.

dr Taras Palasyuk
(Instytut Chemii Fizycznej PAN)

High-pressure studies of FeSe-based high-temperature superconductors

Streszczenie ( ), ( )
Recently discovered superconductivity in a large number of iron-based materials, similarly to cuprate high-Tc superconductors, has reignited the hope of scientific community to gain vital clues for establishing a general theory of superconductivity. One of the outstanding characteristics of iron-based superconductors is a pronounced pressure effect on the superconducting transition temperature. The talk will outline the current progress in experimental studies of several FeSe-based superconductors (pristine FeSe, selectively doped (with Cu and Te) and intercalated (with alkaline metals)) particularly focusing on complex interplay between structural, electronic and magnetic properties observed under hydrostatic pressure conditions.

dr hab. Adam Bieńkowski, prof PW
(Wydział Mechatroniki, Politechnika Warszawska)

Magnetosprężyste zjawisko Villariego i możliwości jego wykorzystania w budowie sensorów

Streszczenie ( ), ( )
Plan prezentacji:

- Wprowadzenie
- Magnetosprężyste zjawisko Villariego
- Materiały i metodyka badań
- Właściwości magnetostrykcyjne ferrytów
- Właściwości magnetosprężyste ferrytów
- Podsumowanie wyników badań
- Ferrytowe sensory magnetosprężyste
- Amorficzne sensory magnetosprężyste
- Wnioski

Ks. dr Robert Skrzypczak
(Papieski Wydział Teologiczny w Warszawie, Wyższe Metropolitalne Seminarium Duchowne Św. Jana Chrzciciela w Warszawie)

Karol Wojtyła - klucz do Soboru

Streszczenie ( ), ( )
W tym roku mija 50 lat od rozpoczęcia Soboru Watykańskiego II - niezwykłego wydarzenia w historii Kościoła Katolickiego w XX wieku. Dotychczas teksty wystąpień Karola Wojtyły na II Soborze Watykańskim spoczywały wyłącznie w archiwach dokumentacji soborowej i w dodatku po łacinie. W ubiegłym roku ujrzaży one światło dzienne, wraz z moim krytycznym opracowaniem, po polsku i po włosku. W trakcie seminarium przedstawię wyniki mojej analizy tych dokumentów. Omówię wkład Karola Wojtyły w dokumenty soborowe, jego powolne wzrastanie jako ojca Soboru, pokazując zarazem jak jego aktywny udział w Soborze wpłynął na decyzję konklawe w październiku 1978 roku. 

Prof. Ivan Schuller
(Physics Department and Center For Advanced Nanoscience, University of California, USA)

Exchange Bias: towards a universal explanation

Streszczenie ( ), ( )
Magnetic nanostructures produce interesting new phenomena and novel applications when the physical size becomes comparable to relevant magnetic length scales. In the "exchange biased" configuration in which a ferromagnetic nanostructure is in contact with an antiferromagnet a variety of unusualphenomena arise; the reversal mode of the ferromagnet changes in a substantial fashion, the superparamagnetic transition temperature is strongly affected and there is a noticeable change in the microscopic spin configuration. I will describe a comprehensive study, in which we studied these phenomena in nanostructured ferromagnets prepared by MBE and sputtering combined with lithography and self-assembly. These experiments include magnetotransport, magnetization, Magneto-optic Kerr effect, neutron and synchrotron scattering, and ultrafast pump-probe measurements. A general explanation of the origin of exchange bias which emerges from many experiments taken together will be presented.

Prof. E. Aksimentyeva
(Ivan Franko National University of Lviv, 6 Kirila-Mefodia, 79005, Lviv, Ukraine)

Electronic and optical transitions in conjugated polymer systems

Streszczenie ( ), ( )
Polymer systems with conjugated double bonds show an electrical conductivity in doped states (p-doping or n-doping) and are insulators when they are undoped. As a result of electrochemical doping-dedoping processes, the electronic properties of the conjugated polymer can be essentially varied. This corresponds to modified optical properties and is related with color changes. It is believed that electrooptic phenomena are determined by energetic properties of organic molecules in the ground and excited states. Change of color is associated with the injection or extraction of charge, which accompanies the oxidation-reduction processes in the polymer chains. After the discovery of electrochromic effect, many inorganic and polymeric materials have been used for industrial applications. This report presents the new approaches to obtain the multicolor and hybrid films based on conducting polymers and composites as well as the interconnection of electronic transitions with electrochemical and optical response in conjugated systems. The electrochromic layers of conjugated polymers with electron and ionic conductivity were obtained on the transparent electrodes by the method of electrochemical polymerization.

prof. dr hab. Marek Narkiewicz
(Państwowy Instytut Geologiczny w Warszawie)

Gaz łupkowy w Polsce - jakie zasoby?

Streszczenie ( ), ( )
Gaz łupkowy jest nowym wyzwaniem poszukiwawczym dla geologów naftowych na świecie. Parametry złożowe tego surowca i metody oceny zasobów są odmienne niż w przypadku złóż konwencjonalnych. Według ubiegłorocznych szacunków U.S. Energy Information Administration zasoby gazu łupkowego w Polsce wynoszą 5,3 bln m3. W trakcie seminarium przedstawione zostaną podstawy tych obliczeń i oceniona będzie ich wiarygodność w świetle danych geologicznych. Poruszony też będzie szerszy problem możliwości oceny zasobów gazu łupkowego na obecnym etapie rozpoznania.

prof. dr hab. Andrzej Ślebarski
(Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski w Katowicach)

Izolatory Kondo

Streszczenie ( ), ( )
Zjawisko korelacji elektronowych prowadzi m. in. do efektu ciężkiej masy elektronu (ciężkie fermiony), niekonwencjonalnego nadprzewodnictwa w układach ciężkofermionowych, przemiany typu metal - izolator, wyjaśnionej w oparciu o model Motta-Hubbarda, czy nielandauowskich ciężkofermionowych cieczy kwantowych. Od ok. 20 lat znane są też izolatory (półprzewodniki) Kondo z wąska przerwą energetyczną ~1 meV na poziomie Fermiego, wynikającą z efektu hybrydyzacji pomiędzy stanami f-elektronowymi ceru i pasmem przewodnictwa. Pojawienie się tak wąskiej przerwy zaobserwowano m. in. w kilku związkach międzymetalicznych ceru (CeNiSn, CeRhSb, Ce₃Bi₄Pt₃), znany jest też przykład układu d-elektronowego: FeSi, w którym korelacje d-elektronowe prowadzą do uformowania się takiej przerwy energetycznej. Równolegle kontynuowane są prace dotyczące badań stanów kwantowych i kwantowych przemian fazowych w czystych i domieszkowanych izolatorach/półprzewodnikach Kondo. Zagadnienia fizyki izolatorów Kondo będą przedmiotem referatu.

dr Wojciech Knoff
(Instytut Fizyki PAN)

Właściwości magnetyczne rekrystalizowanych warstwowych struktur (Ge,Mn)Te

Streszczenie ( ), ( )
(Ge,Mn)Te należy do rodziny półprzewodników półmagnetycznych IV-VI i wykazuje indukowany nośnikami ładunku ferromagnetyzm opisywany w ramach mechanizmu RKKY. W odróżnieniu od innych ferromagnetyków IV-VI takich jak (Pb,Sn,Mn)Te oraz (Sn,Mn)Te, (Ge,Mn)Te charakteryzuje się bardzo dużą całką wymiany nośnk-jon magnetyczny J_p-d = 0.6 eV i ferromagnetycznymi temperaturami Curie do T_C = 200 K. Ciekawą własnością tego materiału jest możliwość jego bardzo szybkiej (rzędu nanosekund) rekrystalizacji z fazy amorficznej (izolującej) do polikrystalicznej (przewodzącej) przy użyciu prądu elektrycznego, wiązki promieniowania laserowego lub wiązki elektronowej. Tej zmianie strukturalnej towarzyszy również zmiana właściwości magnetycznych z fazy paramagnetycznej (amorficznej) do ferromagnetycznej (krystalicznej). W niniejszym referacie przedstawione zostaną wyniki pomiarów magnetycznych wykonanych przy użyciu nadprzewodnikowego interferometru kwantowego (SQUID) oraz spektrometru na pasmo X do pomiarów rezonansu ferromagnetycznego (FMR) warstwowych mikrostruktur (Ge,Mn)Te wytworzonych przy użyciu wiązki elektronowej mikroskopu SEM oraz lasera impulsowego YAG: Nd. Omówiona zostanie także anizotropia magnetyczna otrzymanych mikrostruktur.

prof. nzw. dr hab. Lech T. Baczewski
(Instytut Fizyki PAN)

Nowy system do epitaksji z wiązek molekularnych i charakteryzacji in-situ otrzymywanych nanostruktur

Streszczenie ( ), ( )
Instytut Fizyki PAN realizuje projekt "Krajowe Centrum Nanostruktur Magnetycznych do Zastosowań w Elektronice Spinowej - SPINLAB" w ramach programu operacyjnego UE Innowacyjna Gospodarka 2007-2013. Strategicznym celem tego projektu jest rozwój i unowocześnienie infrastruktury badawczej służącej budowaniu i wsparciu istniejącej współpracy naukowej pomiędzy krajowymi ośrodkami badawczymi działającymi w dziedzinie nanotechnologii magnetycznej i nanoelektroniki opartej na własnościach magnetycznych materii skondensowanej. W trakcie seminarium omówiona zostanie w skrócie struktura i założenia projektu SPINLAB. Następnie przedstawione zostaną możliwości technologiczne i pomiarowe "in-situ" niedawno zainstalowanego prototypowego systemu MBE firmy PREVAC przeznaczonego do otrzymywania magnetycznych cienkich warstw i nanostruktur metalicznych, składającego się z następujących komór: komora wzrostu (1), komora załadowcza molibloków (2), komora preparacyjna (3), komora działa jonowego (4), komora magazynowania próbek (5), komora charakteryzacji (6), komora skaningowego mikroskopu próbkującego SPM (mikroskop VT AFM/STM XA 50/500 firmy Omicron) (7), komora załadowcza próbników (8), komora dystrybucyjna (9), komora reorientacji (10). Przedstawiona zostanie funkcjonalność i wyposażenie poszczególnych komór oraz techniki pomiarowe dostępne w układzie.

mgr Dariusz Jakub Gawryluk
(Instytut Fizyki PAN)

Właściwości strukturalne, nadprzewodzące i magnetyczne chalkogenków żelaza

Streszczenie ( ), ( )
Chalkogenki żelaza wykazują najprostszą budowę chemiczną i strukturę krystalograficzną wśród nadprzewodników żelazowych. Mimo niskiej temperatury krytycznej (T_c ~ 8.5 K dla FeSe) można je traktować jako modelowy układ do badań mechanizmu nadprzewodnictwa w związkach żelazowych, w tym fenomenu współistnienia nadprzewodnictwa i magnetyzmu.
Częściowe podstawienie selenu przez tellur stwarza możliwość otrzymania metodą Bridgmana dużych objętościowo monokryształów z T_c do ~ 15 K dla FeTe_0.5Se_0.5. Z powodu występowania mieszaniny dwóch różnych faz tetragonalnych w optymalnie domieszkowanych kryształach, matryca FeTe_0.65Se_0.35 o niższej T_c ~ 14 K, ale jednofazowa wydaje się być najlepszą do optymalizacji procesu krystalizacji oraz badania możliwości różnych podstawień. Omówiony zostanie wpływ warunków wzrostu na mikrostrukturę, właściwości nadprzewodzące i magnetyczne. Zaprezentowana zostanie zaskakująca korelacja jakości krystalograficznej monokryształów z szerokością przejścia do stanu nadprzewodzącego. Przedstawione zostaną wyniki badań możliwości podstawienia żelaza przez szereg pierwiastków: Mg, Al, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Mo, Cd, In, Hg, Pb czy Nd. Pokazany będzie wpływ jonów podstawiających żelazo na temperaturę krytycznę.
Przez interkalowanie metalu alkalicznego (K, Rb, Cs) między płaszczyzny żelazowo-selenowe można podnieść T_c do około 30 K. Omówione zostanie otrzymywanie monokryształów AFe_2-zSe₂ (A = K, Rb) z topnika oraz metodą Bridgmana. Pokazany zostanie wpływ subtelnych różnic w składzie chemicznym na temperaturę krytyczną.

dr inż. Ludwika Lipińska
(Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych)

Otrzymywanie i zastosowanie grafenu płatkowego

Streszczenie ( ), ( )
Chemiczne metody są uważane za najbardziej perspektywiczne dla masowej produkcji grafenu przeznaczonego do bardzo szerokiego spektrum zastosowań, w tym kompozytów. Jest wiele sposobów na uzyskanie skutecznej, "mokrej" eksfoliacji grafitu. Spośród nich metoda utleniania-redukcji jest najbliższa skali technicznej. Poza tym, produkt pośredni tlenek grafenu ma bardzo interesujące właściwości i wiele potencjalnych zastosowań. Wykazuje silną luminescencję, po dekorowaniu nanocząstkami metali zyskuje właściwości katalityczne. Jest znakomitym materiałem do konstrukcji różnego typu sensorów. Drugą metodą, przedstawioną w prezentacji, jest metoda bezpośredniej eksfoliacji grafitu w rozpuszczalnikach organicznych za pomocć ultradźwięków.
Obie metody mają swoje zalety i ograniczenia. Metoda bezpośredniej eksfoliacji daje płatki o bardzo małej liczbie defektów, ale grubsze składające się z kilku warstw węgla. Ponadto wydajność tej metody jest niewielka, bazuje ona na bardzo kosztownych odczynnikach chemicznych.
Metoda utleniania-redukcji jest bardzo wydajna i pozwala otrzymywać jednoatomowe warstwy węgla, które charakteryzują się bardzo dużą transparentnością. Jej mankamentem jest trudność w uzyskaniu całkowitej redukcji, co skutkuje zdefektowaniem struktury i pogorszeniem przewodnictwa elektrycznego zredukowanego tlenku grafenu.
Mokre metody są idealne do otrzymywania cienkich filmów grafenowych na różnych podłożach oraz papieru grafenowego.
Obie metody zostały wybrane jako najbardziej perspektywiczne w oparciu o doświadczenia autorów zdobyte podczas trzyletniej pracy nad grafenem chemicznym. Otrzymane dotychczas za pomocą obu metod wyniki są bardzo obiecujące. Autorzy są przekonani, że w metodzie bezpośredniej eksfoliacji można uzyskać znaczne pocienienie płatków grafenowych poprzez odpowiednie przygotowanie surowca wyjściowego - węgla, dobór rozpuszczalników i związków funkcjonalizujących. Z kolei w metodzie utleniania-redukcji poprawę parametrów elektrycznych grafenu można uzyskać poprzez wieloetapową redukcję i rekonstrukcję wiązań podwójnych.

Prof. Kazimierz Conder
(Laboratory for Developments and Methods, Paul Scherrer Institute, 5232 Villigen PSI, Switzerland)

Nadprzewodzące chalkogenidki żelaza interkalowane metalami alkalicznymi i barem

Streszczenie ( ), ( )
Chalkogenidki żelaza interkalowane metalami alkalicznymi A_1-xFe_2-ySe₂ (gdzie A = K, Rb, Cs) wykazują nadprzewodnictwo z temperaturą krytyczną T_C ∼ 30 K. Kryształy tych związków o objętości kilku centymetrów sześciennych mogą być otrzymywane metodą Bridgmana. Dla serii takich kryształów przeprowadziliśmy badania strukturalne oraz pomiary zależności T_C od składu chemicznego i ciśnienia. Pomiary wykonane metodą rotacji spinu mionu sugerują współistnienie magnetyzmu (T_N ∼ 478 K) i nadprzewodnictwa. W strukturze chalkogenidków żelaza interkalowanych barem (BaFe₂Se₃) warstwy zawierające żelazo i selen zawierają łańcuchy połączonych tetraedrów Fe₂Se₃. Otrzymane kryształy tych związków wykazują ślady nadprzewodnictwa z T_C ∼ 11 K.

dr Adam Nabiałek
(Instytut Fizyki PAN, Warszawa)

Warunki stabilności stanu krytycznego oraz dynamika skoków strumienia magnetycznego w nadprzewodnikach wysokotemperaturowych

Streszczenie ( ), ( )
Ze względu na specyficzne właściwości nadprzewodników wysokotemperaturowych takie jak np. anizotropia oraz silne pełzanie strumienia magnetycznego, analiza stabilności stanu krytycznego tych materiałów wymaga szczególnej uwagi. Ze względu na silne pełzanie strumienia magnetycznego w nadprzewodnikach wysokotemperaturowych stabilność stanu krytycznego zależy zarówno od prędkości przemiatania pola magnetycznego jak i od warunków chłodzenia badanej próbki. W referacie zostaną przedstawione wyniki badań doświadczalnych stabilności stanu krytycznego w kryształach nadprzewodników La_1.85Sr_0.15CuO₄, YBa₂Cu₃O_7-δ, Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ oraz ich analiza w ramach znanych modeli teoretycznych. Przedstawione zostaną również wyniki badań dynamiki skoków strumienia magnetycznego wywoływanych przez lawiny termomagnetyczne. Wyniki te zostaną omówione w ramach modelu dyfuzji magnetycznej.

dr Anna Ciechan
(Instytut Fizyki PAN, Warszawa)

Wpływ ciśnienia na zmiany struktury elektronowej nadprzewodników żelazowych typu FeSe_1-xTe_x

Streszczenie ( ), ( )
Chalkogenidki żelaza typu Fe_1+ySe_1-xTe_x sż interesującą grupą materia?ów, która wykazuje nadprzewodnictwo z temperaturą krytyczną 8 K dla czystego FeSe, rosnącą do 15 K przy podstawieniu x = 0.5. Dodatkowo, T_C wzrasta pod ciśnieniem osiągając dla FeSe wartość 37 K. Z drugiej strony, końcowy związek FeTe (x = 1) nie jest nadprzewodzący, wykazuje natomiast porządek antyferromagnetyczny.
Zaprezentowane zostaną wyniki badań teoretycznych przeprowadzonych w ramach obliczeń metodami DFT dla tej obiecującej klasy związków w stanie normalnym. Przewiduje się, że istotny wpływ na stan nadprzewodzący chalkogenidków żelaza ma nesting powierzchni Fermiego, ulegający pewnej modyfikacji wraz ze zmianą parametrów sieci czy też struktury krystalograficznej pod wpływem ciśnienia. Wyznaczono m.in. pasma energetyczne i powierzchnię Fermiego dla różnej koncentracji telluru w Fe(Se,Te). Pozwala to na zaobserwowanie zmian elektronowych gęstości stanów i topologii powierzchni Fermiego pod ciśnieniem.

dr Stanisław Koleśnik
(Department of Physics, Northern Illinois University, DeKalb, IL 60115, USA)

Wpływ stanów spinowych i elektronowych na własności termoelektryczne złożonych tlenków metali przejściowych

Streszczenie ( ), ( )
Własności termoelektryczne (w szczególności współczynnik Seebecka) domieszkowanych tlenków na bazie metali przejściowych są zależne od degeneracji orbitalnej i spinowej. W przypadku kobaltytów oczekuje się wzmocnienia degeneracji spinowej wywołanego wieloma możliwymi stanami spinowymi jonów kobaltu. Omówię wyniki badań własności termoelektrycznych perowskitowych tlenków na bazie tytanu, manganu i kobaltu. Parametr jakości termoelektrycznej, który jest kombinacją termosiły, przewodnictwa cieplnego i elektrycznego jest istotnie duży, choć ograniczony przez przewodnictwo elektryczne polikrystalicznych próbek.

dr Artur Malinowski
(Instytut Fizyki PAN)

Magnetyczny charakter domieszki Ni w nadprzewodniku wysokotemperaturowym La_1.85Sr_0.15CuO₄ - zachowanie typu szkła spinowego

Streszczenie ( ), ( )
Diagram fazowy nadprzewodników wysokotemperaturowych (NWT) w dalszym ciągu pozostaje daleki od zrozumienia. Nawet dobrze - zdawałoby się - potwierdzone doświadczalnie jego cechy, jak np. istnienie fazy szkła spinowego (SG) pomiędzy obszarem antyferromagnetycznym (AF) a nadprzewodzącym (SC) bywają kwestionowane. Pojawiają się zarówno sugestie, że należy całkowicie zarzucić terminologię SG dla NWT, gdyż występowanie SG miałoby być swego rodzaju "artefaktem" spowodowanym nieuniknionym wewnętrznym nieporządkiem w NWT [1], jak i wyniki badań, w których cechy SG znajdowane są głęboko wewnątrz fazy SC i zdają się nie zależeć od stopnia intencjonalnie wprowadzonego nieporządku [2].
Domieszki wprowadzamy do NWT z nadzieją, że pomogą odsłonić nam cechy związku macierzystego. I tak jon Ni²⁺ z S=1 podstawiony w miejsce jonu Cu²⁺ z S=1/2 miał wywołać drastyczną zmiane magnetyzmu kwadratowej AF sieci spinów w płaszczyznach Cu-O. Ostatnio jednak twierdzono, że przy małej koncentracji Ni, y_Ni, - mniejszej od koncentracji dziur - na Ni⁺²⁺ lokalizuje się dziura i wraz z nim tworzy kompleks dający dublet Zhanga-Rice'a o efektywnym S=1/2. Tak więc Ni miałby nie zaburzać AF korelacji w pł. Cu-O i dlatego obraz Ni jako domieszki magnetycznej w nadprzewodzących miedzianach należałoby odrzucić [3].
Nasze magnetyczne pomiary LSCO domieszkowanego Ni jednoznacznie wykazują istnienie w niskich temperaturach fazy, która wykazuje wszystkie termodynamiczne cechy SG [4]. Poniżej temperatury przejścia, T_SG, krzywa namagnesowania dc, χ_dc(T), ulega rozdwojeniu. Połozenie piku w części rzeczywistej podatności ac, któremu towarzyszy skok w części urojonej, zależy od częstotliwości, a zmiana ta opisywana jest standardowym wzorem dynamicznej teorii skalowania. Otrzymane parametry jednoznacznie sugerują istnienie w znalezionej fazie klasterów magnetycznych.
Zgodnie ze statyczną teorią skalowania, wszystkie dane dla danej próbki zebrane w pobliżu T_SG przy różnych wartościach pola magnetycznego H, mogą byc nałożone na siebie tworząc dwie krzywe uniwersalne - jedną dla temperatur poniżej T_SG, a drugą - powyżej T_SG, jeżli przedstawić je na wykresie χ_nl|t|^-β od H²|t|^-β-γ, gdzie χnl jest nieliniową częścią χdc i pełni rolę parametru porządku, t=(T-T_SG)/T_SG - temperaturą zredukowaną, zaś β i γ - wykładnikami krytycznymi (w.k.). Wartości tych i pozostałych w.k. leżą pomiędzy tymi charakterystycznymi dla szkieł typu Heisenberga a tymi dla układów typu Isinga.
Temperatura T_SG, ekstrapolowana w obszar SC przyjmuje tu wartości skończone i osiąga 0 K w granicy χ_Ni→0. Oznacza to - w silnej opozycji do [3] - że Ni frustruje AF korelacje w pł. Cu-O już od najmniejszych koncentracji. Frustracja może dowodzić niewspółmierności korelacji magnetycznych z okresem sieci w zwiżzku macierzystym, jak sugeruje teoretyczny model [5], tak właśnie tłumaczący nasz wynik doświadczalny.

[1] S. Sana et al., PRB 82, 100503 (2010).
[2] V.M. Mitrović et al., PRB 78, 014504 (2008).
[3] H. Hiraka et al., PRL 102, 037002 (2009).
[4] A. Malinowski et al., PRB 84, 024409 (2011).
[5] E.C. Andrade et al., preprint arXiv:1106.5785.

mgr Paweł Misiuna
(Instytut Fizyki PAN)

Własności sprężyste i anomalie cieplne stopu ziemi rzadkiej YCuAl

Streszczenie ( ), ( )
W pierwszej części wystąpienia przedstawione zostaną wyniki pracy magisterskiej, tj. własności sprężyste (badane z wykorzystaniem rozpraszania Brillouina na fononach powierzchniowych) stopu typu Y₅₀Cu₄₂Al₈ oraz ich zmiany dla struktur amorficznych i krystalicznych. Scharakteryzowano anomalie cieplne (używając skaningowej kalorymetrii różnicowej) występujące w tego typu stopie zarówno dla temperatur powyżej punktu krystalizacji, jak i w zakresie temperatur ciekłego azotu. Badania przeprowadzono na stopie o strukturze amorficznej oraz w czterech częściowo skrystalizowanych jego odmianach, otrzymanych poprzez hartowanie i wygrzewanych w tej samej temperaturze przez różne okresy czasu. W każdym z tych stopów występowała inna ilość fazy krystalicznej w stosunku do fazy amorficznej. Podjęto interpretację wpływu struktury ziarnistej tego stopu na własności sprężyste. W drugiej części wystąpienia przedstawione zostaną wstępne wyniki badań rozpoczętych na kobaltowych nanorurkach magnetycznych, z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego oraz dalsze cele badań i pracy w Instytucie Fizyki PAN.

mgr Maciej Pylak
(Instytut Problemów Jądrowych im. A. Sołtana w Świerku)

Elektronowa i magnetyczna struktura metali ziem rzadkich na przykładzie gadolinu

Streszczenie ( ), ( )
Metale ziem rzadkich, w szczególności szereg Tb-Tm, wykazują modulowane uporządkowanie antyferromagnetyczne. Na tym tle gadolin, który ma dokładnie w połowie wypełniona powłokę 4f i proste uporządkowanie ferromagnetyczne, wydaje się być układem niezwykle interesującym.
W prezentowanej pracy przedstawiona zostanie metoda rekonstrukcji rozkładu gęstości pędów z danych anihilacyjnych, z której można próbować określić kształt powierzchni Fermiego. Podkreślić należy, iż doniesienia literaturowe na temat jej topologii pozostają ciągle niespójne. Omówione zostaną także wyniki obliczeń ab-initio, które miały na celu zbadanie struktury magnetycznej poprzez magnetyczne czynniki kształtu oraz magnetyczne profile komptonowskie.

Prof. Ivan Skorvánek
(Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences, Kosice, Slovakia)

FeCo- and GdFeCo-based amorphous and nanocrystalline alloys for sensors and magnetocaloric applications

Streszczenie ( ), ( )
FeCo-based amorphous and nanocrystalline alloys combine a high saturation magnetic flux density with good magnetic softness. In order to further optimize their magnetic performance it is important to deepen knowledge about the influence of the processing techniques that can be used to tailor their properties for specific applications.
First, we shall give examples of our recent work on the FeCo-based soft magnetic amorphous and nanocrystalline alloys optimized for sensor applications.
On the other hand we shall discuss the properties of Gd(Fe,Mn)Al-based glassy alloys in view of their application for magnetic refrigeration. These alloys, prepared by melt-spinning, combine favourable magnetic entropy characteristics with sufficiently high effective magnetic moment per volume, which makes them good candidates for magnetic refrigeration in the intermediate range between cryogenic and room temperature.

mgr Ewelina Sieczkowska
(Instytut Fizyki PAN)

Procesy magnesowania nanokropek indukowanych w ultracienkich warstwach Co strukturyzowanym buforem

Streszczenie ( ), ( )
W prezentowanej pracy omawiane są procesy magnesowania kropek magnetycznych o rozmiarach kilkuset nanometrów, formujących się w ultracienkich warstwach Co, osadzonych na strukturyzowanym buforze w postaci samoorganizujących się epitaksjalnych wysp Au(111) na powierzchni warstwy Mo(110). Powstawanie kropek magnetycznych jest efektem silnej zależności anizotropii magnetycznej warstwy Co od jej grubości i rodzaju bufora. Badana struktura tworzy układ nanokropek namagnesowanych w kierunku prostopadłym do powierzchni warstwy, otoczonych matrycą o namagnesowaniu również prostopadłym albo leżącym w płaszczyźnie warstwy. Procesy przemagnesowania, analizowane technikami MFM (mikroskopia sił magnetycznych) i PMOKE (magnetometria oparta na polarnym efekcie Kerra), symulowane są przy pomocy mikromagnetycznych obliczeń numerycznych z wykorzystaniem pakietu OOMMF korzystającego z równania LLG (Landau-Lifshitz-Gilbert).

dr hab. Marek W. Gutowski
(Instytut Fizyki PAN)

Lodówki magnetyczne

Streszczenie ( ), ( )
Efekt magnetokaloryczny jest znany od 130 (131?) lat, ale dotąd nawet jego nazwa nie zaistniała w tzw. powszechnej świadomości. Przyznajmy szczerze, że także fizycy specjalnie się nim nigdy nie pasjonowali. Dość powiedzieć, że w miarę szczegółowa teoria ilościowa zjawiska, umożliwiająca konfrontację z wynikami eksperymentów, została opublikowana dopiero w ubiegłym roku. Wzmożone zainteresowanie i badania rozwinęły się tak naprawdę dopiero od roku 1997, po znalezieniu substancji, w której po pierwsze efekt ten jest wyjątkowo duży, a po drugie - zachodzi w okolicy temperatury pokojowej. Daje to nadzieję na skonstruowanie nowych urządzeń chłodzących powszechnego użytku, tj. lodówek i klimatyzatorów, które charakteryzowałyby się zmniejszonym zużyciem energii oraz nieszkodliwych dla środowiska. W swojej prezentacji przedstawić samo zjawisko i sposoby jego pomiaru oraz proponowane i istniejące różnorodne rozwiązania techniczne urządzeń chłodzących. Na koniec skupię się na problemach związanych z projektowaniem najważniejszego elementu takich urządzeń, tj. układu magnetycznego. Szczególnie obiecujące wydają się tu bardzo oryginalne układy wymyślone przez Klausa Halbacha (1980), pierwotnie przeznaczone do lasera na swobodnych elektronach (FEL), czy do akceleratorów cząstek elementarnych.

dr hab. Piotr Szymczak
(Instytut Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki UW)

O paradoksie (nie)istnienia jaskiń wapiennych

Streszczenie ( ), ( )
Chociaż już od dawna wiadomo, że jaskinie wapienne powstają w wyniku rozpuszczania skał węglanowych przez wodę nasyconą dwutlenkiem węgla, to jednak szczegóły tego procesu wciąż kryją wiele tajemnic. W szczególności, proste, jednowymiarowe modele rozpuszczania szczelin skalnych prowadzą do wniosku, że płynąca w szczelinach woda bardzo szybko, bo już na głębokości kilkunastu centymetrów, nasyca się jonami wapnia, czyniąc dalsze rozpuszczanie niemożliwym. Prowadzi do paradoksalnego wniosku, że duże jaskinie wapienne nie mogą istnieć. Jest to w rażącej sprzeczności z rzeczywistością, gdyż w krajobrazie jurajskim istnieją całe systemy jaskiń o rozczłonkowanych, nierzadko wielokilometrowych tunelach. Przedstawieniu różnych koncepcji wysuwanych w celu wyjaśnienia tej sprzeczności poświęcony będzie niniejszy referat.

Prof. Grzegorz Jung
(Ben Gurion University of the Negev, Beer Sheva, Izrael)

Nierównowagowy szum 1/f i metastabilne stany oporowe w słabo domieszkowanych manganitach typu La_1-xCa_xMnO₃

Streszczenie ( ), ( )
Omówione zostaną własności transportowe słabo domieszkowanych manganitow z rodziny La_1-xCa_xMnO₃. W szczególności przedstawione zostanie zjawisko powstawania oporowych stanów metastabilnych w wyniku przyłożenia impulsów pola/prądu elektrycznego oraz własności szumów transportowych w monokryształach manganitów. Niezależnie od stanu oporowego i magnetycznego materiału, obserwowane szumy napięcia są typu 1/f. W niskich temperaturach, powyżej pewnej granicznej wartości napięcia polaryzacji, szum 1/f przestaje być szumem równowagowym. Analiza wyników eksperymentalnych w ramach modelu DHD dla szumu 1/f pozwala powiązać zjawisko metastabilnych stanów oporowych i szumu nierównowagowego ze zmianami w profilu energii potencjalnej, w której poruszają się nośniki ładunku w badanym materiale.

Prof. Sadamichi Maekawa^1,2
      1. Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency, Tokai 319-1195 Japan
      2. CREST, Japan Science and Technology Agency, Tokyo 102-0075, Japan

Introduction to atomic tomography probe and application and semiconductor physics

Streszczenie ( ), ( )
        In the Seebeck effect, the electric voltage is generated in a conductor placed in a temperature gradient. The efficiency of the effect is given by the density and the scattering of the conduction electrons in usual metals and semiconductors. Recently, the transition metal oxides have attracted much attention as thermo-electric materials. Since the Seebeck effect is due to the entropy carried by the electric current, the spin and orbital degrees of freedom of conducting electrons in the oxides may enhance the Seebeck effect [1]. In the first part of this presentation, the enhanced Seebeck effect is discussed in the transition metal oxides. In the second part, the spin-Seebeck effect is proposed [2], where the spin voltage, i.e., spin accumulation, is generated in a ferromagnet placed in a temperature gradient. Then by utilizing the spin-detection method based on the spin-Hall effect, the spin voltage is converted to the electric voltage [3]. The Spin-Seebeck effect is induced by a pure spin current, a flow of electron spin without electric charge current, and provides a variety of spin-electronics applications [4, 5].

[1] S. Maekawa et al., Physics of Transition Metal Oxides (Springer, 2004).
[2] K. Uchida et al., Nature 455,778(2008) and Nature Materials 9, 894 (2010).
[3] Concept in Spin Electronics, ed. S. Maekawa (Oxford University Press, 2006).
[4] H. Adachi et al., APL 97, 252506 (2010) and Phys. Rev. B 83, 094410 (2011).
[5] J. Ohe et al., Phys. Rev. B 83, 165127 (2011).

Mr Francois Horreard
(NanoSIMS Atom Probe Sales Product Manager, CAMECA NanoSIMS & 3D Atom, Cedex, France)

Introduction to atomic tomography probe and application and semiconductor physics

Streszczenie
Brak.

dr hab. Andrzej Majhofer
(Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego)

Dwuwymiarowe układy jonów magnetycznych

Streszczenie ( ), ( )
Zagadnienie oddziaływania magnetycznych domieszek w układach dwuwymiarowych i możliwość pojawienia się w takich układach porządku ferromagnetycznego jest ostatnio intensywnie badana w związku z potencjalnymi zastosowaniami. Przedstawię postać oddziaływania poprzez elektrony przewodnictwa (oddziaływanie typu RKKY w dwóch wymiarach) oraz stan badań nad uporządkowaniem magnetycznym w takich układach. Nawiążę do twierdzenia Mermina-Wagnera i ścisłych wyników dla układów dwuwymiarowych z oddziaływaniami długozasięgowymi. Przedstawię także projekt zastosowania symulacji Monte Carlo do badania tego typu układów.

Prof. Marcin Konczykowski
(Laboratoire des Solides Irradies, Ecole Polytechnique, Palaiseau)

Identyfikacja dwóch typów kotwiczenia wirów magnetycznych w nadprzewodnikach żelazowych

Streszczenie ( ), ( )
Na podstawie badań magnetyzacji nadprzewodników żelazowych wyróżniamy dwa rodzaje kotwiczenia wirów. W niskich pola magnetycznych dominującym efektem jest silne kotwiczenie na makroskopowych defektach, najprawdopodobniej fluktuacjach składu (związane są z tym fluktuacje temperatury krytycznej). W wyższych polach w większości materiałów przeważa słabe kotwiczenie kolektywne związane z rozpraszaniem nośników. Przedstawię wyniki pomiarów magnetyzacji dla szeregu związków: Ba(FeAs_1-xP_x)₂, Ba(Fe_1-xRu_xAs)₂, Ba(Fe_1-xCo_xAs)₂, FeSexTe_1-x, LiFeAs. Przedstawię też wstępne wyniki dotyczące kotwiczenia na defektach wprowadzanych przez naświetlenie szybkimi jonami.

mgr Michał Głowacki
(Instytut Fizyki PAN)

Wzrost i charakteryzacja ortokrzemianów ziem rzadkich

Streszczenie ( ), ( )
Tematem seminarium jest grupa związków układu podwójnego SiO₂-RE₂O₃ o wzorze ogólnym RE₂SiO₅. Wybrane związki z tej grupy - krzemian gadolinowy i lutetowy (o różnych strukturach krystalicznych) domieszkowane aktywnymi optycznie jonami Dy³⁺, Sm³⁺ i Pr³⁺ oraz ich roztwory stałe - zostały otrzymane w formie monokryształów i poddane badaniom strukturalnym i optycznym. W referacie zostaną przedstawione wyniki przeprowadzonych badań, które pozwoliły na określenie składu odpowiadającemu strukturalnemu przejściu fazowemu w układzie (Gd_1-xLu_x)₂SiO₅ oraz ocenę możliwości otrzymania akcji laserowej w tych materiałach.

dr Pavlo Aleshkevych
(Instytut Fizyki PAN)

Relacja pomiędzy entropią magnetyczną i parametrami nisko-polowej absorpcji mikrofalowej w Gd₅Ge₂Si₂

Streszczenie ( ), ( )
Na przykładzie związku polikrystalicznego Gd₅Ge₂Si₂, zostanie pokazane, jak korzystajac z: a) korelacji pomiędzy absorpcją mikrofalową i przewodnictwem oraz b) korelacji pomiędzy przewodnictwem i magnetyzacją oraz c) relacji termodynamicznej Maxwell'a , można oszacować zmiany entropii magnetycznej z pomiarów absorpcji mikrofalowej.

Ks. prof. dr hab. Henryk Skorowski
(Rektor Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego)

Solidarność w nauczaniu społecznym Jana Pawła II

Streszczenie ( ), ( )
Analiza nauczania Jana Pawła II pozwala wydobyć głęboką treść solidarności jako postawy moralno - społecznej. Jej najgłębszą istotą jest jedność i wspólnotowość. Papież widzi ową jedność w trzech zasadniczych płaszczyznach. Pierwszą z nich jest jedność w dobru wspólny, drugą jedność w człowieczeństwie, trzecią zaś jedność w Bogu. Refleksja nad nauczaniem papieża pozwala zasadnie wnioskować, iż właściwy kierunek kształtowania solidarności winien zmierzać od jedności w dobru wspólnym do jedności w Bogu. Nie ulega bowiem wątpliwości, że o ile pozostanie się tylko i wyłącznie na płaszczyźnie dwóch pierwszych wymiarów solidarności, tzn. jeżli się nie dotrze do tego najgłębszego jej wymiaru - wpisania w Boga tego, co ludzkie, zawsze grozi niebezpieczeństwo utraty tego właściwego człowiekowi sposobu bytowania. Znakomicie wyraża to W. Kasper:"odłączeniu się człowieka od Boga towarzyszy popełnione bardzo szybko morderstwo Kaina na jego bracie Ablu. Ludzie przestają się słuchać i rozumieć nawzajem, skoro stracili już wspólną podstawę i swoje centrum w Bogu, a ten babelianizm (biblijna wieża Babel) przybiera obecnie rysy niemal apokaliptyczne. Wiele słów, które służyły początkowo wzajemnemu zrozumieniu i porozumieniu się ludzi, przybiera zgoła odmienne znaczenie /.../ pozbycie się Boga jako podstawy prowadzi z kolei do wyzbycia się także bliźniego. Brat staje się siłą faktu, obcym a nawet wrogiem. Dochodzi do braku zaufania, wspólnego języka między ludźmi, każdy czuje się osamotniony, opuszczony, zdany na siebie i to wielorako /.../. Alienacja Boga i bliźniego prowadzi także w ostateczności do wyalienowania nas samych".

Od solidarności do braterstwa - oto rzeczywista perspektywa, którą ukazuje Jan Paweł II. Ku tej perspektywie zmierzać winna nasza ludzka solidarność, o ile nie ma być tylko i wyłącznie przemijającym faktem, ale trwałą rzeczywistością ludzkiego bytowania "wszystkich z wszystkimi" i "wszystkich dla wszystkich".

prof. dr hab. Andrzej Kołodziejczyk
(Katedra Fizyki Ciała Stałego, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH, Kraków)

Nadprzewodnictwo i ferromagnetyzm w Y₉Co₇ - 30 lecie

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawię starsze i nowe wyniki doświadczalne dla Y₉Co₇ (Y₄Co₃) dowodzące współistnienia nadprzewodnictwa z ferromagnetyzmem poniżej temperatury ciekłego helu, w szczególności pomiary oporności i magnetooporu, podatności magnetycznej i namagnesowania oraz ciepła właściwego. Omówię także wyniki pomiarów ultrafioletowej spektroskopii fotoemisyjnej UPS i ich porównanie z naszymi ostatnimi obliczeniami struktury pasmowej.

dr Andrzej J. Morawski
(Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Rola ciśnienia w technologii wytwarzania przewodów nadprzewodnikowych z MgB₂ i ich parametry transportowe

Streszczenie ( ), ( )
Omówione zostaną podstawowe własności nadprzewodnika MgB₂, jego potencjalne i obecne zastosowania. Przedstawiony będzie przegląd technologii i technik ciśnieniowych stosowanych w wytwarzaniu nadprzewodzących drutów i taśm w Unipressie, w szczególności unikatowa technika Cu/ex situ/in situ dla drutów w miedzi. Porównane zostaną najlepsze wyniki światowe i konkurencyjność przewodów wytwarzanych w naszym laboratorium.

dr hab. Aleksander Wittlin
(Instytut Fizyki PAN)

Model nadprzewodnictwa dziurowego J. E. Hirscha i jego zastosowanie do opisu nadprzewodników wysokotemperaturowych

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawię elementy modelu nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego rozwijanego przez J. E. Hirscha i współpracowników. Model ten oparty jest na przedstawionej na poprzednim seminarium analizie konsekwencji różnicy mikroskopowej dynamiki elektronów i dziur w metalu. Jednym z rezultatów modelu Hirscha, jakościowo różnym od przewidywań teorii BCS i związanym z postulowanym mechanizmem przejścia do fazy nadprzewodzącej, jest obniżenie energii kinetycznej nośników poniżej T_c. Przedyskutuję konsekwencje tej teorii dla opisu zmiennoprądowego przewodnictwa σ(ω) w nadprzewodnikach wysokotemperaturowych i wyniki badań eksperymentalnych z tym problemem związane.

Prof. Paulo César Morais
(University of Brasilia
Head of the Brazilian Nanomagnetism Network)

Integrating experimental techniques while characterizing nanoparticulated magnetic materials

Streszczenie ( ), ( )
       As the research on nanosized materials progresses, the link between the materials' production and their use in new technologies depends more deeply on the characterization techniques. As a result, in the last two decades, the scientific community had witnessed a huge development on materials characterization, including the debut of new techniques and the enhancement in sensitivity and precision of those already employed. Nevertheless, the novelties in materials characterization of the last two decades by themselves are not enough to respond the increasing demands of the new wave of nanosized materials and their integration on new products. Integration of characterization techniques is a key aspect and represents the step forward in accessing the very properties of nanosized materials, in which the surface and bulk aspects play both a central role in orienting opportunities for new technologies.
       Nanoparticulated iron oxide-based materials, in particular cubic ferrites, represent nowadays one of the most successful platforms for developing biocompatible materials addressed to a variety of biomedical applications. Besides the pure nanosized iron oxide materials, mixed core-shell structures, including the metal-substituted phases, such as cobalt-substituted magnetite, play a key role within the biocompatible material platform. Mössbauer spectroscopy is therefore the natural candidate to help access the iron oxide-based phases while providing further information in regard to the material stoichiometry, metal site-occupancy, and magnetic behavior. Nevertheless, in many cases, the precise understanding of the iron oxide-based phases is difficult to be achieved only via ordinary Mössbauer spectroscopy. This talk emphasizes the complementary information of Mössbauer, Raman and photoacoustic spectroscopies while investigating nanoparticulated iron oxide-based materials.

mgr Konrad Kapcia
(Zakład Stanów Elektronowych Ciała Stałego, Wydział Fizyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu)

Uporządkowania ładunkowe i ich separacje w fazie skondensowanej

Streszczenie ( ), ( )
       Uporządkowanie ładunkowe jest związane z przestrzenna niejednorodnołcią rozkładu ładunku. Zjawisko to jest obecnie bardzo intensywnie badane w układach silnie skorelowanych elektronów. Uporządkowania te mają istotny wpływ na właściwości fizyczne w wielu grupach ważnych związków, m. in. takich jak manganity, kupraty, magnetyt, tlenki niklu, wanadu i kobaltu, układy ciężkofermionowe (np. Yb₄As₃) oraz liczne związki organiczne. Różne typy uporządkowań ładunkowych zostały również zaobserwowane eksperymentalnie w dużej liczbie układów z lokalnym parowaniem elektronowym. Związki wykazujące uporządkowania ładunkowe są niezwykle interesujące z punktu widzenia potencjalnych zastosowań jako szybkie przełączniki w elektronice, energetyce czy nanotechnologii.
       Po przedstawieniu rezultatów eksperymentalnych znanych z literatury rozważymy prosty efektywny model izolatorów uporządkowanych ładunkowo. Hamiltonian ciasnego wiązania składa się z efektywnego oddziaływania jednowązłowego U oraz międzywęzłowego oddziaływania gęstość-gęstość W_ij, zarówno pomiędzy najbliższymi sąsiadami jak i drugimi (następnymi) najbliższymi sąsiadami.
       W analizie diagramów fazowych oraz właściwości termodynamicznych modelu zastosowano podejęcie wariacyjne, które traktuje wyraz jednowęzłowy ściśle, natomiast do oddziaływań międzywęzłowych jest stosowane przybliżenie pola średniego. W takim podejściu do tej pory rozważano wspomniany hamiltonian tylko w kilku szczególnych przypadkach. Co więcej, stany z separacją faz nie były brane w tych rozważaniach pod uwagę.
       Otrzymane wyniki pokazują, że w zależności od wartości parametrów oddziaływań oraz koncentracji elektronowej, układ może znajdować się nie tylko w stanie, w którym występuje faza jednorodna: uporządkowana ładunkowo (CO) lub faza nieuporządkowana (normalna, NO), lecz także w stanach, w których zachodzi separacja (współistnienie) dwóch faz elektronowych (CO-NO, CO-CO).

mgr Krzysztof Nesteruk
(Instytut Fizyki PAN)

Nadprzewodniki + układy biologiczne = (czasami) patenty

Streszczenie ( ), ( )
W trakcie seminarium omówię patenty uzyskane w ostatnich latach we współpracy z Uniwersytetem Houston. Przedstawię także jeden z realizowanych aktualnie projektów dotyczący nieliniowości w układach biologicznych.

prof. dr hab. Marta Cieplak
(Instytut Fizyki PAN)

Dwuwarstwy ferromagnetyk-nadprzewodnik z modulowaną strukturą domen magnetycznych

Streszczenie ( ), ( )
W strukturach ferromagnetyk/nadprzewodnik (F/N), zbudowanych z ultracienkich warstw F i N, współistniejś ze sobą dwa porządki dalekiego zasięgu, prowadząc do szeregu ciekawych zjawisk. Jednym z nich jest wpływ domen magnetycznych wytworzonych w warstwie F na kotwiczenie wirów w warstwie N. Domeny kontrolują dynamikę wirów, i stąd mają wpływ na podstawowe parametry warstwy N, takie jak na przykład gęstość prądu krytycznego. W wykładzie omówione zostaną doświadczenia, w których udało się osiągnąć odwracalne modulowanie kotwiczenia wirów dzięki odpowiednio dobranej geometrii struktury domenowej; w szczególności osiągnięto rekordowe, nieobserwowane dotychczas wartości wzmocnienia gęstości prądu krytycznego.

dr hab. Aleksander Wittlin
(Instytut Fizyki PAN)

O analogii dziur i elektronów w metalach, oraz o konsekwencjach nierównoważności tych pojęć przy opisie nadprzewodników wysokotemperaturowych

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawię niektóre problemy teorii metali, wynikające z trudności poprawnego opisu korelacji elektronowych. Omówię nastepnie współczesne próby pokonania tych trudności, oparte na analizie konsekwencji różnicy mikroskopowej dynamiki elektronów i dziur, przedstawionej przez J.E. Hirscha i współpracowników. O ile czas pozwoli, przedyskutuję także konsekwencje tej teorii dla opisu zmiennoprądowego przewodnictwa.

dr Marek Woch
(Katedra Fizyki Ciała Stałego, AGH)

Właściwości elektryczne i magnetyczne wybranych nadprzewodników talowych

Streszczenie ( ), ( )
Wysokotemperaturowe nadprzewodniki talowe są interesujące zarówno z punktu widzenia ich właściwości fizycznych jak i potencjalnych zastosowań. Ich wysokie wartości temperatur krytycznych, gęstości prądów krytycznych oraz duże pola nieodwracalności, jak również, możliwości zmiany tych wielkości w szerokim zakresie powodują, że nadprzewodniki te są przedmiotem intensywnych badań. W referacie przedstawię pomiary gęstości prądów krytycznych, pól nieodwracalności, szerokości przejścia w stan nadprzewodzący i pól penetracji kilkunastu wybranych nadprzewodników talowych otrzymanych zarówno w postaci orientowanych warstw jak również w postaci polikrystalicznych próbek litych. Analizę i interpretację wyników przeprowadzono w ramach istniejących i rozwiniętych modeli teoretycznych.

mgr Witold Skowroński
(Wydział Elektroniki, AGH, Kraków)

Wytwarzanie i charakteryzacja magnetycznych złącz tunelowych dla zastosowań na komórki pamięci STT-RAM i ST-oscylatory

Streszczenie ( ), ( )
Magnetyczne pamięci operacyjne (magnetic random access memories - MRAM) są implementowane przy pomocy magnetycznych złącz tunelowych (magnetic tunnel junctions - MTJs) wykorzystujących zjawisko przełączania magnetyzacji spinowo spolaryzowanym prądem (current induced magnetization switching - CIMS) [1]. Zjawisko to wykorzystuje efekt spinowego momentu siły (spin transfer torque - STT). Aktywna część MTJ składa się z trójwarstwy CoFeB (2.3)/MgO (0.85)/ CoFeB (2.3) (rozmiary w nm). Z uwagi m.in. na bardzo niską rezystancję (iloczyn rezystancji przez powierzchnie - RA product - ok. 3 Ohm μm²) MTJ formuje się w postać nanokolumn o przekroju elipsy o rozmiarach rzędu 100 x 200 nm przy pomocy technik litografii elektronowej - rys. 1.

Rys.1. Magnetyczne złącze tunelowe poddane nanostrukturyzacji przy pomocy techniki litografii elektronowej. Doprowadzenia zapewniają niską pojemność elektryczna, przez co możliwa jest charakteryzacja układu w zakresie wysokiej częstotliwości.

W referacie zostanie omówiona technologia wytwarzania złącz tunelowych dla zastosowań w urządzeniach elektroniki spinowej, takich jak STT-RAM oraz ST-oscylatory. Na przykładach przedstawiony będzie sposób charakteryzacji zaprojektowanych układów.

[1] - W. Skowroński et al. JAP 107, 093917 (2010)

Dr Stanisław Koleśnik
(Department of Physics, Northern Illinois University, DeKalb)

Własności magnetyczne supersieci SrRuO₃/SrMnO₃ i SrRuO₃/Fe₂O₃

Streszczenie ( ), ( )
Ferromagnetyzm w związku SrRuO₃ jest unikalny wśród materiałów tlenkowych o strukturze perowskitu zawierających pierwiastki grupy 4d. Przedstawię wyniki badań supersieci, na bazie tego związku, wyhodowanych na Wydziale Fizyki NIU. Porównam wyniki pomiarów magnetometrycznych i synchrotronowych badań dichroizmu magnetycznego supersieci SrRuO₃/SrMnO₃ i SrRuO₃/Fe₂O₃. Przedstawię też wpływ obecności nanoczastek Fe₂O₃ na ferromagntyzm SrRuO₃.

Prof. E. Aksimentyeva
(Ivan Franko National University of Lviv, Ukraine)

Conducting polymers and polymer-magnet nanosystems

Streszczenie ( ), ( )
Conducting polymers are the most interesting class of low-dimension materials. These polymers exhibit semiconductor properties as a result of existence the conjugated ?-electron bonds in polymer chain. Organic magnets may be both the pure organic compounds and the polymer ferromagnets containing the Fe, Mn, Co and Ni dopants considered as molecular magnets. Nanoparticle polymer-magnet composites have unique properties which causes an application of these materials in molecular electronics, in biology and medicine.
In this lecture the main methods of obtaining of the hybrid composites based on conducting polymers or magnetic nanoparticles will be considered. Structure of the obtained polymer-magnet composites were studied by X-ray diffraction, Raman spectroscopy and electron microscopy. Conducting polymer-magnetite composites are found to exhibit both electrical and magnet functions. Investigation of mechanical, thermal and thermo-mechanical properties of hybrid composites have been carried out. We have determined the optimal interval of magnetite content provided a compacting of composites and increasing of their mechanical hardness, glass transition and flow temperature.

dr Janusz Przewoźnik
(Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH, Kraków)

Właściwości magnetyczne i elektronowe wybranych perowskitów manganowych domieszkowanych żelazem i cyną

Streszczenie ( ), ( )
Przedstawione i przedyskutowane zostaną wyniki badań wpływu domieszkowania żelazem i cyną na właściwości ferromagnetycznych perowskitów manganowych wykazujących przejście metal-izolator (M-I) i zjawisko "kolosalnego" magnetooporu. Zbadano właściwości magnetyczne i magnetooporowe związków (La_0.67Pb_0.33)(Mn_1-xFe_x)O₃ i (La_0.67Sr_0.33)(Mn_1-xSn_x)O₃ o TC > RT oraz (La_0.67Ca_0.33)(Mn_1-xSn_x)O_3-δ otrzymanych różnymi metodami. Ujawniają one identyczną liniową zależność temperatury Curie od stopnia domieszkowania x. Różnice w mikrostrukturze znajdują odbicie w diametralnie różnych zależnościach temperatury T_M-I od stopnia domieszkowania x i charakterze ("intrinsic"/"extrinsic") obserwowanych efektów magnetooporowych. Badania mössbauerowskie i NMR ⁵⁷Fe, ¹¹⁹Sn i ⁵⁵Mn związków (La_0.67Ca_0.33)(Mn_1-xA_x)O_3-δ (LCMO) (A=Fe, Sn) o T_C < RT pokazuja niejednorodny charakter przejść magnetycznych i zjawisko mikroskopowej segregacji fazowej ferromagnetyk - paramagnetyk poniżej T_C. Ujawniają również wyraźną zmianę charakteru przejścia w T_C ze wzrostem domieszkowania. Przy pomocy spektroskopii mössbauerowskiej ⁵⁷Fe i ¹¹⁹Sn podjęto również próbę zbadania dynamiki podsieci Mn w i dynamiki spinów Mn w związkach LCMO.