L aboratoria badawcze

Współczesnych Fizyków

Wprowadzenie



Laboratorium – to miejsce, gdzie

przeprowadza się tę część badań naukowych,
która wymaga wykonywania wielu
powtarzalnych eksperymentów w ściśle
kontrolowanych warunkach.



Laboratoria przyjmują bardzo różną postać

zależnie od rodzaju eksperymentów, jakie się
w nich wykonuje. Mogą to być niewielkie
pomieszczenia wielkości pokoju mieszkalnego,
jak i ogromne hale o kubaturze zbliżonej do
małych fabryk lub nawet wielkie kompleksy
badawcze wielkości dużego miasta



Laboratoria fizyczne – jest je trudno opisać w skrócie, gdyż mogą to
być zarówno pomieszczenia podobne do laboratoriów analitycznych,
jak i duże hale mieszczące różnego rodzaju aparaturę o znacznych
gabarytach. Ich konstrukcja i rozmiary są silnie uzależnione od
rodzaju prowadzonych badań. Badania z dziedziny fizyki ciała stałego
czy fizyki materiałowej można przeprowadzać w laboratoriach o
niewielkich rozmiarach i przy użyciu aparatury, zajmującej niewielkie
kubatury. Z kolei badania cząstek elementarnych i ich zderzeń
przeprowadza się przy użyciu akceleratorów, których rozmiary mogą
być porównywalne z rozmiarami wielkiego miasta (np. CERN). Warto
odnotować, że typowe rozmiary detektora, których może być kilka lub
kilkanaście w takim laboratorium, to rozmiary małego domu
jednorodzinnego. Można zaryzykować stwierdzenie, że współczesne
laboratoria fizyczne są największymi obiektami badawczymi
budowanymi na użytek nauki i badań podstawowych.

Do najczęściej spotykanych
laboratoriów należą:

Laboratoria Fizyki

materii

skondensowanej

WPROWADZENIE



Fizyka materii

skondensowanej to dział
fizyki zajmujący się
makroskopowymi
własnościami fizycznymi
materii.



Fizyka materii

skondensowanej to dział
fizyki zajmujący się
makroskopowymi
własnościami fizycznymi
materii.



W szczególności fizyka materii skondensowanej

zajmuje się fazą skondensowaną materii, czyli
sytuacjami, w których liczba składników układu
jest bardzo duża oraz oddziaływania pomiędzy
składnikami są silne. Najbardziej znanymi
przykładami materii skondensowanej są ciała
stałe oraz ciecze, gdzie o kształcie układu
decydują oddziaływania elektromagnetyczne
pomiędzy atomami i/lub cząsteczkami
wchodzącymi w skład układu. Bardziej
egzotycznymi fazami są stan nadciekły,
kondensat Bosego-Einsteina, nadprzewodniki
pierwszego i drugiego rodzaju, ferromagnetyk i
antyferromagnetyk.



Fizyka materii skondensowanej jest największym działem
współczesnej fizyki. Wyrosła bezpośrednio z fizyki ciała
stałego, która jest uważana obecnie za główną gałąź fizyki
materii skondensowanej. Sam termin fizyka materii
skondensowanej został zaproponowany przez Philipa
Andersona oraz Volkera Heinego.



Jednym z powodów powstania wspólnej nazwy materia
skondensowana dla, często odległych dziedzin fizyki, jest
fakt, że modele i metody używane w tych dziedzinach są
bardzo podobne bądź wręcz te same. Przykładowo elektrony
przewodnictwa w przewodniku tworzą rodzaj cieczy kwantowej
o bardzo podobnych własnościach jak ciecze złożone z
atomów



Fizyka materii skondensowanej jest największym działem
współczesnej fizyki. Wyrosła bezpośrednio z fizyki ciała
stałego, która jest uważana obecnie za główną gałąź fizyki
materii skondensowanej. Sam termin fizyka materii
skondensowanej został zaproponowany przez Philipa
Andersona oraz Volkera Heinego.



Jednym z powodów powstania wspólnej nazwy

materia

skondensowana

dla, często odległych dziedzin fizyki, jest

fakt, że modele i metody używane w tych dziedzinach są
bardzo podobne bądź wręcz te same. Przykładowo elektrony
przewodnictwa w przewodniku tworzą rodzaj cieczy kwantowej
o bardzo podobnych własnościach jak ciecze złożone z
atomów

Akademia Górniczo-Hutnicza

Imienia Stanisława Staszica w Krakowie

Akademia Górniczo-Hutnicza

Imienia Stanisława Staszica w Krakowie



Badania struktury i własności fizycznych materii skondensowanej
kierownik: Janusz Wolny
Jednostka wiodąca: Katedra Fizyki Materii Skondensowanej
Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej



Główni wykonawcy: A. Baczmański, A. Bombik, S. Kaprzyk, A. Oleś, L. Pytlik, W.
Sikora, J. Tarasiuk, J. Toboła K. Wierzbanowski, doktoranci: A. Bartyzel-Kuna, M.
Duda, J. Malinowski, B. Kozakowski, D. Orzechowski, T. Stopa, B. Wiendlocha, S.
Wroński



Cele ogólne badań: 1. Oznaczenie struktur krystalicznych i magnetycznych
związków i zmiany tejże struktury w wyniku przejść fazowych.
2. Rozwój modeli opisujących odkształcenie plastyczne oraz rekrystalizację
materiałów, doświadczalna i teoretyczna analiza naprężeń wewnętrznych w
materiałach, projektowanie materiałów o zadanej anizotropii własności
fizycznych.
3. Badanie układów kwazikrystalicznych oraz o obniżonym w stosunku do
klasycznych kryształów stopniu uporządkowania, z wykorzystaniem
statystycznego opisu takich struktur w oparciu o obserwowane widma
dyfrakcyjne i koncepcję średniej



Badania struktury i własności fizycznych materii skondensowanej
kierownik: Janusz Wolny
Jednostka wiodąca: Katedra Fizyki Materii Skondensowanej
Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej



Główni wykonawcy: A. Baczmański, A. Bombik, S. Kaprzyk, A. Oleś, L. Pytlik, W.
Sikora, J. Tarasiuk, J. Toboła K. Wierzbanowski, doktoranci: A. Bartyzel-Kuna, M.
Duda, J. Malinowski, B. Kozakowski, D. Orzechowski, T. Stopa, B. Wiendlocha, S.
Wroński



Cele ogólne badań: 1. Oznaczenie struktur krystalicznych i magnetycznych
związków i zmiany tejże struktury w wyniku przejść fazowych.
2. Rozwój modeli opisujących odkształcenie plastyczne oraz rekrystalizację
materiałów, doświadczalna i teoretyczna analiza naprężeń wewnętrznych w
materiałach, projektowanie materiałów o zadanej anizotropii własności
fizycznych.
3. Badanie układów kwazikrystalicznych oraz o obniżonym w stosunku do
klasycznych kryształów stopniu uporządkowania, z wykorzystaniem
statystycznego opisu takich struktur w oparciu o obserwowane widma
dyfrakcyjne i koncepcję średniej

Projekty w ramach których realizowany jest temat: 1. Działalnośc

statutowa WFiIS (zadanie: Badania struktury i własności fizycznych materii

skondensowanej)

2. Badania własne (habilitacja): J. Tarasiuk

3. Badania własne (doktoraty): A. Bartyzel-Kuna, M. Duda, J. Malinowski, B.

Kozakowski, D. Orzechowski, T. Stopa, B. Wiendlocha, S. Wroński

4. Granty promotorskie: B. Kozakowski, D. Orzechowski, T. Stopa, B.

Wiendlocha,

5. NET European Network: “Network on Neutron Techniques Standarization for

Structural Integrity”

6. Network of Excellence: Complex Metallic Alloys, 6-sty Program Ramowy UE,

(2005-2009)

7. Projekt międzynarodowy (Francja, Polska, Ukraina, Rosja) ECO- "Composees

intermetalliques ayant des proprietes magnetiques et electroniques

singulieres et a potentialites d'applications du massif ves les nanostructures”

8. Programme International de Cooperation Scientifiue (PICS) - No. 3206:

"Developpement et validation de modéles de prévision des evolutions

microstructurales lors de recuits de récristallisation" (Francja),

9. Projekt międzynarodowy (tzw. projekt specjalny 2007-2010; Nr NR 44/N-

COST/2007/0) niewspółfinansowany realizowany w ramach akcji COST P19

„Multiscale modelling of materials”, pt.: Obliczenia ab initio dla materiałów

funkcjonalnych, kryształów, układów nieuporządkowanych,

międzypowierzchni i powierzchni: własności elektronowe, fononowe,

magnetyczne i termoelektryczne

10. Projekt polsko-francuski POLONIUM (2006-2007) J. Toboła, B. Wiendlocha

Pracownia badań strukturalnych

Miejsce usytuowania:

Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Katedra Fizyki Materii Skondensowanej D10



Możliwości badawcze/pomiarowe: Laboratorium dysponuje
dyfraktometrem (XPert) umożliwiający prowadzenie efektywnych
badań struktury materiałów: krystalicznych, amorficznych,
polimerów, cienkich warstw, itp., w temperaturze pokojowej.
Zwierciadło Göbla, w które jest wyposażony dyfraktometr, nie tylko
znacznie zwiększa efektywność pomiarów, ale daje możliwość
prowadzenia pomiarów metodą „grazing incidence”. Prowadzone są
badania naprężeń w materiałach polikrystalicznych.

Mikroskop sił atomowych (Agilent 5500) pozwala prowadzić badania
powierzchni w skali manometrycznej: określić topografię, skład
fazowy oraz powierzchniowy rozkład pola elektrostatycznego i
magnetycznego. Badania mogą być prowadzone w kontrolowanej
temperaturze (od -5oC do 250oC) i atmosferze gazowej lub w cieczy.

Tematy badawcze

realizowane w

laboratorium:

Badania struktury i własności fizycznych

materii skondensowanej

Najważniejsze uzyskane wyniki:

1. Zastosowanie metody analizy symetrycznej do zbadania

wpływu wodorowania międzymetalicznych związków typu

kubicznych faz Lavesa

2. Obliczenia w przestrzeni pędów charakterystycznych

własności związanych z kształtem powierzchni Fermiego dla

układów La-Sr-Mn, znanych ze względu na gigantyczny

magnetoopór.

3. Obliczenia struktury elektronowej dla układu Mo3Sb7

wykazującego silne sprzężenie elektron-fonon, prowadzące

do niestabilności nadprzewodzącej i magnetycznej.

4. Rozwiązanie struktury dekagonalnego kwazikryształu Al-

Ni-Co w przestrzeni fizycznej.

5. Opracowanie i przetestowanie metody wyznaczania

własności plastycznych poszczególnych faz w dwufazowych

materiałach polikrystalicznych na podstawie dyfrakcyjnych

pomiarów neutronowych

chomikuj.pl/Majster19

42