mgr Krzysztof Maćkosz (Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie)

Fabrication of micro and nanostructures from crystals of topological insulators

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
Bismuth chalcogenides belong to the group of materials that can make future electronic devices far more powerful than today. However, nanostructurization of those materials is still a challenging process, as the quality of the structure surface will affect the material behavior. Our research is centered on defects induced in chalcogenides (Bi₂Se₃ and Bi₂Te₃) by the structurization process using Focused Ion Beams, by means of XAS, TEM and magnetoresistance studies. The fundamental goal of the study is to optimize the parameters of lithography processes (beam current, kinetic energy of ions, time of exposure, etc.) in order to keep the minimal desired size and shape of the nanostructures and preserve topological insulators properties by minimizing the damage in the surface states induced by the impinging ions.

dr Barbara Mirosław (Instytut Nauk Chemicznych, Wydział Chemii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin)

Synthesis, structure and possible application of selected salicylidene derivatives for detection of metal ions

Seminarium hybrydowe
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
Schiff bases are well-known compounds with versatile applications in analytical chemistry, catalysis, food and dye industry. They also possess many biological activities such as antibacterial, antifungal, antitumor etc. From a chemical perspective the synthesis of imine derivatives is one of the easiest in the whole synthesis repertoire. Very important feature of these compounds is also their ability to form complexes with metal ions. The self-templating process is frequently observed when obtaining new coordination compounds, which accelerates the reaction time and lowers the production costs. This fits in the trend of sustainable chemistry.
The aim of this talk is to present the synthesis and physicochemical properties of selected d- and f-electron complexes with Schiff base derivatives having 5-bromo-3-methoxysalicylidene moiety and a stiff or a flexible amine part. I will also try to show a possible application of these compounds for detection of metal ions.

dr I. Milov (Advanced Research Center for Nanolithography (ARCNL) Amsterdam, Netherlands; Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Hamburg, Germany)

Laser modification of nanomaterials: from ablation to phase transitions

Seminarium hybrydowe

Summary
Intensive ultrashort lasers have become effective tools that are used to modify optical, mechanical and chemical properties of materials at the surface and in the bulk. Examples include applications in catalysis, photonics, and biomedicine. Alternatively, apart from such controlled and desired altering of material properties, intensive lasers may cause unwanted material damage. It is crucial to avoid such laser-induced damage, for example, in optical elements such as lenses, mirrors or transmission filters at various laser facilities such as EUV and X-ray free electron lasers.

In this work, we investigate the mechanisms of femtosecond laser interaction with metal thin films, with the main focus on ruthenium as a material used as grazing incidence mirror in EUV and X-ray optics [1]. We analyze damage experiments performed with various light sources ranging from optical lasers to EUV and hard X-ray free-electron lasers, finding a surprising similarity in damage crater morphology [2]. Our experimental studies are combined with theoretical modelling of laser-induced processes to explain the observed phenomena. For that, we developed a hybrid model based on Monte Carlo, two-temperature model, and molecular dynamics techniques. Additionally, we explore a topic of ultrafast laser-induced phase transitions in metals and the interplay of thermal and non-thermal effects in such transitions [3].

[1] I. Milov, V. Zhakhovsky, D. Ilnitsky, K. Migdal, V. Khokhlov, Yu. Petrov, N. Inogamov, V. Lipp, N. Medvedev, B. Ziaja, V. Medvedev, I. Makhotkin, E. Louis, F. Bijkerk, Two-level ablation and damage morphology of Ru films under femtosecond extreme UV irradiation , Appl. Surf. Sci. 528, 146952 (2020)
[2] I. Milov, V. Lipp, D. Ilnitsky, N. Medvedev, K. Migdal, V. Zhakhovsky, V. Khokhlov, Yu. Petrov, N. Inogamov, S. Semin, A. Kimel, B. Ziaja, I. Makhotkin, E. Louis, F. Bijkerk, Similarity in ruthenium damage induced by photons with different energies: From visible light to hard X-rays , Appl. Surf. Sci. 501, 143973 (2020)
[3] N. Medvedev, I. Milov, Nonthermal phase transitions in metals , Sci. Rep. 10(1), 1-9 (2020)

mgr inż. Joanna Moneta (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

W poszukiwaniu podłoża do homoepitaksji InGaN właściwości strukturalne plastycznie zrelaksowanych warstw In_0.2Ga_0.8N

Seminarium stacjonarne

Summary
Zrelaksowane warstwy InGaN osadzone na podłożach GaN cieszą się zainteresowaniem jako pseudo-podłoża do epitaksji warstwo większych stałych sieciowych, tj. studni kwantowych InGaN o wyższej niż 30% zawartości indu. Podłoża tego typu umożliwiłybyrównież inżynierię wbudowanych pól piezoelektrycznych. Pozwoliłoby to na skonstruowanie efektywnych emiterów światła o długościfali przesuniętej w kierunku czerwieni. By osiągnąć dobrej jakości pseudo podłoża InGaN, konieczne jest zrozumienie i kontrolaprocesów relaksacji naprężeń.
W ramach naszych badań analizie poddano epitaksjalne warstwy InGaN o zawartości indu ok. 20% osadzane na różnego typu podłożachGaN zorientowanych w kierunku [0001]. Seria warstw została osadzona metodami epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) oraz epitaksjiz fazy gazowej z użyciem związków metaloogranicznych (MOVPE). Analiza mechanizmów relaksacji i defektów strukturalnych zostałaprzeprowadzona głównie z wykorzystaniem zróżnicowanych technik transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz dyfraktometriirentgenowskiej. W ramach seminarium przedyskutowane zostaną: mechanizm relaksacji naprężeń warstw InGaN poprzez generacjędyslokacji niedopasowania, wpływ podłoża GaN na właściowści strukturalne zrelaksowanych warstw InGaN oraz możliwość zastosowaniaobróbki cieplnej po wzroście w celu optymalizacji właściwości pseudo-podłoży.

mgr Wiktoria Zajkowska (Instytut Fizyki PAN)

Crystallization of piezoelectric core - magnetostrictive shell hybrid nanowires

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
The hybrid core-shell nanowires (H-NWs) with piezoelectric material cores (e.g. ZnO (0001)) and magnetostrictive alloy shells (FeGa or MnAs) can be used as nano-devices controlled by external electric and magnetic fields. Both piezoelectric and magnetostrictive properties altered e.g. by mechanical deformation at the core-shell interface and can generate a magnetic field around H- NW under the influence of voltage, and vice versa. This means that such nanoobjects are sensitive to fluctuations of the environmental electromagnetic field. In the case of ZnO, the H-NWs cores are crystallized on a sapphire (11-20) substrate using the modified carbothermal method. Vertically oriented nanowires with lengths of 20-60 μm and average diameters of 90 - 700 nm were obtained. As-grown NWs underwent the shell growth deposition in the two ways: using MBE technique (MnAs shells) and magnetron sputtering (FeGa shells). In this way, GaAs//MnAs and ZnO//FeGa H-NWs with continuous polycrystalline shells and half-shells were obtained. NWs were coated with about 5 nm Pt or Al protection layer. The quality of the H-NWs was examined by TEM imaging which evidenced that the shells have a textured polycrystalline structure and each grain has an epitaxial relation to the monocrystalline, crystallographically perfect core.

mgr Justyna Piotrowska (Instytut Biochemii i Biofizyki PAN)

Arabidopsis thaliana jako roślina modelowa w badaniach nad metabolizmem siarki

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
Arabidopsis thaliana to niewielka roślina z rodziny kapustowatych, która charakteryzuje się małym rozmiarem, krótkim cyklem życiowym oraz niewielkim genomem. Te cechy sprawiły, że A. thaliana stała się rośliną modelową i obecnie jest szeroko wykorzystywana w różnego rodzajach badaniach biologicznych.
Siarka jest niezbędnym makroelementem dla prawidłowego wzrostu i rozwoju roślin. Jest ona pobierana z gleby jako siarczan nieorganiczny, redukowana do siarczanu i siarczku następnie włączana do związków organicznych. Siarka jest niezbędna do biosyntezy białek, koenzymów, witamin oraz aminokwasów takich jak cysteina i metionina. Ponadto siarka zaangażowana jest w odpowiedź roślin na stres biotyczny i abiotyczny. Celem naszego projektu jest przeanalizowanie fizjologicznej roli białek rodziny LSU (RESPONSE TO LOW SULFUR), których transkrypcja jest aktywowana przy niedoborze siarki. Badania te pomogą w lepszym zrozumieniu regulacji metabolizmu siarki w roślinach oraz mechanizmów odpowiedzi roślin na deficyt siarki w podłożu.

mgr Wiktoria Zajkowska (Instytut Fizyki PAN)

Wzrost nanodrutów ZnO metodą termowęglową
(W. Zajkowska, B. Kurowska, K. Fronc, H. Teisseyre oraz S. Kret)

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
Od ponad dwóch dekad nanodruty są przedmiotem licznych badań - jako obiekty 1-wymiarowe wykazują szereg nowych własności, które nie występują w 3-wymiarowych odpowiednikach. Przedmiotem prezentowanych badań są hybrydowe nanodruty (HNWs) o piezoelektrycznym rdzeniu ZnO oraz magnetostrykcyjnej otoczce FeGa, których odpowiedź na bodźce takie jak gradient temperatury czy przepływ prądu elektrycznego będzie obserwowana in-situ podczas obrazowania transmisyjnym mikroskopem elektronowym (TEM). Spodziewane jest pojawienie jest zjawiska magnetostrykcji w otoczce pod wpływem płynącego prądu, co wywoła zjawisko piezoelektryczne w rdzeniu. Powstałe w ten sposób pole elektryczne w rdzeniu będzie miało z kolei wpływ na magnetostrykcyjną otoczkę.

Rdzenie HNW są otrzymywane metodą termowęglową w piecu rurowym poprzez kolejno: redukcję tlenku cynku grafitem oraz utlenianie powstałych par cynku tlenem zawartym w powietrzu. Następnie, tlenek cynku osadza się w postaci nanodrutów na podłożu (szafir oraz krzem) umieszczonym nad tyglem. Dotychczasowe badania świadczą o tym, że używana metoda, która na obecnym etapie prac jest udoskonalana pozwala na wyhodowanie pionowych nanodrutów zorientowanych w kierunku [0001]. Otrzymane nanoobiekty mają średnice rzędu 40 nm - 300 nm oraz długości nawet ponad 60 μm i rosną pionowo względem podłoża (szafir) lub w postaci "jeży" (krzem). Obrazowanie TEM dowodzi, że nanodruty są doskonałej jakości krystalograficznej. Dodatkowo przedstawione zostaną pierwsze próby nanoszenia otoczki na rdzenie metodą sputteringu oraz procesu kontaktowania pojedynczych nanoobiektów z MEMS (chipy dedykowane do uchwytu TEM, które pozwalają na pomiary termiczne i elektryczne in-situ).

mgr Houri Rahimi-Mosafer (Instytut Fizyki PAN)

Structural properties of selected multicomponent orthovanadates, Ca_10.5-xTM_x(VO₄)₇

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
Vanadates attract researchers' attention because of opportunity of their application in various fields, especially in optoelectronics, biomedicine and in chemistry in connection with their CAcatalytic properties. Calcium orthovanadate and orthophosphate, Ca₃(XO₄)₂, X = P or V, are known to crystallize in R3c space group. The unsubstituted Ca₃(XO₄)₂ (X = P, V) crystals can be modified by replacing a small fraction (typically up to ~10%) of Ca atoms by other ones, of valences from +1 to +4, without a change of structure, forming novel materials of modified properties.

In this seminar, I will explain the structure properties of novel calcium orthovandates Ca₃(VO₄)₂ with Ca atoms partially substituted by cobalt or copper, investigated at room and high temperature based on powder diffraction measurements. Additionally, I will present briefly information on structure of rare earth orthovandates which is doped by Ca; EuVO₄:xCa and La_1-x-ySm_xCa_yVO₄.

Solid solutions of new materials, Ca_10.5-xTM_x(VO₄)₇ where TM= Co, Cu and x = 0 - 1, were synthesized by solid state reaction. Phase analysis of Ca_10.5-xTM_x(VO₄)₇ has shown that all samples crystalize in R3c group. This structure is based on unusual columnar architecture including five independent sites for Ca cations. Rietveld method was used for structural refinement. Lattice parameters decrease by substitution of TM at a Ca site, because of a difference in ionic radius. Rietveld analysis allowed for determination of coordination atoms, interatomic distances as well as the site occupancy preference by the transition metal atoms. Because of partial replacement of Ca by Co or Cu in at one of cationic sites and presence of structural vacancies, they can be considered as substitutionally disordered compounds.

High temperature measurements were performed for two samples Ca₁₀Co_0.5(VO₄)₇ and Ca₁₀Cu_0.5(VO₄)₇. The diffraction patterns indicate that the structure is stable within the investigated temperature range. Thermal expansion coefficient is determined for the crystal as function of temperature.

mgr Przemysław Dzięgielewski (Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej)

Szkła metaliczne Zr-Cu w warunkach wysokiego ciśnienia

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
Szkła znane są ludzkości od kilku tysięcy lat, jednak struktura atomowa i elektronowa tych materiałów pozostaje w dużej mierze niezbadana. W latach 60-tych XX wieku otrzymano po raz pierwszy szkło metaliczne, nieznaną wcześniej odmianę szkła, która ze względu na swoje unikalne właściwości jest do dziś obiektem intensywnych badań. Szkła metaliczne otrzymuje się w wyniku głębokiego przechłodzenia stopu metali, a ich struktura atomowa przypomina strukturę zamrożonej cieczy. Struktura ta nie wykazuje cech uporządkowania dalekiego zasięgu, jednakże obserwuje się jej lokalne uporządkowanie. Pod wpływem wysokiego (rzędu dziesiątków GPa) ciśnienia hydrostatycznego zachodzą istotne zmiany w lokalnym porządku strukturalnym tych materiałów.
Przykładami szkieł metalicznych są amorficzne stopy z układu Zr-Cu. W tej pracy zidentyfikowano wywołane ciśnieniem modyfikacje ich struktury atomowej i powiązano je ze zmianami zachodzącymi w strukturze elektronowej uzyskując spójny obraz mechanizmu akomodacji ciśnienia zewnętrznego. Opierając się na rezultatach symulacji dynamiki molekularnej wykazano porządkowanie lokalnej struktury atomowej w klastery o symetrii ikosaedru zbudowanego wokół atomów Cu (rys. 1). Zaobserwowano także występowanie znacznie skróconych par Zr-Zr, których powstawanie koreluje się ze zmianą stanu elektronowego atomów Zr. Na podstawie obliczeń ab initio wykazano, że dominujące w niskim ciśnieniu wiązanie metaliczne, zastępowane jest przez wiązania kierunkowe, głównie wiązania o charakterze wiązania kowalencyjnego. Poprawność wykonanych symulacji została zweryfikowana przez porównanie z wynikami eksperymentu absorpcyjnego EXAFS.

mgr inż. Anna Kaleta (Instytut Fizyki PAN)

Structural changes of wurtzite (Ga,Mn)As nanowire shell during in-situ heating in transmission electron microscope

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
(Ga,Mn)As in the form of thin layers, with zinc-blende crystal structure is the most investigated dilute ferromagnetic semiconductor (DFS) since it has the highest Curie Temperature (T_C~200 K) among all DFS materials. Unfortunately, it is still too low for room temperature spintronic applications. To exploit the potential offered by (Ga,Mn)As, a thermal treatment has been introduced, resulting in phase separation to ferromagnetic MnAs nanocrystals (NCs) (T_C = 317 K for bulk material) embedded in the GaAs semiconductor matrix [1,2].

In my research, a step father has been taken, namely investigation of thermally-activated phase transition in (Ga,Mn)As of wurtzite (WZ) crystal structure and a formation of a novel, hybrid nanoscale system consisting of hexagonal MnAs NCs embedded in the wurtzite (WZ) GaAs matrix, exhibiting abnormal magnetic properties, i.e. Curie Temperature enhancement [3].

During the seminar, I will sum up the research concerning structural changes occurring in core-multishell nanowires (NWs), where one shell is made of WZ (Ga, Mn)As, using transmission electron microscopy (TEM). First, I will introduce and characterize investigated samples. Then, I will briefly describe TEM technique and its operating modes used for these studies. Finally, I will present the methodology and main results of my work:

• crystal structure and strain analysis of MnAs NCs in ex-situ annealed NWs cross-correlated with their magnetic properties
• Mn clustering, MnAs NCs formation and growth process observed during in-situ heating in real-time TEM experiment
• dependence of (Ga,Mn)As shell thickness and its Mn-content on MnAs density and distribution
• the significance of (Ga,Al)As shell as a diffusion barrier for Mn atoms

dr Aleksandra Drzewiecka-Antonik (Instytut Fizyki PAN)

Synthesis, structure and biological activity of Cu(II) complexes with thiourea derivatives

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Ryszardem Sobierajskim (sobieraj@ifpan.edu.pl).

Summary
Derivatives of thiourea are able to act as potent metal chelators and have been used in my research. These compounds possess ability to bind metal cations via S and N atoms, and (i) act as monodentate ligands through S or N atoms; (ii) bind to metal ions forming S,N or N,N bridges or (iii) chelate by S,N atoms. Moreover, thioureas themselves show a broad spectrum of biological activity, including anticancer, antibacterial and antituberculosis properties [1-3]. It was demonstrated that the biological activity of metal complexes with thiourea derivatives can be higher than that of parent organic ligands [4,5].
In this talk I will briefly present the synthesis of novel Cu(II) complexes with 1,3-disubstituted thiourea derivatives. Next, their structural characterization based on elemental analysis, ATR-IR (Attenuated Total Reflection Infrared), XANES (X-ray Absorption Near Edge Structure), EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) and UV-Vis spectroscopies as well as molecular modelling will be discussed. Finally, I will present the results of biological activity tests (microbiological activity, cytotoxic and antitumor activity) of synthesized complexes.

[1] Z.-H. Li et al., Eur. J. Med. Chem. 139 (2017)741-749.
[2] A. Bielenica et al., Eur. J. Med. Chem. 101 (2015) 111-125.
[3] I. Kucukguzel et al., Eur. J. Med. Chem. 43 (2008) 381392.
[4] M.K. Rauf Imtiaz-ud-Din et al., J. Inorg. Biochem. 103 (2009) 1135-1144.
[5] K. Yan et al., Chem. Commun. (Camb.) 46 (2010) 7691.

mgr Aleksandra Seweryn (Instytut Fizyki PAN)

Technologia osadzania cienkich warstw atomowych jako metoda funkcjonalizacji powierzchni implantów dedykowanych dla pacjentów z osteoporozą

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Krystyną Jabłonską (jablo@ifpan.edu.pl).

Summary
Osteoporoza jest poważną chorobą cywilizacyjną XXI wieku. W wyniku zaburzenia homeostazy w tkance kostnej dochodzi do zmniejszenia gęstości kości i ich osłabienia czego wynikiem jest zwiększenia podatności na złamania zarówno urazowe jak i zmęczeniowe. Zaburzona równowaga pomiędzy procesami katabolizmu i metabolizmu tkanki kostnej utrudnia procesy gojenia. Leczenia implantologiczne u takich pacjentów jest często koniecznością. Jakość połączenia tkanki kostnej z powierzchnią implantu (osseointegracja) jest wyznacznikiem decydującym o przyszłej funkcjonalności protezy implantologicznej. Żeby wspomóc proces osseointegracji powierzchnie implantów poddaje się funkcjonalizacji wykorzystując między innymi nanotechnologię.
Przeprowadziliśmy testy biokompatybilności warstw tlenków metali przejściowych (TiO₂, ZrO₂, HfO₂) osadzanych na powierzchni metodą osadzania cienkich warstw atomowych (ALD). Testy biokompatybilności progenitorowych komórek macierzystych szpiku kostnego wskazują na pre-osteogenne właściwości tych tlenków.
Cytokompatybilność powłok ZrO₂ była badana z wykorzystaniem modelu mysich komórek pre-osteoblastycznych MC3T3. W warunkach osteogennych komórki MC3T3 ulegają różnicowaniu w komórki kościotwórcze, odpowiedzialne za tworzenie zmineralizowanej macierzy kostnej. W eksperymencie wykorzystano również model komórek MC3T3 z obniżoną ekspresją cząsteczki miR-21 (MC3T3_inh21). Obniżona ekspresja miR-21 wpływa na zmniejszenie potencjału preosteoblastów do różnicowania się w komórki kościotwórcze. Wynik eksperymentu wskazał wzrost ekspresji mRNA dla kolagenu typu I (Coll-1), osteokalcyny (Ocl), osteopontyny (Opn) oraz Runx-2, czyli kluczowego czynnika transkrypcyjnego odpowiedzialnego za przekształcenie komórek progenitorowych (pre-osteoblastów) w osteoblasty.
W przypadku badań cytokompatybilności powłok TiO₂ wykorzystano linię komórek MC3T3, jak również mysią linie komórek pre-osteoklastycznych 4B12. Badania pokazały, że powłoki TiO₂ zwiększyły aktywność proliferacyjną komórek MC3T3 i jednocześnie hamowały inwazję komórek 4B12 co wskazuje na możliwości aplikacyjne u pacjentów ze zwiększona aktywnością osteoklastów (osteoporoza). Odnotowano wzrost ekspresji genów preosteogennych, w tym Coll-1, Ocl, Opn oraz Runx-2, obniżenie ekspresji genu miR-124, kluczowego w procesie regulacji procesów różnicowania się komórek kościogubnych.
Biologiczne właściwości powłok HfO₂ były badane z pre-osteoblastycznymi komórkami MC3T3, pre-osteoklastycznymi komórkami 4B12 oraz makrofagami (RAW 267.7) w celu określenia właściwości przeciwzapalnych powłok. Pokazano, że powłoki HfO₂ promowały różnicowanie się komórek osteoblastycznych poprzez aktywację genów osteoblastogenezy (Runx-2, Opn, miR-21) oraz hamowały aktywność osteoklastów. Dodatkowo pokazano, że powłoka HfO₂ wpływa na wzrost ekspresji cytokiny IL10, co wskazuje na jej przeciwzapalne właściwości.
Testowane powłoki otrzymano w niskotemperaturowych procesach wzrostu w technologii ALD. Fizyczne warunki procesów pozwoliły na otrzymanie homogennych amorficznych powłok tlenkowych. Amorficzna struktura powłok zapewnia dobrą barierowość, co jest istotne w przypadku metalicznych materiałów implantologicznych w celu uniemożliwienia dyfuzji jonów metali do żywej tkanki. Niska temperatura wzrostu dodatkowo pozwoli w przyszłości na osadzanie warstw na wrażliwych termicznie podłożach np. polimerach intensywnie badanych w implantologii.

dr Roman Minikayev (Instytut Fizyki PAN)

Właściwości strukturalne boranów galowych (REGa₃(BO₃)₄) typu huntytu

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Krystyną Jabłonską (jablo@ifpan.edu.pl).

Summary
Borany opisywane ogólnym wzorem REM3(BO3)4, gdzie RE to jon ziemi rzadkiej i M oznacza Al, Fe, Ga, Cr, krystalizują w strukturze huntytu. Materiały te wykazują dobre luminescencyjne i nieliniowe właściwości optyczne oraz mają wysoką stabilność termiczną, chemiczną i mechaniczną. Już nieznaczne domieszkowanie tych materiałów jonami ziem rzadkich sprzyja przydatności boranów do zastosowania w laserach kompaktowych. Zainteresowanie miniaturowymi laserami pompowanymi przez diody elektroluminescencyjne o spektrum zielono-niebieskim stymuluje badania nad nowymi układami laserów, opartymi na kryształach nieliniowych [1-3].

Do tej pory słabo znana rodzina boranów REGa₃(BO₃)₄ (Re= Y, Nd, Eu, Gd, Dy, Er) o strukturze huntytu, będzie tematem planowanego seminarium. W oparciu o model struktury wprowadzony dla bardziej znanych boranów YAl₃(BO₃)₄ [4] i wykorzystany już wcześniej dla jednego z boranów galowych REGa₃(BO₃)₄ [5], pokazane zostaną zachowania wymiarów komórek, położeń atomów oraz innych właściwości strukturalnych w zależności od promienia jonu ziemi rzadkiej wprowadzanego do komórki elementarnej związku.

mgr Adam Lech (Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering, Warsaw University of Technology)

Surface modification of PLLA, PTFE and PVDF with extreme ultraviolet (EUV) to enhance cell adhesion

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Krystyną Jabłonską (jablo@ifpan.edu.pl).

Summary
In the presented study, polymer surfaces were modified using extreme ultraviolet (EUV) radiation. Three polymers, widely used in biomedical applications, were analyzed: poly(tetrafluoroethylene) (PTFE), poly(vinylidene fluoride) (PVDF), and poly-L-(lactic acid) (PLLA). The modification process has been performed in a vacuum or with a reactive gas, which was nitrogen or oxygen, respectively. This has enriched the atmosphere with an additional component and provided a diverse measuring environment. The purpose of the study was to examine the impact of EUV radiation on cell adhesion to the surface of modified polymers. The modification resulted in a change in the surface wettability, morphology, and chemical composition of all of the analyzed polymers. For each of the three polymers, the EUV radiation gave a positive effect on the process of endothelial cell adhesion. It has also been shown that the type of reactive gas used in the modification process affects the number and area of surface-adhered cells. For PVDF and PTFE, higher cell number and cellular coverage were obtained for EUV radiation with oxygen. In the case of PLLA, better results were obtained for EUV modification with nitrogen.

dr Przemek Wachulak i Karol Janulewicz (Instytut Optoelektroniki WAT)

Spektroskopia NEXAFS i EXAFS z użyciem kompaktowych źródeł laserowo-plazmowych w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego

Seminarium on-line
Osoby zainteresowane linkiem do seminarium proszone są o kontakt z Zofią Liberadzką (liberz@ifpan.edu.pl) lub Krystyną Jabłonską (jablo@ifpan.edu.pl).

Summary
Promieniowanie krótkofalowe o długości fali od 0.1 do 10 nm nazywane jest miękkim promieniowaniem rentgenowskim (ang. soft X-rays SXR). Promieniowanie SXR jest bardzo silnie absorbowane w przypowierzchniowej warstwie materii o grubości około 100-500 nm, umożliwiając badanie właściwości bardzo cienkich warstw materiałów za pomocą technik spektroskopowych, takich jak np. spektroskopia NEXAFS (near edge X-ray absorption fine structure spectrosopy), czy EXAFS (extended X-ray absorption fine structure spectroscopy) pozwalających na określanie np. składu chemicznego (NEXAFS) lub struktury atomowej (EXAFS) materiału tych warstw. Zazwyczaj używane do tego celu źródła synchrotronowe są niezastąpione w badaniach spektroskopowych z uwagi na ich parametry, możliwości przestrajania i stabilność emisji, jednakże w celu rozszerzenia aplikacyjności tych technik, jak również zmniejszenia ograniczeń nakładanych na użytkownika przez źródła synchrotronowe (czas pomiarowy, koszty związane z pomiarami, ilość możliwych pomiarów, ograniczenia odnośnie próbek) dąży się do opracowywania układów bazujących na kompaktowych źródłach promieniowania rentgenowskiego, np. źródłach laserowo-plazmowych.
W prezentacji omówione zostaną opracowane w Instytucie Optoelektroniki Wojskowej Akademii Technicznej układy do spektroskopii NEXAFS i EXAFS, które bazują na źródłach z podwójną tarczą gazową. Przedstawione zostaną możliwości tych układów i ich zastosowania do badania przykładowych próbek organicznych i nieorganicznych, w trybie wielu impulsów SXR oraz pojedynczego impulsu SXR, a także połączenie techniki spektroskopowej z mikroskopią skaningową, tj. spektromikroskopii. W szczególności omówiony będzie eksperyment dotyczący badania wpływu temperatury wygrzewania tlenku grafenu na jego zmiany fizyko-chemiczne, wykonany dzięki analizie widm NEXAFS otrzymanych ze źródłem laboratoryjnym połączonej z analizą danych z XPS.

dr Iwanna Jacyna (Instytut Fizyki PAN)

Właściwości układów warstwowych Pt/Co/Pt oraz ich modyfikacja pod wpływem promieniowania z zakresu skrajnego nadfioletu i nadfioletu

Summary
Wśród materiałów o różnych właściwościach magnetycznych szczególną uwagę zwracają materiały, które wykazują prostopadłą anizotropię magnetyczną (ang. Perpendicular Magnetic Anisotropy - PMA). Umożliwiają one m.in. zwiększenie gęstość zapisu danych w porównaniu do materiałów namagnesowanych w płaszczyźnie i dlatego mają one potencjalne znaczenie dla nowych technologii informatycznych. Zaobserwowano, że w układach nanowarstwowych składających się z warstw zawierających ferromagnetyczne metale z grupy 3d (np. Co czy Fe) w otoczeniu warstw z materiałów niemagnetycznych (np. Pt) pod wpływem naświetlania silnymi wiązkami jonowymi [1] i elektromagnetycznymi [2] dochodzi do zmiany orientacji magnetycznej pomiędzy kierunkiem w płaszczyźnie próbki a kierunkiem do niej prostopadłym. W trakcie wykładu zaprezentowane zostaną wyniki dalszych badań doświadczalnych w tym temacie, a zawartych w pracy doktorskiej autorki. Przedstawione zostaną wyniki charakteryzacji strukturalnej oraz morfologii powierzchni próbek Pt/Co/Pt zmodyfikowanych za pomocą impulsów promieniowania z zakresu skrajnego ultrafioletu i nadfioletu. Szczególna uwaga poświęcona będzie badaniom z użyciem technik reflektometrii (XRR) oraz fluorescencji rentgenowskiej (GIXRF) z użyciem rentgenowskiej fali stojącej. Wyniki strukturalne zostaną zaprezentowane w powiązaniu za zmianami magnetycznymi zachodzącymi w próbkach.

[1] C. Chappert, V. Kottler, T. Devolder, et.al., "Planar patterned magnetic media obtained by ion irradiation.", Science 280, (1998) 1919-22.
[2] J. Kisielewski, W. Dobrogowski, Z. Kurant, et al., " Irreversible modification of magnetic properties of Pt/Co/Pt ultrathin films by femtosecond laser pulses", J. Appl. Phys. 115, (2014) 053906.

dr hab. Jerzy Pełka, prof. IF PAN (Instytut Fizyki PAN)

Non-Ionizing Synchrotron Radiation in Physics and Biomedical Applications

Summary
Synchrotron Radiation (SR) sources are usually associated with intense X-ray beams due to the fact that SR X-ray methods have made a great contribution to our knowledge of the structure and dynamics of matter, including biological materials. In recent years, however, SR methods using Non-Ionizing Electromagnetic Radiation (NIER), covering the range from the longest waves up to the limit of the visible and ultraviolet light spectrum, have been rapidly developing. The photon energies at these wavelengths are insufficient to knock out the electron from an atom or molecule, so they do not directly cause ionization, which significantly reduces the destruction of materials. For biomedical applications, this means also a reduction of the mutagenic effects caused by irradiation.
From the utilitarian point of view, the NIER's far infrared (FIR) and terahertz (THz) ranges are particularly interesting due to, among others, the interaction of the beam with the oscillations and rotations of the molecules, enabling e.g. accurate identification of the molecular composition of materials. They also make it possible to penetrate the mysteries of collective phenomena in semiconductor or magnetic materials. Synchrotrons, and especially Infra-red free-electron lasers (IR-FELs) are today increasingly used sources of NIER. Due to the high power and a number of other characteristic properties, they are invaluable in the study of materials in physics and biology.
The lecture will briefly present the basic properties of NIER, the principle of operation of synchrotron sources working in this field, and basic measurement methods along with exemplary results, primarily from the field of biomedical sciences.

prof. dr hab. Krystyna Ławniczak-Jabłońska (Instytut Fizyki PAN)

Influence of metal oxides surface stoichiometry on their physical and chemical properties - example of XPS studies

Summary
Metal oxides are important materials for the modern nanotechnology. They are used as dielectrics, protective coatings, substrate for growing variety of structures and much more. Properties essential from point of view technologists depend on the morphology, structure and elemental composition of the oxide surface. The overview of metal oxides studies performed applying x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) will be presented. Particular attention will be given to Ta₂O₅ and Al₂O₃ crystalline and amorphous oxides. The main concern will be given to thin films of amorphous tantalum and aluminum oxides. The films are nonstoichiometric having over- or under-stoichiometric compositions. This fact strongly influences the properties of films such as chemical resistance or up-taking of elements during subsequent grown processes what results with difference in formed nanostructures on such substrates.

mgr Adrian Sulich (Instytut Fizyki PAN)

Defekty struktury wybranych monokryształów z rodzin Ca₉RE(VO₄)₇, REVO₄ i Ca₃RE₂(BO₃)₄ (RE = kation metalu ziemi rzadkiej)

Summary
Na seminarium zaprezentowane zostaną wyniki badań defektów struktury wybranych tlenków wieloskładnikowych rozważanych m.in. do zastosowań optoelektronicznych - jako materiały wykazujące nieliniowe własności optyczne, jako światłowody, jako matryce laserowe, w tym również do laserów femtosekundowych, jako luminofory i in. Są to wyhodowane metodą Czochralskiego monokryształy z następujących rodzin:

• Ca₉RE(VO₄)₇ (grupa przestrzenna R3c),
• REVO₄ (grupa przestrzenna I4₁/amd),
• Ca₃RE₂(BO₃)₄ (grupa przestrzenna Pnma),

mgr Diana Kalinowska (Instytut Fizyki PAN)

Local atomic environment of Cu and Ag ions of new bioactive 1,5-disubstituted tetrazole complexes investigated using multi-technique approach methodology

Summary
Although the quality of healthcare has increased with the invention of antibiotics, nowadays the antimicrobial resistance remains a global and critical healthcare issue. WHO reports about the growing threat of bacterial infections, that may become the top cause of mortality in the world within the next three decades. Greater effort is required in research and development of the novel class of compounds effective against pathogens [1, 2]. Tetrazole derivatives are a potential in this field of research. Their wide range of biological activity and polynitrogen planar structure make them perfect template aimed at the development of new bioactive compounds [3-9].
Structural characterization of new, bioactive 1,5-disubstituted tetrazole-derivative complexes with Cu and Ag ions will be presented. The studies have been carried out for compounds in a form of solvates with growth cell culture medium as a solvent. It simulate living environment of the cells and is commonly used for various biological assays. Solvent molecules may modify the surrounding of metal ion and enhance the activity of a compound. Since the potential of pharmacological action depends on the chemical structure, there is an interest in detailed investigation of complex's molecular structure.
Due to fact that diffraction methods are inapplicable in case of compounds in form of solution, methodology developed in our laboratory has been used. It assumes using the X-ray absorption spectroscopy (XAS), which provides information about the local atomic order around the specific element regardless of their form or state. With support of laboratory based techniques (e.g. FTIR spectroscopy, elemental analysis) and DFT calculations applying methodology made it possible to propose the three-dimensional models of the analyzed compounds.
References
[1] A. Bielenica, et al., Eur. J. Med. Chem. 101 (2015) 111.
[2] J. Stefańska, et al., Polish Journal of Microbiology 65 (2016) 451.
[3] D. Szulczyk, et al., Eur. J. Med. Chem. 156 (2018) 631.
[4] M. Staniszewska, et al., Eur. J. Med. Chem. 145 (2018) 124.
[5] C. X. Wei, et al., Molecules 20 (2015) 5528.
[6] A. Qian, et al., Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 28 (2018) 344.
[7] V. A. Ostrovskii, et al., Russ. Chem. Bull. 61 (2012) 768.
[8] L. L. Dai, et al., Med. Chem. Comm. 6 (2015) 147.
[9] R. Sribalan, et al., J. Mol. Struct. 1175 (2018) 577.
[10] M. T. Klepka, et al., Chemical Physics Letters 691 (2018) 190.
[11] M. T. Klepka, et al., Radiat. Phys. Chem. (2018) https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2018.11.001

dr Jeremy Sloan (University of Warwick, UK)

Crystallography and Functional Evolution of Atomically Thin Confined Nanowires

Summary
Encapsulated nanowires (so-called "Extreme Nanowires") can be as small as a single atom in width and are the smallest one-dimensional materials. Their simplicity and robustness make them ideal platforms for the study of fundamental properties of matter, such as phase transformations and the energetics of confined crystal structure formation. Carbon nanotubes are ideal templates for forming and observing crystalline/non-crystalline transitions and molecular ordering either into chains or discrete species. These materials have tested, and continue to test, the state of the art in electron microscopy (i.e. HRTEM or STEM) investigations and their associated spectroscopies but the extremely small size also lends these materials to ab initio theoretical investigations whereby their stability, electronic properties and properties can all be studied. This work is leading to ground-breaking and transformative new studies including the physical realisation of Peierls distortions of 1D chains, novel phonon optics and, most recently, spectacular modification of thermal properties [1-3]. A further recent innovation is the observation and study of confined phase transformations at the smallest volume scale ever attempted (i.e. ~1 nm³), an essential precursor to the determination of the smallest scale that we can write information by the technique of PC-RAM. Forming nanowires at such small physical scales presents unique and benchmarking challenges for high performance electron microscopy and spectroscopy as these must perform at or close to the level of single atom sensitivity. In this presentation, the interrelationships between nanoscale structural synthesis, formation and characterisation; theoretical investigations and optical characterisation of confined single to few atom thick nanowires leading to exploitable properties at the picoscale (i.e. Fig. 1) will be discussed and new methodologies for their 4D characterisation (i.e. structural evolution with time) will also be presented [4,5].

References
[1] Raman Spectroscopy of Optical Transitions and Vibrational Energies of ~1 nm HgTe Extreme Nanowires within Single Walled Carbon Nanotubes J. H. Spencer, J. M. Nesbitt, H. Trewhitt, R. J. Kashtiban, G. R. Bell, V. G. Ivanov, E. Faulques, J. Sloan, D. C. Smith, ACS Nano 8, 9044-9052 (2014).
[2] Single-Atom scale structural selectivity in Te nanowires encapsulated inside ultra-narrow single-walled carbon nanotubes P. V. C. Medeiros, S. R. Marks, J. M. Wynn, A. Vasylenko, Q. Ramasse, D. Quigley, J. Sloan, A. J. Morris,  ACS Nano, 11, 6178-6185 (2017).
[3] Electronic Structure Control of sub-Nanometer 1D SnTe via Nanostructuring within Single-Walled Carbon Nanotubes A. Vasylenko, S, Marks, J. M. Wynn, P. V. C. Medeiros, Q. M. Ramasse, A. J. Morris, J. Sloan, and D. Quigley, ACS Nano 12, 6023-6031 (2018).[4] Confined Crystals of the Smallest Phase-Change Material C. E. Giusca, V. Stolojan, J. Sloan, F. Börrnert, H. Shiozawa, K. Sader, M. H. Rümmeli, B. Büchner, S. R. P. Silva, Nano Lett. 13, 4020-4027 (2013). [5] In Situ Electron Beam Amorphization of Sb₂Te₃ within Single Walled Carbon Nanotubes S. R. Marks, K. Morawiec, P. Dłużewski, S. Kret, J. Sloan, Acta Phys. Polon. A, 131, 1324-1327 (2017).

mgr Katarzyna Małgorzata Kosyl (Instytut Fizyki PAN)

Structural properties of calcium borates containing rare earths, Ca₃RE₂(BO₃)₄

Summary
The studied crystals belong to a family of orthoborates containing rare earths, Ca₃RE₂(BO₃)₄ compounds. Their disordered structure (consisting in Ca and RE sharing the  occupation at all three non-equivalent sites), makes them potentially applicable in optoelectronics, especially as laser media or phosphors in plasma display panels. Among several tens of known compounds of the same structure, the structure has been published for several ones, only.
The seminary focuses on structural properties of calcium borates, examined mainly by powder and single crystal X-ray diffraction. Firstly, synthesis conditions by various methods (multistage solid state reaction, Pechini and Czochralski method), including the obstacles to overcome are discussed. Some systematics of occupation scheme, as depending on rare earth ionic size, is proposed. Later on, a new insight on the disorder within the crystal is presented. Finally, the structural behaviour at non-ambient conditions (low/high temperature and high pressure) is shown for selected rare earths. Variation of structure, studied at a synchrotron beamline as a function of temperature will be presented.

dr A. N. Shekhovtsov (Institute for Single Crystals, NAS, Ukraina)

Multicomponent oxide crystals for active media of lasers operating at 1.06 and 1.5 μm

Summary
The solid-state lasers generating radiation in different spectral ranges and using for telecommunications, medicine, range finding, spectroscopy, remote control and diagnostics, and others, is growing. It stimulates the search for new effective crystal hosts for solid-state lasers and leads to the use of known physical effects to improve the functional characteristics of laser apparatuses. The present lecture focuses:

1. on growth and properties of single crystals serving for wavelength conversion and
2. on lasers emitting at near 1.5 μm wavelength.

Prof. Rita Magri (Department of Physics, Informatics, and Mathematics, University of Modena and Reggio)

Density Functional Theory studies of surface properties: reconstructions, defects, and steps

Summary
Material surfaces are the place where the interaction of a material with the external environment occurs. Many studies have been conducted to determine the stable atomic structures of surfaces at different conditions. In this lecture I will take as an example a very well-studied surface: the polar (100) surface of III-V semiconductors. This surface orientation is the most used in the growth of semiconductor devices and presents many different reconstruction patterns. I will show in this lecture how the application of calculations based on the density functional theory have been used to interpret experimental characterization results on the puzzle that is the c(2x6) reconstruction of the GaSb (100) surface. Among surface defects, steps are common, but, because of the spatial extension, they are very difficult to describe by ab-initio methods. I will discuss their role in determining many features of the surfaces: terrace shape and roughness, and will explore the issue of the nature of their mutual interaction focusing, in particular, on the case of the A kind of steps of the β2 (2x4) reconstructed GaAs (100) surface.

Prof. Rita Magri (Department of Physics, Informatics, and Mathematics, University of Modena and Reggio)

Growth conditions and material properties: MBE growth simulations and interface/surface structures, a multi-scale view

Summary
In Molecular Beam Epitaxy (MBE) the employed growth temperature and rates are fundamental in deciding the structure and properties of the materials. Material growth is a very complicated phenomenon constituted by many different simultaneous events occurring over different time and length scales, so different theoretical approaches need to be used to tackle the problem. In this lecture I will show how it is possible from a theoretical and computational point of view simulate material growth and predict structure and electronic properties. I will show application of the methods to: (1) the description of the electronic consequences of segregation and interface intermixing in semiconductor InAs/GaSb superlattices, and (2) the simulation of InAs quantum dots growth on GaAs templates. These examples will be used to show the usefulness of these approaches in interpreting the experimental results, and also to outline the difficulties and the uncertainties related to the methods.

dr M. Chrunik (Wojskowa Akademia Techniczna w Warszawie)

Modified Pechini synthesis of advanced novel oxide materials

Summary
In 1967 Maggio P. Pechini patented a sol-gel - derived method of preparing polycrystalline complex oxide materials (niobates, titanates) for high-quality capacitors [1]. This method appeared to be a very simple wet-chemical route, allowing to reduce both the process temperature and duration effectively [2]. Introducing certain modifications it helped to expand its usefulness and to synthesize the advanced novel nanomaterials [3].
Current lecture is devoted to synthesis, characterization methods and properties of following compounds, having potential applications in optics and electronics:

1. Bi₂ZnB₂O₇:RE³⁺ (RE=Nd, Er, Yb, Tb, Pr) - a good candidate material for higher harmonics generators (HHG), self-frequency doubling (SFD) lasers, as well as luminescence media [4-7];
2. Bi₃TeBO₉:Nd³⁺ - a novel borate with very strong second-order nonlinear optical response [8,9];
3. (1-x) PbZrO₃-x BiFeO₃ - multiferroic solid solutions for perspective next generation electric actuators, transducers and storage media [10].

dr hab. Anna Gągor (INTiBS PAN, we Wrocławiu)

Phase transitions in functional organic-inorganic hybrids

Summary
The hybrid organic-inorganic perovskites have recently pioneered a new field of materials science. They emerged as a promising class of materials for optoelectronic applications revealing photovoltaic effect. Many of them are polar, ferroelectric or multiferroic and, thus, viable substitutes for classical inorganic perovskites.

In this talk I am going to discuss the origin of the structural phase transitions in this class of compounds with emphasis on the role of the weak intermolecular hydrogen bond interactions. I will concentrate on two families: dense metal-formate frameworks (dMOFs), and halo-bismuthates(III) and antimoniates(III) with small organic cations. The hybrids are composed of two substructures: cations (of small polar molecules) and anions of metal-halide or metal-formate connections and may crystallize in multiple crystal forms. The physical properties are governed by both dimensionality and the structure of the anionic part as well as the nature and dynamics of the counter-cations. Depending on the cation symmetry, size and amount of the dipole moment and donor potential the cations are dynamically disordered. The disorder is dismissed at lower temperatures and cations are anchored in the crystal voids through hydrogen-bond interactions. The change in the dynamic states of the cations entails the changes in the symmetry which generate the phase transitions and determine the physical properties of new phases.

dr Karolina Pągowska (Zakład Mikro i Nanotechnologii Półprzewodników Szerokoprzerwowych - ITE)

Liniowy akcelerator 3SDH-2 Pelletron typu tandem w badaniach półprzewodników

Summary
Metoda RBS jest powszechnie stosowana na świecie do badania zjawisk zachodzących w warstwach powierzchniowych ciała stałego. Mimo, że podstawy RBS oraz kanałowania jonów (RBS/c) są znane od wielu dziesięcioleci metodyka pomiarów jest wciąż udoskonalana oraz dostosowywana do konkretnych celów badawczych. W metodzie RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) wykorzystuje się zjawisko rozproszenia wstecz, zachodzące podczas oddziaływania strumienia monoenergetycznych jonów z materiałem badanej próbki. Na ogół wykorzystuje się wiązkę lekkich jonów (deuterony, cząstki α) o energii w zakresie (1 - 10) MeV. Energie z tego zakresu dają stosunkowo niewielkie zasięgi cząstek padających, co powoduje, że metoda znajduje zastosowanie do analizy warstw o grubości do kilkunastu μm. Jednym z najistotniejszych zagadnień jest umiejętność prawidłowej analizy danych doświadczalnych to znaczy otrzymanych z pomiaru widm energetycznych rozproszonych cząstek. Metoda RBS jest szeroko stosowana do: analizy chemicznej (składu chemicznego badanego materiału), grubości cienkich warstw oraz rozkładów głębokościowych pierwiastków. Umożliwia także badanie struktury krystalicznej badanej tarczy, dzięki wykorzystaniu zjawiska kanałowania jonów. Zjawisko to występuje podczas oddziaływania wiązki cząstek o niewielkiej rozbieżności kątowej (poniżej 0.1°)z monokryształem zorientowanym tak, aby jedna z jego niskowskaźnikowych osi krystalograficznych pokrywała się z kierunkiem wiązki. Obecność sieci krystalicznej istotnie wpływa na charakter ruchu jonów w badanym materiale. Zjawisko kanałowania jonów wykorzystuje się do wyznaczania: stopnia doskonałości krystalograficznej monokryształów i warstw epitaksjalnych, rozkładów głębokościowych defektów struktury krystalicznej oraz położeń atomów domieszki w strukturze krystalicznej. Do jej zalet należą następujące własności: jest to metoda nieniszcząca (dla większości materiałów) a czas pojedynczego pomiaru jest stosunkowo krótki.

dr Juris Purans (Institute of Solid State Physics, University of Latvia)

Anharmonisity and EXAFS studies beyond the quasiharmonic approximation

Summary
Anharmonicity of lattice dynamics is very important in relation to many effects in crystals as thermal expansion, structural phase transitions, soft modes in ferroelectrics and related HTSC phenomena. In strongly anharmonic systems the so-called explicit anharmonicity effect links the phonon frequencies and interatomic forces to the amplitude of the atomic vibrations that is realised in the ab-initio calculations beyond quasiharmonic approximation (BQHA).

Femtometer accuracy in the determination of interatomic distances by EXAFS measurements is now attainable, therefore additional information on the lattice dynamics can be obtained from EXAFS spectra. We propose an approach beyond the quasiharmonic approximation for the interpretation of original EXAFS, neutron PDOS, Raman and infrared data. Ab initio BQHA calculations of electronic and vibration properties are performed not at the equilibrium positions atoms but at the most probable positions for a given temperature, one can obtain from EXAFS data that describes the system at elevated temperatures.

dr Damian Paliwoda (Instytut Fizyki PAN)

Matter at Extremes: Towards New Functional Materials Synthesized at High Pressure

Summary
Pressure is one of thermodynamic parameters that effectively tunes the structure of matter by changing the energetic hierarchy of bonding and non-bonding forces. Pressure can induce phase transitions and structural changes leading to new molecular arrangements of varied physical properties, such as crystal polarity, magnetic and/or optical properties. Finally, pressure induces chemical reactions leading to the synthesis of new materials of different chemical compositions.
Recent advances in high pressure science are going to be presented within the scope of the seminar. The presentation will be divided in to two main parts: the first one showing the state-of-the-art of high-pressure science methods; and the second one describing several examples of high pressure studies on crystalline and non-crystalline materials. A short review on pressure-induced transformations of simple chemical elements, crystalline and non-crystalline materials of different ferroelectric, magnetic and luminescent properties, as well as high pressure synthesis of nanostructured diamondoid materials will be shown.

dr A. N. Shekhovtsov (Institute for Single Crystals, NAS of Ukraine)

Promising hosts for 1.5 ľm lasers - growth and properties of borate single crystals

Summary
Solid state lasers emitting at near 1.5 ľm are of great interest for several applications: laser range-finding, environmental sensing, telecommunications. Advantages of the lasers are eye safety, high transparency in atmosphere and low losses and minimal value of the group velocity dispersion in fused-silica waveguides. But mostly used commercial material for active elements of 1.5 ľm is phosphate glass having essential advantages. For this reason search for new efficient materials for active elements of 1.5 ľm lasers is actual tasks. Binary borates demonstrate high potential for 1.5 ľm laser operation. The review of crystals used for 1.5 ľm laser operation is done. Problems of crystal growth, typical defects and other properties of binary borate crystals are discussed.

dr Rada Savkina i dr Oleksii Smirnov (V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Science of Ukraine)

A review of recent research on multifunctional composite structures with their applications

Summary
Solid state composite structures are currently receiving significant interest and becoming one of the most attractive topics in the interdisciplinary fields of nanoscience and nanotechnology, surface and material science, bioscience and bioengineering, etc. Composites systems, combined from inorganic constituents in different ways, are gaining increasing attention because of their intriguing fundamental physics at the nanoscale level. That's why the search for compositional materials with novel functionality is one of the most challenging projects. The creation of such materials is now possible with a high degree of complexity because of impressive developments in these technologies. As a result, new compositional material will have characteristics which unexpectedly differ from parent constituents. It will allow the integration of several key functions in a single structure and more complex properties for the new devices.

We want to present our latest achievements in the field of creating composite structures using methods that use high-energy fluxes to affect the semiconductor surface. In our report, the latest advances in the field of sonochemistry as well as ion implantation and laser deposition methods of the solid-state composites systems formation will be discussed. In particular:

• ultrasonically stimulated formation of the nanostructured Si/SiO₂/(CaSiO₃) composite demonstrating strong optical emission in the visible spectral range and biocompatibility;
• composite produced by ion implantation, which integrates the nanostructured ternary compound (HgCdTe) with metal-oxide (Ag₂O) inclusions and extends the spectral sensitivity region of the basic semiconductor of IR technology to the MM range;
• oxide-based composite system of the alternate layers characterized by a close coupling of magnetization and polarization properties (such as transitional metal oxides Fe₂O₃, Cr₂O₃) for the new class of sensing multifunctional devices which can be controlled not only by magnetics or electric fields but also by light.

dr Wantana Klysubun (Synchrotron Light Research Institute, Thailand)

Beamlines for XAS spectroscopy at Synchrotron Light Research Institute in Thailand

Summary
X-ray absorption spectroscopy (XAS) has proven to be the most popular technique at Synchrotron Light Research Institute (SLRI) in Thailand, thereby resulting in the largest number of users' publications, 230 papers in peer-reviewed journals, during the past two years. There are currently four XAS beamlines (BL1.1, BL2.2, BL5, and BL8) serve SLRI's users, who can submit experimental proposals via an online, SLRI's beamtime application system (http://beamapp.slri.or.th). Utilizing synchrotron radiation emanating from a bending magnet (1.44 T) of the 1.2 GeV Siam Photon Source (SPS), BL2.2, BL5, and BL8 perform XAS experiments in soft-tender X-ray energy ranges of 4-12 keV, 1.25-13 keV, 1.25-10 keV, respectively. These energy ranges cover elements in the third and fourth row of the periodic table, i.e. magnesium to selenium. Higher X-ray energies (4-18 keV) are available at BL1.1 utilizing synchrotron radiation from a multipole wiggler (2.2 T); therefore, heavier elements such as gold, mercury, and lead can be studied at this beamline. In this presentation the SPS's radiative characteristics and beamlines' instruments will be described. Suitable experimental setups for a variety of samples measured in transmission, fluorescence-yield, and electron yield modes will be presented together with resultant X-ray absorption near edge structure (XANES) spectra and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectra. Methods for analyzing XANES and EXAFS data will be demonstrated: determination of oxidation states and speciation with combined XANES chemical fingerprints of experimental standards, extraction of structural parameters at the atomic level (interatomic distances, coordination numbers, and types of neighboring atoms) by EXAFS fitting, and XANES spectral calculation based on a representative atomic model.

dr Pinit Kidkhunthod (Synchrotron Light Research Institute, Thailand)

An Application of Synchrotron-based X-ray Absorption Spectroscopy Study on Advanced Functional Materials

Summary
The investigation of the local geometric and electronic structure of probing element in bulk samples is the most extensive field of application in X-ray Absorption Spectroscopy (XAS). XAS consists of two main regions which are X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) and Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS). The former region is used to explain the local geometry and oxidation states of selected element in a sample whilst the latter one is used to address the local structure around probing element in samples. In my talk, review applications of synchrotron-based XAS on advanced functional materials including magnetic and dielectric materials, thermoelectric materials and recently, metal-oxide composite materials for energy storage applications will be introduced in order to deeply understand of their locally structural information which cause that such properties in these materials (structure-function).

dr Nirupam Chakraborti (Metallurgical & Materials Engineering, Indian Institute of Technology)

Data-driven Evolutionary Optimization in Materials Science

Summary
This presentation will include the details showing the two recent algorithms EvoNN (Evolutionary Neural Net) and Bi-objective Genetic Programming (BioGP) developed by the author and his global collaborators [1-2] which are now being widely used in diverse areas of materials research. Among them BioGP is now integrated in the commercial Kimeme software, the flagship product of Cyber Dyn Srl, an Italian software company [3]. Both the algorithms follow a nature inspired approach, trying to mimic some basic aspects of evolutionary biology in a non-biological context, for example, the materials related problems, and follow the principles of multi-objective optimization [4]. The starting point is the noisy data from diverse sources that could be either from industry, experiments or simulation and the next step is to create a set of optimum models following an intelligent strategy for avoiding the random noise in the original information. For a given system, several such models can be created for various objectives pertinent to the system in hand and both BioGP and EvoNN allow the users to optimize them simultaneously following the concepts of Pareto Optimality, detailed in the literature [5]. Once a model is created it also allows the users to evaluate the interaction between the decision variables, following a simple, intuitive approach. In presentation the basic working principles of both EvoNN and BioGP will be elaborated without assuming any prior exposure in this area. Subsequently, a number of case studies, with special emphasis in the materials and manufacturing area will be taken up on the basis of some elaborate research studies conducted by the author and his collaborators. The results obtained using author's in house software will be shown and analyzed along with those obtained through the commercial Kimeme software that provides the users with several alternate strategies.
Keywords: Optimization; Computational Materials Science; Evolutionary Algorithms;

dr Wojciech A. Sławiński (ISIS Neutron and Muon Source, UK Research and Innovation, Rutherford Appleton Laboratory)

How can powder diffraction reveal secrets of disordered materials?

Summary
Powder X-Ray and neutron diffraction is a powerful tool to investigate crystalline materials. It can be extremely helpful in determining average structure of materials. But what happens if the three dimensional symmetry is not strictly conserved? This is the case for materials where disorder of different kinds play crucial role in the structure. There is a group of materials where translation symmetry is not conserved in just one direction. In that case crystalline layers can stack on top of each other forming the new structure. In order to describe it precisely a probability of given layer sequence becomes a viable, required parameter. This phenomenon is called "stacking faults" and can be successfully described and modelled by using powder diffraction data. Several examples of nanomatierlas with stacking faults will be presented (electrochemically active MoO₃ nanobelts [1] and catalytic material nano Co particles [2-3]).
Another use of powder diffraction leads to the analysis of local structure (which can be significantly different than the average one) by modelling "pair distribution function" (PDF). An example of the use of neutron based PDF modelled by "big box" approach with RMCProfile [4] program will also be demonstrated.

References
[1] W. A. Sławiński, A. O. Sjĺstad, H. Fjellvĺg, Inorganic Chemistry, 55, 2016, 12881-12889
[2] W. A. Sławiński, E. Zacharaki, A. O. Sjastad, H. Fjellvag, Crystal Growth and Design 18(4), 2018, 2316-2325
[3] S. W. Price, D.J. Martin, A.D. Parsons, W .A. Sławiński, A. Vamvakeros, S. J. Keylock, A .M. Beale, J. F. Mosselmans, Science Advances, 3, 2017, e1602838
[4] http://www.rmcprofile.org

dr n. farm. Anna Bielenica (Katedra i Zakład Biochemii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego)

1,3-Dwupodstawione pochodne tiomocznika - modyfikacje strukturalne a bioaktywność

Summary
1,3-Dwupodstawiony układ tiomocznika jest strukturą o dużym potencjale aktywności wielokierunkowej. Racjonalnie zaplanowane modyfikacje struktury pochodnych tiomocznikowych pozwalają otrzymać szeroką pulę związków o wysokim działaniu farmakologicznym oraz niskich efektach niepożądanych. Wprowadzenie grupy elektronoakceptorowej (np. atomu chlorowca) w strategiczną część cząsteczki wyraźnie poprawia jej aktywność biologiczną, powodując zwiększenie lipofilowości i biodostępności, co przekłada się na korzystne parametry farmakokinetyczne substancji.
Głównym celem przeprowadzonych badań była synteza serii 1,3-dwupodstawionych pochodnych tiomocznika, głównie halogenowanych, o zróżnicowanej aktywności biologicznej, zależnej od charakteru chemicznego układów terminalnych. Wybrane, najbardziej obiecujące pochodne zostały poddane cyklizacji do układów 1,3-tiazolidyn-4-onu oraz 1H-tetrazol-5-ylu, jak również kompleksowaniu z solami miedzi (II). Następnie oceniony został wpływ modyfikacji strukturalnych cząsteczek na ich aktywność in vivo i in vitro. Efektem poszerzonych badań było ponadto ustalenie mechanizmu działania najaktywniejszych nowych pochodnych. Zebrane doświadczenia umożliwiły porównanie potencjału biologicznego obu otrzymanych form: liniowej i cyklicznej, a także liniowej wolnej i skoordynowanej z jonem miedzi (II).
Przedstawiona tematyka ma charakter interdyscypilnarny i łączy kompetencje wielu zespołów badawczych. Badania profilu farmakologicznego otrzymanych związków pozwoliły na wybranie tych, które bioaktywnością mogą konkurować z wzorcowymi chemioterapeutykami. Nowe pochodne wykazały szerokie działanie przeciwdrobnoustrojowe, z drugiej strony oddziaływały na ośrodkowy układ nerwowy zwierząt laboratoryjnych. Jednocześnie związki pozbawione były właściwości genotoksycznych oraz nie wpływały na wzrost ludzkich komórek prawidłowych. Opisane dotychczas zależności między strukturą a profilem działania wskazują dalszy kierunek poszukiwań potencjalnych substancji leczniczych w grupie pochodnych tiomocznika.

dr inż. Karolina Jurkiewicz (Instytut Fizyki Uniwersytetu Śląskiego)

Dlaczego szklisty węgiel jest twardy?

Summary
Węgle szklistopodobne reprezentują rodzinę niegrafityzujących materiałów węglowych, które nie mogę być przekształcone w grafit, nawet po wysokotemperaturowej obróbce do 3000 ^oC. Są one otrzymywane w procesie pirolizy niektórych polimerów i charakteryzują się kilkukrotnie wyższą twardością niż miękkie węgle grafiztyzujące. Pomimo wielu lat badań, pochodzenie właściwości węgla szklistego, oraz ich związki z warunkami syntezy oraz strukturą nadal nie są w pełni zrozumiałe. Struktura atomowa węgli szklistych jest złożona i silnie zależy od warunków pirolizy. Najbardziej aktualne badania pokazują, że w pewnym stopniu przypomina ona strukturę fulerenów. Jednakże aż do dzisiaj brakuje modelu wyjaśniającego formowanie się fulereno-podobnych elementów struktury oraz ich transformację w procesie obróbki termicznej.
Głównym celem przeprowadzonych badań było zatem ustalenie związków pomiędzy warunkami syntezy, strukturą, a właściwościami mechanicznymi dla serii węgli szklistych wytworzonych metodą pirolizy polimeru alkoholu furfurylowego w różnych temperaturach. Biorąc pod uwagę złożoność struktury atomowej badanych węgli, która może być traktowana jako pośrednia między krystaliczną a amorficzną, oraz jej zależność od warunków syntezy, do szczegółowej charakterystyki przygotowanych węgli szklistych niezbędne było zastosowanie wielu technik eksperymentalnych i metod interpretacji. W badaniach wykorzystano: szerokokątowe rozpraszanie promieniowania X i neutronów, formalizm funkcji rozkładu par atomów, spektroskopię Ramana, wysokorozdzielczą transmisyjną mikroskopię elektronową, spektroskopię strat energii elektronów, nanoindentację, a także komputerowe symulacje struktury metodą klasycznej dynamiki molekularnej.
Przeprowadzone badania wykazały, że struktura węgli szklistych na różnych etapach procesu karbonizacji wykazuje krzywiznę jak we fragmentach nanorurek, fulerenów czy nanocebulek. Krzywizna struktury jest odpowiedzialna za twardość i wytrzymałość mechaniczną tego typu węgli, a także za tworzenie sią mikroporowatości. Ustalono także, że atomy węgla w badanych materiałach są połączone głównie wiązaniami typu sp².

Karolina Szamota-Leandersson (NCBJ Świerk)

Linie badawcze w projekcie PolFEL

Summary
Idea budowy lasera na swobodnych elektronach (FEL) na terenie Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku, powstała 10 lat temu. Projekt PolFEL został zgłoszony w ramach Mapy Drogowej w roku 2011r. Wśród uczestników realizujących projekt zgłoszony został IF PAN w Warszawie. Pod koniec 2017 r. rozpoczęto przygotowania do złożenia wniosku o finansowanie projektu PolFEL. W ramach projektu zostanie zaprojektowane i wybudowane źródło spójnego promieniowania elektromagnetycznego (FEL) wyposażone w dwie stacje końcowe dostosowane do zgłoszonych potrzeb użytkowników. Pierwsza linia badawcza zostanie zaprojektowana dla zakresów promieniowania podczerwonego i terahercowego, zaś druga dla zakresu energii fotonów hν < 10 eV czyli bliskiego nadfioletu próżniowego. Układ chłodzenia nadciekłym helem umożliwi przeprowadzenie eksperymentów w niskich temperaturach bliskich 2K. Czas trwania impulsów (rzędu femtosekund) pozwoli na obserwację procesów elektronowych w funkcji czasu. Na obecnym etapie środowisko użytkowników ma możliwość ukształtowania projektu linii badawczych według swoich potrzeb. Projekt PolFEL zostanie ukończony do 2022 roku.

dr Andrzej Dziedzic (Instytut Fizyki PAN)

Kształtowanie struktury i właściwości mechanicznych oraz antybakteryjnych ditlenku tytanu modyfikowanego Ag i azotem w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej

Summary
Jednym z największych problemów przychodni i szpitali jest utrzymanie sterylnego środowiska i ochrona pacjentów przed zakażeniami. Powszechna obecność antybiotyków prowadzi, bowiem do wytwarzania opornych szczepów bakteryjnych. Ogranicza to jednocześnie stosowanie wielu środków farmaceutycznych. Dlatego dla zwiększenia efektywności ochrony środowiska stosuje się na powierzchni ścian lub podłóg również narzędzi antybakteryjne powłoki, które zabijają lub hamują rozmnażanie i wzrost mikroorganizmów, bakterii, grzybów i wirusów.
Ditlenek tytanu jest najbardziej obiecującym materiałem stosowanym na powłoki ochronne ze względu na wysoką aktywność w reakcjach fotokatalizy, wysoki potencjał utleniający, brak toksyczności i trwałość. Proces fotokatalizy nie domieszkowanego TiO₂ aktywowany jest prawie wyłącznie promieniowaniem z zakresu UV. Nanokompozyt na osnowie TiO₂ z nanocząstkami Ag wykazuje właściwości fotokatalityczne aktywowane również promieniowaniem z zakresu widzialnego.
Na seminarium zostaną przedstawione wyniki badań dotyczące kształtowania struktury ditlenku tytanu z dodatkiem srebra wytwarzanego w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej.
Ustalono zależności pomiędzy parametrami procesu wytwarzania powłok metodą PVD a strukturą i charakterystycznymi właściwościami mechanicznymi i bakteriobójczymi.
Zastosowano następujące metody badawcze i pomiarowe: analizę składu fazowego (XRD), badania mikroskopowe (metodą skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej SEM i TEM), analizę składu chemicznego w mikroobszarach (EDS), analizę składu chemicznego z wykorzystaniem spektrometrii mas (ToF-SIMS), badania właściwości optycznych (pomiar transmitancji UV/Vis i wyznaczenie absorbancji promieniowania), pomiary nanotwardości i modułu Younga, badania struktury geometrycznej (AFM), pomiar chropowatości Rq (RMS), badania odporności powłok na zarysowanie (scratch test) oraz badania mikrobiologiczne.
Wytworzono powłoki o nanokrystalicznej budowie bez wad budowy o wysokiej adhezji do podłoża, niskiej chropowatości oraz wysokiej twardości posiadające właściwości bakteriobójcze predysponujące je do aplikacji.
Program badawczy realizowano z wykorzystaniem aparatury badawczej znajdującej się w Laboratorium Materiałów dla Przemysłu Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej i Centrum Dydaktyczno-Naukowym Mikroelektroniki i Nanotechnologii na Wydziale Matematyczno-Przyrodniczym oraz w Pracowni Genetyki i Fizjologii Drobnoustrojów w Laboratorium Mikrobiologii Środowiska Wydziału Biologiczno-Rolniczego Uniwersytetu Rzeszowskiego.

dr Stanisław Adamiak (Uniwersytet Rzeszowski)

Kształtowanie struktury i właściwości tribologicznych powłok Mo-N

Summary
Azotki molibdenu posiadają korzystne właściwości szczególnie dla zastosowań wysokotemperaturowych. W porównaniu z innymi azotkami metali przejściowych, azotek molibdenu charakteryzuje się wysoką twardością, dobrą stabilnością chemiczną i wysoką temperaturą topnienia. Dobre właściwości tribologiczne wynikają z jego zdolność do tworzenia podwyższonych temperaturach tlenków o niskim współczynniku tarcia.
W prezentacji przedstawiono wyniki badań nanokompozytowych powłok jednowarstwowych Mo-Mo₂N i wielowarstwowych Mo/(Mo-Mo₂N) wytworzonych w procesie PVD z wykorzystaniem reaktywnego rozpylania magnetronowego (DC). Jako podłoże, na które nanoszono powłoki stosowano stop Ti-6Al-4V. Struktura badanych powłok została scharakteryzowana za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), mikroskopii elektronowej SEM, TEM), analizy składu chemicznego (EDX) oraz mikroskopii AFM. Przeprowadzono również pomiary nanotwardości (H), modułu Younga (E) na podstawie, których obliczono współczynnik H/E. Przyczepność powłoki do podłoża wyznaczono metodą scratch test. Współczynnik tarcia i odporność powłoki na zużycie tribologiczne badano w warunkach tarcia technicznie suchego metodą kulka-tarcza w ruchu posuwisto-zwrotnym.
Mikrostruktura nanokompozytowej powłoki jednowarstwowej zbudowana była z kryształów Mo (osnowa) i krystalitów fazy Mo₂N o wielkości od 2 do 5 nm. Powłoki wielowarstwowe zbudowane były z naprzemiennie położonych warstw czystego molibdenu i azotku molibdenu. Badane powłoki posiadały korzystny współczynnik twardości do modułu Younga (H/E>0,1) który niesie informację o odporności powłoki na uszkodzenia podczas odkształceń sprężystych, a tym samym jej odporności na zużycie tribologiczne.
Współczynnik tarcia badanych powłok z przeciwpróbką Al₂O₃ wynosił od 0,2 do 0,4, natomiast z przeciwpróbką 100Cr6 od 0,5 do 0,8. Przeprowadzone testy tribologiczne wykazały, że powłoki charakteryzowały się niskim współczynnikiem zużycia.

mgr Iwanna Jacyna (Instytut Fizyki PAN)

Investigations of ultrathin Pt/Co/Pt trilayers irradiated by nanosecond pulses generated by EUV plasma sources

Summary
We have studied structural mechanisms responsible for the magnetic reorientation between out-of-plane and in-plane magnetization in the Pt/Co/Pt trilayer systems modified with short light pulses. Ultrathin film systems containing magnetic component, like Co, sandwiched between nonmagnetic metals, with tunable magnetization direction (in-plane and out-of-plane) are of particular importance for spintronics as well as for technology of magneto-optical memory devices. In case of a Pt/Co/Pt trilayers irradiated with different light impulses , an out-of-plane to in-plane magnetization reorientation phase transition (RPT) was evidenced, with an irradiation-driven intermixing and disordering at the Co-Pt interfaces. In comparison with conventional thermal annealing of the sample, the ultrafast laser annealing provides possibility to create structural and magnetic changes at the interfaces while substrate temperature is almost unchanged which is important for technological applications.
In general sample irradiation may lead to such phenomena as blurring of originally sharp interfaces and - as a result of atomic interdiffusion - formation of a PtCo disorderd/ordered alloys and appearance of defects and strains. Such structural modifications change the basic parameters characterizing magnetic properties of multilayer structures - specifically magnetic anisotropy. In particular the interface blurring may reduce the surface anisotropy, while atomic interdiffusion leads to formation of alloys with specific magnetocrystalline anisotropy. In case of lattice deformation - magnetoelastic anisotropy contribution may become significant, as well.
We have investigated Pt(5 nm)/Co(3.5 nm)/Pt(5 nm) trilayers grown by the MBE method on the sapphire single crystal substrate. We have studied two series of samples - the Pt buffer layer was grown either at 750C, or at room temperature. Selected samples were irradiated with ns XUV pulses using laser produced plasma source. The whole sample surface was exposed quasi-uniformly. The irradiation fluences were in the range appropriate to switch the system into out-of-plane magnetization state. Magnetic stests were carried out after irradiations by means of magnetooptical techniques exploiting Kerr effect - p-MOKE. We have performed structural characterization of Pt/Co/Pt trilayers by means of complementary SR techniques. X-ray Reflectometry together with Grazing Incidence X-Ray Fluorescence providing information about the layer structure - interfacial roughness, layer thicknesses and about the depth profile of Co and Pt atoms. Polarized XAFS measurements give information about the atomic local structure around the Co atoms in the directions parallel and perpendicular to the layer surface. The structural properties obtained from the techniques based on the synchrotron radiation were correlated with the magnetic features and structural properties determined in other experimental methods (XRD, TEM, MOKE, neutron scattering and microscopic investigation).

mgr Pavlo Konstantynov (Instytut Fizyki PAN)

Application of molecular dynamics simulations to interpret X-ray absorption spectra

Summary
The effectiveness of classical molecular dynamics (MD) simulations for the interpretation of x-ray absorption fine structure (XAFS) of thermally activated decomposition of diluted magnetic semiconductors, namely, (Ga, Mn)As after medium temperature post growth annealing was tested. To determine the local atomic structure around Mn atoms XAFS spectra at Mn K-edge were gathered at about 90 K at BL22 beamline, ALBA synchrotron facility (Spain). The annealed samples show reorganization of the near edge electronic structure and dramatic decrease of the modulus of Fourier transforms amplitude, |FT(R)|, with annealing temperature increase. This decrease can be modeled either via (i) an increase of the Debye-Waller factor and/or (ii) a decrease of neighboring atoms number around Mn (which is a result of structural transformation caused by Mn atoms migration in GaAs matrix before formation of Mn-rich inclusions in GaAs matrix). Various models with vacancies, as well as interstitial and substitutional point defects (Mn_Ga, Mn_i) were studied using MD simulations to produce theoretical EXAFS/XANES signals that were then directly compared to the experimental ones. The creation of an effective model describing the local structure around manganese atoms in samples depleted at higher temperatures underwent considerable difficulties. Thus, additional studies of the investigated system were carried out using X-ray diffraction at synchrotron facility (ELETTRA, Italy). Qualitative analysis of the experimental data reveals the (Ga, Mn)As lattice parameter temperature dependence as well as retrace MnAs - type nanoinclusions created by annealing treatment in these materials and dynamics of their structure evolution with temperature. The obtained results were, then, used to model the XAFS spectra. It was found that combination of discovered by XRD secondary phase (rock salt) along with the original one (sphalerite) describes qualitatively quite well the fine structure of the X-ray absorption spectra of the samples annealed at higher temperature.

mgr Adrian Sulich (Instytut Fizyki PAN)

Wpływ warunków wzrostu na własności krystalograficzne i morfologię powierzchni warstw izolatora topologicznego SnTe(001)

Summary
SnTe przynależy do izolatorów topologicznych - nowej klasy materiałów, obiecujących zwłaszcza z punktu widzenia rozwoju elektroniki i spintroniki. Przestudiowanie wpływu warunków ich wzrostu na własności krystalograficzne może dopomóc technologom w optymalizacji procesów ich wytwarzania.
Przedmiotem badań były próbki zawierające wastwy SnTe(001) wyhodowane techniką MBE na układach CdTe/GaAs. Podłoża GaAs miały powierzchnię schodkową utworzoną z cięcia kryształu pod kątem 2° do płaszczyzn (001) wzdłuż kierunku [100]. Bufor CdTe(001) o grubości 4 μm również wyhodowano techniką MBE. Warstwy SnTe miały różną grubość - od 20 do 1000 nm i hodowane były przy różnych temperaturach podłoża, zmienianych w zakresie 270-370°C, przy różnych wartościach ciśnienia cząstkowego SnTe - od 2,0*10^-7 do 5,6*10^-7 mbar oraz przy różnych wartościach nadmiaru telluru w stosunku do strumienia SnTe - od Te/SnTe = 0 do 0,0156. Własności krystalograficzne warstw badano przy użyciu wysokorozdzielczej dyfrakcji rentgenowskiej (HR XRD) a powierzchnię - za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM).
Przedstawiona zostanie wstępna analiza wpływu warunków wzrostu SnTe na morfologię powierzchni próbek, w tym głównie na kierunek zaobserwowanych nanostruktur.

mgr Katarzyna Kosyl (Instytut Fizyki PAN)

Synteza, analiza fazowa oraz właściwości elektryczne wybranych związków z układu Bi₂Mo_1-xCe_xO_6-δ

Summary
Przewodniki jonowe stanowią rodzinę materiałów o zastosowaniach przede wszystkim w urządzeniach elektrochemicznych, takich jak czujniki stężenia gazów, selektywne pompy, akumulatory z elektrolitem stałym (stosowane w popularnych urządzeniach elektronicznych) czy ogniwa paliwowe, a także jako katalizatory. Poszukuje się materiałów stabilnych w danych warunkach eksploatacyjnych, o wysokim przewodnictwie danego rodzaju (w zależności od zastosowań - czysto jonowe bądź jonowo-elektronowe) w jak najniższych temperaturach. Manipulowanie właściwościami danych materiałów można uzyskać m. in. poprzez dobieranie odpowiednich roztworów stałych.
Na seminarium zostaną przedstawione wyniki badań nad związkami z bizmutowo-molibdenowej rodziny przewodników jonów tlenu (Bi₂O₃-MoO₃) domieszkowanymi cerem. Zbadanie procesu syntezy, weryfikację uzyskania pożądanej struktury oraz szacunkową analizę fazową przeprowadzono wykorzystując metody analizy termicznej oraz dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego. Następnie scharakteryzowano materiały pod kątem ich własności elektrycznych, korzystając ze spektroskopii impedancyjnej oraz pomiaru liczb przenoszenia metodą zmodyfikowanego ogniwa stężeniowego. Przedyskutowany zostanie wpływ ceru na macierzysty związek.

dr Joanna K. Kowalska (Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion)

X-ray spectroscopic studies of FeMo and FeV cofactor of Nitrogenase enzyme

Summary
The process of reducing dinitrogen (N2) to ammonia (NH3) is essential for producing fertilizers that feed the world's growing population. The cleavage of the N-N bond is achieved industrially in the Haber-Bosch process, while biological N2 fixation is known to occur at the FeMo of FeV cofactor of nitrogenase. Both processes operate with relatively high efficiency but at different thermodynamic limits: high temperature and pressure (Haber-Bosch) vs. ambient conditions for biological reduction.
These significant differences lead to a large interest in understanding the mechanism of biological nitrogen conversion in order to improve future industrial catalyst and processes. In recent years, X-ray spectroscopy brought new insight into the structure of these enigmatic cofactors. The atomic composition was completed by revealing the central carbon in these clusters using X-ray emission spectroscopy (XES). However, numerous questions about the electronic structure remain. Herein, I will give a brief overview of the recent contributions of X-ray spectroscopy to our understanding of the electronic structure of these cofactors. This will include high-resolution Fe and Mo X-ray absorption spectroscopy (XAS) towards the oxidation state distribution assignments as well as X-ray Magnetic Circular Dichroism (XMCD) spectroscopy providing insights into the magnetic coupling in FeMoco and FeVco.

mgr Yevgen Syryanyy (Instytut Fizyki PAN)

Usefulness of photoelectron spectroscopy to study surfaces and interfaces: selected examples

Summary
The primary aim of materials science is to engineer materials with specific mechanical, electrical, magnetic, optical, thermal and chemical properties. These materials need to be stable under conditions that they will normally encounter. Provided that the material is not intrinsically unstable, or that extremes of mechanical force, or radiation are not disrupting bonds within the bulk, or growth conditions does not introduce intermixing of atoms at interface/s, etc., all processes for breakdown of that material will be initiated at a surface/interface. It is clear that each class of material can exhibit a characteristic set of surface/interface features, with particular physical, chemical and electronic properties. Therefore, techniques are required that enable us to analyze the surface/interface chemical and physical state and clearly distinguish it from the underlying solid. A considerable contribution to the advancements on most of the frontiers of material science in last decades has been made by surface analysis, in particular using Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy.This talk will present the results of X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy (AR-PES) studies used to characterize surface/interface in Co/MgO with/without gold interlayer system.

mgr Krzysztof Morawiec (Instytut Fizyki PAN)

Rekonstrukcja funkcji falowej w transmisyjnej mikroskopii elektronowej

Summary
Obraz preparatu zarejestrowany przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego nie zawsze może być interpretowany w sposób bezpośredni. Jest to spowodowane aberracjami układu optycznego mikroskopu oraz zjawiskiem interferencji, które determinują funkcję przenoszenia kontrastu. Funkcja ta mówi o tym, jaka część informacji o preparacie zostanie przeniesiona na ekran, a jaka nie. Zmieniając warunki obrazowania, otrzymujemy różne przebiegi funkcji przenoszenia kontrastu, a przez to różne obrazy preparatu. Dla żadnego z tych obrazów nie zaobserwujemy pełnej dostępnej informacji o preparacie. Z tego względu powstał pomysł, aby zebrać cząstkowe informacje pochodzące z obrazów o różnych aberracjach i "skleić" z nich pojedynczy obraz, który będzie zawierał pełną informację o preparacie, aż do limitu informacyjnego mikroskopu. Do rekonstrukcji takiego obrazu wykorzystuje się zwykle serię obrazów zarejestrowanych przy różnych rozogniskowaniach, zmieniając odległość preparatu od płaszczyzny przedmiotowej.
Dla bardzo cienkich preparatów używa się często przybliżenia, według którego potencjał elektryczny zawarty w próbce modyfikuje przede wszystkim fazę, a w dużo mniejszym stopniu amplitudę funkcji falowej elektronów. Niestety faza funkcji falowej elektronów zostaje utracona, gdyż obserwowany przez nas na ekranie obraz jest obrazem amplitudowym. Okazuje się jednak, że wykorzystując wspomnianą wyżej serię rozogniskowanych obrazów amplitudowych, można odzyskać informację o fazie funkcji falowej. Pozwala to nie tylko na zwiększenie rozdzielczości obrazu amplitudowego, ale też na rekonstrukcję obrazu fazowego. Formalizm matematyczny tej metody pozwala na zrekonstruowanie funkcji falowej.
Na seminarium przedstawione zostaną podstawy teoretyczne stojące za propagacją fali elektronowej w mikroskopie transmisyjnym, przebieg eksperymentu polegającego na zebraniu serii rozogniskowań oraz przykłady zastosowania rekonstrukcji funkcji elektronowej dla konkretnych preparatów.

mgr Diana Kalinowska (Instytut Fizyki PAN)

Molecular structure investigation of coumarin complexes with Cu ions

Summary
In the presented study determination of the binding mechanism between metal ion and organic ligand in two copper complexes with coumarin derivatives is shown. Coumarin is known for its wide range of biological activity (e.g. anti-inflammatory, antibacterial or cytotoxic [1]) and therefore it can be used as a scaffolding in the design of synthetic compounds that exhibit extensive pharmacological activity.

Both presented complexes exhibit selective activity against gram-positive bacteria. Unfortunately, obtaining these compounds in a crystalline form did not succeed. Therefore, to determine the geometry of complexes X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) technique was applied. This method gives information about the local structure around the specific element and is ideal to study compounds regardless of their crystal form or state [2-3].

Measurements were performed at Cu K-edge (8979 eV) at XAFS beamline of the Elettra storage ring (Trieste, Italy). The XAS spectra were collected in transmission mode for powdered samples. Reference oxides were also measured. To gather structural information about copper complexes, both near edge structure (XANES) and extended fine structure (EXAFS) have been analyzed. Obtained information have been used to construct model which have been further analyzed to describe molecular structure of the investigated compounds. Additionally, DFT calculations and XANES simulations have been performed.

Described structural studies on the coumarin copper complexes provided detailed information about coordination geometry of copper cations in studied compounds.

Dr. Hendrik Ohldag (LAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, California, USA)

Ultrafast and Very Small: Discover Nanoscale Magnetism With Picosecond Time Resolution Using X-Rays

Summary
Today's magnetic device technology is based on complex magnetic alloys or multilayers that are patterned at the nanoscale and operate at gigahertz frequencies. To better understand the behavior of such devices one needs an experimental approach that is capable of detecting magnetization with nanometer and picosecond sensitivity. In addition, since devices contain different magnetic elements, a technique is needed that provides element-specific information about not only ferromagnetic but antiferromagnetic materials as well. Synchrotron based X-ray microscopy provides exactly these capabilities because a synchrotron produces tunable and fully polarized X-rays with energies between several tens of electron volts up to tens of kiloelectron volts. The interaction of tunable X-rays with matter is element-specific, allowing us to separately address different elements in a device. The polarization dependence or dichroism of the X-ray interaction provides a path to measure a ferromagnetic moment and its orientation or determine the orientation of the spin axis in an antiferromagnet. The wavelength of X-rays is on the order of nanometers, which enables microscopy with nanometer spatial resolution. And finally, a synchrotron is a pulsed X-ray source, with a pulse length of tens of picoseconds, which enables us to study magnetization dynamics with a time resolution given by the X-ray pulse length in a pump-probe fashion.
The goal of this talk is to present an introduction to the field and explain the capabilities of synchrotron based X-ray microscopy, which is becoming a tool available at every synchrotron, to a diverse audience. The general introduction will be followed by a set of examples, depending on the audience, that may include properties of magnetic materials in rocks and meteorites, magnetic inclusions in magnetic oxides, interfacial magnetism in magnetic multilayers, and dynamics of nanostructured devices due to field and current pulses and microwave excitations.

prof. dr hab. Zbigniew Kaszkur (Instytut Chemii Fizycznej PAN)

Dynamika nanokryształów metali eksponowanych do środowiska gazowego

Summary
Oprócz ogólnego tła doświadczalnego i teoretycznego dotyczącego relaksacji i rekonstrukcji powierzchni przedstawię nasze wyniki prac strukturalnych dotyczące:

- rekonstrukcji powierzchni platyny w trakcie desorpcji wodoru,
- cyklicznych zjawisk rekonstrukcji platyny eksponowanej do tlenku azotu (NO) w temp.80°C,
- zmiany kształtu krystalitów platyny eksponowanych do tlenu i tlenku węgla,
- cyklicznej odwracalnej segregacji powierzchniowej w nanokrystalitach PdAg i wglądu w zjawiska dyfuzji,
- mobilności powierzchniowej i zmiany kształtu krystalitów złota eksponowanych do wodoru lub tlenu.

Omawiane nowości metodyczne dotyczą pomiaru niewielkich przesunięć refleksów in situ interpretowanych metodami symulacji atomistycznych, rozszerzenia metody Warrena-Averbacha analizy profilu refleksu na przypadki gdy stała sieci zależy od rozmiaru kryształów (przypadek metali) oraz kryteriów fizycznych do znajdowania 'prawdziwego tła' refleksu dyfrakcyjnego. Jak wiadomo sposób poprowadzenia tła refleksu może mieć zasadnicze znaczenie dla oszacowania rozmiaru lub rozkładu rozmiarów krystalitów w dyfrakcji.

dr Oleg Vovk (Laboratory of Optical Ceramics, Institute for Single Crystals, National Academy of Science of Ukraine)

Optical Ceramics of Cr⁴⁺:YAG: Some Peculiarities of synthesis

Summary
The presentation deals with some peculiarities of synthesis Cr4+:YAG optical ceramics. The following items that have strong impact on the final ceramics features will be considered:

1. Distribution Cr ions into intermediate phases under the solid state reactions and probability to form extra phases.
2. Mutual influence of additives of Ca and Si under the synthesis of Cr:YAG ceramics.
3. Influence concentration of Ca on the transparency of Cr:YAG ceramics.
4. Transformation kinetic of Cr³⁺ to Cr⁴⁺ in YAG ceramic matrix under annealing.

Vasili Hari Babu (Synchrotron Alba, Barcelona)

A new insight into cation distribution in CoFe2O4 thin films using soft x-ray magnetic circular dichroism

Summary
Cobalt ferrite, CoFe₂O₄ (CFO), thin films have received a renewed attention for novel spintronic devices exploiting pure spin currents .Yet, anomalous magnetic properties have been reported in very thin CFO films, including large spin magnetoresistance and smaller magnetization. Apart from the antiphase boundary defects, the peculiar properties could be related to the distribution of cations (Co/Fe) between tetrahedral (Td) and octahedral (Oh) sites in the spinel structure which -due to the inherent out-of-equilibrium conditions of pulsed laser ablation (PLD) thin film growth process - may lead to unexpected cationic distribution. In view of this, we report the cationic ordering and its effects on the magnetic properties of CFO thin films.

dr Eric Pellegrin (Synchrotron Alba, Barcelona)

Remote Plasma Enhanced - Chemical Vapor Deposition (rPE-CVD) of Graphene on Various Substrates

Summary
Multiple layers of graphene thin films and graphene nano-sheets were grown on different substrates (i.e., polycrystalline nickel foil, Ni(111), HOPG(0001)) using rPE-CVD. As a novel basic approach to this technique, a new remote low-pressure RF plasma source has been used to (i) minimize the effect of the plasma electrical field on the orientation of resulting graphene nano-sheets, (ii) decouple the dissociation process of the gas from the growth process of graphene on the substrate, (iii) warrant for a low graphene defect density via slow plasma kinetics, (iv) tune the feedstock gas chemistry in view of improving the graphene growth, and (v) reduce the growth temperature as compared to conventional chemical vapor deposition (CVD). In order to assess the quality of the resulting graphene layers Raman spectroscopy, x-ray photoemission spectroscopy, scanning electron microscopy, and scanning tunneling microscopy were used.

prof. Yoshihiro Kubozono (Research Institute for Interdisciplinary Science, Okayama University, Japan)

Superconductivity by electron doping of two-dimensional layered materials

Summary
Superconductivity has been induced by electron doping of two-dimensional layered materials such as iron chalcogenides, transition metal dichalcogenides and LaOBiS₂. Two ways for electron doping are used in our study. One is a metal doping or an element substitution, while other is an electrostatic electron doping (or a field-induced electron accumulation). Recently, we doped FeSe_1-zTe_z (z = 0 - 1.0) with alkali metal atoms using liquid ammonia technique, in which metal atoms are intercalated. A wide variety of metal-doped FeSe_1-zTe_z materials exhibiting very high superconducting-transition-temperature, T_c, are successfully prepared, and the T_c reaches 46 K at ambient pressure. With applying pressure, the T_c decreases slowly, but the T_c suddenly increases at greater than 15 GPa, implying a double-dome superconducting T_c - p phase diagram. Based on the pressure-dependent synchrotron X-ray powder diffraction, it has been found that the T_c can be scaled with FeSe_1-zTe_z layer spacing in a low pressure range, but the high-T_c phase emerges without any structural change. In this lecture, the superconductivity of metal-intercalated transition metal dichalcogenides is also reported, and the superconductivity through the electrostatic electron doping is introduced in LaOBiS₂.

dr Jasper Plaisier (Elettra Sincrotrone Trieste - Italy)

MCX: A multi purpose powder diffraction station at Elettra

Summary
MCX is the powder diffraction beamline at the Elettra synchrotron in Trieste. The beamline is designed to host a wide range of experiments, that cover many scientific fields. Apart from standard applications such as phase identification and structure determination using the Rietveld method, one of the strengths of MCX is the well-defined narrow instrumental profile, which allows accurate microstructure determination using Line Profile Analysis (LPA). The station, however is designed in such a way, that it also allows many types of in-situ experiments. A variety of recently obtained results will be presented in order to show the many possibilities MCX offers for many different fields, such as pharmaceutical research, materials for airplane construction, objects of cultural heritage and new materials for batteries.

dr Laurent Nittler (Instytut Fizyki PAN)

XPS at the IF-PAN - An introduction to X-ray Photoelectron Spectroscopy: From principle to evaluation

Summary
Since 2015, a state-of-the-art X-ray Photoelectron Spectrometer (XPS) is available at the IF-PAN (SL 1.2). This technique, which is also known as Electron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA), is a powerful research tool for the study of the physical and chemical phenomena on the surface of solids. It is used for studies in various research fields like new material development, interfaces, corrosion, catalysts, contaminations, ceramics, polymers and biomaterials.
In order to promote this new available surface characterization and treatment possibilities the presentation will briefly explore various topics of this technique and instrument:

• an introduction to the basic principles of XPS technique,
• instrumental components of the XPS instrument delivered to the IF-PAN and the related research possibilities,
• he evaluation of the data (from basic concept to advanced evaluation).

Dr. Peter Zalden (European XFEL GmbH)

Ultrafast X-ray diffraction resolves transient structures upon crystallization of Phase-Change Memory Materials

Summary
The demand for information storage is ever increasing. Phase-change memory is an emerging technology that offers high storage density (less than 3 nm active volume) and energy efficient operation due to its non-volatile nature. It is based on the property contrast of an active material between its glassy and crystalline states. The performance of such memory devices relies mostly on the properties of the glass-forming material. It is essential for a memory technology to offer long-term data retention at ambient conditions, while enabling fast switching upon excitation. This means that the glass needs to be stable for >10 years at ambient conditions, but crystallize rapidly on the nanosecond timescale at elevated temperatures. These seemingly contradicting design goals are met by the unique kinetic properties of the materials employed: The high fragility of their supercooled liquids leads to a remarkably strong temperature-dependence of viscosity at low temperatures and a wide temperature window of low viscosity at elevated temperature. Recent experiments at the x-ray free electron laser (XFEL) LCLS at SLAC, USA have enabled us to probe the atomic structure of the transient supercooled liquid states before they crystallize. The resulting data reveal the microscopic changes that accompany the highly temperature-dependent kinetic properties.

In this talk I will introduce the working principle of phase-change memory with special attention to the underlying materials' properties. Discussing basic glass formation, I will outline the unique kinetics of phase-change materials and explain how XFELs can be used to study glass formation and crystallization dynamics in unprecedented detail.

Full text of the summary (with figures) ( )

Dr. Jürgen Härtwig (ESRF, Grenoble, France)

The X-ray optics group of the ESRF and the test and use of X-ray optical elements,diamond based electronics,
and the construction of a crystal undulator

Summary
In the first part of this seminar some information about the X-ray optics group of the ESRF, its laboratories, and its experimental station at the instrumentation beamline BM05 will be presented. This includes a very short repetition to explain, what X-ray optics at modern synchrotron light sources is.
This will be followed by giving some examples of our instrumental possibilities and needs to measure the surface- and the bulk quality of X-ray optical elements like mirrors, multilayers or crystal monochromators and analysers. Those test methods are crucial for checking the quality of the X-ray optical elements but also the materials used for their manufacturing. To give an example - high quality monocrystals like silicon, germanium or diamond are important materials for a number of X-ray optical elements. For applications like monochromators the bulk, surface and subsurface quality are crucial.
Our special interest is directed on high structural quality (nearly free of extended defects lice dislocations, stacking faults or inclusions) single crystal diamond. This material has many attractive physical properties, in particular its extreme thermal conductivity, charge mobility, wide band gap and high breakdown electric field strength. We participate and work in several co-operations and projects in the fields of the use of diamond in electronics, detectors, and X-ray optics. High voltage diodes fabricated with boron doped diamond are proven and various FET devices are now being developed to commute high power at high frequency to minimize losses in power distribution networks. High lattice quality (111) oriented diamond plates are needed at synchrotron light sources for beam splitters monochromators, phase plates and monochromators. The undulator devices currently used at synchrotrons to produce extremely brilliant X-ray beams are massive structures, several meters in length, required to produce spatially alternating magnetic fields. It has been shown (theoretically!) that a far more compact undulator can be produced using a diamond crystal plate which has a set of boron doped layers with varying boron concentration on the top to create a tailored strain pattern in this crystal multilayer lattice. Such undulator crystals can theoretically lead to the generation of intense monochromatic radiation in the gamma region of the energy spectrum.

dr Damian Paliwoda (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, France)

ID15B - a New High Pressure Beamline for Single Crystal and Powder Diffraction

Summary
High pressure beamline ID09A will soon be replaced by new ID15B white beam beamline according the ESRF Upgrade Programme.

The new station is going to be extended to a full beamline dedicated to diffraction experiments using diamond anvil cells on one canted undulator branch. ID15B will continue to use monochromatic diffraction with large area detectors on single crystals and powdered samples at high pressures in diamond anvil cells. It will provide variable beam sizes down to < 10 μm x 10 μm, to study samples from a few GPa to approximately 200 GPa and higher, fixed energies at 30 and 50 keV and very high photon fluxes of ~1013/sec. It will continue to offer state of the art optical systems for additional in situ characterisation of the samples at high pressure (Raman, etc.). In addition it will offer improved sample environment and both a better temporal and spatial resolution through the use of new and improved area detectors.

A brief description of ID15B setup and characteristics is going to be presented.

dr Damian Paliwoda (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, France)

High Pressure Physics and Chemistry at the European Synchrotron Radiation Facility

Summary
Like temperature, pressure can be considered as an effective tool for tuning crystal structure by changing energetic hierarchy of non-bonding forces. Pressure can induce phase transitions and structural changes leading to new molecular arrangements of varied physical properties, such as crystal polarity, magnetic and/or optical properties.

The last several decades have shown that unexpected physical and structural behaviour at high and ultra-high pressures is the rule rather than the exception.

The presentation will be divided into two parts. In the first part a short introduction and history of high-pressure research will be presented. This part includes the breakthrough invention of a diamond anvil cell, its design and implementation in high-pressure diffraction experiments at laboratories and large synchrotron facilities. A short description of High Pressure Station ID09A will be given.

Several examples of pressure-induced transformations are going to be discussed in the second part of a contribution. They will include pressure effects on simple elements like lithium [1] or oxygen, [2] phase transitions in molecular crystals (e.g. in ferrocene [3]), spin-crossover effects in iron compounds [4] and high-pressure synthesis of new stoichiometries of sodium chloride. [5].

References:
1. Hanfland, M., Syassen, K., Christensen, N. E., Novikov, D. L., Nature, 2000, 408, 174-178.
2. Lundegaard, L. F., Weck, G., McMahon, M. I., Desgreniers, S., Loubeyre, P., Nature, 2006, 443, 201-204.
3. Paliwoda, D., Kowalska, K., Hanfland, M., Katrusiak, A., J. Phys. Chem. Lett., 2013, 9, 4034-4039.
4. Ju, S., Cai, T.-Y., Lu H.-S., Gong, C.-D., J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 13780-13786.
5. Zhang, W., Oganov A. R., Goncharov, A. F., Zhu, Q, Boulfelfel S. E., Lyakhov, A. O., Stavrou, E., Somayazulu, M., Prakapenka, V. B., Konopková Z., Science, 2013, 342, 1502-1505.

dr Maciej Jankowski (ID03 Surface Diffraction Beamline, ESRF-The European Synchrotron, Grenoble, France)

X-ray diffraction as a tool for surfaces characterization

Summary
Surface X-ray diffraction (SXRD) allows the exact structure determination of surfaces, interfaces and thin films. In comparison with other diffraction surface sensitive methods, like electron or helium atom diffraction, the main advantage of SXRD is the capability to penetrate deeply into matter allowing the investigation of different types of materials, including insulators, at conditions ranging from UHV to high pressure or in a liquid environment. SXRD is frequently used in the characterization of oxidized single crystal surfaces at near-ambient conditions, allowing to obtain information about crystallographic structure and morphology of thin oxide films and in situ monitoring of their growth.

The ID03 is the dedicated SXRD beamline at ESRF, which offers ideal conditions for the fast characterization of surfaces and interfaces in different environments, thanks to the high brilliance synchrotron X-ray beam, use of highly sensitive 2D detectors, and the recently developed software for the fast analysis of collected data. Its access is open to the European community.

The aim of this contribution is to present the ID03 beamline, its experimental opportunities, and provide some examples focused on the structural determination of single crystal surfaces under catalytic operando conditions and characterization of thin films grown in UHV.

dr Fabio Brigidi (Elettra - Sincrotrone Trieste S.c.p.A, Basovizza (Trieste) Italy)

Modelling of Grazing Incidence X-ray Fluorescence (GIXRF) Analyses

Summary
X-Ray fluorescence (XRF) is a well-established technique for quantitative elemental analysis. For the characterization of thin multi-layered structures and near surface regions, a particular geometrical configuration of the technique can be used, entitled Grazing incidence x-ray fluorescence (GIXRF) [1]. GIXRF returns information about the depth distribution of the elements in an unknown sample, by exploiting the modulations of the electric field amplitude propagating inside the sample that occurs with the variation of the angle of incidence of the incoming X-ray beam.

GIXRF analysis is performed by fitting the simulated signal to the experimental measurement, identically as it is realized for X-Ray Reflectivity (XRR). Simulations are based on physical models and tabulated fundamental parameters. The modelling has to properly describe the expected fluorescence of particular elements given a sample specific structure and has also to include the effects of the experimental set-up.

The modelling strategies implemented in the software GIMPy (acronym for Grazing Incidence Material analyses with Python) designed for the simulation of GIXRF profiles, will be described. The potential of the technique will be demonstrated via application examples dealing with the analyses of doping profiles [2] and thin layered samples [3].

[1] de Boer, D. K. (1991). Physical Review B, 44(2), 498.
[2] Pepponi, G., Streli, C., Wobrauschek, P., Zoeger, N., Luening, K., Pianetta, P. and Bersani, M. (2004). Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 59(8), 1243-1249.
[3] Caby B., Brigidi F., Ingerle D., Nolot E. , Pepponi G., Streli C., Lutterotti L., André A., Rodriguez G., Gergaud P., Morales M., Chateigner D. (2015). Spectrochimica Acta Part B, 113, 132-137.

dr A. N. Shekhovtsov (Institute for Single Crystals, NAS of Ukraine)

Multicomponent oxide single crystals: growth and properties

Summary
The presentation overviews the questions of production of a set of oxide multicomponent single crystals and their application for lasers, non linear optics and others.
The peculiarities of PbMoO₄:Nd crystal growth processes depending on dopant phase composition (Nd₂O₃, Nd₂(MoO₄)₃, NaNd(MoO₄)₂, NdNbO₄) are discussed. The PbMoO₄:Nd crystals are investigated by means of X-ray diffraction, optical spectroscopy and impedance one. The models of activators centers are presented and the correlation between activators centers and the optical breakdown is done.
Disordered double calcium vanadates with trigonal structure and double calcium borates with orthorhombic structure were grown and the laser application ability of these crystals was investigated.
The growth of ^archPbMoO₄ crystal with using of archaeological lead and Li₆Eu(BO₃)₃ crystals for the search of the rare nuclear reactions is reported. The results of ^archPbMoO₄ and Li₆Eu(BO₃)₃crystal characterization by using scintillating bolometer technique are presented.

dr Wojciech Gawelda (European XFEL, Hamburg, Germany)

State-of-the-art in time-resolved X-ray spectroscopies at synchrotrons and XFELs

Summary
Part 1
X-ray spectroscopic tools, such as EXAFS and XANES, allow measuring local geometric and electronic structure of molecular systems, even in disordered media. X-ray Emission Spectroscopy (XES) delivers direct information about the electronic spin state. Implementing these tools in ultrafast experiments at modern synchrotrons permits to study dynamics of photochemical reactions with temporal resolution down to 100 ps.

In the first presentation, I will present the state-of-the-art in pump-probe XAS/XES techniques used at 3^rd generation storage rings. It will be shown how picosecond-resolved XANES and EXAFS can be used to monitor geometrical structure changes of the molecule during a light-induced chemical reaction, i.e. light-induced spin crossover. Furthermore, recent experiments exploiting picosecond non-resonant and resonant XES of the K_α emission established a direct measurement of the short-lived high-spin states in numerous solvated transition metal complexes.

Patr 2
In the second presentation, I will discuss the present status of how time-resolved XAS/XES techniques can be efficiently used at hard X-ray Free Electron Lasers (XFELs). The extension of these spectroscopic techniques using ultrashort X-ray pulses derived from XFELs is rather straightforward, but requires to adapt to specific measurements conditions imposed by the SASE XFEL beam characteristics. I will show examples of studies on solvated transition metal complexes to illustrate how the femtosecond XAS/XES measurements deliver a complete dynamical description of the interplay between nuclear, electronic and spin degrees of freedom occurring during a chemical reaction.

Present status of the experiments will be discussed as well as a comparison to pump-probe techniques used at synchrotrons so far. An outlook towards the commissioning and scientific case for the scientific instrument Femtosecond X-ray Experiments (FXE) at the European XFEL will be presented as well.

Dr. Jarek Majewski (Los Alamos National Laboratory/Prof. at UC Davis)

Neutrons: Properties, Production and Utilization to Study Material's Interfaces

Summary
Neutrons due to their penetrability, non-perturbative nature, isotopic and low-Z elements sensitivity are ideal scattering tool to study variety of systems including interfaces at different environments. In this presentation I will discuss basic properties of neutrons, methods of their production, and utilization to characterize material's properties. I will demonstrate my talk with two examples: (i) chemical evolution of thin metal (Th) and oxide (UOx) layers under oxidative stress*, and (ii) the stable storage of He at fcc-bcc interfaces which provide the basis to design structural materials for nuclear reactors with increased resistance to radiation degradation**. If time allows short diversion will be made to discuss soft-matter and biological interfaces!

* Characterization of Chemical Speciation in Ultra-Thin Uranium Oxide Layered Films", Heming He, et al., Analytical Chemistry, 84, 23, 10380-10387, Dec. 2012, DOI: 10.1021/ac302598r.

** Trapping of Implanted He at Cu/Nb Interfaces Measured by Neutron Reflectometry, Mikhail Zhernenkov, et al., Applied Physics Letters, 98, 241913 (2011). 

dr Sergio L. Morelhao (Institute of Physics University of Sao Paulo)

Hybrid Reciprocal Space - applications to layer strain appointment

Summary
In the early 80, following the development of epitaxial growth systems, began the search for methods of structural analysis of epitaxial films grown on top of semiconductor substrates. Simple apparatus combining highly divergent X-ray beams and photographic plates were one of the first used to quickly characterize lattice mismatch and strain in epitaxial layers. Surprisingly, the X-ray photographs had shown much more features than expected. To understand such features a tour in the 3D intrinsic nature of the scattering process by perfect crystals was necessary. But, it offered in return the possibility to analyze strain and relaxation of the layers from a single measurement. These extra features, named hybrid reflections, are closely related to the multiple diffraction phenomenon that provides a new set of tools for analysing surface and strain in nanostructured devices, as well as a solution to the phase problem in X-ray crystallography. In this talk we are describing the hybrid reflections from the perspective of advanced high-resolution X-ray diffractometers capable of mapping the reciprocal space of epitaxial systems, and extracting in-plane and out-plane strain and mosaicity in the easy-to-work symmetric diffraction geometry.  

Dr. Jürgen Härtwig (ESRF, Grenoble, France)

Elements of X-ray Optics and Examples of X-ray Topography of Monochromator Crystals

Summary
In the first part of this seminar some information about X-ray optics will be presented. This includes a short introduction to explain what is X-ray optics, what are its tasks, which parameters of an X-ray beam may be controlled, etc. The presented details and examples are mainly selected from the world of synchrotron light sources, however all those basics also apply to laboratory X-ray sources.

High quality monocrystals like silicon, germanium and diamond are important materials for a number of X-ray optical elements (Fresnel lenses, mirrors, multilayer substrates...). For applications like monochromators the bulk, surface and subsurface quality are crucial. Thus it is necessary to measure those properties. One of the possible, necessary and often exploited characterisation methods is X-ray topography Bragg diffraction based X-ray imaging). Some examples will be presented, with an accent on the crystalline quality of synthetic diamond.

Dr. Jürgen Härtwig (ESRF, Grenoble, France)

The European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble, France) - Its Past and Future

Summary
The topic of the seminar will be modern X-ray sources, in particular the new developments of the European light source ESRF in Grenoble, France. A short reminder will be given on some items like its history, its present member countries, scientific output, number of users.

This will be followed by the description of the large ESRF upgrade program. Its first part, the upgrade program phase I, has already been successfully completed and it will be shown where we are now. The new beamline portfolio, the use of long beamlines as well as some "exotic" instrumentation will be mentioned. Its second part, the upgrade program phase II has already started. Its main goals will be presented.

dr Aleksandra Drzewiecka-Antonik (Instytut Fizyki PAN)

Basics of Infrared Spectroscopy and CSD database overview

Summary
IR spectroscopy is fast, cheap and nondestructive technique applicable to study solids, liquids and gases. The main use of this technique is in organic and inorganic chemistry. IR spectroscopy is used both to gather information about the structure of a compound and as an analytical tool to assess the purity of compounds. The talk will cover basic introduction to mid-IR spectroscopy: experiments and theory, followed by more specific applications of this spectroscopy to characterize organic molecules and transition metal complexes.
Moreover, the Cambridge Structural Database (CSD) will be presented. Established in 1965, the CSD is the world's repository for small-molecule organic and metal-organic crystal structures and contains the results of over half-a-million x-ray and neutron diffraction analyses.

Alexander Britz i Tadesse A. Assefa (European XFEL, Niemcy)

Tracking Chemical Reactions with Ultrafast X-ray Techniques

Summary
Photocatalytic processes as well as biological functions often involve i) intramoleculardynamics including changes in geometric structure, electronicand spin state changes of an active center, but also ii) intermolecular processes including solvent reorganization dynamics around the solute together with ligand detachment and/or exchange reactions. We seek to apply a suite of complementary time-resolved (TR) X-ray spectroscopies and scattering tools to unravel these elementary steps during the photochemcially driven reaction.
We show benchmark experiments, where combined TR X-ray absorption (XAS) and X-ray emission (XES) spectroscopies synchronously determine electronic and geometric structure changes of iron centered complexes, such as [FeII(CN)₆]^4- and [FeII(terpy)₂]²⁺, next to other solvated functional molecular complexes. Combining XAS, XES and XDS appears as suitable to take the next step(s) towards answering vital questions in contemporary chemical dynamics, including photocatalytic and biological reactivity, using both picosecond synchrotrons and femtosecond XFEL radiation.

dr Paweł Rejmak (Instytut Fizyki PAN)

Basics of UV-Vis Absorption Spectroscopy

Summary
UV-Vis spectroscopy is sensitive and nondestructive technique applicable to study 1-6 eV gap materials, e. g. π-bond organic molecules, d and f electron metal coordination complexes, as well as majority of semiconductors. Though mainly applied for quantitative studies, certain information about geometry and electronic structures can be extracted from UV-Vis spectra.
The talk will cover basic introduction to UV-Vis experiments and theory, followed by more specific applications of this spectroscopy to characterize organic molecules, transition metal compounds and semiconductors.

dr Laurent Nittler (Instytut Fizyki PAN)

XPS at the IF-PAN - An introduction to the basic principles of X-ray Photoelectron Spectroscopy

Summary
X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), which is known as Electron Spectroscopy for Chemical Analysis (ESCA), is a powerful research tool for the study of the physical and chemical phenomena on the surface of solids. The technique is widely used for studies in various research fields like new material development, interfaces, corrosion, catalysts, contaminations, ceramics, polymers and biomaterials.
In this presentation the basic principles of XPS will be explored. Furthermore it will be shown how the observed peak positions, shapes and intensities due to various interactions of photoelectrons may help to characterize the surface composition.
n a later presentation (23/2/2015 at the Workshop "XPS and TEM applied to surfaces and interfaces characterization") the focus will be on the instrumental components of the XPS instrument delivered to the IF-PAN and the related research possibilities.

dr Yevgen Melikhov (Instytut Fizyki PAN)

Practical aspects of DFT calculations for solid state

Summary
Density functional theory is a powerful ab-initio computational method used in physics and chemistry to investigate the electronic structure of many-body systems including solid state matter. Instead of solving Schrödinger equation to find wave functions directly, the method re-formulates the problem entirely so that minimization of a functional for the energy expressed in electron density is performed. At present, more than 70 computer programs distributed under Academic, Commercial or General Public Licenses are more-or-less actively used by the scientific community. After quick introduction to DFT method and explanation of the differences between various DFT programs, this talk will present the initial steps and practical aspects of usage of mainly Quantum Espresso, a software distributed under General Public License. In addition, this talk will cover some brief examples of DFT applications in solid state physics.

Dr Richard Beanland (Department of Physics University of Warwick)

Pushing the boundaries of symmetry determination with 'digital' electron diffraction

Summary
The symmetries in convergent beam electron diffraction (CBED) patterns and their relationship to crystal space groups were first explained almost 40 years ago, and there have been many investigations which have used this to solve crystal structures. The utility of CBED lies in the ability to obtain patterns from regions only a few nm in size, well below that attainable by other methods, sampling perfect crystal that is unaffected by defects or domain structure. Nevertheless, the technique is restricted by small Bragg angles, making it difficult or impossible to apply to materials with closely-spaced spots in a diffraction pattern. Use of computer control to collect patterns at different incidence angles is now relatively straightforward and overcomes this limitation. Many hundreds or thousands of CBED patterns can be combined into a single dataset of impressive complexity and beauty, which we call a 'digital' large-angle CBED (D-LACBED) pattern.The vast increase in information allows previously intractable problems of symmetry determination - particularly for materials with lattice parameters >1nm - to be solved with relative ease. We give several examples, including AgNb₇O₁₈, Ca₂Mn₃O₇, polarity measurements in thin PZT films, and polar nanodomains in Na_0.5Bi_0.5TiO₃. Prospects for the future, based on quantitative analysis of these data, will be outlined.

Dr Jeremy Sloan (Department of Physics University of Warwick)

High Resolution Transmission Electron Microscopy advanced imaging of low dimensional crystals

Summary
Extreme nanowires formed by filling the central pore of single walled carbon nanotubes (SWCNTs) have extreme diameters and thus extreme properties. In some instances the extreme confinement causes entirely new crystalline forms not observed in bulk and these structures are investigated by high performance electron microscopy (i.e. hardware corrected HRTEM and exit wave reconstruction (EWR)). Until recently, there has been only limited research into the physical properties of these extreme nanowires. While there has been a significant effort in terms of revealing the physical properties of, for example, KI and HgTe extreme nanowires in SWCNTs by density functional theory (DFT)^1,2, there are few experimental studies besides imaging. A significant impetus towards new studies in these materials has been given by the observation that under beam irradiation or induced strain, some materials undergo significant 'phase change' behaviour.^3-5 We report here investigations into two new systems, SWCNT embedded SnSe₅ which undergoes band gap expansion, as well as shear induced phase change behaviour in SWCNTs with diameters >1.4 nm and also experimental studies into two-atom thick SWCNT-embedded HgTe extreme nanowires. Raman spectra have been measured for ensembles of bundled filled tubes for excitation photon energies in the ranges 3.39 to 2.61eV and 1.82 to 1.26eV for Raman shifts down to ~25 cm^-1 and sample temperatures in the range 4-300K. All of the evidence support the hypothesis that the observed Raman features are not attributable to single walled carbon nanotubes, but instead to the HgTe nanowires. The observed additional features are due to four distinct phonons, with energies 47, 51, 94 and 115 cm^-1 respectively, plus their overtones and combinations.⁶

dr Jarosław Majewski (Los Alamos National Laboratory, University of Chicago)

Neutron Scattering Studies of Endothelial Interfaces - Master Gatekeepers of the Cardiovascular System

Summary
We report on the first-ever successfully completed neutron reflectometry experiments on living human endothelial cells under fluid mechanical shear stress that provide valuable insight on the boundary layer dynamics of complex bio-medical systems, which could lead to advances in the treatment of atherosclerosis and other disorders associated with the cardiovascular system.
Key in controlling the two functions of the vascular system - selective vascular resistance and anti-thrombotic properties - is a monolayer of cells termed endothelium that covers the inner surface of blood vessels. Given that the vascular system is under constant fluid mechanical stress due to its nature as a fluid conduction system, it is not surprising that mechanical forces influence endothelial cell function and response.
It has been shown that endothelial cell monolayers grown on solid substrates and exposed to shear rates activate a cascade of biochemical pathways that restructure the internal cytoskeleton of the cell and cell-substrate anchoring points called focal adhesions. Shear induces the cells to undergo a symmetry-breaking transition whereby the entire cell monolayer aligns along the direction of shear.
Another highly studied area involving endothelial cells and fluid mechanical shear stress involves pathologic buildup of lipids in arterial walls: atherosclerosis. Previous worked could show that the distribution of atherosclerotic lesions in the vascular network corresponded to areas of turbulent blood flow occurring at bifurcation points in the arterial tree.
Most existing work in endothelial mechano-biology has focused on single cells and even single molecules and protein complexes. Yet the collective behavior of the monolayer of cells has been less well explored. It is clear however that endothelial cells makes strong lateral connections between each other and that these connections change as a function of mechanical stress.
Neutron reflectometry is able to reveal information that is inaccessible to other techniques, e.g. the structure and composition of the boundary layer between the endothelial cells and the supporting substrate. The thickness of such a layer, its composition (protein rich vs. fluid rich), and most importantly how its composition and structure changes as a function of shear, is of high significance for the understanding of the fluid mechanical shear stress on endothelial cells and the effects this has on overall blood vessel health.

dr Dmitry Zatsepin (Instytut Fizyki PAN)

"Familirization with XPS method and technique" Part III. X-ray Photoelectron Spectrometer Instrumentation - Main Parts

Summary
This part of XPS lectures "Familirization with XPS method and technique" will be devoted to the description and how to use the Main Parts of the XPS Spectrometer of some obvious construction. One can obtain an information not only what for are they responsible, but also will be informed about some recommendations allowing to exclude the most common mistakes while performing XPS experiment.

dr Dmitry Zatsepin (Instytut Fizyki PAN)

"Familirization with XPS method and technique" Part II. Why X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) ?

Summary
Within this Part one can got an information about "Pro" and "Contra" arguments about XPS. Also concrete application of X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) Material Science will be reported - an unknown sample qualification, core-level XPS, valence band mapping, etc. - all available at experimentator disposal XPS-tools will be mentioned. These examples will be made using the results of particular previous XPS-studies for different groups of materials.

dr Tian Li (Instytut Fizyki PAN)

TEM study of transitional-metal doped-semiconductors

Summary
Introduction to transitional-metal (TM) doped-semiconductors is made. As an indispensable characterization technique, transmission electron microscopy (TEM) and its application to study (TM) doped-semiconductors are demonstrated, which include some experimental data and data processing results. Further study on magnetic properties by advanced TEM techniques such as Lorentz microscopy and electron holography are also envisioned.

Figure 1. TM-doped semiconductor

Figure 2. Fe-rich nanocrystals in Fe-doped GaN

dr Dmitry Zatsepin (Instytut Fizyki PAN)

Familirization with XPS method and technique

Summary
An introduction to X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) method and technique will be given, as well as an overview of main advantages, features and tricks in order to made "clean" XPS experiment will be reported. After quick overview the main features and possibilities of XPS method will be reported, using real XPS data as an example.

dr Paweł Rejmak (Instytut Fizyki PAN)

Crash Course in The Density Functional Theory

Summary
In the last talk of introduction to molecular modeling (too) short presentation of the density functional theory (DFT) will be given.
After quick overview of DFT prehistory and establishing formal background, given by Hohenberg-Kohn theorems, the most popular recipe for performing DFT calculations, Kohn-Sham method, will be discussed somewhat more in depth. The concept of exchange-correlation (xc) functional will be introduced, the ways of approximation of xc functionals and their performance are to be discussed.
Eventually, the reasons of DFT popularity will be revealed along with the explanation of several common DFT misunderstandings and superstitions.

dr Paweł Rejmak (Instytut Fizyki PAN)

Hartree-Fock Method and Boldly Beyond

Summary
The second talk of the introductory course to molecular modeling methods will focus on methods explicitly treating electronic structure. Schrödinger equation cannot be solved analytically for systems molecules, thus number of approximated methods have been introduced.
The first part of the talk will present the Hartree-Fock method, which employs wavefunction approximated as a determinant built of one electron functions (spinorbitals). Then the importance of Coulomb correlation, missed in Hartree-Fock approach, will be outlined and correlated methods of quantum chemistry will be briefly discussed.

dr Yevgen Melikhov (Instytut Fizyki PAN)

Advances in Phenomenological Modelling of Hysteresis

Summary
There is substantial mathematical apparatus developed to deal with dynamic systems with losses in various sciences (physics, chemistry, biology, computer science, social science, etc.).In physics, for example, magnetics is one of the areas where dynamic modelling of ferromagnetic material with losses (hysteresis) is widely studied: magnetisation (output) has a non-linear, non-one-to-one dependence to the variation of external magnetic field (input).
This talk will present recent advancements in phenomenological modelling of hysteresis using the example of the Preisach model applicable to describe irreversible magneto-transport phenomena in magnetically ordered half-metals (see Figure 1). Other examples of applicability of the phenomenological models to describe standard magnetic hysteresis, temperature effects on magnetic curves, hysteresis in materials with two-magnetic-phase behavior,inverted hysteresis loops with negative coercivity, and even hysteresis effects in Economics, will be also discussed.

Figure 1. Typical major hysteresis loops of magnetization and resistance as a function of applied field at certain temperature for half-metallic ferromagnets.

dr Paweł Rejmak (Instytut Fizyki PAN)

Exploration of Potential Energy Surface

Summary
This is the first of intended series of talks giving introduction to molecular modeling in chemistry and physics.

This talk focuses on the concept of potential energy surface (PES) and the ways of finding for stationary points of this (hyper)surface. The scientific background behind PES, including Born-Oppenheimer approximation, will be explained, followed by short overview of computational techniques of minimization of energy. In the second part of the talk, the approximated way of computation of potential energy of molecules and solids, the molecular mechanics, will be covered.

dr inż. Kinga Nalepka (Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie)

Rekonstrukcja warstw przejściowych metal/ ceramika zarejestrowanych na obrazach HRTEM

Summary
Odtworzono mikrostrukturę interfejsu nanokompozytu Cu/(0 0 0 1)α-Al₂O₃ otrzymanego metodą ablacji laserowej (Pulsed Laser Deposition: PLD) (Rys.1). Badania metodami Cs-HRTEM (aberration-corrected high-resolution transmissionelectronmicroscopy) oraz EBSD (Electron Back-Scattered Diffraction) pokazały, że miedź tworzy wypy (typ wzrostu Volmera-Webera), które przyjmują jedną główną orientację względem podłoża szafirowego (1 1 1)[2 -1 -1]Cu||(0 0 0 1)[-1 -1 2 0] α-Al₂O₃. Silne wiązanie pomiędzy fazami powoduje zmiany strukturalne w warstwie (1 1 1)Cu najbliższej α-Al₂O₃ i prowadzi do powstania układu częściowo zdysocjowanych dyslokacji w warstwie następnej. W rezultacie heterostruktura staje się układem półkoherentnym. Obszary sieciowego dopasowania poszczególnych warstw miedzi obniżają się w kierunku szafiru, co wywołuje duże deformacje w płaszczyznach najgęstszego upakowania (Rys.2). Otrzymana rekonstrukcja odwzorowuje kluczowe cechy wytworzonej warstwy przejściowej Cu/(0 0 0 1)α-Al₂O₃. Potwierdzenie stanowi dobra zgodność między symulacją obrazu HRTEM wykonaną dla utworzonego modelu i eksperymentalną mikrografią. Rekonstrukcję otrzymano metodą dynamiki molekularnej (MD) przyjmując, że szafir pozostaje sztywny, natomiast deformacje w miedzi określa potencjał międzyatomowy Votera. Referat zakończony zostanie prezentacją nowego podejścia do opisu wiązania w warstwie przejściowej. Proponowaną metodę sformułowano w ramach modelu Charge Transfer IonicPotential + Embedded Atom Method (CTIP+EAM), co pozwala uwzględnić deformacje w warstwie ceramiki.

Rys.1 Atomowa rekonstrukcja (atomy Cu, Al i O oznaczone są odpowiednio czerwonymi, zielonymi i niebieskimi sferami).	Rys.2 Rozkład zmiany energii przypadającej na atom w względem stanu równowagi w wycinku miedzi o grubości 8Å przechodzący przez środek komórki periodycznej.

dr inż. Grzegorz Jezierski (Politechnika Opolska i Muzeum PO i Lamp Rentgenowskich)

100-lecie lampy rentgenowskiej

Summary
W prezentacji przestawiono na wstępie krótki zarys pierwszych lamp wyładowczych (zwanych też lampami jonowymi i lub lampami z zimną katodą, ale także lampami Crookes'a) stosowanych do wytwarzania promieniowania rentgenowskiego od momentu jego odkrycia w 1895 r. przez Wilhelma K. Roentgena do roku 1913, kiedy to pojawiła się właściwa lampa rentgenowska. Lampa ta, zwana lampą próżniową z gorącą katodą wykorzystująca dzięki zjawisku termoemisji efektywne, sterowalne źródło elektronów stała się przełomem i otworzyła nową erę w praktyce radiologicznej medycznej jak również w przemysłowej. Twórcą tej lampy był amerykański wynalazca William D. Coolidge zwany popularnie ojcem lampy (autor 83 patentów dotyczących lampy rentgenowskiej). W prezentacji skupiono się na pierwszych rozwiązaniach i konstrukcjach lampy typu Coolidge, a co nie znaczy, iż nie ma miejsca ciągły postęp i rozwój lamp rentgenowskich.

dr Andrew Aquila (European XFEL)

Bio-imaging at the European XFEL

Summary
Since first light, four years ago, the Linac Coherent Light Source (LCLS) has demonstrated the scientific potential of hard X-ray free electron laser pulses. The applications for biological structure determination are vast and promising with molecular movies, the use of nano-crystals in protein crystallography, and high resolution images of sub-micron objects down to single protein complexes. The European X-ray Free Electron Lasers (XFEL) project is being designed to address these and other scientific goals.


Biological samples to be examined at the European XFEL fall into several categories, more specifically those of a non-crystalline and those of a crystalline nature. The former type of sample varies in size from potentially single biological macromolecules up to viruses and small cells. The latter group of samples is mainly made up by protein nano-crystals which cannot be grown to a larger size and thus require very intense photon fields to be studied.


This talk will discuss advances in biophysical X-ray imaging with emphasis on the latest developments and instrumentation for the European XFEL, specifically focusing on the Single Particles, Clusters and Biomolecules (SPB) instrument. Instrument development including the optical layout, key diagnostics, sample environment and detection systems will be described. Experimental techniques include various forms of coherent diffractive imaging and crystallographic analysis applied to collections of many thousands of nano-crystals will also be discussed.

dr Paweł Rejmak (Instytut Fizyki PAN)

Modelowanie centrów Cu(I) w zeolitach i ich oddziaływań z małymi cząsteczkami metodami QM/MM

Summary

dr Julita Smalc-Kozorowska (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Relaksacja naprężeń strukturalnych w warstwach azotkowych wzrastanych w kierunkach niepolarnych struktury wurcytu

Summary
Azotek galu i jego stopy z aluminium i indem stanowią grupę nowoczesnych materiałów półprzewodnikowych o szerokich perspektywach zastosowań, jako źródła światła białego mogącego zastąpić dotychczas stosowane żarówki oraz jako wysokoenergetyczne lasery półprzewodnikowe emitujące światło od zakresu podczerwonego do ultrafioletowego. Obniżona wydajność azotkowych urządzeń optoelektronicznych wynika głównie z dużej ilości defektów strukturalnych oraz z ujemnego wpływu wbudowanych pól elektrycznych, wynikających z braku źrodka symetrii w strukturze wurcytu. Jednym ze sposobów zniwelowania ujemnego wpływu wbudowanych pól elektrycznych jest wytwarzanie warstw epitaksjalnych zorientowanych w kierunkach niepolarnych struktury wurcytu. Odmienna orientacja sprawia, że relaksacja naprężeń w warstwach epitaksjalnych zorientowanych w kierunkach niepolarnych może przebiegać inaczej niż w warstwach wzrastanych w kierunku polarnym [0001].

Zdjęcia wysokorozdzielcze z przekrojów poprzecznych warstw AlN w osnowie AlGaN/GaN osadzanych na podłożu niepolarnym (1-100) GaN:
(a) zdjącie zrobione wzdłuż kierunku poprzecznego [11-20] - strzałkami zaznaczono dyslokacje częściowe;
(b) zdjęcie zrobione wzdłuż kierunku poprzecznego [0001] - żadne defekty strukturalne nie są widoczne.

Dr Ana Sanchez (University of Warwick)

A novel approach to high contrast electron microscopy of macromolecular block copolymer assemblies at sub-nanometricscale

Summary
Macromolecular block copolymers can self-assemble into a wide range of 3D morphologies. A precise description of their size and morphology is critical for understanding their function and therefore develop their applications. Although transmission electron microscopy (TEM) is widely used to analyse these structures, the scattering from light elements is very weak. This leads to very low contrast when this type of specimen is examined upon a conventional support film such as amorphous carbon or formvar. A common approach is to stain the specimen with a heavy element, but this technique may affect the morphology and lead to misleading artefacts.

Fig. 1
Comparison of conventional TEM imaging and EWR phase imaging. (a) near focus TEM, and (b) EWR phase.

Prof. Giora Kimmel (Ben-Gurion University of the Negev, Izrael)

Art and science in crystallographic models

Summary
During the nineteen century and earlier the crystals were described as solids with facets reflecting light into discret directions. From the angles between the facets it was concluded that the crystals have an internal periodic structure built from a single cell. All possible shapes of unit cell and crystal symmetries were found theoretically, considering the existence of a long-range translational symmetry. After the discovery of x-ray diffraction (1912) the positions of atoms and molecules in many crystals were determined. The periodic structures of crystal was assesed and found also in solids without facets and even in some liquids. Therfore, the crystallinity was defined as periodic structures, ignoring how the crystal is looked. The term "x-ray crystallography" was introduced. Neutron and electron diffraction yielded the same results. The model of periodic structures was associated with only 1,2,3,4 and 6 folds rotation symmetries. Until 1982 all solids obeyed this limitation and it was regarded as a fact. When Dan Shechtman discovered 5 and 10 fold rotation symmetries in eletron diffraction patterns the world of crystallographers was shaken. Even Shechtman and his co-investigators hasitated to violate the holliness of the periodic crystals and called their materials "quasicrystals". Many crystallographers rejected these findings trying to identify it as an artifact. The periodic crystals was categorized as a state of art which should be preserved. However, other scientists tried to separate science from art and classified the quasicrystals as aperiodic crystals. Within 5 years the definition of crystals was modified but it tooked 30 years to Dan Shechtman to become a Nobel Prize Winner. The crystallography is still a state of art but not on the expence of science.

dr hab. Józef Deniszczyk, prof. UŚ (Uniwersytet Śląski w Katowicach)

Obliczenia metodami ab initio diagramu stabilności fazowej roztworów stałych ZnSe-BeSe oraz CdSe-CdS

Summary
Kwantowe obliczenia ab initio (z pierwszych zasad) stanowią obecnie jedno z ważniejszych narzędzi badawczych we współczesnych laboratoriach badań podstawowych, jak i w inżynierii materiałowej. Są niezastąpione we wspomaganiu interpretacji danych doświadczalnych, weryfikacji hipotez empirycznych, natomiast znajdują również zastosowanie w projektowaniu i badaniu właściwości fizycznych nowych, nieistniejących jeszcze materiałów.
W szczególności, za pomocą metod ab initio możliwe jest wyliczenie diagramu fazowego T-x, niezbędnego przy projektowaniu nowych materiałów w postaci roztworów stałych.
Seminarium obejmuje prezentację podstaw teoretycznych metod kwantowych oraz niezbędnych przybliżeń stosowanych w obliczeniach diagramów stabilności fazowej roztworów stałych. Omówione będą: podstawy Teorii Funkcjonału Gęstości oraz procedury Kohna-Shama; metoda rozwinięcia klastrowego dla energii swobodnej w roztworach stałych oraz przybliżonametoda obliczeń wibracyjnej energii swobodnej.
Rezultaty obliczeń diagramu stabilności fazowej omówione zostaną na przykładzie półprzewodnikowych roztworów stałych: ZnSe-BeSe oraz CdSe-CdS.

dr Dawid Piątkowski (Instytut Fizyki, Uniwersytet w Toruniu)

Wzbudzenia plazmonowe w procesach konwersji światła

Summary
Nanocząstki metaliczne są coraz powszechniej wykorzystywane do kontroli własności optycznych pojedynczych emiterów. W tym referacie pragnę przedstawić Państwu wyniki badań nad rolą wzbudzeń plazmonowych w procesach konwersji światła (up-conversion), obserwowanych w jonach pierwiastków ziem rzadkich. Wyniki badań otrzymane metodą mikroskopii konfokalnej oraz mikroskopii bliskiego pola pokazują, że nanocząstki metaliczne zwiększają absorpcję układu, modyfikują promieniste współczynniki przejść oraz biorą udział w dystrybucji i emisji promieniowania.

dr inż. Arkadiusz Chruściel (MEXEO Kędzierzyn-Koźle, Konsorcjum Naukowe ADVANCE DMC)
dr inż. Zygmunt Flisak (Uniwersytet Opolski, Opole, Konsorcjum Naukowe ADVANCE DMC)

Badania nad strukturalnymi uwarunkowaniami aktywności katalizatorów dimetalocyjankowych

Summary
Przedmiotem referowanych prac badawczych są właściwości strukturalne katalizatorów dimetalocyjankowych (DMC), będących bertolidami o składzie definiowanym ogólnym wzorem sumarycznym:Zn_y[Co(CN)₆]_x⋅ L¹_a1... Lⁱ_ai,gdzie L¹_a1... Lⁱ_ai to wybrane ligandy organiczne i nieorganiczne zaś liczby x i y zależą od ilości i ładunku elektrycznego ligandów.
Katalizatory DMC znajdują stosowane w przemysłowych procesach syntezy polieteroli stanowiących główny półprodukt w wielu gałęziach szeroko rozumianej technologii polimerów.
Jakkolwiek katalizatory typu DMC wykorzystywane są z powodzeniem od kilku dekad, dostępna wiedza dotycząca natury właściwości katalitycznych tej grupy związków, w szczególności ich bardzo wysokiej aktywności i znacznej selektywności, ogranicza się do kilku niepotwierdzonych na drodze eksperymentalnej hipotez o podłożu czysto fenomenologicznym opartych na przesłankach ogólnochemicznych.
Celem opisywanych prac badawczych realizowanych ze wsparciem środków pozyskanego grantu NCBiR^*) jest znalezienie uzasadnienia mechanizmu właściwosci katalitycznych wspomnianej grupy katalizatorów w oparciu o właściwości struktury molekularnej tych związków.
Program badań obejmuje prace w obszarze eksperymentalnym oraz teoretycznym z wykorzystaniem kwantowo-mechanicznych metod modelowania molekularnego.
Badania eksperymentalne zrealizowane w ramach wstępnego etapu projektu przeprowadzono z wykorzystaniem metod spektroskopii promieniowania rentgenowskiego (XANES, EXAFS, XRD), elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) oraz analizy termicznej (TG-DSC, EGA-FTIR) i spektrofotometrii FTIR. Komplementarna analiza i interpretacja wyników uzyskanych za pomocą powyższych technik analitycznych pozwoliła na ustalenie znamiennych, nie publikowanych dotąd faktów eksperymentalnych dotyczących właściwości strukturalnych katalizatorów DMC decydujących o ich aktywności katalitycznych oraz sformułowanie istotnych hipotez roboczych, pozwalających na ukierunkowanie dalszych prac badawczych w obszarze doświadczalnym projektu.
Wstępny etap badań teoretycznych w zakresie modelowania molekularnego prowadzonych z wykorzystaniem metod funkcjonału gęstości, dotyczyą trzech zagadnień istotnych z punktu widzenia otrzymywania i aktywacji katalizatora DMC. Zbadano entalpie tworzenia kompleksów cyjankowych i izocyjankowych kobaltu i cynku oraz wpływ struktury elektronowej anionu cyjankowego na uzyskane wyniki. Określono również profile energetyczne wymiany częsteczki wody związanej koordynacyjnie z kationem cynku na cząsteczkę metanolu. Ponadto zaproponowano strukturę centrów aktywnych katalizatora DMC.

^*) Projekt INNOTECH K2/IN2/21/181982/NCBR/12 (K-DMC) Opracowanie technologii produkcji dimetalocyjankowego katalizatora poliaddycji homologów oksiranu.

mgr Monika Piątek (Instytut Fizyki PAN)

Hybrydowe warstwy elektrodowe o określonej funkcjonalności i zdolnościach do szybkiej propagacji ładunku

Summary
Omówione zostaną wyniki mojej pracy magisterskiej, której celem było przygotowanie i utworzenie warstw hybrydowych zawierających tlenek wolfamu (VI) lub tlenek cyrkonu (IV), wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT) oraz nanocząstki złota stabilizowane anionami fosfododekamolibdenianowymi (AuPMo12) lub nanocząstki srebra stabilizowane anionami fosfododekawolframowymi (AgPW12) na elektrodzie z węgla szklistego. W celu utworzenia warstw hybrydowych o różnej funkcjonalności połączono powyższe składniki warstw w różnej kolejności. Zostanie omówiona i przedstawiona metodologia przygotowania i charakterystyka poszczególnych układów w celu poznania ich właściwości. Dla wszystkich warstw i układów hybrydowych zaprezentuję charakterystyki elektrochemiczne i ich elektroaktywność, a także zdolność do szybkiej propagacji ładunku. Zostaną porównane charakterystyki elektrochemiczne wybranych warstw oraz układów hybrydowych, w celu udowodnienia, że ich modyfikacje znacznie poprawiają właściwości mediacyjne - zdolność do efektywnego przeniesienia (transportu i przekazywania) ładunku.
Badania elektrochemiczne zostały wykonane za pomocą metody woltamperometrii cyklicznej oraz chronokulometrii, zaś morfologię wybranych warstw zbadano używając skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz transmisyjnego mikroskopu elektronowego (TEM).

dr Wojciech Lisowski (IChF PAN)

Spektroskopia fotoelektronów (XPS) - wprowadzenie

Summary
Seminarium ma na celu przedstawienie podstawowych informacji dotycząych spektroskopii fotoelektronów. Omówione zostaną podstawy fizyczne, aparatura pomiarowa i podstawowe zasady interpretacji widm XPS.
Zostaną zademonstrowane przykłady zastosowania różnego typu pomiarów XPS (analiza punktowa, skaningowa, kątowa, liniowa, mapy chemiczne, profilowanie wgłębne) do badania wybranych obiektów analitycznych.

dr Anna Wolska (Instytut Fizyki PAN)

Ind w warstwach In_xAl_1-xN wytwarzanych metodą MOVPE - badania XANES i TEM/STEM

Summary
Warstwy In_xAl_1-xN na podłożach GaN budzą zainteresowanie jako materiał do zastosowań w urządzeniach optycznych np. jako zwierciadła Bragga dopasowane do GaN (DBRs) w diodach laserowych, czujnikach i szybkiej elektronice z wykorzystaniem HEMTs (high electron mobolity transistors). Jednak duża różnica wartości stałych sieci pomiędzy InN a AlN powoduje trudności w wytwarzaniu jednorodnego związku prowadząc do powstawania materiału niskiej jakości z niejednorodnościami czy też separacją faz. Nasze badania prowadziliśmy na warstwach wytworzonych metodą MOVPE. Zawartość atomów indu zawierała się w zakresie od 7.9 do 27.5%. Wykorzystaliśmy dwie komplementarne techniki: transmisyjnę mikroskopię elektronową (TEM/STEM) oraz absorpcję rentgenowską (XANES). Analiza wyników pozwoliła na określenie poziomu niejednorodności w warstwach. Symulacje teoretyczne widm XANES zostały wykonane przy użyciu programu FEFF9.5. Widma zostały obliczone dla zrelaksowanych superkomórek gdzie atomy indu rozmieszczone zostały w sposób jednorodny. Wykonano również symulacje dla przypadków niejednorodych wykazując, że kształt widm XANES jest inny dla obu przypadków. Wyniki badań STEM potwierdziły wnioski wypływające z analizy widm XANES. Pokazały też, że w warstwach hodowanych metodą MOVPE, w przeciwieństwie do wytwarzanych metodą MBE, można uzyskać warstwy o stosunkowo dużej zawartości indu (19%) oraz grubości (> 100 nm) bez formowania się struktury kolumnowej.

dr hab. Jacek J. Kołodziej (Wydział Fizyki Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellonskiego)

Kątowo-rozdzielcza spektroskopia fotoelektronów ARPES -aparatura badawcza i badania prowadzone na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ

Summary
W ramach seminarium będą przedstawione podstawy fizyczne techniki ARPES, zaprezentowany układ badawczy znajdujący się na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz przedyskutowane wyniki badań struktury elektronowej powierzchni związków półprzewodnikowych III-V. Skrótowo zostanie przedstawiony projekt stacji eksperymentalnej ARPES zaplanowanej przy powstającym polskim źródle promieniowania synchrotronowego SOLARIS.

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

Spektroskopia fotoelektronów w badaniach struktury elektronowej półprzewodników

Summary
Spektroskopia fotoelektronów (spektroskopia fotoemisyjna), technika wywodząca się z obserwacji Hertza przeprowadzonych w końcu XIX wieku, stała się dziś jednym z podstawowych narzędzi do badania struktury elektronowej kryształów. Szczególną rolę odgrywa kątowo-rozdzielcza spektroskopia fotoemisyjna, znana pod skrótem ARPES, która dzięki niezwykłemu rozwojowi w ostatnich dwudziestu latach, pozwala odwzorowywać elektronowe pasma energetyczne zarówno w całej strefie Brillouina jak i w szczególnie interesujących punktach z rozdzielczością energetyczną sięgającą pojedynczych meV a kątową - dziesiątych części stopnia.
Przyczynił się do tego rozwój elektroniki (analizatorów i detektorów elektronów), techniki próżniowej oraz źródeł promieniowania elektromagnetycznego (ultafioletu i miękkiego promieniowania rentgenowskiego), w szczególności źródeł synchrotronowych. "ARPES" stał się więc bardzo skutecznym narzędziem do badania półprzewodników, nadprzewodników a ostatnio także grafenu czy izolatorów topologicznych.
Przedstawione zostaną dwa przykłady zastosowań techniki ARPES, badania elektronowej struktury pasmowej:

• rozcieńczonego półprzewodnika magnetycznego Ga_1-xMn_xSb - pasmo walencyjne zostało odwzorowane metodą ARPES wzdłuż  kierunku Γ-X, a następnie, dzięki zastosowaniu rezonansowej fotoemisji, poszukiwano wkładu do tego pasma stanów Mn 3d, istotnych dla własności magnetycznych badanego materiału.
• wąskoprzerwowego półprzewodnika Pb_1-xSn_xSe , który okazał się być krystalicznym izolatorem topologicznym a zastosowanie kątowo-rozdzielczej spektroskopii fotoemisyjnej pozwoliło to udowodnić.

dr hab. Marcin Fiałkowski (Instytut Chemii Fizycznej PAN)

Hexagonally close-packed lattices formed by amphiphilic Janus-typ nanoparticles at oil-water and air-water interfaces

Summary
I will present a new method for obtaining close-packed monolayers composed of noble metal nanoparticles (NPs) at the  oil-water and air-water interfaces. In this method, NPs covered with two types of ligands: hydrophobic and charged hydrophilic are employed. Such amphiphilic NPs can self-assemble at the air-water interface to form charged monolayer.
Due to the strong stabilizing effect of the lateral electrostatic repulsions, such monolayer can be compressed into the close-packed structure, and then easily transferred onto a solid substrate with the Langmuir-Blodgett technique.
Also, I will present a bi-phasic system in which self-assembly of the amphiphilic NPs into a hexagonally close-packed monolayer occurs at the oil-water interface. In this case the self-assembly process is fullyautonomous and occurs without any external manipulation. Our method utilizes the fact that ligands forming NP protecting layer exhibit  the ability to rearrange at the NP's surface and form Janus-typeparticle when brought at the air-water interface.
Organization of the NPs at liquid interfaces offers also an ideal template for fabricating novel 2D and 3D nanostructured materials of potentially great practical use.

dr Ryszard Sobierajski (Instytut Fizyki PAN)

Oddziaływanie silnych, ultrakrótkich impulsów z zakresu od skrajnego nadfioletu do miękkiego promieniowania rentgenowskiego z nanowarstwami

Summary
Najbardziej dzisiaj zaawansowanymi żródłami krótkofalowego promieniowania synchrotronowego, tzw. IV generacji są lasery na swobodnych elektronach (FEL) oparte na zasadzie SASE (Self-Amplified Spontaneous Emission). Generują one femtosekundowe impulsy promieniowania monochromatycznego o szczytowej mocy przekraczającej 1 GW w zakresie widmowym od tzw. Skrajnego ultrafioletu (EUV) do miękkiego promieniowania rentgenowskiego (SX). Ta szczególna kombinacja parametrów stwarza unikalne możliwości wytwarzania ekstremalnych stanów materii oraz badania struktury materii i dynamiki procesów fizycznych.Uzyskiwane maksymalne natężenie promieniowania, o maksymalnej wartości rzędu 10₁₈ W/cm₂, wielokrotnie przekracza wartości osiągane za pomocą innych monochromatycznych źródeł rentgenowskich. Pozwala to na wzbudzanie próbki poprzez punkty przemian fazowych nawet do stanu tzw. ciepłej gęstej plazmy. Ponieważ czas trwania impulsów - rządu femtosekund - jest krótszy od stałych czasowych większości procesów związanych ze zmianą struktury atomowej i transportem energii, można jasno je oddzielić od procesów związanymi z absorpcją promieniowania. Wysoka energia fotonów (w zakresie EUV-SX) pozwala na uniknięcie nieliniowości (np. efektów wielofotonowych) w procesie absorpcji, co znacznie upraszcza modelowanie zjawisk fizycznych. Jednakże, obok nowych możliwości badawczych, własności wiązki fotonowej stwarzają bardzo duże wymagania dla elementów optycznych użytych w eksperymentach. Jednym z zasadniczych problemów jest wytrzymałość radiacyjna detektorów promieniowania oraz elementów optycznych stosowanych w układach kierowania i kształtowania wiązki promieniowania. Dlatego przedmiotem szczególnego zainteresowania są materiały stosowane w optyce i detekcji promieniowania krótkofalowego - nanowarstwy.
Tematem wykładu jest oddziaływanie silnych, ultrakrótkich impulsów z zakresu od skrajnego nadfioletu do miękkiego promieniowania rentgenowskiego z nanowarstwami. W pierwszej części wykładu przedstawione zostaną główne parametry promieniowania istniejących i budowanych źródeł SASE-FEL oraz omówione zastosowane techniki eksperymentalne. Następnie zaprezentowane zostaną wyniki badań doświadczalnych, dotyczących zmian strukturalnych w wyniku naświetlenia próbek - wielowarst Mo/Si oraz MoN/SiN - impulsami ze żródeł FLASH (Niemcy) oraz LCLS (USA). Omówione zostaną modele teoretyczne procesów prowadzących do zniszczeń powierzchni i ich zastosowanie przy projektowaniu optyki rentgenowskiej.

dr Jarosław Domagała (Instytut Fizyki PAN)

Czy rentgenowska dyfrakcja dla pojedynczych warstw epitaksjalnych może budzić zdumienie?. (Nowe spojrzenie na zjawisko wieloodbicia w cienkich warstwach). Hybrydowa przestrzeń sieci odwrotnej.

Summary
Seminarium poświęcone jest zmodyfikowanemu zjawisku wielokrotnego odbicia wiązki rentgenowskiej w warstwach epitaksjalnych. Zostan? zaprezentowane wyniki kilkuletnich badań, prowadzonych w grupie SL1.3, Środowiskowego Laboratorium Badań Rentgenowskich i Elektronomikroskopowych, Instytutu Fizyki PAN. Zmodyfikowane zjawisko wielokrotnego odbicia manifestuje się pojawieniem nieoczekiwanych i dotychczas nie obserwowanych maksimów na rentgenowskich dyfrakcyjnych krzywych odbić, szczególnie dla serii słabych (ang. "Quasiforbiden") refleksów, podczas obrotu próbki o kąt φ wokół normalnej do powierzchni. W celu wyjaśnienia wyników doświadczalnych wprowadzono pojęcie hybrydowej przestrzeni odwrotnej (HPO). Nalezy zaznaczyć, że dotychczas sądzono, że efekt wielokrotnego odbicia wiązki rentgenowskiej (zaobserwowany już w 1937 roku przez Rennigera) w układzie warstwowym powoduje tak jak i w monokrysztale wyłącznie zmianą natężenia dyfrakcyjnych krzywych odbić.

dr inż.  Waldemar Tokarz (AGH, Kraków)

Struktura elektronowa i właściwości magnetyczne La_2/3Pb_1/3Mn_1-xFe_xO₃

Summary
W referacie przedstawione zostaną teoretyczne struktury elektronowe dla serii związków La_2/3Pb_1/3Mn_1-xFe_xO₃ (x = 0, 1/12, 1/3) i porównane z gęstościami stanów zmierzonymi w eksperymencie UPS oraz z zmierzonymi momentami magnetycznymi. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem potencjału wymienno korelacyjnego GGA w pakiecie WIEN2k pracującego w oparciu o teorię funkcjonału gęstości. Dla elektronów d żelaza i manganu w obszarze atomowym zastosowano metodę hybrydową łączącą energię wymiany Hartree-Fock z PBEsol. Uwzględniono również oddziaływania spin orbita. W rezultacie uzyskano gęstości stanów o charakterze półmetalicznym z przerwą energetyczną na poziomie energii Fermiego dla podpasm ze spinem w dół.

dr Ryszard Sobierajski (Instytut Fizyki PAN)

Oddziaływanie silnych, ultrakrótkich impulsów z zakresu od skrajnego nadfioletu do miękkiego  promieniowania rentgenowskiego z nanowarstwami

Summary
Najbardziej dzisiaj zaawansowanymi źródłami krótkofalowego promieniowania synchrotronowego, tzw. IV generacji są lasery na swobodnych elektronach (FEL) oparte na zasadzie SASE (Self-Amplified Spontaneous Emission). Generują one femtosekundowe impulsy promieniowania monochromatycznego o szczytowej mocy przekraczającej 1 GW w zakresie widmowym od tzw. Skrajnego ultrafioletu (EUV) do miękkiego promieniowania rentgenowskiego (SX). Ta szczególna kombinacja parametrów stwarza unikalne możliwości wytwarzania ekstremalnych stanów materii oraz badania struktury materii i dynamiki procesów fizycznych.
Uzyskiwane maksymalne natężenie promieniowania, o maksymalnej wartości rzędu 10¹⁸ W/cm², wielokrotnie przekracza wartości osiągane za pomocą innych monochromatycznych źródeł rentgenowskich. Pozwala to na wzbudzanie próbki poprzez punkty przemian fazowych nawet do stanu tzw. ciepłej gęstej plazmy. Ponieważ czas trwania impulsów - rzędu femtosekund - jest krótszy od stałych czasowych większości procesów związanych ze zmianą struktury atomowej i transportem energii, można jasno je oddzielić od procesów związanymi z absorpcją promieniowania. Wysoka energia fotonów (w zakresie EUV-SX) pozwala na uniknięcie nieliniowości (np. efektów wielofotonowych) w procesie absorpcji, co znacznie upraszcza modelowanie zjawisk fizycznych. Jednakże, obok nowych możliwości badawczych, własności wiązki fotonowej stwarzają bardzo duże wymagania dla elementów optycznych użytych w eksperymentach. Jednym z zasadniczych problemów jest wytrzymałośćradiacyjna detektorów promieniowania oraz elementów optycznych stosowanych w układach kierowania i kształtowania wiązki promieniowania. Dlatego przedmiotem szczególnego zainteresowania są materiały stosowane w optyce i detekcji promieniowania krótkofalowego - nanowarstwy.
Tematem wykładu jest oddziaływanie silnych, ultrakrótkich impulsów z zakresu od skrajnego nadfioletu do miękkiego promieniowania rentgenowskiego z nanowarstwami. W pierwszej części wykładu przedstawionezostaną główne parametry promieniowania istniejących i budowanych źródeł SASE-FEL oraz omówione zastosowane techniki eksperymentalne. Następnie zaprezentowane zostaną wyniki badań doświadczalnych, dotyczących zmian strukturalnych w wyniku naświetlenia próbek - wielowarst Mo/Si oraz MoN/SiN - impulsami ze źródeł FLASH (Niemcy) oraz LCLS (USA). Omówione zostaną modele teoretyczne procesów prowadzących do zniszczeń powierzchni i ich zastosowanie przy projektowaniu optyki rentgenowskiej.

mgr Dawid Dul (Instytut Fizyki im. Mariana Smoluchowskiego w Krakowie)

Analiza falkowa anizotropii absorpcji rentgenowskiej

Summary
Obrazy anizotropii absorpcji rentgenowskiej mogą być analizowane jako hologramy struktury krystalicznej. Hologramy tego typu zawierają informację fazową a detekcja promieniowania charakterystycznego zapewnia czułość chemiczną. Użycie polichromatycznej wiązki rentgenowskiej do rejestracji map anizotropii pozwala interpretować je wprost w przestrzeni rzeczywistej, jako projekcje rzędów i płaszczyzn atomowych.
Obecnie jednym z głównych problemów jest rekonstrukcja struktury z map anizotropii absorpcji.

Głównym tematem seminarium będzie omówienie zastosowania transformaty falkowej do analizy kątowo zależnych map struktury subtelnej absorpcji. Przedstawiony zostanie dokładny opis sygnału anizotropii, w przestrzeni rzeczywistej, bazujący na przybliżeniu spektrum białej wiązki rentgenowskiej przez rozkład Gumbela. Przedyskutowana zostanie rozdzielczość jaką daje analiza falkowa oraz możliwości uzyskania dwuwymiarowych projekcji atomowych lokalnej struktury krystalicznej wokół atomów absorbujących. W końcowej części omówione zostaną możliwe zastosowania analizy falkowej do obrazowania domieszek w rozcieńczonych półprzewodnikach magnetycznych.

dr Marcin Sikora (AGH, Kraków)

XMCD w polach impulsowych i rozpraszaniu nieelastycznym

Summary
Magnetyczny dichroizm kołowy w absorpcji promieniowania rentgenowskiego (XMCD) jest unikalną techniką pozwalającą na badanie uporządkowania magnetycznego z rozdzielczością pierwiastkową oraz separacji wkładu spinowego i orbitalnego do momentu magnetycznego. Większość eksperymentów tego typu przeprowadza się w zakresie miękkiego promieniowania rentgenowskiego, w którym obserwuje się najsilniejszy efekt XMCD. W referacie omówię wyniki dwóch eksperymentów wykonanych w zakresie twardego promieniowania rentgenowskiego, które przeprowadziłem na stacjach badawczych europejskiego synchrotronu (ESRF) w Grenoble.
Zaprezentuję jak wykonywać pomiary synchrotronowe w magnetycznych polach impulsowych oraz przedstawię jak można zwielokrotnić efekt XMCD przy użyciu wysokorozdzielczego spektrometru emisji rentgenowskiej, wykonując pomiar rozpraszania nieelastycznego.

dr Anastasiya Derkachova (Instytut Fizyki PAN)

Zlokalizowane plazmony powierzchniowe oraz ich zastosowania

Summary
Rezonansowe oddziaływanie ładunku powierzchniowego oraz pola elektromagnetycznego fali świetlnej dają początek plazmonem powierzchniowym oraz ich unikatowym własciwościom. Można powiedzieć, że plazmony powierzchniowe to fala elektromagnetyczna uwięziona na powierzchni na skutek jej oddziaływania ze swobodnymi elektronami powierzchniowymi.
Zjawisko wzbudzenia plazmonów na powierzchni nano obiektów (nanosfer, nanodrutów, nanopowłok i t.p.) jest szeroko stosowane jako znaczniki obiektów biologicznych, źródła wzmacniania fluorescencji jak obiektów biologicznych tak i warstw półprzewodnikowych; w SERS (ang.: Surfach Enhanced Raman Spectroskopy) - do wzmacniania sygnału rozpraszania; w ogniwach słonecznych - do wzmacniania fotoprądu oraz zwiększenia długości drogi swiatła (ang.: light trapping efficiency); oraz wiele innych zastosowań.
W swoim referacie krótko opiszę teorie plazmonów powierzchniowych oraz przedstawię wyniki obliczeń wykonanych w naszym zespole dotyczące wpływu kształtu, rozmiaru oraz otoczenia na położenie pików rezonansów plazmonowych wraz z porównaniem z danymi eksperymentalnymi.

dr Ewa Tykarska (Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu)

Molekularne i supermolekularne właściwości kwasu gliceryzynowego i jego pochodnych - bagania strukturalne

Summary
Rośliny medyczne są ważnym źródłem farmakologicznie aktywnych substancji. Kwas glicyryzynowy (GA) będący głównym, biologicznie czynnym składnikiem korzenia lukrecji występuje w roślinie w postaci mieszaniny soli potasowej, wapniowej i magnezowej. Zarówno kwas, jak i jego sole charakteryzują się niezwykle szerokim spektrum działań farmakologicznych.
Kwas glicyryzynowy jest glikozydem (Fig. 1) zbudowanym z hydrofilowej części cukrowej (dimer kwasu glukuronowego) i hydrofobowego aglikonu (triterpenoid). Amfifilowa budowa GA powoduje, że w kompleksach oddziaływania między cząsteczkami gościa i gospodarza mogą być różnej natury. Badania spektroskopowe wykazały, że GA tworzy z lekami kompleksy o różnej stabilności i stechiometrii. Ilość cząsteczek gościa przypadających na cząsteczkę gospodarza zależy nie tylko od rodzaju leku, ale zmienia się w zależności od stężenia GA spadając, gdy cząsteczki kwasu glicyryzynowego samoistnie agregują tworząc w wodnych roztworach micele.
Lepsze zrozumienie licznych właściwości kwasu glicyryzynowego wymaga znajomości jego molekularnych i supramolekularnych właściwości strukturalnych. W tym celu zostały podjęte badania nad otrzymaniem kryształów kwasu glicyryzynowego, jego soli i kompleksów z lekami. Rentgenowska analiza strukturalna wykazała specyficzny sposób agregacji cząsteczek, podobny dla GA i jego soli, prowadzący do powstania struktury warstwowej z przeplatającymi się obszarami hydrofilowymi i hydrofobowymi. W części hydrofobowej kryształu powstają przecinające się kanały, w których znajdują się cząsteczki rozpuszczalnika lub gościa. Natomiast reszty kwasu diglukuronowego połączone wiązaniami wodorowymi tworzą w części hydrofilowej łańcuchy. Integralną częścią warstwy cukrowej są cząsteczki rozpuszczalnika oraz kationy, które spinają łańcuchy. Budowa warstwy cukrowej pozwala na wymianę neutralnych cząsteczek kwasu glicyryzynowego na ich formę zjonizowaną oraz zamianę wiazań wodorowych (GA i sole amonowe) na oddziaływania dipol-jon (sole potasowe i cezowe) bez znaczącej rekonstrukcji strukturalnej warstwy.

       

dr hab. Marta Struga (Warszawski Uniwersytet Medyczny)

Zastosowanie pochodnych tricyklicznych imidów, triazolu, tiazolu oraz tryptaminy do syntezy związków biologicznie czynnych

Summary
Na seminarium przedstawione zostaną metody otrzymywania nowych związków organicznych zawierających układ tiomocznika. W grupie omówionych znajdą się pochodne tricyklicznych imidów, triazolu, tiazolu oraz tryptamimy. Dla otrzymanych związków przedstawione zostaną metody i wyniki badań aktywnoąci biologicznej:
- aktywność mikrobiologiczna
- cytotoksyczność i aktywność przeciwnowotworowa
- wpływ na ośrodkowy układ nerwowy (CNS)
Otrzymane związki o potencjalnej aktywnoąci biologicznej służą jako ligandy do otrzymywania aktywnych biologicznie kompleksów.

dr Jaroslaw Majewski (Lujan Neutron Scattering Center, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, New Mexico)

Interaction of Alzheimer's Disease Tau Protein and Amyloid-Beta with Model Lipid Membranes

Summary
Amyloid plaques and tau neurofibrillary tangles comprise pathological hallmark of Alzheimer's disease (AD). The mechanism of tau's misfolding and aggregations as well as the amyloid-beta aggregation are unknown, but evidence suggests that they in AD brains may abnormally interact with the neuronal cell membrane. Using lipid monolayers at the air/water interface and supported lipid bilayersas model membrane systems, we characterized the interaction between tau and amyloid constructs and with membranes of different lipid compositions and elucidated the structure of the protein-membrane films using a combination of biophysical techniques, including pressure-area isotherms, fluorescence microscopy, and x-ray and neutron scattering. For example, our data show that the full length human tau (hTau40) and its constructs are highly surface active and exhibited strong association with negative DMPG lipids and induced morphological changes observed with fluorescence microscopy, while exhibiting weaker and no interactions with positive DMTAP and neutral DMPC lipids. To elucidate molecular-scale structural details, we used X-ray scattering techniques to study tau and lipid monolayer association. X-ray reflectivity modeling indicated hTau40's presence under a DMPG monolayer and partial insertion into the lipid headgroup region, while grazing incidence X-ray diffraction data showed hTau40 insertion disrupted lipid packing. We also used neutron reflectivity assays to investigate hTau40's ability to disrupt lipid bilayers. The protein completely disrupted a DMPG bilayer while not affecting a neutral DPPC bilayer. These results indicate hTau40 has a propensity to interact with a negatively charged membrane surface and disrupt lipid packing, suggesting a possible protein-aggregate induced mechanism for aggregation and toxicity.

prof. nzw. dr hab. Elżbieta Czerwosz (Zakład Nanotechnologii, Instytut Tele- i Radio Techniczny)

Nanowarstwy Pd-C przeznaczone dla detekcji i składowania wodoru

Summary
Zostanie przedstawiona metoda oraz sposoby charakteryzacji nanowarstw Pd-C przeznaczonych dla detekcji i składowania wodoru. Technologia warstw została opracowana w Instytucie Tele- i Radio Technicznym. Zostaną omówione wyniki badań warstw metodami elektrono mikroskopowymi (TEM, SEM), dyfrakcyjnymi (XRD, GIXD, EXAFS) oraz spektroskopii molekularnej (Raman, FTIR).

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

Inżynieria anizotropii magnetycznej cienkich warstw: od nanokropek do kryształów magnonowych

Summary
Anizotropia magnetyczna układów cienkowarstwowych bardzo silnie zależy od grubości składowej warstwy magnetycznej oraz od rodzaju i struktury interfejsów. Lokalne modyfikacje tych parametrów prowadzą do przestrzennych fluktuacji takich właściwości jak np. anizotropia magnetyczna, wyznaczajaca orientacje namagnesowania.
W czasie seminarium przedstawiony zostanie przegląd metod strukturyzacji w skali nano magnetycznych układów cienkowarstwowych. Szczególna uwaga poświęcona będzie właściwościom nanokropek magnetycznych indukowanych w warstwie Co osadzonej strukturyzowanym podłożu. Zaprezentowane będą również szerokie możliwości modyfikacji właściwości magnetycznych ultracienkich warstw przy pomocy wiązki jonów i światła EUV. Periodyczne modyfikacje magnetycznych układów cienkowarstwowych prowadzą do wytworzenia nowej klasy materiałów - kryształów magnonowych.

dr Iraida Demchenko (Instytut Fizyki PAN)

Investigation of electronic structure of materials by x-ray spectroscopies - part 2

Summary
A detailed interpretation of x-ray absorption near edge structure at the K and L₃ edges of oxygen and cadmium in CdO film within the ab initio full multiple-scattering formalism (FEFF8 code) will be present. Based on the real-space multiple scattering approach it makes possible to interpret the experimental spectra in terms of local geometrical and electronic structures. Calculated near-edge structure for cation and anion x-ray absorption edges represents a good coincidence with the experimental one. Not purely ionic bonding in CdO is identified. Calculated PDOS describes well all features corresponding to unoccupied states of investigated films and allows concluding that the orbital character of the lowest energy of the CB is mostly of Cd 5s-O 2p σ*. It will be shown that the resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) CdO data set is showing a progressively varying partial k mixing of initial and final states near the threshold and thus a varying incoherent line shape. Overlapping of XAS spectrum with RIXS ones makes possible to estimate both direct ~2.4 eV and indirect ~0.9 eV bandgap values. The obtained results are consistent with the theoretical/experimental ones presented in the literature and our own optical absorption results.

mgr Przemysław Romanowski (Instytut Fizyki PAN)

Wpływ wygrzewania na zmiany struktury defektowej Si:Mn

Summary
Jedną z szeroko stosowanych metod pozyskiwania ferromagnetycznych półprzewodników jest implantacja jonowa. W celu uzyskania optymalnych własności magnetycznych stosowane jest poimplantacyjne wygrzewanie, które wpływa na zmianę strukturalnych, a w konsekwencji także magnetycznych własności implantowanych kryształów.
Tematem seminarium będą badania struktury defektowej wygrzewanych kryształów Si:Mn. Uzyskane metodą Czochralskiego lub "Floating zone" monokryształy Si implantowane zostały Mn₊ o energii 160 keV i dawce 1x10₁₆ cm_-2. W celu modyfikacji struktury defektowej próbki poddano wygrzewaniu w zróżnicowanych warunkach temperatury i ciśnienia. Przeprowadzone pomiary dyfrakcji rentgenowskiej z zastosowaniem promieniowania synchrotronowego wykazały m.in. powstawanie polikrystalicznych wydzieleń Mn₄Si₇ zmieniających uporządkowanie magnetyczne materiału.
W oparciu głównie o dyfrakcyjne techniki pomiarowe, zaprezentowane zostaną wyniki badań strukturalnych próbek Si:Mn. Omówione będą zmiany zachodzące po wysokotemperaturowym i/lub wysokociśnieniowym wygrzewaniu próbek. Na przykładzie badań Si:Mn przybliżone zostaną także mniej popularne, lecz ważne metody analizy strukturalnej: dyfrakcyjne mapowanie węzła przestrzeni odwrotnej, identyfikacja wydzieleń przy użyciu dyfrakcji w geometrii poślizgowej, wyznaczanie rozmiaru i koncentracji defektów poprzez analizę dyfrakcyjnych krzywych odbić, czy też charakteryzacja stanu naprężeń przy użyciu symulacji krzywych dyfrakcyjnych. Całość uzupełni prezentacja wyników pomiarów metodą spektroskopii masowej jonów wtórnych, zdjęć z transmisyjnej mikroskopii elektronowej oraz krzywych namagnesowania w zależności od przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego.

dr Małgorzata Wierzbowska (Instytut Fizyki Teoretycznej, Uniwersytet Warszawski)

Metody opisu struktury elektronowej kryształów oraz molekuł

Summary
Przedstawione zostaną podstawy modeli teoretycznych do opisu struktury elektronowejkryształów oraz molekuł (struktury pasmowej, energii całkowitej, stanów wzbudzonych,magnetyzmu, stanu nadprzewodzącego). Omówione zostaną zastosowane przybliżenia i przedstawione zostaną przykłady z fizyki ciała stałego i chemii kwantowej obrazujące sukcesy i porażki tych podejść.

dr hab. Piotr Dłużewski (Instytut Fizyki PAN)

Metody i organizacja badań za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego Titan Cubed 80-300 w IF PAN

Summary
Od 18 miesięcy działa w Instytucie nowoczesny transmisyjny mikroskop elektronowy Titan Cubed 80-300. Omówione będą metody badań strukturalnych przy użyciu wysokorozdzielczej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (HRTEM) na przykładzie warstw ZnCoO. Zaprezentowane będą wyniki wyznaczania składu atomowego za pomocą skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (STME) na podstawie analizy promieniowania X (EDX) i strat energii elektronów (EELS) na przykładzie warstw GaMnAs oraz AlN/GaN. Przedstawiona będzie organizacja wdrażanych w Pracowni Mikroskopii Elektronowej badań akredytowanych oraz zasady współpracy i świadczenia usług badawczych.

prof. dr hab. Andrzej Szczepaniak (Wydział Biotechnologii Uniwersytetu Wrocławskiego)
dr Wojciech Gawełda (European XFEL GmbH, Hamburg)

Badania dynamiki procesów fotosyntezy za pomocą silnych wiązek rentgenowskich. Przykład plastocyjaniny.

Summary
Część I: "Plastocyjanina, funkcja, struktura, produkcja w bakterii"; prof. dr hab. Andrzej Szczepaniak

Plastocyjanina (PC) jest niewielką metaloproteiną zawierającą atom miedzi, zbudowaną z 99 aminokwasów i masie 10500 Da. PC odgrywa kluczową rolę w fazie jasnej fotosyntezy przenosząc elektrony z cytochromu f wchodzącego w skład kompleksu cytochromowego b6f fotosystemu II do centrum reakcji P700+ fotosystemu I. W trakcie seminarium przedstawiona zostanie struktura, funkcje i mechanizm transferu elektronów przez PC. Poruszone zostanie również zagadnienie produkowania większych ilości plastocyjaniny z bakterii do eksperymentalnych badań dynamiki transferu ładunków z rozdzielczością femtosekundową.

Część II: "Metody obserwacji podstawowej dynamiki biomolekuł przy użyciu intensywnych i ultrakrótkich impulsów promieniowania rentgenowskiego"; dr Wojciech Gawełda

Rozwój silnych źródeł promieniowania otwiera nowe możliwości badań ultraszybkiej dynamiki molekularnej w kompleksach metali przejściowych metodami spektroskopii rentgenowskiej i technik dyfrakcyjnych przy użyciu ultrakrótkich impulsów promieniowania ze źródeł trzeciej i czwartej generacji (synchrotrony i lasery FEL) oraz optycznych impulsów laserowych. W szczególności przedyskutowana zostanie perspektywa rozszerzenia zakresu zastosowań tych metod na systemy biomolekularne, na przykładzie badań nad fotoindukowaną dynamiką przeniesienia ładunków w plastocyjaninie.

Eksploracja Układu planetarnego (Centrum Badań Kosmicznych PAN)

Eksploracja Układu planetarnego

Summary
Eksploracja Układu planetarnego jest kolejnym krokiem, po misjach odkrywczych, w podbojach naszego pozaziemskiego sąsiedztwa. Jest to międzynarodowe przedsięwzięcie, które łączy badania i osiągnięcia technologiczne nastawione na: (i) kompleksowe badania ciał Układu Słonecznego - pierwsze cele programu eksploracji kosmosu, Księżyca, asteroidów i Marsa, (ii) przygotowanie zrobotyzowanych misji na szeroką skalę, w konsekwencji misji załogowych, (iii) utworzenie w przyszłości niezależnych baz poza Ziemią. Na niniejszym seminarium zostanie pokrótce omówiony program eksploracji kosmosu, jednak skupimy się na aspektach badawczych programu eksploracji, zarówno w nauce, jaki technologii; włączając powierzchniowe i podpowierzchniowe procesy, oddziaływanie z atmosferą, promieniowanie i środowisko plazmowe. Zaprezentowane zostaną plany CBK dotyczące uczestnictwa w programie eksploracji kosmosu, jak również główne osiągnięcia Instytutu w ostatnich latach.

dr Iraida Demchenko (Instytut Fizyki PAN)

Badania struktury elektronowej materiałów za pomocą spektroskopii rentgenowskich

Summary
Zostaną przedstawione wyniki badań struktury elektronowej GaN_1-xAs_x, In_xGa_1-xN, oraz CdO przeprowadzonych za pomocą absorpcji oraz emisji rentgenowskiej. Tak na przykład dla roztworów GaN_1-xAs_x wykazano że:

• stopy te są amorficzne w zakresie składu 0.17 < x < 0.75 oraz są krystaliczne poza tym obszarem. Warstwy amorficzne mają: (i) gładką morfologię; (ii) jednorodną kompozycję; (iii) ostre, dobrze zdefiniowane krawędzie absorpcji optycznej;
• szerokość pasma wzbronionego zmienia się w szerokim zakresie energii (od około 3.4 eV w GaN do około 0.8 eV dla x=0.85);
• zależność kompozycyjna szerokości pasma wzbronionego krystalicznych roztworów GaN_1-xAs_x przy x>0.2 oraz x<0.8 jest dobrze opisywana modelem BAC (ang.: band anticrossing);
• zmniejszenie szerokości pasma wzbronionego może być wyjaśnione głównie przesunieciem w dół (czyli w stronę niższych energii) pasma przewodnictwa dla stopów z x > 0.2, oraz przesunięciem w górę (w stronę wyższych energii) pasma walencyjnego dla stopów x < 0.2

prof. dr hab. Zbigniew R. Żytkiewicz (Instytut Fizyki PAN)

Wzrost techniką MBE i właściwości nanodrutów GaN na podłożach Si(111)

Summary
Na spotkaniu omówią wyniki naszych prac nad krystalizacją nanodrutów GaN techniką MBE na podłożach Si(111).
Przedstawiony będzie mechanizm spontanicznej nukleacji i wzrostu drutów bez udziału katalizatora (w odróżnieniu od znanego mechanizmu vapor-liquid-solid). Następnie opowiem co już wiemy o właściwosciach strukturalnych i optycznych nanodrutów GaN, oraz pokażę ich wykorzystanie w sensorach gazowych. W końcu postawione będą pytania, na które chcielibyśmy poznać odpowiedź. Liczę na krytyczne komentarze i wskazówki kolejnych eksperymentów.

dr Jarosław Domagała (Instytut Fizyki PAN)

Wysokorozdzielcza dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego (HRXD).
Możliwości badawcze dyfraktometrów pracujących z lampą rentgenowską przedstawione na przykładzie prac Zespołu SL1.3

Summary
Na seminarium przedstawione zostaną główne cechy pozwalające z metody dyfrakcji rentgenowskiej wyodrębnić dyfrakcję wysokorozdzielczą. Na przykładzie prac własnych prelegenta omówione będą możliwości badawcze metody ze szczególnym uwzględnieniem specyfiki istniejącego w Zespole SL1.3 dyfraktometru i jego oprzyrządowania. Pokazane przykłady zaprezentują wykorzystanie HRXD w pracach związanych z rozwojem nowoczesnych technologii:

1. cienkowarstowe układy -składy i grubości podwarstw,
2. procesy relaksacji w heterostrukturach (materiały azotkowe),
3. warstwy zdefektowane zarówno poimplantacyjne jak i otrzymane w procesach technologicznych,
4. powierzchniowo rozdzielcza charakteryzacja naprężeń i wygięć w płytkach podłożowych i strukturach warstwowych niejednorodnych lateralnie,
5. zmiany temperaturowe parametrów sieciowych,
6. badanie "in situ" procesów dynamiki tworzenia się nanowydzieleń w wyniku zmian temperatury w warstwach GaMnAs.

Dr. Jaroslaw Majewski (Los Alamos Neutron Scattering Center, Los Alamos National Laboratory)

Neutron spallation sources

Summary
A description of the neutron beam production via spallation process will be discussed and illustrated using example of the Los Alamos Neutron Scattering Center (LANSCE). LANSCE provides the scientific community with intense sources of neutrons with the capability of performing experiments supporting civilian and national security research. LANSCE employs a powerful linear proton accelerator (linac) generating pulses of high-energy protons, which after compression in the proton storage ring (PSR), impinge on a tungsten target producing spallation neutrons. The primary high-energy neutrons are further slowed down and moderated in the moderator-reflector-shield assembly to be supplied to 16 neutron flight paths at the Lujan Neutron Science Center. The Lujan Neutron Scattering Center employs a pulsed spallation neutron source equipped with time-of-flight spectrometers for neutron scattering studies of condensed-matter. Neutron scattering is a powerful technique for probing the microscopic structure and dynamics of condensed matter and is used in materials science, engineering, condensed matter physics, chemistry, biology, and geology.

dr hab. Jerzy Pełka (Instytut Fizyki PAN)

JabRef, czyli jak zbudować osobistą bazę odnośników publikacji i korzystać z niej w pracy badawczej

Summary
Nieodłącznym elementem współczesnego warsztatu naukowca jest korzystanie z wielu źródeł literaturowych na różnych etapach prowadzonych prac badawczych. Lawinowy wzrost ilości publikacji niemal w każdej dyscyplinie badawczej sprawia, że coraz więcej czasu musimy poświęcać na przegląd i skatalogowanie informacji wraz z odnożnikami do źródeł.
Pracę z odnośnikami do literatury znacznie ułatwia korzystanie z oprogramowania zarządzającego i wspomagającego proces cytowania w tworzonych manuskryptach. Jednym z nich jest JabRef -program typu open source, którego najnowsze wersje mogą z powodzeniem konkurować z większością bezpłatnych i komercyjnych programów z segmentu reference managers spotykanych na rynku. Ponieważ został on napisany w języku Java, jest w zasadzie niezależny od platformy i działa pod najbardziej dzisiaj rozpowszechnionymi systemami operacyjnymi: Linuksem, MS Windows i MacOS, zapewniając pełen transfer danych. JabRef wykorzystuje do przechowywania danych strukturę bazy bibliotecznej BIBTEX, znanej dobrze użytkownikom różnych formatów TEXa. Struktura ta może być rozbudowywana o dodatkowe pola, zawierające np. linki do miejsc na dysku lub w Internecie, gdzie przechowywane są źródła publikacji. Dzięki temu w sposób przejrzysty można budować dyskowe magazyny publikacji, których "katalogiem bibliotecznym" jest baza obsługiwana przez JabRef. Program JabRef umożliwia również skorzystanie ze zgromadzonych refencji podczas redagowania manuskrypu w popularnych edytorach tekstu, jak MS Word, Open Office, Latex, itp.
W trakcie seminarium porównane zostaną również cechy użytkowe i możliwości różnych programów zarządzających odnośnikami, przedstawione będzie także skrótowo zagadnienie importu danych bibliograficznych z popularnych źródeł internetowych.

prof. dr hab. Franciszek Firszt (Instytut Fizyki UMK w Toruniu)

Fotoakustyka w badaniach szerokopasmowych półprzewodników II-VI

Summary
Fotoakustyka jest dziedziną nauki, która powstała stosunkowo niedawno. W przeciwieństwie do pomiarów luminescencyjnych opiera się ona na badaniu przejść niepromienistych. Jest to metoda nieniszcząca charakteryzacji materiałów i jest czuła na wszystkie mechanizmy konwersji energii wzbudzenia na sposób ciepła. Energia padająca na układ jest w postaci fotonów optycznych a ich oddziaływanie z badanym materiałem jest badane nie poprzez następującą detekcję i analizę fotonów, ale poprzez bezpośredni pomiar energii zaabsorbowanej przez materiał jako wynik oddziaływania z padającymi fotonami. W pomiarach fotoakustycznych mierzy się więc efekty związane z wewnętrznym grzaniem próbki, jest ona więc pewną formą kalorymetrii i spektroskopii optycznej.
Prezentacja zawiera krótki zarys rozwoju fotoakustyki oraz wprowadzenie do teorii związanej ze spektroskopia fotoakustyczna. Przedstawione zostaną metody detekcji i analizy sygnału fotoakustycznego oraz możliwości zastosowania metod fotoakustycznych do badań fototermicznych własności ciał stałych, ciekłych i gazowych. Przedstawione zostaną również rezultaty badań szerokopasmowych kryształów trój- i czteroskładnikowych związków półprzewodnikowych II-VI otrzymywanych z fazy stopionej wysokociśnieniowa metodą Bridgmana metodami spektroskopii fotoakustycznej przy zastosowaniu detekcji piezoelektrycznej. Stwierdzono, że widma fotoakustyczne zależą od stanu powierzchni badanej próbki; fotoakustyka okazuje się więc być czułą metodą badania powierzchni materiałów półprzewodnikowych.

dr Rostyslav Shalayev (Donetsk Institute for Physics & Engineering NAS of Ukraine)

Catalyst-free deposition of nanocolumnar carbon nitride films: The role of the gas-phase etching and UV irradiation

Summary
During the last decade, the processing of carbon nanotubes/nanofibers was intensively developed because of both, fundamental scientific interest and prospective technological applications of such systems. In our laboratory, the technology of carbon-nitride (CN_x) nanocolumns synthesis by dc magnetron sputtering of graphite target in the nitrogen plasma was developed. During the deposition, intensive etching (both gas-phase etching and UV-irradiation photo-etching processes) permitting for nanofiber formation was used. It was demonstrated that the nanocolumns can be grown without any metallic catalyst. Optimal parameters for such nanostructure synthesis (such as etchant concentration and radiation power density) were experimentally determined. We observe that the fibers are hydrogen doped, at a small doping level. The study shows an interesting possibility to obtain a hydrogen gradient along the CN_x nanocolumns.

prof. dr hab. Tadeusz Wosiński (Instytut Fizyki PAN)

Nanostruktury z ferromagnetycznych warstw (Ga,Mn)As dla zastosowań w spintronice

Summary
Przedstawione zostaną, badane w Zespole ON-1.4, nanostruktury wieloramienne wytworzone w ferromagnetycznych warstwach (Ga,Mn)As przy użyciu litografii wiązką elektronową i trawienia chemicznego. W nanostrukturach tych - dzięki wykorzystaniu anizotropii magneto-krystalicznej warstw (Ga,Mn)As oraz dodatkowej anizotropii uzyskanej przez nanostrukturyzację - można zmieniać konfigurację domen magnetycznych za pomocą niewielkiego zewnętrznego pola magnetycznego lub impulsów prądu elektrycznego. Występowanie "pamięci" oporu elektrycznego w poszczególnych ramionach struktur pozwala na ich wykorzystanie jako elementów niezanikającej pamięci, w której informacja zapisywana jest magnetycznie a odczytywana elektrycznie. Pokazano również możliwość realizacji elementów logicznych, w których zarówno zapis jak i odczyt informacji jest sterowany elektrycznie.

dr Robert Nietubyć (Instytutu Problemów Jądrowych w Świerku)

Rentgenowskie badania strukturalne cienkich warstw Nb

Summary
Zostanie przedstawiona metoda łuku katodowego osadzania warstw Nb oraz wyniki badań jej struktury w pierwszych etapach wzrostu na podłożach monokrystalicznego szafiru (001) i polikrystalicznej miedzi za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej oraz struktury subtelnej rentgenowskiego widma absorpcyjnego. Wyniki doświadczalne zostaną porównane z wynikami modelowych obliczeń i na tej podstawie zostanie przedstawiony scenariusz wzrostu warstwy niobu na szafirze.

mgr Jan Dyczewski (Instytut Fizyki PAN)

System akceleratorowy do implantacji jonów i analizy ciała stałego

Summary
W styczniu 2011r został uruchomiony system akceleratorowy 3SDH-2. Jest on wyposażony w akcelerator typu tandem wytwarzający wiązki jonów o energiach do 3MeV. System ten posiada dwa źródła jonów. Źródło helowe umożliwia przeprowadzenie analizy rozpraszania Rutherforda czyli określenia składu badanych próbek. Drugie źródło wytwarza jony z szerokiego zakresu pierwiastków, przez co możne być wykorzystywane do implantacji półprzewodników.

mgr Ewa Grzanka (Unipress)

Sieć rzeczywista czy odwrotna - która droga jest właściwa/krótsza dla struktury krystalicznej nanokryształu?

Summary
Praktycznym problemem jaki powstaje przy badaniu nanokryształów jest powiązanie ich specyficznych własności fizycznych z parametrami charakteryzującymi ich, także specyficzną, strukturę krystaliczną. Specyficzna budowa krystaliczna to przede wszystkim różnice w strukturze wnętrza i powierzchni ziarna nanometrowego, ale także: błędy ułożenia, które mogą mieć dramatyczny wpływ na dyfrakcje kilku-nanometrowych obiektów, oraz zmiany stosunku parametrów sieci c/a. Aby znależć/podać model ziarna nanometrowego, uwzględniający powyżej wymienione szczegóły budowy krystalicznej, potrzebujemy metody w sposób ilościowy opisującej jego specyfikę. Na przykładzie modeli nanokryształów i wirtualnego eksperymentu dyfrakcyjnego przedstawione zostaną perspektywy i ograniczenia metody analizy dyfrakcji na nanoproszkach zarówno w sieci rzeczywistej (PDF), jak i odwrotnej (Bragg). Analiza w sieci rzeczywistej i odwrotnej oparta jest o te same dane dyfrakcyjne i w założeniu powinna dostarczać tych samych informacji. Pokazane zostanie czy i w jaki sposób, w zależności od obranego sposobu analizy, otrzymane rezultaty odzwierciedlają założenia modelu. Tym samym spróbujemy odpowiedzieć na pytanie: czy jeżli w nanomateriałach istnieją defekty lub wykazują one różnice między budową wnętrza i budową powierzchni, to czy mamy w ręku narzędzie ich identyfikacji i opracowania właściwego ilościowego modelu nanokryształu.

dr Jerzy Pełka (Instytut Fizyki PAN)

Biologia i medycyna a źródła promieniowania. Wybrane zagadnienia

Summary
Przygotowano trzy krótkie (20 min) prezentacje poświęcone związkom współczesnych technik wykorzystujących akceleratorowe źródła promieniowania z biologią i medycyną. Każdą z nich poświęcono innemu aspektowi tej szeroko nakreślonej tematyki, który w ostatnich latach nabiera szczególnego znaczenia ze względu na swoje praktyczne implikacje. Tematy prezentacji zostały scharakteryzowane poniżej:

1. obrazowanie dyfrakcyjne
Podstawowym źródłem wiedzy o strukturze białek jest dzisiaj krystalografia rentgenowska. Niestety, trudności w wyhodowaniu odpowiedniej jakości kryształów molekularnych bardzo ograniczają stosowalność tej metody. Określono np. strukturę tylko niecałej setki białek membranowych, szczególnie opornych na krystalizację. Sytuację radykalnie może zmienić wprowadzenie nowej metody krystalografii, wykorzystującej koherentne rentgenowskie obrazowanie dyfrakcyjne (CXDI) z laserem na swobodnych elektronach jako źródłem promieniowania rentgenowskiego. Nie wymaga ona substancji w postaci skrystalizowanej. Celem prezentacji jest wprowadzenie do metody CXDI.

2. radioterapie akceleratorowe
Ostatnio przeprowadzono, po raz pierwszy w kraju, zabiegi hadronoterapii protonowej (HT) nowotworów za pomocą cyklotronu w IFJ PAN w Krakowie. Metoda HT budzi dzisiaj wielkie nadzieje, a jej skuteczność oceniana jest nawet na 90%. Rozwijane są również dwie inne metody terapii korzystające w odróżnieniu od poprzedniej, z synchrotronowych wiązek promieniowania rentgenowskiego. Są to terapia aktywowana fotonami (PAT) oraz terapia mikrowiązkowa (MRT). W prezentacji przedstawione zostaną podstawowe własności wymienionych metod, a także kluczowe wyzwania związane z ich rozwojem.

3. bionika optyczna
Postępy technologii pozwalają wdrożyć coraz bardziej złożone "patenty przyrody", których zbadanie w dużej części zawdzięczamy technikom wykorzystującym promieniowanie. W dziedzinie optyki biomimetyka - naśladowanie przyrody - stała się inspiracją dla szeregu nowych wynalazków, których naturalnego rodowodu nie zawsze jesteśmy świadomi. Są to m in. powłoki antyodblaskowe, elektroniczne siatkówki, akomodujące soczewki, a także teleskopy rentgenowskie. Na tej liście znajdują się również wyroby z segmentu glamour, jak opalizujące kolorowe tkaniny nie zawierające barwników czy kredki do makijażu wykorzystujące zasady barw strukturalnych. Prezentację poświęcono wybranym przykładom rozwiązań z zakresu biomimetyki optycznej.

W trakcie seminarium zostaną przedstawione dwie z powyższych prezentacji wybrane przez Uczestników.

dr Angelique Letrouit-Lebranchu (Francja)

New post transition metal oxides: Synthesis, Crystal structures and Characterizations

Summary
Many post transition metal oxides exibit original electrochemical and conducting properties. As examples, In₂O₃ oxides doped with tin or SnO₂ doped with antimony are transparent conductor and Sb₂O₅.nH₂O hydrated oxide is a proton conductor while SnO₂ oxide is anode materiale for lithium battery and bismuth oxides Bi_2-xLn_xO₃ (Ln = Lanthanides ions) or Bi_2-xAxO_3-x/2 (A = Sr,Ba) are anioniques conductors.
In order to generate new materials that can present these properties, the synthesis of new post transition metal oxides have been undertaken. I will present six new phases isolated. Structural characterization have been achieved using X-Ray powder or single crystal diffraction coupled to Scanning (Imagery) or Transmission Electron Microscopy (Electron Diffraction, High Resolution).
Five new phases (A_1,5+xSbM₅O_11,5 (A/x= Sr/0,18;Ba/0) (M= Al,Ga), Sr_1,5+xSb_2-xAl_5+xO₁₄ (x = 0,21) and Na₃Sb₂Al₅O₁₄) constitute a new layer family of aluminum and antimony oxides: (A_xSb_2-yAl_5+yO₁₄)n (A_1+uAl₅O₉)m.
The new phase BaSb₂Al₄O₁₂, isotypic of existing post transition metal oxide, present an hollandite structure. Electrochemical measurements of Li+ ions insertion have been performed on this phase.

dr Wojciech Kowalski (Instytut Fizyki PAN)

Fazy międzymetaliczne o złożonej strukturze w układach Al-Ni-Cr i Al-Pd-Cr

Summary
Z dotychczasowych publikacji poświęconych stopom Al-Ni-Cr i Al-Pd-Cr wynika, iż brak jest układów równowag fazowych dla zawartości powyżej 50 at.% Al, które pozwoliłyby na określenie występujących w nich stabilnych faz międzymetalicznych. Dane literaturowe na temat występujących w tych stopach faz wykazują duże rozbieżności.
Celem moich badań było określenie równowag fazowych w stopach Al-Ni-Cr i Al-Pd-Cr przy zawartości powyżej 50 at.% Al, charakterystyka otrzymanych faz międzymetalicznych oraz konstrukcja diagramów fazowych. Materiał badań został otrzymany metodę lewitacji. Uzyskano 69 wytopów o różnym skśadzie chemicznym, które zostały poddane obróbce cieplnej. Badania przeprowadzono za pomocą mikroskopii świetlnej, rentgenowskiej analizy fazowej (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), mikroanalizy rentgenowskiej, dyfrakcji elektronowej oraz różnicowej analizy termicznej (DTA). Przeprowadzono także pomiar twardości Vickersa odkrytych faz. Na podstawie przeprowadzonych badań skonstruowano częściowe diagramy fazowe układów Al-Ni-Cr i Al-Pd-Cr, określono równowagi fazowe oraz scharakteryzowano otrzymane fazy.

prof. dr hab. Marek Stankiewicz (Narodowe Centrum Promieniowania Elektromagnetycznego dla Celów Badawczych)

Projekt SOLARIS - Narodowe Centrum Promieniowania Elektromagnetycznego dla Celów Badawczych

Summary
W dniu 09 kwietnia 2010 została podpisana umowa pomiędzy Minister Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Rektorem Uniwersytetu Jagiellońskiego na finansowanie projektu pn: Narodowe Centrum Promieniowania Elektromagnetycznego dla Celów Badawczych (Etap I).
W prezentacji przedstawię założenia projektu, jego budżet i harmonogram.
Omówię konfiguracje synchrotronu oraz akceleratora wstępnego, przedstawię zakładane parametry źródła oraz pierwszej linii eksperymentalnej.
W dalszej części zaprezentuję aktualny stan prac związanych z realizacją projektu oraz najbliższe planowane zadania.

mgr Anna Baranowska-Korczyc (Instytut Fizyki PAN)

Od elektroprzędzonych nanowłókien ZnO do biosensorów

Summary
Elektroprzędzenie jest efektywną metodą otrzymywania nanowłókien polimerowych, kompozytowych - z materiałów organicznych i nieorganicznych oraz nanowłókien ceramicznych. Takie nanostruktury quasi-1D mogą znależć wiele zastosowań w medycynie i biologii (filtry, aktywne opatrunki, imitacje naczyń krwionośnych, systemy uwalniania leków, "nano-rusztowania" dla inżynierii tkankowej) oraz elektronice i optoelektronice do budowy sensorów. Celem naszych badań było opracowanie metody wytwarzania nanowłókien półprzewodnikowych jako podstawy do budowania biosensorów. Za pomocą elektroprzędzenia i następującego po nim wygrzewania uzyskano nanowłókna ZnO i GaN. Otrzymano również magnetyczne nanowłókna ZnO poprzez domieszkowanie ich jonami żelaza (10% at.). Nanowłókna ZnO domieszkowane Fe są ferromagnetyczne w temperaturze pokojowej, co umożliwia wykorzystanie ich jako "magnetycznych" biosensorów. Nanowłókna z tlenku cynku wykorzystano do skonstruowania sensora UV oraz tranzystora polowego (FETa) z obszarem czynnym z nanowłókien ZnO. Obserwowano zmiany charakterystyk I-V (źródło-dren) po zanurzeniu nanowłókien w różnych roztworach. Do uzyskania biosensora konieczna była pasywacja powierzchni nanowłókien ZnO poprzez utworzenie na nich otoczki ZnS (nierozpuszczalny w wodzie, słabych kwasach organicznych i zasadach). Kolejnym etapem naszych badań jest biofunkcjonalizacja sensora i testowanie go w układach biologicznych.

dr hab. Maciej Sawicki (Instytut Fizyki PAN)

Wpływ lokalizacji stanów elektronowych na uporządkowanie spinowe w półprzewodnikach magnetycznych

Summary
W czasie swojego wystąpienia przedstawię problem istnienia znaczących fluktuacji gęstości stanów elektronowych w okolicy przejścia metal-izolator którego głównym przejawem jest pojawienie się nanoskopowych fragmentów różniących się istotnie koncentracją nośników. Efekty te są trudne do badania w materiałach klasycznych (np. domieszkowany krzem) ze względu na kłopoty techniczne i interpretacyjne. Z tego względu na uwagę zasługują tzw. rozcieńczone półprzewodniki magnetyczne w których sprzężenie jon-jon magnetyczny pośredniczone jest właśnie przez nośniki ładunku (dziury). Naturalnie oczekujemy, że obszary o dużej koncentracji dziur będą zachowywały charakterystyki typowe dla ferromagnetyka, zaś te o obniżonej koncentracji - inne. Pomiary magnetyczne takich materiałów pozwalają więc nie tylko potwierdzić powyższe oczekiwania, lecz także bezpośrednio badać siłę i właściwości obu składników magnetycznych, charakteryzujących stopień nano-separacji fazowej materiału. W czasie wystąpienia posłużę się wynikami badań magnetycznych (Ga,Mn)As, w którym rozkład koncentracji dziur jest kontrolowany zewnętrzną bramką elektryczną.

prof. nzw. dr hab. Elżbieta Guziewicz (Instytut Fizyki PAN)

Cienkie warstwy półprzewodnikowe i dielektryczne osadzane metodą ALD czyli nowe tematyki badawcze w zespole ON4.2

Summary
Pracownia osadzania warstw atomowych (ang. ALD - Atomic Layer Deposition) istnieje w IFPAN od połowy lat dziewięćdziesiątych. W 2006 roku przeszła ona gruntowną modernizację, a tematyka zogniskowała się wokół tlenku cynku i jego zastosowań we współczesnej elektronice. Obecnie prowadzone badania dotyczą właściwości elektrycznych ZnO, poszukiwania źródeł przewodnictwa typu n w otrzymywanych warstwach, a także zastosowania tego materiału w sensorach biologicznych i bateriach sśonecznych (projekty europejskie NANOBIOM oraz MIME). Innym ważnym i ciekawym kierunkiem badań są warstwy ZnO domieszkowane manganem i kobaltem, które są badane w kontekście zastosowań w spintronice (udział w projekcie FunDMS).

Na seminarium pokażę najciekawsze wyniki dotyczące zarówno samych warstw, jak też działających elementów elektronicznych (złącza Schottky'ego i homozłącza ZnO). W otrzymywaniu tych ostatnich zastosowanie znajdują warstwy dielektryczne takich izolatorów jak HfO₂ czy Al₂O₃, które także otrzymujemy metodą ALD.

Przy prezentacji nowych prac podkreślę wyniki, które powstały dzięki badaniom wykonanym przez zespół z Laboratorium Środowiskowego SL1. Wskażę też zagadnienia, które wydają się być ciekawe dla rozwijania dalszej współpracy.

dr hab. Ryszard Iwanowski (Instytut Fizyki PAN)

Zjawisko tsunami

Summary
Wykład ma na celu podanie podstawowych wiadomości o falach tsunami. Omówię w nim, po kolei, źródła tego zjawiska i właściwości fal tsunami. Następnie przedstawię skrótowo najprostsze (dostępne w literaturze) wyprowadzenie relacji dyspersyjnej dla fal typu tsunami, ze zwróceniem uwagi na jej praktyczne konsekwencje. Wykład zostanie zilustrowany kilkoma wybranymi z historii przykładami : (a) - Wielkie Tsunami Chilijskie (z 1960r.), (b) - lokalne tsunami o ekstremalnie wysokiej pojedynczej fali uderzeniowej (Alaska - 1958r.), oraz tsunami na oceanie Indyjskim (z 26 grudnia 2004r.). Zakończenie wykładu będzie poświęcone środkom bezpieczeństwa w rejonach potencjalnie zagrożonych występowaniem zjawiska tsunami.

dr Ryszard Sobierajski (Instytut Fizyki PAN)

Zmiany strukturalne w zwierciadłach wielowarstwowych Mo/Si naświetlonych ultrakrótkimi impulsami krótkofalowych laserów na swobodnych elektronach

Summary
Zbadano zmiany strukturalne w wielowarstwowych zwierciadełach Mo/Si powstające wskutek oddziaływania z pojedynczymi impulsami promieniowania rentgenowskiego emitowanego przez lasery na swobodnych elektronach - FLASH w Hamburgu oraz LCLS w Stanford. Gęstości energii absorbowanej w próbce dochodziły do 15 TW/cm². Badania współczynnika odbicia przeprowadzano in situ podczas naświetlania próbek w komorze eksperymentalnej lasera a następnie uzupełniono je pomiarami post-situ za pomocą metod mikroskopii optycznej, AFM oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. Wykazano, że dominującą rolę w procesie zniszczeń odgrywa topnienie warstwy krzemowej i tworzenie się krzemka molibdenu (MoSi₂). Określono jednocześnie wpływ dyfuzji energii na procesy zniszczeń. Otrzymane wyniki mają istotne znaczenie dla projektowania optyki wielowarstwowej dla nowej generacji silnych impulsowych źródeł rentgenowskich pracujących w zakresie długości trwania impulsów nano-, femto- i attosekundowym.

[1] A. R. Khorsand et al., Opt. Express 18, 700 (2010)

prof. dr hab. Helena Grigoriew (Instytut Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie)

Badania XPCS i SAXS wpływu promieniowania UV na strukturę poly(siloxaneurethanes)

Summary
XPCS ( X-ray Photon Correlation Spectroscopy) jest nową metodą badawczą bazująca na analizie korelacji promieniowania X, rozproszonego w układzie SAXS. Wyznaczana przez XPCS szybkość korelacji jest parametrem dynamicznym, związanym z modułem materiałów lepko-elastycznych (viscoelastic), do jakich należą polimery.
Badano 2 materiały polimerowe ( poly(siloxaneurethane) ) różniące się stosunkiem NCO/OH, poddane naświetlaniu UV wg. tego samego reżimu. Przebieg zmian strukturalnych w funkcji dawki UV okazał się dla nich zupełnie różny: dla mniejszej wartości NCO/OH obserwowano etap degradacji struktury a następnie - self-assembling. Dla większej wartości NCO/OH nastąpiło pogłębienie separacji fazowej a potem przemiana do ostatnio zdefiniowanego stanu skupienia materii stałej "jamming". Ewentualne przyczyny takiego przebiegu zmian są dyskutowane.

dr Jan K. Maurin (Narodowy Instytut Leków w Warszawie i Instytut Energii Atomowej Polatom w Świerku)

Sfałszowane leki, suplementy diety i "dopalacze": wykorzystanie rentgenowskiej dyfraktometrii proszkowej i spektrometrii mas w ich badaniu

Summary
Sfałszowane leki i suplementy diety są realnym zagrożeniem dla zdrowia ludzi. Ich zalew w internecie, na targowiskach, a nawet w legalnym ciągu dystrybucyjnym jest często nieuświadamiany. Pokazana zostanie skala zjawiska oraz metody wykrywania na podstawie doświadczeń zebranych podczas prac prowadzonych w Narodowym Instytucie Leków.
Patologią z pogranicza są tzw. "dopalacze" (po angielsku zwane "designer drugs"). Wypowiedziana im ostatnio przez państwo zdecydowana walka doprowadziła w wyniku szerokich badań do wykrycia ponad 30 nowych substancji chemicznych o działaniu psychoaktywnym stosowanych przez producentów tych używek.

dr Marcin Kryśko (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Deformacja komórki elementarnej warstw epitaksjalnych na podłożach GaN, których powierzchnia jest lekko odorientowana od płaszczyzny c

Summary
Wyniki eksperymentalne wykazują, że warstwy epitaksjalne na podłożu GaN odorientowanym od płaszczyzny c mają komórki elementarne "pochylone", tzn. oś c tych komórek nie jest dokładnie prostopadła do ich płaszczyzny c. Odstępstwo od prostopadłości jest rzędu kilku setnych stopnia dla warstw In_0.1Ga_0.9N na podłożach GaN o kącie odorientowania rzędu 1°. Ponadto płaszczyzna c warstwy nie jest dokładnie równoległa do płaszczyzny c podłoża, co było już obserwowane dla innych materiałów.

W seminarium zostaną zaprezentowane wyniki pomiarów wykonanych przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej oraz prawdopodobny model, który tłumaczy mechanizm powstawania obydwu efektów.

Prezentowane wyniki mają znaczenie przy prowadzeniu przyszłych pomiarów rentgenowskich tego typu warstw. Wspomniane efekty muszą być wzięte pod uwagę, aby wyniki pomiarów nie były zafałszowane.

mgr Paweł Skupiński (Instytut Fizyki PAN)

Wpływ orientacji krystalograficznej zarodka na wzrost oraz morfologię kryształu ZnO

Summary
Jednym z podstawowych czynników decydującym o możliwościach zastosowania danego materiału w przemyśle elektronicznym jest dostępność dużych krystalicznych podłoży dobrej jakości. W przypadku tlenku cynku metodą zapewniającą otrzymywanie kryształów mogących służyć do otrzymywania takich podłoży jest jak dotąd metoda hydrotermalna. Metoda ta ma jednak szereg wad takich jak wysokie koszty wiążące się z zastosowaniem autoklawów i drogich materiałów oraz problemy z nieintencjonalnym domieszkowaniem przez składniki roztworu w, którym prowadzony jest wzrost. W naszym laboratorium prowadzone są badania nad otrzymywaniem kryształów ZnO przy zastosowaniu metody wzrostu z fazy gazu. Potencjał tej metody ujawnił się już w produkcji wielkich monokryształów SiC, których rozmiary sięgają nawet do 10 cm średnicy. Na seminarium zostanie przedstawiona metoda wzrostu kryształów z fazy gazu przy zastosowaniu transportu chemicznego oraz badania nad wpływem kierunku krystalograficznego zarodka na sam wzrost kryształu. Opisane zostaną dwa sposoby kontrolowania kierunku wzrostu to znaczy (i) poprzez zastosowanie odpowiednio przygotowanej zarodzi oraz (ii) poprzez odpowiednie domieszkowanie.

dr Jarosław Domagała (Instytut Fizyki PAN)

Wybrane elementy techniki pomiarowej Wysokorozdzielczej Dyfrakcji Rentgenowskiej (HRD) - zastosowanie Przestrzeni Sieci Odwrotnej do analizy wyników

Summary
Celem seminarium jest przybliżenie niektórych elementów techniki pomiarowej wysokorozdzielczej dyfrakcji rentgenowskiej (HRD) dla wszystkich, którzy hodują struktury warstwowe i kryształy objętościowe. Przedstawione zostaną występujące dla rentgenowskich metod dyfrakcyjnych "proszkowej" i wysokorozdzielczej, różnice w podejściu do badanych preparatów. Szczególna uwaga zostanie położona na koncepcję przestrzeni sieci odwrotnej i jej użyteczność do analizy wyników HRD.

doc. dr hab. Piotr Dłużewski (Instytut Fizyki PAN)

Badanie strat energii elektronów metodami transmisyjnej mikroskopii elektronowej

Summary
Elektron przenikając przez preparat traci część swojej energii kinetycznej w wyniku różnych procesów nieelastycznych. Transmisyjna mikroskopia elektronowa potrafi uzyskiwać widma strat energii (electron energy-loss spectroscopy EELS) w zakresie od 0 do kilkunastu tysięcy eV z rozdzielczością 0.2 eV przy początkowej energii wiązki setek tysięcy eV i średnicy przekroju poprzecznego 0.2 nm. Zostaną omówione spektroskopie: przerwy wzbronionej w strukturach półprzewodnikowych, wzbudzeń drgań plazmonowych, bliskiej i dalekiej struktury krawędzi absorpcji związanej z jonizacją atomów próbki. Przedstawione będą również metody obrazowania mikroskopowego za pomocą elektronów z określonego przedziału energii (energy-filtered transmission electron microscope EFTEM).

dr Scott Woodley (Department of Chemistry, University College London)

Modelling Inorganic Structures - what is possible using interatomic potentials

Summary
The success of modelling the solid state has benefited immensely from the increase in computer power, allowing models to become more detailed and/or systems (number of variables or length of simulation) to become ever larger. In my presentation I will show a number of different problems where I assume that a detailed description of the electronic structure is not required. I have chosen a number of successful investigations where interatomic potential based methods were employed including, temperature and pressure driven phase transitions, cation ordering in solid solutions and the formation of isolated defects.

mgr Francesco Ivaldi (Instytut Fizyki PAN)

Morphological and Compositional Characterization of InN Quantum Dots and InGaN Quantum Wells Investigated by TEM and XRD

Summary
III-V semiconductors and especially nitrides such as GaN, InN and their compounds are promising materials for a wide range of application fields going from optics (LED, lasers) to photovoltaics (solar cells) and medical technology.
The production of high Indium content (>25%) III-V compounds is particularly challenging because of the differences in the growth parameters required by these materials. The structural quality of InGaN quantum wells is heavily affected the high temperatures needed for the growth of the GaN barriers, which leads to the degradation of the wells.
To avoid this effect various techniques can be applied. In this seminar a method for avoiding these negative effects will be presented: the standard two temperature process with different parameters for barriers and wells has been replaced by a more complicated procedure involving the growth of a thin GaN cap layer on every well for which TGaN=TInGaN before rising the temperature to standard values. The samples have been investigated by TEM and XRD. Selected area diffraction (SAD) investigations, as well as lattice distortion measurements, obtained via image processing, have been performed. Thus strain and composition of the samples' features have been determined.
The results of TEM and XRD investigated InN self assembled quantum dots grown by MOVPE on an Al2O3/GaN substrate will be presented too. The influence of a low temperature GaN cap layer on the structural and compositional quality of the dots has been analyzed. The cap layer itself revealed through SAD observations a high density of stacking faults and the presence of a cubic GaN phase. This can be related to the low growth temperature. The first results of this investigation will be discussed.
In the last part of the presentation high quality and high Indium quantum wells grown by MOCVD will be shown and a discussion of the characteristics of these structures will be presented as well.

dr Ryszard Sobierajski (Instytut Fizyki PAN)

Powstawanie i charakteryzacja ciepłej gęstej plazmy - zjawisko nasyconej absorpcji w glinie

Summary
Za pomocą silnych 20 femtosekundowych impulsów promieniowania z zakres skrajnego nadfioletu (XUV) o energii fotonu 92 eV zbadano zjawisko absorpcji bliskiej nasycenia (SA) w powłoce L glinu przy gęstościach mocy dochodzących do 10 PW/cm².
Jako żródła użyto lasera na swobodnych elektronach FLASH (Free elektron LASer in Hamburg). Promieniowanie zostało skupione za pomocą lustra paraboloidalnego pokrytego powłoką wielowarstwową do plamki o średnicy około mikrona. W ognisku umieszczono próbkę - cienką folię (50 nm grubości) wykonaną z glinu. Za pomocą układu diód krzemowych i filtrów osłabiających wiązkę zmierzono współczynnik transmisji promieniowania XUV w zależności od natężenia padającego promieniowania. Zaobserwowano stan bliski nasyceniu procesu absorpcji w powłoce L glinu. Równolegle zarejestrowano widma emisyjne plazmy w zakresie XUV. Umożliwiły one oszacowanie temperatury gazu elektronowego w plazmie, która sięgała nawet 9 eV.

dr Jolanta Borysiuk (ITME)

Struktura grafenu w TEM

Summary
Jednym z najbardziej perspektywicznych materiałów przeznaczonych do nowej generacji superszybkich urządzeń elektronicznych jest grafen, stanowiący układ pojedynczej warstwy węglowej, o wiązaniach sp2. Grafen charakteryzuje się liniową zależnością dyspersyjną (tzw. zależność Diraca), która prowadzi do wysokiej ruchliwości elektronów. Metody otrzymywania grafenu zarówno w postaci pojedynczej warstwy węglowej jak i układu wielu warstw zostaną przedstawione. Jednym z najprostszych układów do zastosowań w elektronice jest warstwa grafenu, otrzymywana na podłożu węglika krzemu SiC. Własności strukturalne grafenu/SiC, wyznaczone przy pomocy transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM), zostaną przedyskutowane w kontekście ich związku ze strukturą powierzchni podłoża SiC. Ponadto zostaną przedstawione podstawowe typy defektów strukturalnych warstw grafenowych obserwowane w TEM.

mgr Piotr Dziawa (Instytut Fizyki PAN)

Nanodruty IV-VI

Summary
Tellurek ołowiu jest dobrze znanym, należącym do grupy IV-VI półprzewodnikiem z wąską przerwą energetyczną (Eg = 0.3 eV w temperaturze pokojowej). Materiał ten ma zastosowanie głównie w optoelektronice w zakresie podczerwonym oraz termoelektryczności. Wykorzystaną w tej pracy metodą epitaksji z wiązek molekularnych wytwarzano jak dotąd tylko studnie i kropki kwantowe. W IF PAN jako pierwsi uzyskaliśmy jednowymiarowe struktury PbTe. Na seminarium zaprezentowane zostaną wyniki dotychczasowych badań strukturalnych oraz optycznych nanodrutów PbTe oraz heterostruktur CdTe-PbTe typu core-shell otrzymanych na podłożu GaAs. Przedstawiona zostanie również próba wyjaśnienia kierunku wzrostu PbTe na GaAs na bazie modelowania teoretycznego. Ponadto omówiona będzie możliwość wykorzystania drutów do osadzania warstw PbTe o małej gęstości defektów na GaAs pomimo niedopasowania rzędu 14 %.

mgr Marta Galicka (Instytut Fizyki PAN)

Wurcytowe nanodruty GaAs i InAs

Summary
Podczas seminarium omówię, jak przy użyciu metod ab initio analizowaliśmy stabilność cienkich (o średnicy do 50 Å) nanodrutów GaAs i InAs w zależności od struktury krystalograficznej i kierunku wzrostu, porównując ich energie całkowite. W wyniku tych badań przewidzieliśmy, że druty o średnicach mniejszych niż 100 Å powinny mieć strukturę wurcytu, mimo że materiały te w 3D krystalizują w strukturze blendy cynkowej.
Nasze badania były prowadzone w ścisłej współpracy z grupą eksperymentalną dr Hadas Shtrikman z Instytutu Weizmanna (Izrael), której udało się wytworzyć wysokiej klasy nanodruty GaAs i InAs o średnicach w okolicach oraz mniejszych niż 100 Å. Przeprowadzone badania strukturalne tych nanodrutów potwierdzają otrzymane przez nas wyniki.
Opowiem również o eksperymentalnych metodach wzrostu drutów bez błędów ułożenia. Głównie skupię się na omówieniu nowej metody wzrastania nanodrutów, którą zaproponowała dr Shtrikman i która pozwala otrzymywać grubsze wurcytowe druty III-V bez błędów ułożenia. Metoda ta, zainspirowana naszymi symulacjami, polega na wykorzystaniu cienkich drutów wurcytowych jako rdzeni przy "pogrubianiu" nanodrutów poprzez lateralny wzrost.
Następnie opowiem o wynikach analizy teoretycznej nanodrutów GaAs i InAs domieszkowanych jonami Mn. Zarówno w przypadku drutów o strukturze blendy cynkowej jak i wurcytu, szukaliśmy najbardziej korzystnych energetycznie połołeń atomów domieszki oraz wzajemnego ustawienia spinów Mn-Mn, które minimalizuje energię. W nanodrutach o strukturze blendy cynkowej otrzymaliśmy, że jony Mn pozostają na powierzchni bocznej drutu podstawiając kation z dodatkowym zerwanym wiązaniem. Niższa energia została otrzymana w przypadku antyferromagnetycznego ustawienia spinów Mn. W przeciwieństwie w drutach o strukturze wurcytu atomy Mn wolą podstawiać kationy blisko środka struktury i być ustawione ferromagnetycznie.

dr Oksana Yastrubchak (UMCS w Lublinie)

Optical Study of the Fundamental Properties of (Ga,Mn)As Epitaxial Films

Summary
Ferromagnetic semiconductors (FMS), such as the thoroughly investigated (Ga,Mn)As, are especially promising as the materials for spintronics since they interrelate both semiconducting and magnetic properties.

We have employed the complementary characterization techniques such as spectral ellipsometry (SE), photoreflectance spectroscopy (PR), micro-Raman spectroscopy, high resolution X-ray diffractometry (XRD) and superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometery to study the fundamental properties of (Ga,Mn)As thin films with diverse Mn doping level (x = 0%, 0,1% up to 6%) such as Curie temperature (T_C), hole density (p) and hole effective masses, electronic transitions energy.

For example the low-doped Ga_0.99Mn_0.01As film with T_C of 40 K is an insulator-like material because of low holes density (0.9×10²⁰cm^-3). Contrary to this the Ga_0.94Mn_0.06As film with T_C of 60 K exists in the metallic side of the metal-insulator transition because of the high holes density (1.4×10²⁰cm^-3). Our PR measurement yields the direct observation of the electronic transitions for the Γ point (E₀) in (Ga,Mn)As.

Dr Oksana Yastrubchak acknowledges financial support by the Polish Ministry of Science and Higher Education (MSHE) under Grant POL-POSTDOC III, N PBZ/MNiSW/07/2006/33.

mgr Łukasz Kilański (Instytut Fizyki PAN)

Wpływ nieporządku strukturalnego na własności magnetyczne oraz transportowe kryształów (Cd,Zn)_1-xMn_xGeAs₂

Summary
W ostatnich latach ferromagnetyzm w temperaturze pokojowej obserwowany był w szeregu czteroskładnikowych półprzewodników półmagnetycznych należących do grupy II-IV-V₂ układu okresowego pierwiastków). Unikatowe własności magnetyczne chalkopirytów dają nadzieje na zastosowanie tych materiałów w spintronice.

W trakcie seminarium zostaną przedstawione wyniki badań własności strukturalnych, magnetycznych oraz magnetotransportowych przeprowadzonych na objętościowych kryształach mieszanych (Cd,Zn)_1-xMn_xGeAs₂ o zmiennym składzie chemicznym z zakresu między x = 0.021 a 0.182. Szczegółowe badania własności strukturalnych (metodami EDXRF, XRD oraz mikroskopii elektronowej) oraz magnetycznych (magnetometrią AC oraz SQUID oraz spektroskopią NMR) wykazały, że obserwowany wysokotemperaturowy ferromagnetyzm być w badanych materiałach związany z obecnością w sieci krystalicznej półprzewodnika wytrąceń MnAs.

Głównym obiektem zainteresowań jest wpływ własności magnetycznych na transport elektronowy badanych układów granularnych półprzewodników ferromagnetycznych. Przedstawione zostaną wyniki pomiarów magnetooporu w silnych polach magnetycznych oraz niskich temperaturach (B ≤ 220 kOe, T ≤ 200 K). W ferromagnetycznych kryształach Zn_1-xMn_xGeAs₂ (x > 0.07) obserwowano gigantyczny ujemny magnetoopór o amplitudach rzędu 50% związany z polaryzacją nośników przewodnictwa w ferromagnetycznych nanoklastrach. Analiza obserwowanego efektu wykazała, iż stała oddziaływania między klastrami MnAs ma wartości między 36 ÷ 60 μeV. Otrzymane wartości wskazały jednoznacznie, iż klastry oddziałują bardzo słabo w badanym materiale. Z kolei w przypadku ferromagnetycznych kryształów Cd_1-xMn_xGeAs₂ obserwowano dodatni magnetoopór o znacznych amplitudach (maksymalnie rzędu 500%), silnie zależny od składu chemicznego kryształów oraz ruchliwości nośników. Obserwowany efekt związany był z rozpraszaniem nośników na klastrach MnAs o rozmiarach rzędu mikrometrów. Zatem poprzez zmianę wielkości magnetooporu możliwa jest kontrola własności magnetotransportowych badanych granularnych ferromagnetyków.

mgr Aleksandra Drzewiecka (Zakład Krystalografii, Wydział Chemii Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie)

Badania strukturalne pochodnych benzofuranu i kumaryny oraz ich kompleksów z miedzią i cynkiem

Summary
W moim wystąpieniu przedstawię obecny stan wiedzy na temat budowy i właściwości farmakologicznych pochodnych zarówno benzofuranu jak i kumaryny, ograniczając się tylko do związków zawierających pierwiastki: C, H i O. Następnie wykorzystując wyniki rentgenowskiej analizy strukturalnej opiszę stereochemię badanych przez mnie tlenowych ligandów w fazie stałej oraz zaprezentuję szereg konformerów obecnych w fazie gazowej uzyskanych z obliczeń kwantowo-chemicznych. Konformery te zostały otrzymane poprzez rotację tlenowych grup funkcyjnych przyłączonych do pierścieni aromatycznych. Na podstawie strukturalnej bazy danych CSD (ang. Cambridge Structural Database) przeanalizuję budowę sfer koordynacyjnych tlenowych kompleksów miedzi i cynku. Na koniec przedstawię syntezę kompleksów metali z analizowanymi przeze mnie ligandami i podam ich charakterystykę.

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

Wytwarzanie i charakteryzacja poli- i monokrystalicznych wieloskładnikowych tlenków metali

Summary
Prezentacja o charakterze przeglądowym ma na celu przedstawienie większości materiałów otrzymywanych w postaci monokryształów w ON.3.1 Zespole wzrostu kryształów tlenkowych. Są to monokryształy perowskitów, granatów, dwuwolframiany i krzemiany ziem rzadkich, tlenki bizmutowo-germanowe, kryształy o strukturze gelenitu, langesitu i K₂NiF₄. Przedstawione zostaną wyniki badań kryształów otrzymywanych metodą Czochralskiego, Bridgemana i przez krystalizację z roztworu wysokotemperaturowego. Kryształy materiałów tlenkowych są wykorzystywane najczęściej na podłoża do epitaksji cienkich warstw oraz po domieszkowaniu jonami ziem rzadkich lub metali przejściowych do badań ich właściwości optycznych. Przed przekazaniem do dalszych badań kryształy charakteryzowane są pod względem strukturalnym. Prowadzone są na nich również badania ramanowskie, badania ich właściwości dielektrycznych i zachodzących w nich przejść fazowych.

dr Ryszard Diduszko (Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME))

Dyfrakcyjne badania tekstury - aspekty praktyczne

Summary
Wprowadzenie prezentujące typy i sposoby opisu tekstury rzeczywistych materiałów. Omówione też będą dyfrakcyjne metody pomiaru przestrzennego rozkładu orientacji krystalitów. Na podstawie prac własnych przedstawiony zostanie sposób pomiaru, oceny i interpretacji wyników dla metalicznego magnezu o strukturze hcp, poddanego procesom silnych odkształceą plastycznych metodą hydroekstruzji.

doc. Zbigniew Kaszkur (Instytut Chemii Fizycznej PAN)

Badania dyfrakcyjne małych nanocząstek

Summary
Celem seminarium będzie przedstawienie w oparciu o własne prace, możliwości i wyniki badań dyfrakcyjnych małych (2-10 nm) nanocząstek ich rozkładu wielkości, ich kształtu a nawet stanu powierzchni i zmian struktury powierzchniowej in situ.
Przedstawię ograniczenia i pułapki klasycznych metod interpretacji dyfrakcji na polikryształach oraz zarys ogólnej filozofii takich badań w podejściu od interpretacji przestrzeni prostej (radialna funkcja dystrybucyjna) lub od interpretacji przestrzeni odwrotnej (cechy dyfraktogramu) - ichmożliwości,wady i zalety. Podane przykłady doświadczalne dotyczyć będą nanocząstek palladu lub platyny.

dr Ryszard Iwanowski (Instytut Fizyki PAN)

XPS jako metoda obserwacji efektu zerwanych wiązań Mn-B^VI (BVI = Te, Se, S, O)
w wybranych związkach manganu

Summary

Referat będzie składał się z następujących części:
1. Wprowadzenie.
2. Pierwsze doniesienie literaturowe n/t wpływu efektu zerwanych wiązań Mn-Te na widma XPS w SnMnTe (rok 2006).
3. Inne przykłady obserwacji (metodą XPS) efektu zerwanych wiązań Mn-B^VI w związkach manganu.
4. Wybrane kontrprzykłady związków Mn, gdzie w/w efektu nie da się zaobserwować.

prof. dr hab. Michał Leszczyński (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Półprzewodniki azotkowe - sukcesy komercyjne i problemy materiałowe

Summary

Seminarium będzie składało się z trzech części:
1. Teraźniejszość i przyszłość technologii półprzewodników azotkowych:
   1. oświetlenie diodowe
   2. projektory laserowe
   3. elektronika wysokich mocy i częstości
2. Najważniejsze problemy materiałowe w niebieskich laserach:
   1. studnie InGaN
   2. warstwy okładkowe AlGaN
3. Technologia laserowa w TopGaNie- teraźniejszość i przyszłość

mgr Kamil Sobczak (Instytut Fizyki PAN)

Charakteryzacja nanokrystalitów ZnO, Ag, Au oraz Cu metodami TEM

Summary
        Jedną z najważniejszych metod badania struktury nanokrystalitów jest transmisyjna mikroskopia elektronowa. Pozwala ona na otrzymywanie zarówno obrazów mikroskopowych jak i dyfrakcyjnych, na podstawie których można uzyskać informacje zarówno o morfologii, jak i strukturze krystalicznej nanocząstek. Zostaną przedstawione obrazy dyfrakcyjne, wysokorozdzielcze oraz zdjęcia w ciemnym i jasnym polu dla nanokrystalitów ZnO, Ag, Au i Cu. Omówione zostaną sposoby otrzymywania obrazów oraz metody uzyskiwania z nich wartościowych informacji takich jak histogramy wielkości cząstek, czy identyfikacja pierścieni dyfrakcyjnych.

dr Mirosław Kulik (Zakład Fizyki Jonów i Implantacji, Instytut Fizyki Uniwersytetu Marii Curie Skłodowskiej w Lublinie)

Proces implantacji In⁺ ⇒ GaAs, In⁺ i As⁺ ⇒ Si i SiO₂ teoretyczne opisy rozkładów atomów w domieszkowanej tarczy i ich doświadczalne weryfikacje

Summary
        Wprowadzenie domieszek do jednorodnego materiału, powoduje między innymi jego zmiany własności optycznych, elektrycznych jak również mechanicznych. Jednym, ze sposobów kontrolowanego domieszkowania atomów jest proces implantacji jonowej. W czasie naświetlania wiązką jonów powierzchni domieszkowanego materiału naładowane cząstki zderzają się z atomami tarczy, przekazują im swoją energię. W wyniku tej procedury w naświetlanej próbce generowane są uszkodzenia radiacyjne na całej drodze jaką przebywa jon do chwili zatrzymania się w tarczy. Parametry procesu implantacji takie jak energia padających jonów, dawka wprowadzonej domieszki, temperatura tarczy czy tez gęstość prądu jonowego umożliwiają modyfikację rozkładu domieszek w tarczy. Wpływają one na rozkłady głębokościowe i koncentrację domieszki oraz na kreację uszkodzeń radiacyjnych w naświetlanej jonowo tarczy. Metody symulujące implantację jonową opisują zjawiska oddziaływania "pocisku padającego z atomami tarczy". Wyniki symulacji komputerowej procesu wielokrotnej implantacji (In⁺ ⇒ GaAs, In⁺ i As⁺ ⇒ Si i SiO₂) porównano z rezultatami doświadczalnymi otrzymanymi metodami RBS (Rutherford backscattering). Dane doświadczalne otrzymane na podstawie pomiarów RBS, są w dobrej zgodności z rezultatami obliczonymi z użyciem programu SRIM. Potwierdzają one prawidłowe przybliżenie procesu oddziaływania jonów z materią w trakcie implantacji jonowej. Wyniki te umożliwiają na planowanie procesów modyfikacji warstw przypowierzchniowych wykorzystywanych w różnych dziedzinach współczesnej nauki.

prof. Wiesław Łasocha i dr Alicja Rafalska-Łasocha (Wydziału Chemii UJ)

Dyfraktometria proszkowa w badaniach strukturalnych

Summary
        W ostatnich latach obserwowany jest wzrost możliwości, precyzji i niezawodności software'u i hardware'u wykorzystywanego w badaniach dyfraktometrycznych. Złożoność struktur krystalicznych rozwiązywanych metodami dyfraktometrii proszkowej jest coraz większa, a zakres stosowalności tych metod znacznie się poszerza dzięki postępowi w dziedzinie aparatury dyfrakcyjnej, sprzętu komputerowego, rozwojowi algorytmów obliczeniowych. Entuzjaści metod proszkowych sugerują nawet zaniechanie oczekiwania w długich kolejkach laboratoriów badających monokryształy, na rzecz szybkich testów strukturalnych w oparciu o dane proszkowe wykonane na własnym, laboratoryjnym dyfraktometrze.
        W ramach seminarium przedstawione zostaną wyniki badań prowadzonych w Zespole Strukturalnej Dyfraktometrii Proszkowej przy użyciu nowych metod badawczych i z zastosowaniem najnowszych programów do rozwiązywania struktur z danych proszkowych (metody globalnej optymalizacji, metody charge flipping etc..). Zaprezentowane będą również rezultaty aplikacji dyfraktometrii proszkowej w badaniach obiektów dziedzictwa kulturowego przy użyciu laboratoryjnych jak również synchrotronowych źródeł promieniowania.

dr Roman Minikayev (Instytut Fizyki PAN)

Badania roztworu stałego Pb_1-xCd_xTe w obszarze wysokich temperatur: stabilność strukturalna i granica rozpuszczalności

Summary
        W ostatnich latach obserwuje się duże zainteresowanie półprzewodnikowymi heterostrukturami PbTe/CdTe. Głównym powodem tego zainteresowania jest możliwość otrzymania w takim układzie emisji stymulowanej w obszarze widmowym podczerwieni. Atrakcyjne właściwości optyczne układu PbTe/CdTe mogą znaleźć potencjalne zastosowanie w optoelektronice. Właściwości te związane są m.in. z niską rozpuszczalnością zarówno PbTe w CdTe, jak i CdTe w PbTe, co wynika z różnicy struktur krystalograficznych obu tych związków półprzewodnikowych. Szczegółowa wiedza o wykresie fazowym i stabilności strukturalnej roztworów stałych Pb_1-xCd_xTe w warunkach wysokich temperatur niezbędna jest do lepszego zrozumienia właściwości fizycznych całego układu oraz do opracowania optymalnych technologii wytwarzania przyrządów opartych o ten układ.
        Na seminarium pokazane zostaną wyniki badań rentgenowskich przeprowadzonych z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego w obszarze wysokich temperatur. Dotyczą one temperaturowych granic stabilności roztworu stałego Pb_1-xCd_xTe, krystalizującego w strukturze typu soli kamiennej, dynamiki procesów dysocjacji oraz rozpuszczalności CdTe w matrycy PbTe. W szczególności pokazane zostanie, że zaproponowany ponad czterdzieści lat temu i wielokrotnie powtarzany w literaturze przedmiotu wykres fazowy układu PbTe-CdTe nie jest prawdziwy, co ma istotne znaczenie przy poszukiwaniu potencjalnych zastosowań tego układu. Jako wynik końcowy zostanie przedstawiony i przedyskutowany poprawiony diagram fazowy roztworu stałego Pb_1-xCd_xTe w obszarze małych zawartości Cd.

dr hab. Krystyna Wokulska (Uniwersytet Śląski)

Charakterystyka przemiany fazowej w monokryształach niobianu strontowo - barowego Sr_0.61Ba_0.39Nb₂O₆

Summary
        Istnieje szerokie spektrum możliwości wykorzystania w praktyce materiałów o własnościach ferroelektrycznych np.: w kondensatorach o dużej stałej dielektrycznej, w trwałych pamięciach, a także w technologii układów scalonych i nanotechnologii. Szczególne zainteresowanie wywołują ferroelektryki relaksorowe z rozmytą przemianą fazową - o strukturze tetragonalnej typu brązu wolframowego. Szkielet tej struktury zbudowany jest z oktaedrów tlenowych połączonych ze sobą narożami. W tak powstałym szkielecie tworzą się tunele o przekroju trójkątnym, czterokątnym i pieciokątnym wzdłuż krystalograficznej osi Z. Interesującym przykładem takiej struktury jest niobian strontowo-barowy (SBN) o stechiometrii Sr_xBa_1-xNb₂O₆ (x = 0.32-0.82). Jony niobu zajmują miejsca wewnątrz oktaedrów tlenowych, a kationy Sr²⁺ i Ba²⁺, w zależności od wielkości promieni jonowych, wchodzą w różne przestrzenie między oktaedrami.
        Obserwowano wcześniej silną zależność temperatury przejżcia fazowego T_c ferroelektryk - paraelektryk od stechiometrii związku. Ponieważ jest to typowa struktura defektowa, to jak można przypuszczał, na temperaturą T_c mogą istotnie wpływać zmiany parametrów komórki elementarnej związane z obsadzeniem pozycji atomowych. To z kolei decyduje o właściwościach dielektrycznych, cieplnych, optycznych i in. Temperatura przejścia fazowego dla SBN jest stosunkowo niska (T_c < 230°C) i waha się w zależności od składu. Dla składu Sr_0.61Ba_0.39Nb₂O₆ - T_c jest poniżej 80°C i tylko stop o tym składzie topi się kongruentnie, co odgrywa ważną rolę w technologii.
        W Instytucie Nauki o Materiałach przeprowadzono wstępne badania strukturalne monokryształów dla składu Sr_0.61Ba_0.39Nb₂O₆. Metodą Bonda wyznaczono precyzyjne zmiany parametrów sieciowych Δd/d =10^-6 w funkcji temperatury. Po raz pierwszy wyznaczono tak precyzyjnie temperaturę przejścia fazowego dla tego stopu o tym składzie. Poddano analizie charakter zmian temperaturowy parametrów a i c. Rozkład anizotropowych zmian parametrów sieciowych w funkcji temperatury pozwala wyznaczyć liniowe współczynniki rozszerzalności termicznej α i określić charakter przejścia fazowego.

dr Janusz Sadowski (Instytut Fizyki PAN i MAX-Lab, Uniwersytet w Lund (Szwecja))

Autokatalityczny wzrost i właściwości nanodrutów GaAs i GaMnAs/GaAs

Summary
Struktury typu nano-druty (nano-wiskersy) są obecnie przedmiotem intensywnych badań, co wiąże się z intersującymi perspektywami badawczymi i aplikacyjnymi w dziedzinie nanotechnologii. Aktualnie bada się nano-druty wytwarzane praktycznie ze wszystkich znanych matreriałów półprzewodnikowych, a także z metali (w tym ferromagnetyków). Nanodruty otrzymuje sią różnymi metodami; poza metodami wzrostu z fazy gazowej powszechnie uzywane sa również metody chemiczne bazujące na reakcjach reagentów w fazie ciekłej. Referat będzie dotyczyć nanodrutów otrzymywanych poprzez wzrost z fazy gazowej, dokładniej wzrost metodą epitaksji z wiązek molekularnych (MBE). Przedstawię pewna szczególną metodę otrzymywania nanodrutów GaAs i GaMnAs-GaAs, która nie wymaga stosowania katalizatora, zwykle koniecznego do zapoczątkowania i kontynuacji wzrostu nanodrutów z fazy gazowej. Przedstawione zostaną również pierwsze wyniki pokazujące struktury hierarchiczne składające sie z nano-drutów otrzymywanych w wyniku wysokotemperaturowego (600 °C) wzrostu MBE GaAs i niskotemperaturowego (230 - 350 °C) wzrostu ferromagnetycznego półprzewodnika - GaMnAs.

dr Ewa Przeździecka (Instytut Fizyki PAN)

ZnO - prace nad dziurowym typem przewodnictwa

Summary
W prezentacji przedstawiona zostanie metoda uzyskiwanie tlenku cynku (ZnO) poprzez utlenianie termiczne związków zawierających cynk (ZnTe, Zn₃N₂, Zn-Sb). Pokazana zostanie możliwość uzyskiwania w ZnO dziurowego typu przewodnictwa, dzięki zastosowaniu domieszkowania pierwiastkami grupy V. Zaprezentowane zostaną wyniki badań elektrycznych, optycznych i strukturalnych próbek zawierających N, As i Sb. Pokazane zostaną różnice, wynikający z wyboru domieszki akceptorowej na właściwości optyczne i elektryczne warstw ZnO. Omówiony zostanie także, wpływ obecności wodoru na koncentracje dziur oraz możliwość uzyskania diod ZnO.
Prezentacja zakończona będzie przedstawieniem perspektywy dalszych badań dotyczących dziurowego typu przewodnictwa dzięki zastosowaniu techniki epitaksji z wiązek molekularnych MBE.

prof. Andrzej Kuczumow (Katolicki Uniwersytet Lubelski)

Chemiczne, mechaniczne i densytometryczne skany liniowe - nowe spojrzenie na szkliwo zębów

Summary
Wprowadzono formalny sposób dzielenia materiału szkliwa zębowego na stabilne szkliwo "podstawowe" i labilne oraz reaktywne szkliwo "nadbudowane" (tylko 6.5% ilości całego materiału). Szkliwo podstawowe ma dość ściśle zdefiniowane parametry chemiczne, densytometryczne i mechaniczne. Aby scharakteryzować szkliwo "nadbudowane", przypisano tej warstwie wartości nadmiarowe, będące różnicami pomiędzy realnie znalezionymi stężeniami a tymi określonymi dla szkliwa podstawowego. Wszystkie profile stężeń nadmiarowych zostały określone za pomocą detektora Si(Li) sprzężonego ze skaningowym mikroskopem elektronowym. Zostały one zmierzone prostopadle do powierzchni zęba w kierunku powierzchnia-złącze szkliwno-zębowe (DEJ). Wszystkie profile podlegały aproksymacji za pomocą funkcji eksponencjalnych. Były wśród nich profile rosnące (Mg, Na, K i CO₃^2-) i opadające (Ca, P, Cl i F). Wygląda to tak, jakby apatyt uformowany na granicy ze szkliwem, bogaty w Na, Mg i węglany adoptował pewne ilości Cl i F, wzrastające bardzo regularnie, przekształcając się w kwasoodporną formę szkliwa. Podano ścieżki tych zachodzących w przeciwnych kierunkach reakcji odwracalnych. Punkt zwrotny tych reakcji jest położony w odległości 30% całej odległości, licząc od granicy szkliwa. Zostały wydedukowane pozorne fazy graniczne, do których zdąża "nadbudowane" szkliwo po stronie granicy zęba i po stronie zęba. Mechanizmy zmian zostały umiejscowione w komórce elementarnej kryształu apatytu.

dr Monika Walczak (Instytut Fizyki PAN)

Atomowe otoczenie żelaza substytutu hemozoiny pod wpływem dwóch różnych rozpuszczalników, oraz chlorochiny

Summary
Przedstawione zostaną wyniki badań dotyczących lokalnego atomowego otoczenia żelaza syntetycznego odpowiednika pigmentu malarii (hemozoiny) - Iron(III)(mesoporphyrin-IX anhydride). Hemozoina jest produktem pasożyta malarii. Działanie większości stosowanych obecnie antymalarycznych leków (pochodne chininy i związku znajdującego się w roślinie Artemisia annua) polega na zatrzymaniu produkcji hemozoiny, bądź to przez wbudowywanie się cząsteczek leku w strukturę krystalicznej hemozoiny, bądź przez tworzenie kompleksów cząsteczki leku z cząsteczką ferriprotoporfiryny IX, z której hemozoina powstaje. Syntetyczny odpowiednik hemozoiny w przeciwieństwie do naturalnego produktu pasożyta malarii (hemozoiny) jest rozpuszczalny w większości rozpuszczalników organicznych. Ta właściwość stwarza możliwość badania wpływu antymalarycznych leków na strukturę typu struktura hemozoiny i β-hematyny w roztworach, w warunkach zbliżonych do fizjologicznych.
Za pomocą spektroskopowej metody rentgenowskiej absorpcji XAFS (z ang. X-ray Absorption Fine Structure):
-  potwierdzono podobieństwo lokalnego atomowego otoczenia żelaza w strukturze syntetycznego odpowiednika hemozoiny w stosunku do atomowego otoczenia żelaza w β-hematynie,
-  określono wpływ rozpuszczalnika (kwasu etanowego bez i z dodatkiem wody, oraz dimetylosulfotlenku) na lokalne atomowe otoczenie żelaza w cząsteczce syntetycznego odpowiednika hemozoiny w roztworze,
-  określono wpływ antymalarycznego leku - chlorochiny na lokalne atomowe otoczenie żelaza syntetycznego odpowiednika hemozoiny w roztworze kwasu etanowego bez i w obecności wody, oraz dimetylosulfotlenku.
Pomimo, że chlorochina jest od dawna stosowanym lekiem antymalarycznym to jej działanie na poziomie molekularnym pozostaje nie do końca wyjaśnione. Wiedza o oddziaływaniu dotychczas stosowanych leków na tym poziomie jest niezbędna do projektowania nowych, bardziej skutecznych preparatów.

mgr Szymon Niewieczerzał (Instytut Fizyki PAN)

Manipulacje mechaniczne podwójnej helisy DNA przy użyciu modeli gruboziarnistych

Summary
Przedstawione i porównane zostaną trzy modele gruboziarniste w ramach dynamiki molekularnej podwójnej helisy DNA w kontekście mechanicznych manipulacji pojedynczymi molekułami, takimi jak skręcanie i kilka schematów rozciągania. Modele różnią się liczbą efektywnych kulek (między dwie i pięć) reprezentujących pojedynczy nukleotyd. W przedstawionych modelach został zastosowany efektywny potencjał Lennarda-Jonesa oddający oddziaływania między nukleotydami oraz potencjał harmoniczny dla oddziaływań w każdym łańcuchu. Przedstawione zostaną wykresy siły w funkcji odkształcenia w zależności od sekwencji, na przykład różnice się między przypadkami sekwencji poly-d(AT) i poly-d(GC). Rezultaty otrzymane dla unzippingu przekazują informacje o sekwencji pod warunkiem, że symulacje dokonywane są w niskich temperaturach. Przedstawiony zostanie także wykres fazowy moment siły - siła będący ilościowo zgodnym z danymi eksperymentalnymi.

dr Sławomir Kret (Instytut Fizyki PAN)

Mapowanie koncentracji indu w strukturach kwantowych InGaN/GaN metodami transmisyjnej mikroskopii elektronowej

Summary
Zostanie przedstawiona metodologia umożliwiająca bezwzględny pomiar koncentracji indu w związkach potrójnych takich jak InGaN. Metoda ta bazuje na pomiarze lokalnej grubości cienkiej folii preparatu TEM, analizie lokalnej dystorsji sieci na zdjęciach wysokorozdzielczych i symulacjach metodą elementów skończonych efektów relaksacji w cienkiej folii. Omówione zostaną również czynniki związane z efektami aparaturowymi takimi jak efekt delokalizacji, wpływ aberracji sferycznej soczewki obiektywu, dystorsja soczewek projekcyjnych. Wyniki badań TEM zostaną skonfrontowane z badaniami dyfraktometrii rentgenowskiej na tych samych próbkach.
Zostaną przedstawione wyniki badań dla próbek o wysokiej jednorodności składu w poszczególnych studniach jak i przykłady studni o silnie niejednorodnych składach. Przedyskutowany zostanie również aspekt wrażliwości InGaN na naświetlanie wysokoenergetycznymi elektronami i związane z nimi artefakty.

dr hab. Włodzimierz Bogdanowicz (Uniwersytet Śląski)

Otrzymywanie i badanie realnej struktury monokwazikryształów stopu Al-Cu-Co metodami topografii rentgenowskiej

Summary
Jedno-blokowe i dwu-blokowe monokwazikryształy stopu Al-Cu-Co otrzymano wykorzystując modyfikację statycznej metody Bridgmana (inclined front crystalization metod (IFC)). Zaproponowano model warstwy przejściowej, który umożliwił określenie ilościowego związku parametrów bloków dwu-blokowych monokwazikryształów ze składowymi kąta nachyleniem frontu krzepnięcia oraz prędkością wzrostu. Na osnowie modelu warstwy przejściowej dwublokowych monokwazikryształów opracowano metodę określenia przechłodzenia na froncie fazy dekagonalnej rosnącej z fazy stopionej oraz jego zależność od prędkości wzrostu. Stwierdzono, że mechanizm wzrostu monokwazikryształów stopu Al-Cu-Co zmienia się przy prędkości wzrostu około 0,25mm/min. Przypuszcza się, że poniżej tej prędkości wzrost odbywa się poprzez dołączenie klasterów jak i atomów. Natomiast powyżej tej prędkości - poprzez dołączenie jedynie atomów.
Określono rolę granic bloków w procesie kształtowania defektów strukturalnych i stabilności monokwazikryształów. Stwierdzono, że granice bloków w monokwazikryształach fazy kwazikrystalicznej generują defekty fazonowe, które rozprzestrzeniają się wzdłuż dziesięciokrotnej osi symetrii. Mechanizm ten powoduje wzrost naprężeń fazonowych wewnątrz bloków i przyspiesza rozpad monokwazikryształów na drobne fragmenty. Taka destrukcja monokwazikryształów odbywa się poprzez ich pękanie wzdłuż płaszczyzn typu (01100), równoległych do "uśrednionych płaszczyzn sieciowych", pomiędzy którymi są osłabione siły wiązań. Przyczyną osłabienia tych wiązań są "tunele" obniżonej gęstości elektronowej równoległe do "uśrednionych płaszczyzn sieciowych".
Stwierdzono, że w dwublokowych monokwazikryształach, zanikanie domen podczas przemiany fazy dekagonalnej domenowej w podstawową fazę dekagonalną powoduje wzajemny obrót bloków względem dziesięciokrotnej osi symetrii i makroskopowe odkształcenia monokwazikryształów, co obniża ich doskonałość strukturalną.

mgr Ewa Werner-Malento (Instytut Fizyki PAN)

Skład fazowy i struktura nanokryształów ZrO₂-Y₂O₃: Pr³⁺ wykonanych metodą hydrotermalną

Summary
        ZrO₂ stabilizowany Y₂O₃ (YSZ) jest jednym z częściej badanych tlenków metali. Materiał ten, zbudowany głównie z kryształów o wysokiej symetrii (faza tetragonalna i regularna), jest stosunkowo twardy, wytrzymały na ścieranie, odporny na korozję, chemicznie obojętny, itd. Ma on wiele zastosowań, np. medycynie (implanty stomatologiczne na bazie tlenku cyrkonu, endoprotezy stawów biodrowych), przemyśle (do pomiaru pH w wysokich temperaturach, jako próbnik sondy analizującej ilość tlenu w spalinach, w tlenkowych ogniwach paliwowych), itp. Szczególne zainteresowanie wzbudza nanokrystaliczny YSZ, a także ZrO₂ domieszkowany tlenkami innych metali, takimi jak pierwiastki ziem rzadkich (np. Ce, Pr). Ze względu na interesujące własności luminescencyjne podjęto badania struktury ZrO₂-Y₂O₃: Pr³⁺.
        Struktura związku YSZ była wcześniej badana w licznych laboratoriach. Próbki tego materiału mogą być jedno- lub wielofazowe w zależności od zawartości Y, wielkości krystalitów i technologii wykonania.
         Przedstawione zostaną wyniki pomiarów dyfrakcyjnych i analizy Rietvelda dla próbek ZrO₂-Y₂O₃: Pr³⁺ wykonanych metodą hydrotermalną (UNIPRESS, Warszawa). Zbadano zależność składu fazowego, wielkości krystalitów i parametrów sieci omawianego materiału od zawartości Y₂O₃, jak również wpływ wygrzewania na powyższe parametry.

dr Robert Nietubyć (Instytut Problemów Jadrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku)

Projekt lasera na swobodnych elektronach w Świerku

Summary
Przedstawiona zostanie koncepcja lasera na swobodnych elektronach POLFEL planowanego w Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku. Szczególnie zostaną omówione te elementy projektu, które są jedynie charakterystyczne dla proponowanego lasera, między innymi praca w modzie ciągłym oraz nadprzewodzące działo elektronowe. Przedstawione zostaną prace rozwojowe prowadzone w tej dziedzinie w IPJ oraz przykłady doświadczeń wymagających takich rozwiązań.

prof. dr Danek Elbaum (Instytut Fizyki PAN)

Biologiczne zastosowania nanocząsteczek i nanostruktur

Summary
Jedna z najbardziej czułych i specyficznych metod diagnostycznych pozwalająca na wczesne rozpoznanie wielu chorób jest monitorowanie patologicznych zmian już na poziomie komórki. Nowym obszarem poszukiwań takich metod stały się biologicznie aktywne nanocząstki i nanostruktury. Mimo dynamicznego rozwoju nanotechnologii badania nad zastosowaniem nanomateriałów w biologii i medycynie znajdują się obecnie w początkowej fazie rozwoju. W wystąpieniu zostaną zaprezentowane nasze najnowsze wyniki badań prowadzonych w tym kierunku. Optymalizując warunki elektroprzędzenia uzyskaliśmy nanowłókna białkowe składające sie z albuminy oraz biodegradowalnego polimeru PEOX-poli(tlenek etylenu). Otrzymane włókna po związaniu FITC (izotiocyjanianem fluoresceiny) utworzyły fluorescencyjne, fibrylarne struktury, których biomedyczne zastosowania zostaną omówione na wykładzie. Innym, ważnym aspektem zastosowań nanoczasteczek w medycynie i biologii jest ich zdolność do przechodzenia przez błonę komórkowa do cytozolu komórki. Patofizjologia wielu chorób często jest wynikiem defektów w prawidłowym funkcjonowaniu komórki. Monitorowanie stanu komórki i prawidłowości jej funkcjonowania wymaga odpowiednich nanotransporterów umożliwiających nieinwazyjny transport nanosond do wnętrza żywych komórek. Zastosowanie techniki endocytozy umożliwia transport fluorescencyjnych kropek kwantowych (sond fluorescencyjnych nowej generacji) do wnętrza komórki. Przetransportowane do wnętrza komórki, biofunkcjonalizowane kropki kwantowe sa w stanie pełnić role biosensorów. W oparciu o otrzymane wyniki przedyskutowane zostaną właściwości oraz potencjalne zastosowania uzyskanych przez nas materiałów w biologii i medycynie.

dr Anna Niedźwiecka (Instytut Fizyki PAN)

Dynamika białek wiążących końce mRNA

Summary
Białka i kwasy nukleinowe są mieszanymi polimerami liniowymi, których sekwencja decyduje o strukturze i jej dynamice, od której z kolei zależy funkcja biologiczna. Informacyjny kwas rybonukleinowy (messenger RNA, mRNA) jest przekaźnikiem kodu genetycznego pomiędzy "archiwum komórki" w postaci kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), a "maszynerią roboczą komórki", czyli światem białek wykonujących nieomal wszystkie reakcje chemiczne. Ekspresja genów, polegająca na (i) przepisaniu (transkrypcji) informacji genetycznej z DNA na prekursor mRNA w jądrze komórki, (ii) dojrzewaniu mRNA i jego eksporcie do cytoplazmy oraz (iii) przetłumaczeniu (translacji) informacji na język białek jest wysoce kontrolowanym procesem wymagającym uporządkowanych oddziaływań wielu tysięcy białek regulatorowych i enzymów z kwasami nukleinowymi. Szczególnemu nadzorowi podlegają procesy związane z dostępnością do końców mRNA.
Na seminarium omówione zostaną nasze wyniki otrzymane w oparciu o badania funkcjonalne i strukturalne metodami spektroskopii emisyjnej, spektrometrii mas, powierzchniowego rezonansu plazmonowego, mikrokalorymetrii i in., które doprowadziły do poznania mechanizmów molekularnych oddziaływań białek uczestniczących w dojrzewaniu i eksporcie mRNA (CBC), inicjacji translacji (eIF4E) i degradacji 3' mRNA (PARN). Białka te specyficznie rozpoznają koniec 5' mRNA wykorzystując zdelokalizowane układy π-elektronowe. Ich działanie jest kluczowe dla poprawnego funkcjonowania komórki. PARN jest enzymem krytycznym na wczesnym etapie rozwoju organizmu, a eIF4E jest najlepszym znanym obecnie celem terapeutycznym w przeciwnowotworowej terapii genowej.

prof. Maciej Bugajski (ITE)

Kwantowe Lasery Kaskadowe

Summary
        Kwantowe lasery kaskadowe stanowią nową klasę unipolarnych laserów półprzewodnikowych, których działanie oparte jest na przejściach wewnątrzpasmowych. W odróżnieniu od klasycznych laserów półprzewodnikowych, wykorzystujących przejścia międzypasmowe, długość fali emitowanego przez nie promieniowania praktycznie nie zależy od materiału, z którego sę wykonane a jedynie od geometrii jam kwantowych stanowiących ich obszar czynny. Pozwala to na pokrycie szerokiego spektrum, długości fal od bliskiej poprzez średnią do dalekiej podczerwieni za pomocą struktur wytwarzanych na bazie GaAs i InP, materiałów, których technologia jest doskonale opanowana. Kaskadowa natura generacji promieniowania pozwala na powielanie fotonów i potencjalnie umożliwia uzyskiwanie mocy przekraczających te, które generowane są w laserach bipolarnych. Z kolei obecność tylko jednego rodzaju nośników (elektronów) eliminuje większość niekorzystnych procesów rekombinacji niepromienistej. Listę zalet laserów kaskadowych zamyka ich sub-pikosekundowa szybkość działania wynikająca z ultraszybkiej dynamiki przejść wewnątrzpasmowych. Lasery kaskadowe są idealnym źródłem promieniowania w układach detekcji zanieczyszczeń gazowych, spektroskopii molekularnej i systemach telekomunikacji w swobodnej przestrzeni. Można również myśleć o ich zastosowaniach w medycynie, do wczesnego wykrywania skażeń i substancji biologicznych.

        Na seminarium omówione będą prace prowadzone w Instytucie Technologii Elektronowej w ostatnich dwóch latach, które doprowadziły do skonstruowania pierwszych w Polsce laserów kaskadowych z GaAs/AlGaAs na pasmo średniej podczerwieni ~ 9 μm.

dr Elżbieta Janik (Instytut Fizyki PAN)

Nanodruty tellurkowe - technologia wzrostu i metody charakteryzacji

Summary
        W prezentacji omówiona będzie technologia otrzymywania nanodrutów techniką epitaksji z wiązek molekularnych metodą VLS (Vapour-Liquid-Solid) z użyciem złota jako katalizatora.
        Obiektem badań są nanodruty dwuskładnikowe tellurku cynku ZnTe oraz trójskładnikowe - z dodatkiem magnezu lub manganu - ZnMgTe i ZnMnTe, a także ich struktury heterozłączowe - radialne i liniowe.
        Przeanalizowane będą parametry technologiczne i ich wpływ na wzrost i właściwości nanodrutów, jak również wstępne próby domieszkowania. Przedstawione będą metody charakteryzacji za pomocą analizy rentgenowskiej, elektronowych mikroskopów skaningowego (SEM) i transmisyjnego (HRTEM), pomiarów fotoluminescencji i rozpraszania Ramana.

dr hab. Marek Wołcyrz (Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu)

Określanie lokalnej struktury kryształów na podstawie rozpraszania dyfuzyjnego promieniowania rentgenowskiego. Przykłady materiałów ferroicznych

Summary
Rozpraszanie dyfuzyjne - czyli sprężyste rozpraszanie niebraggowskie obserwowane w niektórych monokryształach dla promieniowania rentgenowskiego, neutronów i elektronów - niesie ze sobą informacje o lokalnej strukturze badanych materiałów. Dotyczy to nie tylko (jak w przypadku niektórych innych metod) najbliższego otoczenia wybranych atomów lub jonów, ale struktury w nieco rozleglejszej skali - od jednej do kilkunastu komórek elementarnych - jeśli tylko w badanym krysztale występują efekty "skorelowanego nieporządku" strukturalnego. Z tego punktu widzenia analiza rozpraszania dyfuzyjnego jest krokiem od klasycznej analizy strukturalnej, dostarczającej informacji o średniej strukturze, ku "krystalografii lokalnej".
W referacie omówione zostaną teoretyczne i eksperymentalne podstawy analizy efektów rozpraszania dyfuzyjnego. Pokazane zostaną sposoby modelowania lokalnej struktury przy pomocy metody Monte Carlo i udokładniania jej przy pomocy odwrotnej metody Monte Carlo. Jako materiał poglądowy przedstawione zostaną wyniki analizy dla kryształów ferroicznych - relaksorów ferroelektrycznych i ferroelastyków - dla których obserwuje się niezwykłe bogactwo efektów strukturalnego nieporządku (np. występowanie domen chemicznych i polarnych - ferro- i antyferroelektrycznych).

mgr Przemysław Romanowski (Instytut Fizyki PAN)

Badania strukturalne kryształów Si implantowanych Mn

Summary
        W ostatnich latach duży nacisk kładzie się na poszukiwanie nowych materiałów dla ich potencjalnego zastosowania w spintronice. Szczególnie ważną grupą są związki nazywane "diluted magnetic semiconductors" (DMS), w których własności magnetyczne można kontrolować poprzez domieszkowanie lub implantację jonami metali przejściowych. Jednym z takich materiałów, interesującym ze względu na łatwość pozyskiwania, niski koszt oraz kompatybilność z rozwiniętą techniką mikroelektroniki, jest krzem implantowany manganem (Si:Mn). Własności ferromagnetyczne Si:Mn zostały najpierw przewidziane w pracach teoretycznych, a następnie stwierdzone doświadczalnie. Nie ustają poszukiwania zależności własności magnetycznych (przede wszystkim temperatury Curie) od struktury Si:Mn, oraz trwają próby opracowania metod kontrolowania magnetyzmu poprzez zmianę struktury defektowej tychże związków. Jedną z metod wpływających na własności strukturalne kryształów jest poimplantacyjne wygrzewanie, zarówno w wysokich temperaturach, jak i ciśnieniu.
        Tematem przewodnim seminarium będzie pokazanie własności strukturalnych kryształów Si:Mn, poddanych poimplantacyjnemu wygrzewaniu, z uwzględnieniem zależności pomiędzy metodą wzrostu, parametrami implantacji i wygrzewania, a zmianą struktury defektowej. Pokazane zostaną m.in. wyniki pomiarów dyfrakcji poślizgowej, spektroskopii masowej jonów wtórnych, transmisyjnej mikroskopii elektronowej, oraz rozpraszania dyfuzyjnego przy użyciu mapowania sieci odwrotnej.

dr Jerzy Pełka (Instytut Fizyki PAN)

Eksperymenty Pump and Probe z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego

Summary
        Eksperymenty typu pump and probe (P&P - wzbudzenie-sonda) polegają na wygenerowaniu w badanej próbce, za pomocą impulsu wzbudzającego (pump), stanu nierównowagowego lub na inicjacji pewnego procesu, np. reakcji chemicznej. Dynamikę tego procesu/wzbudzenia monitoruje się następnie w ściśle określonych interwałach czasowych za pomocą impulsów próbkujących (probe). Od wielu lat eksperymenty P&P z zastosowaniem laserów optycznych jako źródeł impulsów pompuj?cych i próbkujących należą do podstawowych narzędzi badania dynamiki zjawisk zachodzących w materii skondensowanej.

        Użycie impulsów promieniowania synchrotronowego o energiach fotonu w zakresie XUV-SXS i X (od ultrafioletu próżniowego do twardego promieniowania rtg.), nieosiągalnych za pomocą klasycznych urządzeń laserowych, znacząco poszerzyło zakres zastosowań techniki P&P pozwalając na badania dynamiki procesów z rozdzielczością czasową i przestrzenną charakterystyczną dla tego rodzaju promieniowania. Nowe źródła IV generacji - krótkofalowe lasery na swobodnych elektronach (FEL), które emitują bardzo silne impulsy promieniowania synchrotronowego o czasie trwania rzędu kilkunastu - kilkudziesięciu femtosekund, radykalnie poprawiają możliwości badania dynamiki procesów w eksperymentach tego typu.

        Seminarium poświęcono prezentacji technik eksperymentalnych P&P, które wykorzystują impulsy promieniowania synchrotronowego. Przedstawione zostaną zasady generacji synchrotronowych impulsów próbkujących - od zastosowania typowych impulsów synchrotronowych (ang. Bunches) i tzw. Camshaft Mode, dających impulsy próbkujące w zakresie dziesiątek pikosekund, poprzez technikę Femtoslicing pozwalającą generować w pierścieniu akumulacyjnym słabe impulsy w zakresie femtosekund, aż do nowych technik przystosowanych do źródeł IV generacji. Omawiane zagadnienia zilustrowane zostaną przykładami eksperymentów, ze szczególnym uwzględnieniem badań dynamiki oddziaływania ciał stałych z impulsami promieniowania lasera FEL wykonanych z udziałem członków zespołu SL-1.1 IF PAN na laserze XUV FLASH w Hamburgu.

dr Elżbieta Dynowska (Instytut Fizyki PAN)

Nanodruty ZnTe i ZnMgTe w świetle dyfrakcyjnych badań rentgenowskich

Summary
Nanodruty ZnTe i ZnMgTe są otrzymywane metodą epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) z wykorzystaniem tzw. mechanizmu wzrostu katalitycznego. Są to specyficzne obiekty i, jako takie, wymagają różnych metod charakteryzacyjnych. Jedną z tych metod jest dyfrakcja rentgenowska. Efekty zastosowania specjalnej metodyki badań z użyciem promieniowania synchrotronowego będą przedmiotem seminarium. Pokazane zostanie, jakie informacje o nanodrutach można uzyskać interpretując odpowiednio wyniki pomiarów oraz z jakimi problemami interpretacyjnymi należało się zmierzyć. Ważnym wnioskiem wynikającym z tych badań jest to, że struktura krystaliczna drutu z danego materiału może nie być taka sama, jak struktura objętościowej fazy tegoż materiału. Biorąc pod uwagę specyfikę badanych próbek uzyskiwane wyniki trzeba rozumieć również w sposób specyficzny.

dr Anna Wolska (Instytut Fizyki PAN)

Absorpcja promieniowania synchrotronowego jako metoda
do poszukiwania wytrąceń MnSb w związkach GaMnSb

Summary
Związki GaMnAs na GaAs od wielu lat budzą nadzieje na wykorzystanie w spintronice. Jednakże najwyższa temperatura Curie uzyskana dla tego typu materiałów jest ciągle dużo poniżej temperatury pokojowej. W świetle tego, materiały zawierające MnSb wydają się być tym bardziej interesujące. Objętościowy MnSb posiada T_C wynoszące 587 K, zaś dla cienkich warstw zaobserwowano T_C sięgające 620 K. MnSb może wiec służyć jako materiał do formowania kropek i tworzenia związków, które są ferromagnetyczne powyżej temperatury pokojowej.
Zaprezentowane zostaną wyniki pomiarów dla zestawu próbek GaMnSb wykonanych różnymi metodami i na różnych podłożach. We wszystkich przypadkach podstawowym celem było uzyskanie wytrąceń MnSb. Absorpcja promieniowania synchrotronowego, jako technika czuła na otoczenie lokalne wybranego pierwiastka, jest doskonałym narzędziem umożliwiającym określenie w jaki sposób pierwiastek ów wbudowuje się w danym związku.
Pomiary XANES (X-ray Absorption Near Edge Spectra) i EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) wykonano na krawędziach K manganu w ramach czasu pomiarowego na synchrotronie DORIS w Hasylabie. Widma mierzono dla próbek schłodzonych do temperatury ciekłego azotu i przy użyciu detektora fluorescencyjnego. Jako pomoc przy opracowywaniu danych wykorzystano program FEFF 8.4 liczący teoretyczne krzywe absorpcji dla danego klastera atomów. Natomiast dane EXAFS były analizowane przy pomocy pakietu IFEFFIT.

dr Souzan abd el Aal (National Center for Radiation Research And Technology (NCRRT), Cairo, Egipt)

Activities of the Central Laboratory of the NCRRT institute. 
Exemplary results in the domain of materials science.

Summary
The Central Laboratory is a part of the National Center of Radiation Research and Technlogy that is one of four centers of Atomic Energy Authority in Egypt. The Central Laboratory is one of main research and technology laboratories in Egypt and neighboring countries. Its activites cover the studies on preparation, characterisation of various materials (polymers, pigments, functional oxides, glasses, hydrogels, pharmaceutical materials, semiconductors, optical materials). Various physicochemical propertes are studied using specialised modern equipment. In the talk the activities of the Lab will be presented as well as some recent results obtained for oxides, polymers, ceramics and composite materials.

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

Pliniańskie erupcje wulkaniczne

Summary
Szczególne miejsce wśród erupcji wulkanicznych zajmują tzw. erupcje pliniańskie, które są często kataklizmami na dużą skalę, powodującymi duże zniszczenia i wielotysięczne ofiary śmiertelne. Towarzyszą im trzęsienia ziemi i fale tsunami. Najsłynniejszą erupcją tego typu był wybuch Wezuwiusza w 79 r., podczas którego zniszczone zostały Pompeje, Herkulanum i Stabiae. Świadkami tego wydarzenia byli: Pliniusz Starszy, który zmarł podczas obserwacji erupcji, oraz Pliniusz Młodszy, który sporządził jej dokładny opis, i to właśnie na ich cześć erupcje tego typu nazywane są pliniańskimi. Omówione będą procesy fizyczne prowadzące do powstawania wulkanów oraz czynniki determinujące rodzaj ich erupcji i określające czy produktami erupcji będą strumienie lawy, czy materiały piroklastyczne (tefra), tj. bomby wulkaniczne, pumeks i popioły. Przedstawiony zostanie - ustalony przez archeologów i wulkanologów dopiero w latach osiemdziesiątych XX wieku - rzeczywisty przebieg erupcji z 79 r. Na jego przykładzie omówione będą procesy fizyczne prowadzące do tworzenia się kolumny erupcyjnej i pojawienia się opadu materiałów piroklastycznych. Zaprezentowany będzie też mechanizm powstawania najbardziej niebezpiecznych, niszczących i śmiercionośnych zjawisk - strumieni piroklastycznych, które są turbulentną mieszaniną gorących gazów i tefry (~500°C), staczającą się po zboczach wulkanu z szybkością huraganu (~100 km/h).

Uroczyste Seminarium z okazji 35-lecia
Środowiskowego Laboratorium Badań Rentgenowskich i Elektronomikroskopowych  ( )

dr hab. Wojciech Szuszkiewicz (Instytut Fizyki PAN)

Rozpraszanie ramanowskie jako metoda badania własności strukturalnych

Summary
        W roku bieżącym mija 80 rocznica odkrycia zjawiska nieelastycznego rozpraszania światła w ośrodku materialnym. Pierwsza obserwacja tego efektu przez hinduskiego fizyka Ramana uhonorowana została przyznaniem mu Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 1930 r. Pomiar efektu nazwanego jego imieniem stał się jedną z bardzo efektywnych metod badania dynamiki fazy skondensowanej. W przypadku ciał staśych głównym obiektem badań jest dynamika sieci krystalicznej, ale rozpraszanie ramanowskie służyć może do badania całego szeregu wzbudzeń w ciałach stałych, mających charakter zarówno indywidualny (takich jak na przykład wzbudzenia elektronowe w układzie poziomów energetycznych domieszki czy drganie atomu domieszki w krysztale) jak i kolektywny (fonony, plazmony, magnony, fale gęstości ładunku itd.).
        Celem seminarium jest zwrócenie uwagi na przydatność badania rozpraszania ramanowskiego również do określania własności strukturalnych ciała stałego. Po krótkim wprowadzeniu i przypomnieniu podstawowych informacji o rozpraszaniu światła przedstawiona zostanie metoda pomiaru tego efektu. Badania rozpraszania ramanowskiego zilustrowane zostaną szeregiem przykładów ograniczonych wprawdzie tylko do kryształów półprzewodnikowych, ale obejmujących tym nie mniej szeroki wachlarz badanych obiektów (kryształy masywne, heterostruktury, druty kwantowe, czy nanokryształy). Prezentowane przykłady oparte bedą w dużej mierze o wyniki szeregu współprac naukowych, prowadzonych przez prelegenta w latach ubiegłych w IF PAN (głównie z kilkoma zespołami z SL1, ale także z SL3 czy ON.4), w wybranych przypadkach pokazane będą także typowe wyniki opublikowane w literaturze fachowej.

dr Ryszard Iwanowski (Instytut Fizyki PAN)

O poszukiwaniu jednowartościowego manganu w ciele stałym z pomocą spektroskopii fotoelektronowej

Summary
        Moje zainteresowanie w/w tematem jest ubocznym efektem badań monokrystalicznych warstw MnTe o strukturze blendy cynkowej (współpraca z SL-3), prowadzonych przy użyciu rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS). Analiza widm XPS poziomu Mn 2p w zb-MnTe wykazała bowiem istnienie przyczynku od Mn w stanie ładunkowym +1 {Mn(I)} - temu zostanie poświęcona I część wykładu.
        Ze względu na brak doniesień literaturowych informujących o wykryciu (metodą XPS) jednowartościowego Mn w ciele stałym, w części II omówię kilka przykładów prac dotyczących fotoelektronowych badań międzywierzchni (interface'ów) z udziałem Mn, których wyniki niedwuznacznie wskazują na pojawienie się przyczynku od Mn(I) (pomimo braku takich sugestii ze strony autorów).

Prof. Hartmut Fuess (Institute of Materials Science, Darmstadt University of Technology)

X-Ray Diffraction and Electron Microscopy Studies on Piezoceramics

Summary
The microstructure and the relation with the function of piezoceramics is investigated by in situ measurements with synchrotron x-rays, neutrons and electron microscopy.
Research is carried out on lead zirconate titanate Pb(Zr_xTi_1-x)O₃ in a range of composition around x=0,5 close to the morphotropic phase boundary. The change of electric domains and crystal structure as a function of temperature and electric field is correlated with the electric behaviour. First structural studies on lead-free materials by these methods will also be reported.

mgr Jacek Kucytowski (Uniwersytet Śląski)

Wpływ defektów punktowych na zmianę parametrów sieciowych monokryształów Si i wybranych tlenków metali stosowanych w optoelektronice

Summary
Postęp w technologii elektronicznej i komunikacyjnej uwarunkowany jest rozwojem nauki o materiałach, a zwłaszcza poznaniem własności materiałów półprzewodnikowych i optoelektronicznych. Ciągłe zmniejszanie skali przyrządów półprzewodnikowych, gdy nawet pojedyncze defekty punktowe lub niewielkie aglomeraty mogą spowodować ich zniszczenie, prowadzi do wzrostu zainteresowania badaniami defektów o submikrometrycznym ich wymiarze. Z drugiej jednak strony szybki rozwój optoelektroniki wywołuje zapotrzebowanie na nowe materiały, często powstające tylko poprzez subtelne ich domieszkowanie, dla osiągnięcia zupełnie nowych zastosowań. Takie optoelektroniczne urządzenia, emitujące światło w wyniku rekombinacji elektronów i dziur, są czułe na śladowe ilości obcych atomów, które równocześnie wywołują odkształcenie sieci. Kontrola obecności i sposoby regulacji różnych mikrodefektów, które wywołują te odkształcenia, jest niezwykle trudna zarówno z naukowego punktu widzenia jak również z punktu technologicznego. W kryształach zbliżonych do doskonałych nawet niewielkie ilości defektów punktowych lub ich klasterów wprowadzają efekty rozmiarowe, a także niejednorodności gęstości elektronowej, które powodują odkształcenia sieci. Dlatego też w trakcie wystąpienia zostaną przedstawione wyniki badań prowadzonych w Zakładzie Krystalografii Uniwersytetu Śląskiego, które miały na celu określenie wpływu domieszkowania monokryształów półprzewodników i tlenków niemetali na zmiany parametrów sieciowych. Badania te prowadzono przy użyciu dyfraktometrycznej metody Bonda o precyzji pomiaru δa/a = 10^-6. Do badań wykorzystywano monokryształy o różnym stopniu zdefektowania poczynając od niemal idealnego bezdyslokacyjnego krzemu i krzemu domieszkowanego, a następnie skoncentrowano się na możliwościach identyfikowania defektów w typowych kryształach laserowych, takich jak niobian litu (LiNbO₃) czysty i domieszkowany jonami ziem rzadkich, wanadian itrowy (YVO₄) - czysty i domieszkowany neodymem, oraz granat itrowo - gadolinowy (Y₃Al₅O₁₂) domieszkowany iterbem.

doc. Andrzej Misiuk (ITE)

Przemiany strukturalne / magnetyzm krzemu domieszkowanego atomami niemagnetycznych pierwiastków

Summary
Wykrycie uporządkowania magnetycznego w krzemie domieszkowanym / implantowanym manganem, Si:Mn, o T_c ≥ 400° C, potwierdzone w licznych pracach poczynając od 2006 roku, wzbudziło nadzieję na powstanie spintroniki krzemowej, kompatybilnej z aktualnie dominującą mikroelektroniką na bazie krzemu.
Badania wykonane w ITE, także we współpracy z IF PAN, potwierdziły uporządkowanie magnetyczne Si:Mn, w tym szczególnie po wygrzaniu w warunkach wysokich ciśnień - temperatur. Co więcej, stwierdzono także uporządkowanie magnetyczne w krzemie implantowanym jonami "niemagnetycznych" pierwiastków, He⁺, Si⁺, V⁺ i Cr⁺.
Na Seminarium podane zostaną, częściowo wstępne, informacje na temat przemian strukturalnych w as implanted i wygrzewanych Si:He, Si:Si, Si:Cr i Si:V i omówione możliwe uwarunkowania strukturalne obserwowanego eksperymentalnie quasi-ferromagnetyzmu.
ukrywania obiektów (ang. 'cloaking'). W trakcie seminarium zostanie przedstawiony wstęp dotyczący wyżej wymienionych materiałów oraz droga autorów do uzyskania tego typu materiałów poprzez wykorzystanie mechanizmu samo-organizacji występującego we wzroście eutektyków.

dr D. A. Pawlak (Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie)

Samoorganizujące się struktury eutektyczne - na drodze do nowoczesnych zastosowań w fotonice (kryształy fotoniczne, metamateriały)

Summary
Od niedawna w dziedzinie fotoniki rozwijają się dwie nowe grupy materiałów: kryształy fotoniczne oraz metamateriały. Kryształ fotoniczny to optyczny analog kryształu półprzewodnika - pozwala na kontrolę propagacji fali elektromagnetycznej w podobny sposób jak w półprzewodniku elektronów. Metamateriały to materiały kompozytowe, wykazujące się szczególnymi własnościami elektromagnetycznymi, nie obserwowanymi w naturze i nie istniejącymi w poszczególnych materiałach. Szczególne właściwości obserwowane w metamateriałach to np. ujemny współczynnik załamania, sztuczny magnetyzm, możliwość ukrywania obiektów (ang. 'cloaking'). W trakcie seminarium zostanie przedstawiony wstęp dotyczący wyżej wymienionych materiałów oraz droga autorów do uzyskania tego typu materiałów poprzez wykorzystanie mechanizmu samo-organizacji występującego we wzroście eutektyków.

dr Jarosław Majewski (Los Alamos National Laboratory)

Adaptible Polymer with Tunable Hydration Cushions Model Biomembrane

Summary
A hydrated cross-linked surface-tethered poly(NIPAAm) network capable of five-fold change in thickness over a 15°C temperature range has been demonstrated to support a single lipid bilayer in a liquid environment. The polymer changes from a collapsed-state thickness of ~15 nm at 37°C and 65 vol% water to a thickness of over 80 nm at 25°C and over 90 vol% water. It returns back to its collapsed state-with the bilayer intact-upon temperature increase. The hydration of the region adjacent to the membrane can be altered in situ, prompting far-reaching applications for the system as a surrogate cellular membrane. The neutron scattering results of the above hybrid polymer-membrane system will be presented.

doc. dr hab. Wojciech Wierzchowski (ITME)

Badania monokryształów oraz warstw epitaksjalnych i implantowanych węglika krzemu w synchrotronowej wiązce białej i monochromatycznej

Summary
W trakcie referatu przedstawię najważniejsze problemy i typowe wyniki badań monokryształów i struktur warstwowych węglika krzemu opartych o topografię synchrotronową i badania krzywych dyfrakcyjnych, z zastosowaniami symulacji numerycznej.
W niektórych przypadkach pokażę wiążące się z tematem przykłady uzyskane na innych materiałach.

doc. dr hab. Jadwiga Bąk-Misiuk (Instytut Fizyki PAN)

Wpływ warunków wygrzewania na strukturalne własciwości cienkich warstw GaMnAs/GaAs

Summary
W ostatnich latach obserwuje się na świecie gwałtowny rozwój nowej gałęzi elektroniki, tzw. spintroniki. Naturalnymi kandydatami na materiały spintroniczne są tzw. półprzewodniki półmagnetyczne (DMS), czyli mieszane kryształy klasycznych półprzewodników, w których kontrolowana część niemagnetycznych kationów jest zastąpiona przez jony magnetyczne. Uważa się, że najlepszymi kandydatami na materiały spintroniczne są DMSy oparte na związkach grupy III-V. Mimo, że w ciągu ostatnich lat na świecie zrobiono bardzo duży wysiłek, aby uzyskać ferromagnetyczny w temperaturze pokojowej półprzewodnik z grupy III-V dotychczas takiego materiału nie udało się wytworzyć. W GaMnAs jednofazowych temperatura Curie nie przekracza 200 K. Z drugiej strony wykazano, że w podczas wysokotemperaturowego wygrzewania cienkich warstw GaMnAs powstają wytrącenia ferromagnetyczne w wyniku, czego otrzymuje się dwufazowy materiał ferromagnetyczny (często w temperaturze pokojowej).
W referacie będą przedstawione wyniki badań-rentgenowskich i elektronomikroskopowych cienkich warstw GaMnAs/GaAs, o różnej zawartości Mn, wygrzewanych w temperaturach 500°C i 660°C. W materiałach tych zaobserwowano nanowydzielenia fazy MnAs, których struktura krystalograficzna zależała od temperatur wygrzewania.

dr Michela Brunelli (ESRF, Grenoble, France)

Synchrotron radiation and application of X-ray powder diffraction in the investigation of modern complex materials using crystallographic methods and Pair Distribution Function analysis

Summary
X-ray diffraction and powder X-ray diffraction are important and often unique crystallographic tools to determine the structures of polycrystalline materials. One of the major general strengths of powder diffraction is the ability to carry out measurements under a wide range of conditions. In this seminar I will first give a general overview of the diverse research activities carried out at the 3^rd generation European synchrotron, the ESRF, in Grenoble (France) and at the High Resolution Powder Diffraction beam line ID31. Examples range from powder crystallography, to measurement of residual strain in bulk materials, and in-situ measurements including the exploration of phase diagrams with temperature, the kinetics of chemical reactions, following the changes in the crystalline components in electrochemical cells with charging and discharging, etc.
The combination of narrow peaks, accurate peak positions and intensities has advantages for crystallographic measurements. The determination of completely unknown structures using powder X-ray diffraction has been established as a viable technique: advances in instrumentation and methodologies have enhanced the number of successes in this area, demonstrating the competence of powder diffraction to deal with structures that cannot be studied using single crystal diffraction. In my work, both new direct space approaches and more conventional crystallographic methodologies have been adopted to solve the problem of structure determination from powder diffraction data.
I will then focus on a different area of research, which is the Pair Distribution Function (PDF) analysis method for the investigation of crystalline or partly crystalline materials, PDF analysis is a powerful tool yielding crucial information on the atomic-scale structures of nanosized materials. An increasing number of topics are today tacked by PDF analysis by neutron and X-ray powder diffraction. Nanostructured materials, nanoporous materials, frame-host interaction in zeolites, nano-scale structures (local structures versus average structures) in complex materials for modern applications have been investigated using synchrotron X-ray PDF analysis at the high reciprocal-space (Q) resolution powder diffraction beam line ID31 at the ESRF (France). In this talk I will show some recent results in these areas of research from data collected using hard X-rays at ID31.

prof. dr hab. inż. Andrzej Zięba (Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, AGH, Kraków)

"ZJAWISKO STATYSTYKI KRYSTALITÓW"
Nowe wyniki dot. klasycznego problemu

Summary
Przy pomiarze dyfracyjnym na próbce proszkowej liczba dyfraktujących krystalitów pozostaje skończona, co prowadzi do losowych fluktuacji natężenia wiązki ugiętej. Pomimo ważności tego "zjawiska statystyki krystalitów" dla metodyki badań dyfrakcyjnych temat ten w ostatnim półwieczu pojawią się kilku tylko pracach.

W referacie przedstawię nowe wyniki:
(a) eksperymenty na proszkach o szerokim zakresie wielkości krystalitów,
(b) metodykę opracowania danych, wykorzystująca "własny" estymator odchylenia standardowego dla danych skorelowanych,
(c) przyczynek do teorii zjawiska.

dr Jarosław Majewski (Los Alamos National Laboratory)

Overview of Scientific Activities at Los Alamos Neutron Scattering Center

Summary
The overview of the neutron scattering operations and user program at the Los Alamos Neutron Scattering Center will be given.

dr Halina Krzyżanowska (Instytutu Fizyki, Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie)

Własności warstw SiO₂/Si zawierających nanokrystality półprzewodnikowe wytworzone metodą implantacji jonowej

Summary
Implantacja jonowa jest stosowaną na szeroką skalę techniką umożliwiającą wprowadzanie domieszek do materiałów półprzewodnikowych. Obecnie, w połączeniu z wygrzewaniem poimplantacyjnym, technika ta wykorzystywana jest również do wytwarzania nanostruktur zarówno w materiałach półprzewodnikowych jak i izolacyjnych.
W trakcie referatu zaprezentowane zostaną wyniki uzyskane technikami: spektroskopii fotoelektronów wzbudzanych promieniami X (XPS), rozpraszania Brillouina oraz elipsometrii spektralnej.
Metoda XPS pozwala na wyznaczenie profili głębokościowych atomów germanu i krzemu w różnych związkach chemicznych. Analiza tych wyników umożliwiąa poznanie mechanizmu tworzenia się nanokrystalitów Ge oraz Si, co jest istotne ze względu na potencjalne zastosowania tego typu struktur w optoelektronice. Pomiary XPS dostarczyły cennych wskazówek do interpretacji widm brillouinowskich i były pomocne dla wyznaczenia prędkości fal akustycznych i stałych sprężystości w warstwach SiO₂/Si, w których utworzyły się nanostruktury germanowe i krzemowe. W celu uzupełnienia informacji o stałych dielektrycznych warstwy SiO₂ zawierajęcej nanokrystality wykonane zostały pomiary techniką elipsometrii spektralnej. Uzyskane wyniki pozwoliły na wyjaśnienie zmian prędkości fal akustycznych w warstwach poddanych implantacji jonowej.

dr hab. Wojciech Szuszkiewicz (Instytut Fizyki PAN)

Nanotechnologia w starożytnym Egipcie

Summary
Powszechne zainteresowanie wszelkimi materiałami typu "nano" pojawiło sie na przełomie uprzedniego i bieżącego wieku, kiedy przy pomocy szeregu często bardzo skomplikowanych metod zaczęto intensywnie wytwarzać i badać własności zarówno pojedynczych nanokryształów czy kropek kwantowych, jak i całych układów takich obiektów. Warto w tej sytuacji przypomnieć, że nieliczne przypadki stosowania technologii i procedur związanych z wytwarzaniem bądź wykorzystywaniem własności wybranych nanoobiektów znane są już od stuleci (na przykład dotyczy to uzyskiwania szkła o intensywnej rubinowej barwie). Wyniki częściowo jeszcze nie opublikowanych badań, prowadzonych przez naukowców francuskich w ciągu dosłownie ostatnich lat przy użyciu najbardziej wyrafinowanych urządzeń pomiarowych, takich jak transmisyjny mikroskop elektronowy o wysokiej rozdzielczości czy synchrotron pozwoliły na zaskakujące odkrycie. Okazało się, że nawet uporządkowane układy samoorganizujących się kropek kwantowych nie są wcale (jak przypuszczano) wynalazkiem ostatniej dekady, bo z powodzeniem i to powszechnie stosowano je już w starożytnym Egipcie...

mgr Marcin Klepka (Instytut Fizyki PAN)

Wyznaczenie koordynacji Fe w kompleksach żelazo-chitosan za pomocą rentgenowskiej spektroskopii absorpcyjnej

Summary
Chitosany są pierścieniowymi polimerami pochodzenia naturalnego. Powstają one w procesie deacetylacji chityny, naturalnie występującej między innymi w pancerzach skorupiaków morskich, głównie krabów i homarów. Oba materiały są ważnymi naturalnymi polimerami. Dzięki takim cechom chitosanów jak: bioaktywność, biokompatybilność, łatwa biodegradacja, a przede wszystkim zdolność do związywania w swoją strukturę metali ciężkich i toksycznych, materiały te znajdują coraz szersze zastosowanie w biomedycynie.
Badaniom poddano chitosan z krzyżowo połączonymi atomami żelaza (Ch-Fe-CL) oraz karbokymetylchitosan z Fe (N-CM-Ch-Fe). Oba procesy tzn. krzyżowe łączenie przez atomy metalu, jak również przyłączanie grup karboksylowych do pierścieni chitosanów ma na celu zwiększenie adsorpcji tych materiałów. Fakt związywania w strukturę tych polimerów metali w połączeniu z ich właściwościami magnetycznymi daje możliwość zastosowania chitosanów jako biotransporterów leków. Mimo intensywnych badań nad tymi materiałami ciągle pozostaje niedobór informacji odnośnie koordynacji żelaza i rodzaju jego najbliższych sąsiadów.

dr Anna Wolska (Instytut Fizyki PAN)

Struktura lokalna w cienkich warstwach związków GeMnTe i GeEuTe badana przy pomocy promieniowania synchrotronowego

Summary
Materiały, które mogą być wykorzystane w spintronice wzbudzają żywe zainteresowanie. Szczególną uwagę poświęca się tzw. rozcieńczonym półprzewodnikom magnetycznym bazujących na związkach grup II-VI lub III-V, a także IV-VI domieszkowanych metalami przejściowymi i/lub pierwiastkami ziem rzadkich. Podstawowym celem jest znalezienie takiego materiału, którego temperatura Curie (Tc) byłaby wyższa od temperatury pokojowej.

W przypadku GeTe domieszkowanego Mn Tc zależy od koncentracji Mn i może dojść 140 K dla Ge_0.5Mn_0.5Te. Dodanie kolejnej domieszki, np. Eu, wpływa na własności magnetyczne materiału i pozwala na osiągnięcie relatywnie wysokiej Tc przy dużo niższej zawartości Mn.

Pomiary absorpcji promieniowania synchrotronowego dla cienkich warstw GeMnTe i GeEuTe zostały przeprowadzone w Hasylabie. Wykonano pomiary XANES (X-ray Absorption Near Edge Spectra) i EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) na krawędziach K manganu i germanu oraz pomiary XANES krawędzi L3 Eu. Wszystkie widma zebrano dla próbek schłodzonych do temperatury ciekłego azotu i przy użyciu detektora fluorescencyjnego.

Przy opracowywaniu danych z pomiarów XANES wykorzystano program FEFF 8.4 liczący teoretyczne krzywe absorpcji dla zadanego klastera atomów. W tych obliczeniach skoncentrowano się na związkach Europu. Dane EXAFS były analizowane przy pomocy programu Artemis (z pakietu IFEFFIT).

Prof. Mauro Rovezzi (CNR-INFM-OGG GILDA CRG BM08 c/o ESRF, Grenoble, France)

Summary
Semiconductors doped with magnetic ions (DMS) are promising materials for applications in the emerging field of spin-electronics. To address this challenge, a relatively high amount of magnetic impurities should enter the host crystal structure without phase separation. X-ray absorption fine structure is a technique well suited for probing the short-range order, so as to understand the underlying mechanisms responsible for the special physical properties of these materials. The starting point of this study involves the historical (II,Mn)VI DMS that show Mn incorporation at substitutional sites up to relatively high concentrations and the well known GaAs doped with Mn grown at non-equilibrium conditions (low-temperature molecular-beam epitaxy), where the creation of Mn Interstitial defects reduce the ferromagnetic transition temperature. I also report data on Mn-As bonds, which is an essential step in understanding Mn-catalyzed nano-wires that are expected to play a key role in fabricating I-D DMS devices. A new promising material is Fe-doped GaN showing interesting magnetic properties when doped around the solubility limit of Fe. In this case the key issue is the transition from Fe substitutional to the precipitation of Fe-rich nano-crystals at the conditions of spinodal decomposition. This phenomenon is also responsible for the high Curie temperature observed in Mn-rich nano-columns in Ge, where understanding local structure around Mn is a demanding challenge.

Prof. dr hab. Detlef Hommel (Instytut Fizyki Ciała Stałego, Uniwersytet w Bremie)

Nanostructuring with Focused Ion Beam

Summary
Modern optoelectronic is based on low dimensional structures. They are grown by epitaxial methods like molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic vapour phase epitaxy (MOVPE) usually with quantum films or quantum dots as optically active region.
Recently focused ion beam (FIB) facilities are used to produce out of that new structures on a micro- or even nanometer scale like micropillars, mesa or TEM specimens for defect characterization. In the talk the basic principles of such a FIB will be presented and different applications discussed.
The focused ion beam used in Bremen is a dual-beam system with an electron gun for SEM-investigations (imaging of nanostructures) and a Ga-source for ion milling. Structures down to 15 nm can be produces and the imaging resolution is 3 nm. In addition a metal or insulator film can be deposited locally. Such a dual-beam system is needed to minimize damager produced by secondary ions when imaging the produces nanostructures.
Examples will be given for micropillars, mesas with single quantum dots inside and TEM speciemens as well for wide bandgap II-VI and nitride semiconductors.

dr Paweł Piszora (Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu)

Możliwości i granice stosowalności analizy Rietvelda w badaniach strukturalnych polikrystalicznych materiałów elektrodowych

Summary
Zrozumienie zmian strukturalnych zachodzących w materiałach elektrodowych podczas ładowania i rozładowywania ogniw, w funkcji temperatury i ciśnienia a także w zależności od modyfikacji składu chemicznego pozwala na zaprojektowanie nowych materiałów, a także udoskonalenie już istniejących pod kątem zoptymalizowania parametrów elektrochemicznych.

Zaprezentowane zostaną wyniki dotyczące grupy materiałów tlenkowych wywodzących się z LiMn₂O₄. Materiały te badane są głównie pod kątem zastosowań w odwracalnych ogniwach litowo-jonowych. Wyróżniają się one szczególnie niskimi kosztami wytwarzania i małą toksycznością. Również cienkowarstwowe baterie litowo-jonowe przyciągają ostatnio uwagę ze względu na osiągane parametry elektrochemiczne i łatwości dostosowania do potrzeb projektowych.

Udokłanienie metodą Rietvelda struktury materiałów polikrystalicznych jest bardzo popularną i użyteczną techniką. Analiza Rietvelda pozwala na określenie rozkładu kationów w elektrodowych tlenkach litowo-manganowych, ale również w niektórych przypadkach, na rozróżnienie stopnia utlenienia jonów manganu. Kluczowa rolę, przy tak niewielkich różnicach w ilości elektronów, odgrywa asymetryczne obsadzenie orbitali walencyjnych i wynikający z niego efekt Jahna-Tellera.

Możliwości i granice stosowalności analizy Rietvelda zostaną przedstawione w aspekcie subtelnych zmiany strukturalnych, efektów mikrostrukturalnych, określania obsadzeń węzłów sieci krystalicznej, wyznaczania składu fazowego oraz pośredniego wyznaczanie stopnia utlenienia.

Zostanie przedstawione znaczenie strategii zbierania danych i jej wpływ na rezultaty analizy Rietvelda, gdyż o jakości udokładnienia nie zawsze decydują ograniczenia metody Rietvelda, lecz wybór układu pomiarowego, jego konfiguracja i strategia samego pomiaru.

Aby uniknąć nieporozumień przy oznaczaniu i udokładnianiu struktury najlepiej zastosować pomiary wysokorozdzielcze z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego. Jednak przy tak precyzyjnych pomiarach często można zaobserwować efekty mikrostrukturalne, objawiające się na dyfraktogramach zmianami w kształcie refleksów. Wybór odpowiedniej funkcji pozwalającej na dopasowanie profili refleksów decyduje więc o jakości udokładnienia. Przedstawione zostaną sposoby uwzgledniania zmian w obrazie rentgenowskim, przez powiązanie ich z efektami mikrokrystalicznymi.

Uwzględnianie kolejnych efektów wymaga wprowadzenia do udokładnienia coraz większej liczby parametrów. W konsekwencji poszerzenia refleksów związane z wielkością krystalitów i naprężeniami mogą zostać skompensowane przez inne parametry o podobnym wpływie na kształt refleksu i ostatecznie prowadzić do błędnej interpretacji wyniku udokładnienia. Analiza Rietvelda wymaga unikania wielu pułapek. W przypadku skomplikowanych struktur z wieloma nakładającymi się liniami, układów wielofazowych itp. rezultaty udokładnienia powinny być analizowane ze szczególną starannością. Pomimo tego, w pewnych wypadkach może być to jedyna dostępna metoda.

Z ilością uwzględnianych parametrów zwiększają się wymagania co do ilości obserwowanych refleksów. Musimy o tych rosnących wymaganiach pamiętać również w kontekście projektowania linii dyfrakcyjnej przy Polskim Synchrotronie, aby jakość pomiaru nie limitowała informacji strukturalnych możliwych do uzyskania w wyniku analizy Rietvelda.

mgr Adam Kwiatkowski (Instytut Fizyki Doświadczalnej UW)

Badania własności magnetycznych materiałów kompozytowych MnAs/GaAs - pierwsze kroki

Summary
Referat będzie poświęcony próbom systematycznego zbadania własności magnetycznych warstw GaAs zawierających wytrącenia MnAs o strukturze heksagonalnej lub GaMnAs o strukturze blendy cynkowej, które mają rozmiary od kilku do kilkudziesięciu nanometrów. Zostaną przedstawione wyniki pomiarów namagnesowania i prosty model który według autorów tłumaczy jakościowo istotę mechanizmu decydującego o obserwowanych własnościach magnetycznych tych materiałów. Zostaną też przedstawione trudności eksperymentalne i trudności związane z ilościową interpretacją wyników.

dr Agnieszka Witkowska (Politechnika Gdańska)

Badania XAFS nanostrukturalnej platyny w warunkach pracy ogniwa paliwowego PEM

Summary
       W dobie zbliżającego się z dużym prawdopodobieństwem kryzysu ekologiczno energetycznego oraz wysokiego poziomu zużycia wyczerpywalnych paliw kopalnianych, które obecnie pokrywają około 85-90% światowego zapotrzebowania na energię, bardzo ważne staje się opracowanie nowego, alternatywnego źródła energii. Najbardziej praktyczną propozycją wydają się być obecnie tzw. ogniwa paliwowe, a wśród nich ogniwa z membranami polimerowymi typu PEM (z ang. polymer electrolyte membrane lub proton exchange membrane). Wspomniane ogniwa są lekkie i wydajne, charakteryzuje je szerokie spektrum potencjalnych zastosowań oraz niska temperatura pracy. Jednak jedną z ich głównych wad jest niska wydajności procesu redukcji tlenu.
       Obecnie najefektywniejszym rozwiązaniem tego problemu jest wykorzystanie rzadkiej i dość drogiej platyny. Dlatego też optymalizacja parametrów warstwy katalitycznej katody polega głównie na zwiększeniu aktywnej powierzchni właściwej platyny [m²_Pt/g_Pt], przy jednoczesnym obniżeniu zużycia platyny [mg_Pt/cm²_elekt.]. Cel ten można osiągnąć na kilka sposobów, m.in. zmniejszając rozmiar granul platyny (nawet do 1-2nm), zastępując czystą platynę jej stopami np. z kobaltem, rutenem, złotem, czy też modyfikując powierzchnię metalicznych granul przy użyciu np. heteropolikwasów. W tej sytuacji kontrola struktury takich nano-obiektów i jej powiązanie z wydajnością elektrochemiczną ogniwa paliwowego staje się ważnym zagadnieniem przy projektowaniu nowych materiałów katalitycznych, a technika XAFS okazuje się idealnym narzędziem do realizacji tego zadania badawczego.
       W trakcie referatu zaprezentowana zostanie komórka ogniwa paliwowego zmodyfikowana tak, aby we względnie krótkim czasie możliwe było uzyskanie dobrej jakości widma XAFS in situ, czyli w realnych warunkach pracy ogniwa PEM (w temperaturze do 80°C, przy przepływie wodoru i tlenu rzędu 50--150 ml/min i przy skrajnie niskiej gęstości powierzchniowej katalizatora, od 1 do 0.1 mg/cm²).Na kilku przykładowych pomiarach zrealizowanych przy pomocy takiej komórki przedstawione zostaną jej potencjalne możliwości i opisana zostanie zastosowana metodologia analizy widm nano-stuktur, która pomimo wysokiego stopnia nieporządku badanych obiektów pozwala na obserwacje subtelnych modyfikacji strukturalnych indukowanych zmiennymi warunkami pracy ogniwa.

dr Rafał Jakieła (Instytut Fizyki PAN)

Spektroskopia masowa jonów wtórnych

Summary
Spektrometria masowa jonów wtórnych ma szerokie zastosowanie do badania procesów dyfuzji atomów w ciałach stałych jak również czystości i jakości struktur półprzewodnikowych otrzymanych różnymi metodami epitaksjalnymi. Na wykładzie zostaną omówione podstawy techniki SIMS tj.: budowa aparatury, fizyczne podstawy spektrometrii masowej oraz analiza ilościowa. Zaprezentowane zostaną również możliwości metody z szczególnym uwzględnieniem problemów, która pojawiły się w przypadku pomiarów SiC.

dr Piotr Dłużewski (Instytut Fizyki PAN)

Skutki przepływu prądu elektrycznego o bardzo dużym natężeniu

Summary
Prądy elektryczne o dużym natężeniu znajdują zastosowanie w wielu urządzeniach codziennego użytku np. spawarkach, drążarkach elektroiskrowych, zapalnikach, bezpiecznikach topikowych. Podstawowym zjawiskiem jest wydzielanie ciepła zgodnie z prawem Joule'a-Lentza prowadzące do wzrostu temperatury i zmiany stanu skupienia. Istotnym parametrem jest szybkość narastania impulsu prądowego. Przy nanosekundowych szybkościach narastania obserwowane są dodatkowe zjawiska polegające na tworzeniu się fal uderzeniowych, emisji promieniowania elektromagnetycznego oraz rozpadu na fragmenty o mikroskopijnych wymiarach. Przy "przepływie" prądu wiązki elektronowej o gęstości 3 × 10⁴ A cm^-2 przez cienką warstwę metalu czy półprzewodnika następuje "odparowanie" atomów warstwy przy jednoczesnym zachowaniu pierwotnej struktury krystalicznej pozostałego materiału. Zaprezentowane zostaną wyniki eksperymentów oraz podjęta będzie próba wyjaśnienia mechanizmów fizycznych odpowiedzialnych za obserwowane efekty.

mgr Aleksandra Czyżak (Instytut Fizyki PAN)

Naprężenia w lateralnych strukturach epitaksjalnych badane metodą wysokorozdzielczej dyfrakcji rentgenowskiej

Summary
Przedstawię wyniki pomiarów naprężeń w lateralnych warstwach epitaksjalnych (ELO) GaAs otrzymanych z fazy ciekłej na podłożach GaAs z maską SiO2. Do pomiarów wykorzystano technikę dyfrakcji rentgenowskiej z wysoką rozdzielczością przestrzenną. Pokażę, że zastosowanie tej metody pozwala zmierzyć parametry sieci, rozkład i kierunek wygięcia warstw ELO, jak również z dużą precyzją odwzorować kształt płaszczyzn sieciowych. Ponadto możliwa jest detekcja bardzo słabych resztkowych naprężeń spowodowanych niejednorodnością domieszkowania warstw. Zatem, wykorzystana metoda badawcza pozwala na kompleksową analizę naprężeń w lateralnych strukturach epitaksjalnych. Otrzymane wyniki porównam z wynikami uzyskanymi przy pomocy standardowej analizy warstw ELO techniką dyfrakcji rentgenowskiej.

dr Paweł Kowalczyk (Katedra Fizyki Ciała Stałego, Uniwersytet Łódzki)

Nanocząstki, nanowłókna, metale badania mikroskopią i spektroskopią tunelową

Summary
W chwili obecnej badania różnego typu nanoukładów koncentrują się głównie na ichzastosowaniach przemysłowych. Nanoobiekty znaleźć można praktycznie wszędzie począwszy od płynów do mycia szyb, w farbach, sprzęcie AGD a skończywszy na układach pamięci komputerowych czy też matrycach wyswietlaczy LCD. Fakt, że obiekty o nanometrowych rozmiarach znalazły tak szerokie zastosowania wiąże się z tym że wykazują one bardzo ciekawe właściwości fizyczne, a "fizyka" takich obiektów związana jest bezpośrednio z ich wymiarowością. Obiekty tego typu można badać na wiele sposobów między innymi wykorzystując mikroskopię bliskich oddziaływań, która pozwala na prowadzenie badań w skali nanometrowej. Co więcej wykorzystanie spektroskopii tunelowej pozwala na pomiar lokalnej funkcji gęstości stanów elektronowych, która pozwala na określenie własności elektrycznych badanych nanoobiektów.
W tej prezentacji przedstawione zostaną wyniki badań prowadzonych w Zakładzie Fizyki i Technologii Struktur Nanometrowych prowadzone na różnego typu nanoobiektach poczynając od fulerenów i nanocząstek poprzez nanorurki węglowe, włókna z węglika krzemu a kończąc na modyfikacjach powierzchni TiO₂. Ze względu na zastosowanie wysokich temperatur w trakcie badań niektórych materiałów przeprowadziliśmy również serię badań wysokotemperaturowych na powierzchni złota, które to wydaje się na tyle prostym materiałem, że wyniki na nim uzyskanemogą być wykorzystane przy interpretacji pomiarów uzyskanych na bardziej skomplikowanych powierzchniach. W końcowej części referatu zaprezentowane zostaną nowe perspektywy i kierunki badań rozwijające się w naszym zespole.

dr Jarosław Majewski (Los Alamos National Laboratory)

Polymers in Restricted Geometries: Neutron Scattering Investigations of Confined Polymeric Layers

Summary
Using neutron reflectivity and the newly developed Shear Confinement Cell (SCC), we have directly quantified the density distribution of opposing neutral polymer brushes confined between parallel plates in good solvent conditions. With an average separation between the plates of approximately 1000Å, our measurements show that the density profile in the overlap region between opposing polymer brushes flattens consistent with predictions from molecular dynamics simulations. A significant increase in density at the anchoring surfaces due to compression of the brush layers is observed. This compression or collapse of the brushes in restricted geometries strongly suggests that high-density brushes do not interpenetrate significantly in good solvent conditions. In addition, for the first time, we have measured the effects of an applied shear stress on the sample. We find that for neutral brushes, shear creates a totally new disentangled structure which surprisingly relaxes only after a time span of a few weeks. 

mgr Joanna Sułkowska (Instytut Fizyki PAN)

Własności dynamiczne białek z węzłami

Summary
W ostatnich latach odkryto, że białka w stanie natywnym mogą zawierać węzeł. Jednakże funkcja biologiczna takich białek nie została dotychczas poznana. Prognozuje się, że białka te mogą być przyczyną różnych chorób gdyż ich degradacja w proteosomie, związana z wciągnięciem białka do tuby, może być utrudniona ze względu na obecność węzła.
Mimo, że własności dynamiczne polimerów i DNA są stosunkowo dobrze poznane, to własności dynamiczne białek z węzłami są bardzo słabo poznane doświadczalnie i teoretycznie. Podczas seminarium omówie znalezione przez nas ostatnio niestandardowe zachowanie się węzłów w białkach podczas procesu rozciągania, odmienne od tego dla polimerów. Zachowania te dają wgląd w samą strukturę geometryczną białka. Ponadto pokażemy, że termodynamiczna stabilność białek z węzłami zależy między innymi od głębokości osadzenia węzła wzdłuż łańcucha. 

mgr Marcin Kryśko (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Segregacja InN w InGaN'ie. Przegląd badań na świecie i nasze wyniki.

Summary
W seminarium pragnę zaprezentować dotychczasowe wyniki badań nad segregacją indu w InGaN'ie na podstawie publikacji naukowych różnych autorów. Pokażę zarówno badania numeryczne (symulacje Monte Carlo) jak i doświadczalne. Interesująca jest różnorodność używanych technik i ich związek z prezentowanym problemem.
W drugiej części przedstawię zarys opracowanej przeze mnie metody pomiaru segregacji indu w studniach InGaN/GaN przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej.
Na końcu pokażę ciekawe wyniki prac naszego zespołu nad warstwani InGaN na podłożach HVPE spolerowanych pod pewnym kątem do płaszczyzny c (maksymalnie do ok. 2 stopni). 

Dr. Bert Freitag (Marketing Manager Nanoresearch and Industry FEI Company, Building AAE, Achtseweg Noord 5 P.O. Box 80066, 5600 KA Eindhoven, The Netherlands)

Titan Project - New Platform for High Resolution (Scanning) Transmission Electron Microscopy

Summary
The Titan 80-300kV, new, most advanced commercially-available scanning/transmission electron microscope (S/TEM) with 0.5 Angstrom spatial and 0.1 eV energy resolutions will be announced. A larger pole piece gap, permitted by the corrected optics, brings new flexibility to high resolution TEM applications such as tomography, cryo TEM, environmental TEM and dynamic experiments.
Structural information, such as morphology and crystallography, as well as chemical, magnetic and electrical information with various degrees of resolution and a wide variety of sample classes will be presented. Current status, recent developments and future of the Titan project, supervised by 5 leading US electron microscopy research centres (Argonne National Laboratory, Brookhaven National Laboratory, Lawrence Berkeley National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory and Frederick Seitz Materials Research Laboratory at the University of Illinois at Urbana-Champaign) is to be discussed on the seminar. 

prof. Michał Leszczyński (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Półprzewodniki azotkowe w roku 2007

Summary
Na seminarium zostaną przedstawione następujące zagadnienia:
1) Rynek białych diod LED
2) Rynek niebieskich diod laserowych
3) Najważniejsze problemy materiałowe związane z niedopasowaniem sieciowym AlGaN , InGaN i GaN
4) Najważniejsze problemy związane z niską temperaturą wzrostu warstw InGaN
5) Działalność azotkowa IWC PAN i firmy TopGaN 

dr Svitłana Stelmakh (Instytut Wysokich Ciśnień PAN)

Nanokryształy w dyfrakcji:  Nowy materiał, stara metoda, nowa informacja

Summary
Zrozumienie szczególnych właściwości materiałów jest praktycznie niemożliwe bez poznania ich budowy atomowej. Z uwagi na dostępne techniki doświadczalne właściwą dla poznania budowy atomowej nanokryształów jest dyfraktometria proszkowa. Dyfrakcja jako zjawisko fizyczne przebiega tak samo na małych i na dużych obiektach (makro- i nano-), i z tej racji prowadzenie badań nano-kryształów nie wymaga wprowadzenia specjalnych technik pomiarowych. Problem z badaniami nano-kryształów polega na interpretacji dyfraktogramów: zastosowanie do nanomateriałów konwencjonalnych metod opracowywania danych doświadczalnych prowadzi nieuchronnie do błędnej ich interpretacji.
Źródłem błędów w dyfraktometrycznych badaniach nanokryształów jest:
(1) stosowanie przybliżonych wzorów opisujących dyfrakcję w postaci refleksów Bragga: długość koherencji jest większa niż rozmiar obiektu, oraz
(2) przyjęcie założenia, że nano-kryształ ma budowę jednorodną: właściwym modelem nano-kryształu jest ziarno, które składa się z części wewnętrzej (core) oraz otaczającej warstwy powierzchniowej (shell) o budowie różnej od wnętrza.
Ze względu na (1) i (2) położenia maksimów natężenia na dyfraktogramach podlegają przesunięciom względem położeń pików Bragga idealnej sieci. Dlatego też przypisywane tym położeniom parametry sieci stają się wartościami pozornymi. Ten efekt może być wykorzystany dla określenia budowy nano-kryształu opisanego modelem core-shell, poprzez wyznaczenie wartości pozornych parametrów sieci, alp, (apparent lattice parametr) dla indywidualnych maksimów natężenia (pozornych refleksów Bragga) i analizę charakterystycznego kształtu funkcji przedstawiającej zmiany alp ze wzrostem wektora (kąta) dyfrakcji.

dr Ryszard Iwanowski (Instytut Fizyki PAN)

Najnowsze osiągnięcia radiologii medycznej i biologicznej

Summary
Radiologia jako technika diagnostyczna istnieje praktycznie od czasu odkrycia promieniowania X przez W. K. Roentgena w 1895r. Pomimo tego, dopiero w latach 1990-ych rozpoczął się intensywny rozwój radiologii wywołany coraz szerszym stosowaniem w niej źródeł promieniowania synchrotronowego. W związku z tym wykład zawiera:

- zwięzłą analizę zalet źródeł promieniowania synchrotronowego w porównaniu z lampami rentgenowskimi, stosowanymi w radiologii konwencjonalnej,
- przedstawienie osiągnięć synchrotronowej radiologii absorpcyjnej na przykładzie angiografii (radiologia układu krążenia),
- omówienie podstaw radiologii bazującej na koherentnych (synchrotronowych) źródłach rentgenowskich, wykorzystującej efekt wzmocnienia kontrastu obrazu dzięki załamaniu i dyfrakcji promieni X (tzw. coherent radiology) + wybrane przykłady jej zastosowania w medycynie i w biologii.

dr Piotr Dłużewski (Instytut Fizyki PAN)

Współczesne metody pomiarowe w transmisyjnej mikroskopii elektronowej

Summary
Współczesny transmisyjny mikroskop elektronowy (TEM) stał sie podstawowym, wielofunkcyjnym przyrządem do badania nanomateriałów. Omówione będą następujące techniki: obrazowanie za pomocą elektronów rozproszonych pod dużymi kątami (HAADF), określanie składu chemicznego na podstawie analizy charakterystycznego promieniowania X (EDXS) oraz spektroskopii strat energii elektronów (EELS), dyfrakcja zbieżnej wiązki elektronowej (CBED), mikroskopia wysokorozdzielcza (HRTEM), holografia oraz mikroskopia Lorenza. Przedstawione będzie zastosowanie niektórych z tych technik do charakteryzacji wybranych nanoobiektów takich jak nanodruty czy wielowarstwy.

mgr Roman Minikayev (Instytut Fizyki PAN)

Ściśliwość i rozszerzalność termiczna azotków metali grupy III

Summary
Materiały z rodziny azotków metali grupy III (InN, GaN, AlN), krystalizujące w strukturze wurcytu, oraz ich roztwory stałe znalazły się w centrum powszechnej uwagi nie tylko naukowców, technologów, czy menadżerów przemysłu elektronicznego, ale i szerokiej opinii publicznej. Zainteresowanie to i istniejący zastosowania są związane z obiecującymi właściwościami optycznymi i elektronicznymi tych związków. Do najważniejszych zastosowań należy zastąpienie dotychczasowych konwencjonalnych źródeł światła przez półprzewodnikowe panele świetlne o żywotności i sprawności energetycznej wielokrotnie przewyższającej klasyczne źródła, a w dodatku zasilane niskim napięciem. Urządzenia takiego rodzaju (diody, lasery) mogą emitować światło w szerokim zakresie długości fali, od podczerwieni do ultrafioletu.
Technologia wzrostu układów warstwowych stosowanych w optoelektronice wymaga informacji o własnościach fizycznych, w tym elastycznych, materiału. W ramach seminarium zostaną pokazane i przedyskutowane wyniki wykonanych metodami dyfrakcyjnymi eksperymentalnych badań własności strukturalnych i elastycznych azotków GaN i InN o strukturze wurcytu. Badania własności strukturalnych w funkcji temperatury (dla GaN i InN) i ciśnienia (dla InN) były wykonane z wykorzystaniem wiązki synchrotronowej i technik pomiarowych pozwalających na eliminację błędów systematycznych. Wyniki te będą porównane z właściwościami innych pokrewnych azotków o strukturze wurcytu.

dr Jarosław Majewski (Los Alamos National Laboratory)

NEUTRON SCATTERING HELPS TO ADDRESS STRUCTURE OF DIPHTERIA TOXIN INTERACTION WITH LIPID MEMBRANES

Summary
Diphtheria toxin (DT) contains separate domains for receptor-specific binding, translocation, and enzymatic activity. Following binding to cells DT is taken up into endosome-like acidic compartments, where the translocation (T) domain inserts into the endosomal membrane and releases the catalytic (C) domain into the cytosol of the target cell. The process by which the enzyme is translocated across the endosomal membrane is known to involve pH-induced conformational changes, however the molecular mechanisms are not yet understood, in large part due to the difficulty of probing the conformation of the membrane-bound protein. We show here that neutron reflection (NR) provides important conformational information for membrane-bound proteins. In particular, NR has revealed that the bound toxin dimerizes with increasing DT concentration, and that the dimeric form (and only the dimeric form) undergoes a conformational change with pH that correlates with deep insertion.

dr Artem Shalimov (Instytut Fizyki PAN)

Badania strukturalne monokryształów krzemu i arsenku galu implantowanych jonami wodoru

Summary
Implantacja jonowa jest szeroko stosowaną metodą domieszkowania materiałów, pozwalającą na wprowadzenie dowolnego rodzaju atomów do warstw przypowierzchniowych. Wygrzewanie takich układów warstwowych w odpowiednich warunkach temperaturowo - ciśnieniowych wykorzystuje się podczas otrzymywania struktur SOI, SIMOX oraz w technologii Smart-Cut.
Podczas seminarium zostaną przedstawione wyniki badań struktury defektowej monokryształów krzemu i arsenku galu implantowanych jonami wodoru. Implantowane kryształy Si były wygrzewane w warunkach ciśnienia atmosferycznego oraz wysokiego hydrostatycznego. W przypadku implantacji kryształów GaAs zmiennymi parametrami były dawka jonów oraz temperatura kryształu podczas implantacji.
Doświadczalne wyniki dyfrakcji rentgenowskiej oraz przeprowadzone symulacje komputerowe umożliwiły określenie struktury defektowej w poszczególnych próbkach. Numerycznie obliczone krzywe dyfrakcyjne pozwoliły określić rozkłady naprężeń i czynniki statycznych odkształceń (Debye - Waller factor). Symulacje map sieci odwrotnej wybranych refleksów umożliwiły ustalenie symetrii pola deformacji wokół defektów oraz rozkłady koncentracji defektów w funkcji ich rozmiarów.

mgr Joanna Sułkowska (Instytut Fizyki PAN)

Mechaniczne rozciąganie białek

Summary
Mechaniczne rozciąganie białek jest obecne w niemal każdym etapie cyklu komórkowego. Siły mechaniczne są potrzebne miedzy innymi do rozciagania mięsni, gojenia sie ran czy segregacji chromosomalnej.
W ostatniej dekadzie pojawiły się możliwości technologiczne badania pojedynczych biomolekuł metodami optycznymi i mechanicznymi. Mimo ogromnego postępu w tej dziedzinie jak dotąd zbadano około 55 białek z około kilkudziesięciu tysięcy, których struktury zostały wyznaczone. Proste teoretyczne modele gruboziarniste umożliwiają zbadanie własności elastycznych dużo większego zbioru białek. Używając prostego modelu udało nam się przebadać około 8000 białek i skorelować ich własności elastyczne z własnosciami strukturalnymi. Ponad to zidentyfikować te białka, które wymagają największej siły do ich rozciągnięcia.

dr Elżbieta Guziewicz (Instytut Fizyki PAN)

Osadzanie cienkich warstw metodą Atomic Layer Deposition - przedstawienie laboratorium ON4.2 oraz jego tematów badawczych

Summary
Metoda osadzania warstw atomowych, zwana w skrócie ALD (ang. Atomic Layer Deposition) jest metodą, która w ostatnich kilku latach przeżywa renesans zainteresowania. Różni się ona od metod MBE czy CVD cyklicznością prowadzenia procesu. Substraty reakcji powierzchniowej dostarczane do podłoża naprzemiennie, a pomiedzy osadzaniem substratów następuje płukanie gazem obojętnym. Metoda ALD ma ogromny potencjał aplikacyjny ze względu na możliwość pokrywania dużych powierzchni substratu, jak również ze względu na stosunkowo niewielkie koszty samej aparatury i kosztów prowadzenia procesu.
Na seminarium omówiona zostanie metoda ALD, jej zalety i ograniczenia, zostanie także pokazane nowe laboratorium ALD, które powstało w 2006 roku.
W drugiej części seminarium opowiem o realizowanych obecnie tematykach badawczych.
Jedna z nich obejmuje badanie tlenku cynku i jest prowadzona w ramach projektu europejskiego VERSATILE (2006-2009) dotyczącego pionowo ułożonych komórek pamięci. Prowadzone prace skierowane są na powtarzalne otrzymywanie warstw ZnO o żądanych parametrach elektrycznych.
Inna część badań prowadzona jest w ramach mojego projektu własnego KBN (2005-2008). Dotyczy ona badania warstw takich związków II-VI jak ZnSe, ZnS, CdS czy CdSe pod kątem ich zastosowania w optoelektronice. Przedstawię obiecujące wyniki badań warstw ZnSe/GaAs, które dają nadzieję na ich zastosowanie jako źródła światła białego.

prof. dr hab. Andrzej Zięba (AGH)

Krystalografia tkanin

Summary
Dyfrakcja światła lasera na tkaninie powoduje powstanie silnychrefleksów głównych wynikajścych z periodyczności otworów tkaniny orazslabszych plamek satelitarnych. W referacie przedstawione zostanąpierwsze doświadczalne i teoretyczne badania tego drugiego zjawiska.Położenia plamek satelitarnych odpowiadają punktom sieci odwrotnejwyznaczonej przez geometrie przeplotu nitek. Natężenia plamek zależąsilnie od kąta omega miedzy normalna do płaszczyzny tkaniny ikierunku wiązki: plamka może znikać lub zachowywaćniezerowe natężenie dla kata omega równego zeru.Zachowanie to zależy od całkowitej symetrii tkaniny,opisywanej przez jedna z 70 grup płaszczyznowych. (Layer groups,skodyfikowane w latach 90-tych w tomie E Tablic Krystalograficznych).Referat będzie ilustrowany generowanymi na żywo obrazamidyfrakcyjnymi tkanin.

dr Wojciech Paszkowicz (Instytut Fizyki PAN)

Dyfrakcja rentgenowska na obiektach niestandardowych
O zastosowaniach dyfrakcji rentgenowskiej do obiektów nietypowych (małych, odległych, niedostępnych, niebezpiecznych...)

Summary
Dyfrakcja rentgenowska rozwija się od roku 1912/1913, kiedy to M. Laue, W.L. Bragg i inni zapoczątkowali jej wykorzystanie w badaniach struktury materii. W ciągu minionych lat stopniowo rozszerzano możliwości metody poprzez rozwój aparatury, zwiększenie dokładności wyników, rozszerzenie zakresu badanych obiektów. Efektem rozwoju są rosnące możliwości użycia metod dyfrakcyjnych do obiektów nietypowych. Podjęto próby wyszukania i zebrania informacji w tej dziedzinie. Ze względu na fakt, że prace tego rodzaju są podejmowane w różnych dziedzinach nauki i techniki, informacje w literaturze na temat takich badań są rozproszone. We wstępie poruszony zostanie problem trudności napotykanych przy wyszukiwaniu informacji rozproszonej w bazach danych i w internecie. W dalszej części wykładu przedstawione zostaną przykłady badań dyfrakcyjnych na mniej typowych obiektach. Dyfraktometry laboratoryjne mają ograniczone możliwości badawcze. Są nieprzenośne i stwarzają kłopotliwe ograniczenia co do ilości materiału, kształtu i wymiarów próbki. Nie jest możliwe zbadanie mikrogramowej próbki zanieczyszczeń powietrza osadzonych na filtrze, czy nieniszczące określenie struktury krystalicznej barwników użytych do wykonania obrazu "Bitwa pod Grunwaldem" lub ołtarza Wita Stwosza. "Typowość" lub "nietypowość" obiektu badań wiążą się z dostępem, rozmiarami i wymiarowością, bezpieczeństwem pracy, możliwością uszkodzenia przez promieniowanie, czasem życia obiektu, ekstremalnymi warunkami, w których on się znajduje. Obecnie do "mierzalnych" należą obiekty dawniej uznawane za "niemierzalne". Prowadzi się analizę pyłów sprowadzonych z kosmosu i modeluje się strukturę krystaliczną (niedostępnego) wnętrza planet i Ziemi. Można badać obiekty niezwykle małe i takie o kształtach utrudniających stosowanie metod klasycznych. Doskonalone są metody określania profili głębokościowych, a także metody wykorzystania dyfrakcji w zrozumieniu szybkich procesów (np. reakcji chemicznych). W referacie przedstawione zostaną przykłady badań niektórych rodzajów takich obiektów.

J. Majewski (Los Alamos National Laboratory)

Single bio-membranes at the solid-liquid interface with high energy x-ray diffraction and reflectivity

Summary
We demonstrate that 20 keV x-rays can be used to perform grazing incidence x-ray diffraction (GIXD) and reflectometry on single, phospholipid biomembranes at the solid-liquid interface [1]. According to our knowledge, this is the first time that GIXD of a single bilayer has been observed. We establish that this is a powerful technique for investigating biological systems in a previously inaccessible manner. Our measurements enabled the density distribution (in-plane and out-of-plane) of single phospholipid bilayer membranes in bulk water to be measured with unprecedented precision. Previously, characterization of biomimetic structures normal to a "buried" interface was a domain of neutron reflectivity [2] and lateral structure characterization was restricted to monolayers at the air-water interface and multilayered structures in humid environments [3].

[1] C. E. Miller, J. Majewski, T. Gog, T. L. Kuhl, Physical Review Letters, 94, 238104 (2005).
[2] S. Krueger, Current Opinion in Colloid & Interface Science, 6 111-117 (2001).
[3] C. Munster, J. Lu, S. Schinzel, B. Bechinger, and T. Salditt, European Biophysics Journal with Biophysics Letters, 28 683-688 (2000).

dr Wojciech Paszkowicz (Instytut Fizyki PAN)

Algorytmy genetyczne i ich zastosowania w nauce i technice

Summary
Algorytmy genetyczne są to metody numeryczne, który w obliczeniach wykorzystują mechanizmy ewolucji występujące w przyrodzie. Często stosuje się je w optymalizacji globalnej. W metodach genetycznych optymalizacji wprowadza się populację (pierwsze pokolenie) "próbnych rozwiązań" (w przestrzeni zmiennych minimalizowanej funkcji) a członkowie tej populacji oddziałują między sobą w sposób naśladujący proces ewolucji organizmów żywych. W efekcie procesu obliczeniowego (ewolucji) w kolejnych pokoleniach otrzymujemy rozwiązania problemu minimalizacji poprzez stopniową eliminację "złych" genów zachodzącą w wyniku preferencji dla "dobrych" genów. Algorytmy genetyczne można łączyć ze znanymi metodami klasycznymi optymalizacji (np. gradientowymi). Przedstawione zostaną różne przykłady zastosowań algorytmów genetycznych w nauce i technice.

Prof. Giora Kimmel (Ben Gurion University, Beer Sheva, Izrael)

Magnetic Shape Memory

Summary
MSM (magnetic shape memory) alloys are those materials that can undergo large reversible deformations up to 6% in an externally applied magnetic field. These are a close kin to temperature driven shape memory materials where the deformation is reversed by changes in temperature.

MSM alloys excel versus temperature driven shape memory materials in their response time. Where as a magnetic field can be turned on and off quickly, the temperature driven materials must have time to heat or cool to the appropriate temperature. This makes MSM materials especially useful for sensors and actuators.

The material studied in this field of research is a nickel-based alloy with the approximate stoichiometric composition Ni2MnGa. This alloy exhibits both temperature driven and magnetic shape memory properties. When cooled to a certain temperature, this cubic structure transforms to a tetragonal one; via martensitic transformation.

The problem is that with the stoichiometric composition, this transformation temperature is far below 0? C, and thus impractical for most industrial use. As the composition is changed to non-stoichiometric values, the transformation temperature rises. The goal of this project is to determine the correct compositions that will make this MSM alloy function at room temperature and above.

Prof. Giora Kimmel (Ben Gurion University, Beer Sheva, Izrael)

Application of Line Profile Broadening Analysis to Metals and Ceramics

Summary
The XRD line profile broadening analysis has been used as a semiquantitative method for measuring nonhomogeinity of alloying, hardness, Izod notch toughness, fracture toughness and residual thermal stresses in metallic alloys. Good correlation between the microstrain and properties such as hardness and toughness was found after cold work and heat treatments. In metastable solid solutions the microstrain was found to serve as an indicator for the solubility limit. Some cases of ferrous and non-ferrous alloys will be shown.

Metastable ceramic oxides were obtained during isothermal annealing of single component or binary xerogels. XRD line profile broadening showed that the microstrain and grain size are strongly depend on temperature of annealing, time of annealing and deviation from stoichiometry. According the results of this study, by using XRD line broadening analysis, it is possible to optimize heat treatments of ceramic alloys in order to reduce residual internal stress with minimum grain growth. Examples will be given for oxides based on Al, Mg, Ti and Zr cations.

mgr Artem Shalimov (Instytut Fizyki PAN)

Badania struktury defektowej układów warstwowych metodami wysokorozdzielczej dyfrakcji

Summary
Rentgenowska dyfrakcja wysokorozdzielcza jest jedną z najczęściej używanych technik do badań strukturalnych materiałów. Ta metoda pozwala na uzyskanie danych o strukturze krystalicznej, precyzyjne określenie parametrów sieciowych, oraz stanów naprężeniowych. Oprócz wymienionych parametrów, analiza rozpraszania dyfuzyjnego (obszar otaczający odbicie Bragga) w przestrzeni odwrotnej, pozwala na uzyskanie informacji o rozkładzie i charakterze deformacji powstających od struktury defektowej i jej niejednorodności. Opracowano metodę pozwalającą na określenie typu dyslokacji niedopasowania, ich gęstości, oraz stopnia ich uporządkowania na granicy międzyfazowej z szerokości połówkowych odbić dyfrakcyjnych. Podczas pracy został przeanalizowany wpływ obecności kilku typów dyslokacji na obraz dyfrakcyjny w układach warstwowych GaAs/Si, InAs/GaAs, InAl(Ga)As/InP. Przedstawione zostaną również wyniki badań dyfrakcyjnych kryształów krzemu implantowanego jonami H+. Implantowane wodorem monokryształy Si, były wygrzewane w różnych warunkach ciśnieniowych. Porównanie danych eksperymentalnych z obliczeniami numerycznymi pozwoliły na określenie struktury defektowej, oraz jej zależności od warunków wygrzewania.

dr Anna Wolska (Instytut Fizyki PAN)

Struktura lokalna wokół atomów Mn implantowanych w krzemie badana przy pomocy promieniowania synchrotronowego

Summary
Materiały, które mogą być wykorzystane w spintronice wzbudzają duże zainteresowanie. Szczególnąuwagę poświęca się cienkim warstwom i materiałom objętościowym domieszkowanym manganem. Wich gronie znajduje się również mangan implantowany w krzemie.

Pomiary absorpcji promieniowania synchrotronowego zostały przeprowadzone w Hasylabie. Wykonanopomiary XANES (X-ray Absorption Near Edge Spectra) i EXAFS (Extended X-ray Absorption FineStructure) na krawędzi K manganu w temperaturze ciekłego azotu i przy użyciu detektorafluorescencyjnego.

Przy opracowywaniu danych z pomiarów XANES wykorzystano program FEFF 8.3 liczący teoretycznekrzywe absorpcji dla zadanego klastera atomów. Obliczenia wykonano dla przypadków gdzie atom Mnlokuje się w sieci krystalicznej krzemu w pozycji węzłowej i międzywęzłowej oraz dla kryształu MnSi.Porównanie obliczeń z krzywą eksperymentalną wskazuje, że lokalna struktura wokół atomów Mn jestbliska strukturze MnSi. Dane EXAFS były analizowane przy pomocy programu Artemis (z pakietuIFEFFIT.) Wykorzystano teoretyczne ścieżki rozpraszań dla Si oraz Mn. Dopasowania potwierdziły wniosek, że lokalna struktura wokół atomów Mn jest bliższa strukturze MnSi niż krystalicznegokrzemu.

Prof. Jung Ho Je (Biomedical Imaging Center, I-BIO Program and Department of Materials Science and Engineering, Pohang University of Science and Technology, POSTECH, Pohang, Korea)

Combined use of diffraction microscopy, topography, and radiology using synchrotron X-rays

Summary
In this talk, combined use of diffraction microscopy, topography, and radiology using synchrotron x-rays is presented for the study of microstructure of semiconductor materials. The new x-ray diffraction microscopy based on combined use of x-ray topography with diffractometry shows a good approach in particular to study orientational distribution of individual grains in thin films. A synchrotron white-beam Laue topography using a scintillator-CCD imaging system is able to provide a high-resolution microtopograph of p/p+ Si(100) wafer. Furthermore, synchrotron x-ray topography enables to characterize three-dimensional distribution of dislocations in single crystals. Finally, a microtomogram study on defects such as micropipes in SiC single crystal is introduced.

Prof. Eberhard Umbach (Physikalisches Institut der Universitat Wurzburg, Niemcy)

Organic thin films: new materials for electronic devices and highly interesting objects of basic research

Summary
Organic thin films and organic/inorganic hybrid systems are increasingly often being used to fabricate organic LED's, displays, FET's, and solar cells. Although new industrial products, especially organic displays, appear every month on the market many fundamental aspects and many properties are poorly - or not at all - understood. This opens a huge and important field for basic research, an it turns out that the fundamental physics becomes the more interestingthe closer one look and the more systems are explored in detail.
After a comprehensive introduction the talk will address essentially two fundamental issues. one is the role of the interfacebetween organic and inorganic world. The other is the growth mechanism of thin films of small organic molecules, which in several respects is completely different from that of metals or semiconductors. Both aspects are most important for the understanding and tailoring of the properties of organic devices but are nevertheless rather seldom and in little detail investigated. The talk will particularly concentrate on structural and electronic properties of interfaces and willpresent some rather unexpected new observations. Finally, our growth studies utilize a newly developed, presently unique instrument, the aberration corrected spectro-microscope SMART, which has a spatial resolution of less than 10 nm and an energy resolution of less than 100 meV; this instrument will be introduced.

Prof. Reshef Tenne (Weizmann Institute, Department of Materials and Interfaces, Rehovot, Israel)

Inorganic nanotubes and inorganic fullerene-like materials from layered compounds: from concept to applications

Summary
_____

Dr. Andre Rocher (CEMES, BP 94347, F-31055 Toulouse, France)

MISFIT DISLOCATIONS IN III-V HETEROSTRUCTURES GROWN BY EPITAXY

Summary

In epitaxial heterostructures, the elastic stress induced by a 1% lattice mismatch is about 1 GPa. This stress can be relaxed by creation of misfit dislocations: the driving force is based on the transformation of the elastic energy of the misfit strain field to that of a dislocation. In principle, this dislocation appears as soon as the epitaxial layer becomes thicker than the critical thickness, t_c.
For the GaSb/(001) GaAs system, with f ~ 8%, it has been shown that the GaSb layer is fully relaxed by a perfect dislocation network directly related to an island growth mechanism.
Experimentally for a GaInAs/(001) GaAs, grown under the 2D conditions with f ~ 1%, the density of misfit dislocations is at least one order of magnitude lower than that expected for total relaxation, even for layers thicker than the critical thickness.
Some facts can explain these behaviors:

1. the role of Burgers vector of interfacial dislocations;
2. for modern bulk substrates, the dislocation density is too low to relax the misfit stress;
3. the stress needed to create a dislocation from the free surface is higher than 15 GPa which is one order of magnitude larger than the misfit stress induced by a 1% lattice mismatch.