Projekti / Programi
Elektronska dinamika v kompleksnih sistemih
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
Optika, femtosekundna spektroskopija, superprevodniki, fulereni, organski feromagneti, korelirani elektronski sistemi
Raziskovalci (10)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
18 |
Povzetek
Program je namenjen interdisciplinarnim raziskavam novih spojin, ki kažejo makroskopske manifestacije kvantnih pojavov, kot so superprevodnost pri visokih temperaturah, organski feromagnetizem ipd. Te zanimive lastnosti so posledica kolektivnega delovanja elementarnih delcev. Razumevanje interakcij med delci, ki vodijo do teh lastnosti predstavlja enega od največjih izzivov v fiziki kondenzirane materije ob koncu stoletja.Med pomembnejše vrste spojin, ki jih namerovamo raziakovati štejemo visokotemperaturne superprevodne kuprate in sorodne eno- in dvo-dimenzionalne anorganske spojine, organo-metalne superprevodnike, organske feromagnete, kjer magnetizem prihaja iz p orbital, spin-Peierls sisteme na osnovi fulerenov, nizko-dimenzionalne sisteme z valovi gostote naboja, kvazienodimenzionalne organske sisteme in fulerenske nanotubice ter dvodimenzionalne kalkogenidne superprevodnike. Rariskovali bomo tudi foto-aktivne molekularne preklopnike in spomine na osnovi fulerenov.Raziskovalni program je sestavljen iz štirih med seboj tematsko povezanih podsklopov in obsega vse od sinteze novih spojin, do fizikalnih meritev njihovih lastnosti in teoretitičnega modeliranja. Bolj konkretno obsega program:1. Sintezo in osnovno kemijska ter fizikalna karakterizacijo novih spojin (predvsem organskih feromagnetov, nanotubic, novih fulerenskih spojin, spinsko-aktivnih in foto-aktivnih molekul)2. Raziskave optičnih lastnosti novih spojin s pomočjo infrardeče, fotoinducirane, Ramanove in UV-vis spektroskopije.3. Raziskave magnetnih lastnosti teh spojin s pomočjo meritev linearne in nelinearne magnetne susceptibilnosti, elektronske spinske resonance, DC magnetometrije ipd.4. Raziskave neravnovesnih pojavov s pomočjo ultrakratkočasovne laserske spektroskopije. Tu gre za povsem novo metodo raziskav nizko-ležečih elektronskih stanj v snovi, kjer za zdaj še nimamo konkurence v svetu. Nova metoda nam poda kvaliataivno nove informacije o elektronski strukturi snovi, ki je ni mogoče dobiti z običajnimi spektroskopijami. V programu bomo pospešeno raziskovali neravnovesno dinamike elektronov v viskotemperaturnih superprevodnih kupratih in sorodnih snoveh ter jo kmalu razširili na večji spekter novih snovi, brž ko bo razumevanje metode to dovolilo. Z eksperimentalnega stališča so te raziskave tudi najbolj zahtevne in tudi zaradi novosti v svetu najbolj pomembne. 5. V program vključujemo tudi teoretično modeliranje na fenomenološki ravni. Razvijali bomo model za opis neravnovesne dinamike koreliranih elektronov v supreprevodnikih in feromagnetih, ki ga bomo nato razširili na bolj splošne primere in jih primerjali z eksperimentalnimi rezultati v različnih sistemih. Obstoj celotne raiskovalne verige od sinteze novih spojin do teoretičnega modeliranja v skupini smatramo ključnega za uspešno delovanje skupine. Hkrati je njeno delovanje v veliki meri vpeto v niz mednarodnih raziskovalnih projektov, izmenjav in sodelovanj.
Pomen za razvoj znanosti
Fizika sistemov z močno koreliranimi elektroni je med najbolj zanimivimi in pomembnimi še odprtimi problemi v fiziki ob koncu stoletja. Razumevanje kolektivnega obnašanja koreliranih osnovnih delcev je povezano ne samo s problemi v trdni snovi, ampak tudi v astrofiziki, fiziki jedra in drugje. Mnogi koncepti, ki od tod izhajajo so pomembni tudi izven fizike, npr. v ekonomiji, sociologiji ipd.Spektroskopija neravnovesnih stanj v snovi je povsem nova eksperimentalna metoda za opazovanje elektonskih relaksacij v realnem času, ki temelji na nedavnem razvoju femtosekundnih laserjev. Uporaba metode na področju raziskav omenjenih spojin daje kvalitativno nove podatke o njihovih elektronski strukturi, ki jih ni možno pridobiti z drugimi metodami in tako omogoča kvalitativen napredek v razumevanju le teh. Podatki o relaksacijah na teraherčni časovni skali so izjemno pomembni tudi za potencialne aplikacije teh snovi za obdelavo podatkov in razvoj superprevodnih računalnikov, brez katerih ni možno napraviti niti osnovnih elementov.Sinteza novih organskih feromagnetov, kjer ima skupina še vedno rekord (Tc=19K) je pomemben predvsem s fundamentalnega stališča. Do nedavna je veljalo prepričanje, da je feromagnetizem elektronov v p orbitalah nemogoč, nedavno odkritje skupine pa kaže na možnost sinteze povsem novih spojin s še višjimi kritičnimi temperaturami.
Pomen za razvoj Slovenije
Problematika predlaganega programa je na zelo aktualnem področju, zato lahko rečemo, da so eksperimentalne raziskave na tem področju pomembne s stališča razvoja temeljnih znanosti na področju fizike. Ker je to za zdaj edina skupina, ki ekperimentalno raziskuje fiziko tovrstnih spojin v Sloveniji, je njeno delovanje pomembno za prenos svetovnih znanj. Pomemben aspekt programa je izobrazba mladih z delom na zelo širokem področu raziskav, ki ga program omogoča. Zaradi izrazito interdisciplinarnega značaja dela, udeleženi mladi razioskovalci na programu dobijo izjemno širok spekter znanj, ki obsega vse od sintetičnih in analitičnih metod v znanosti o materialih, do optoelektronike, laserske tehnologije, magnetizma in fenomenološkega teoretičnega modeliranja. Običajno je večji del programske skupine sestavljen iz mladih raziskovalcev in večji delež le teh je v preteklosti po doktoratu odšel v industrijo. V nekaj primerih se sodelovanje z njimi nadaljuje v obliki aplikativnih projektov. Poudariti je treba tudi direktno udeležbo in zanimanje za raziskave s strani industrije (Iskra Transmission, Cryoref in Fotona), ki je bilo posebej očitno na področju superpervodne tehnologije za telekomunikacije, pirelektrične detektorje ali pa uporaba laserkih adhezijskih metod za risanje vezij z mikronsko resolucijo, kar so bili stranski produkti temeljnih raziskav v preteklem obdobju. Prenos znanja v industrijo torej v skupini poteka tako preko skupnih industrijsko-raziskovalnih projektov kot tudi preko izobraževanja kadrov, ki nadaljujejo sodelovanje s skupino.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
