Pr�prava supermrie�ok
(La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3)n
injek�nou MOCVD technikou: �al�� krok na ceste k magnetick�m pam�tiam
s ve�kou hustotou z�znamu?
Milan Rosina, Elektrotechnick� �stav SAV, Bratislava
Utorok, 17. decembra 2002, 15:00-15:40 (Fyzika I.)
Oxidy s perovskitovou �trukt�rou prezentuj� �irok� spektrum vlastnost� (magnetick�, feroelektrick�, supravodiv�, ...). Ned�vno boli medzi oxidmi s perovskitovou �trukt�rou objaven� (resp. znovuobjaven�) oxidy s obrovskou magnetorezistenciou (colossal magnetoresistance) . Ich zlo�enie je dan� vzorcom A1-xBxMnO3, kde A je vz�cna zemina a B=Ba, Ca, Sr, ... Vlastnosti t�chto manganitov z�visia od obsahu Mn4+ i�nov v �trukt�re. Pri vy���ch teplot�ch s� to paramagnetick� izolanty a pri Curieho teplote prech�dzaj� do stavu feromagnetick�ho kovu. V oblasti tohto prechodu pozorujeme ve�mi siln� z�vislos� elektrickej vodivosti na magnetickom poli (pri zmene po�a z nuly na hodnotu nieko�ko Tesla poklesne mern� odpor a� o nieko�ko r�dov). Vyu�itie tohto javu sa �rt� v senzoroch (magnetick�ho po�a, elektrick�ho pr�du, polohy, ...) a v magnetick�ch pam�tiach. Prek�kou v �ir�ej aplik�cii t�chto materi�lov je fakt, �e jav kolos�lnej magnetorezistencie (intrizick� jav) pozorujeme iba pri aplik�cii relat�vne vysok�ch pol� (nieko�ko Tesla). Rie�en�m sa ukazuje by� pr�prava t�chto oxidov v heterog�nnej forme (s v�skytom hran�c medzi zrnami alebo s rozhraniami medzi vrstvami), v ktor�ch pozorujeme efekt spinovo z�visl�ho rozptylu nosi�ov n�boja alebo tunelov� jav. Tieto heterog�nne materi�ly prezentuj� teda "extrinzick�" magnetorezistenciu, ktor� je v�razn� aj pri aplik�cii mal�ho magnetick�ho po�a. V na�ej pr�ci sme na pr�pravu multivrstiev pou�ili techniku chemick�ho nan�ania z p�r organokovov�ch zl��en�n na princ�pe injekcie z kvapaln�ho zdroja (Injection Metal Organic Chemical Vapour Deposition).
Milan Rosina �tudoval na FMFI UK v rokoch 1993-1998 (diplomov� pr�ca na t�mu vysokoteplotn� supravodi�e, �kolite� Doc. Mahe�). Postgradu�lne �t�dium absolvoval v rokoch 1998-2002 na EU SAV a Laboratoire des Mat�riaux et du G�nie Physique, INP Grenoble, �kolitelia K. Froehlich (SK), F. Weiss a C. Dubourdieu (FR). Jeho v�skum je zameran� na nan�anie tenk�ch vrstiev LaSrMnO3 (feromagnetu) a SrTiO3 (izolantu) a pr�pravu supermrie�ok (LaSrMnO3/SrTiO3) pomocou MOCVD - chemickej depoz�cie tenk�ch vrstiev z p�r organo-kovov�ch zl��en�n.
Spektroskopia vysokoteplotnej plazmy
Peter Hakel, RCQI SAV Bratislava
Utorok, 17. decembra 2002, 15:40-16:20 (Fyzika I.)
Plazma sa vyskytuje v mnoh�ch oblastiach, a to tak v pr�rode, ako aj v laborat�ri�ch a priemysle. �t�dium vlastnosti plazmy sa nezaob�de bez zistenia a pochopenia fyzik�lnych podmienok v danej situ�cii, napr�klad hustoty a teploty. Spektroskopia, t.j. spektr�lna anal�za �iarenia nes�ceho inform�ciu o mieste svojho vzniku, je d�le�itou met�dou umo�nuj�cou zistenie stavu plazmy. Interpret�cia spektier si vy�aduje teoretick� a po��ta�ov� modely, ktor� na z�klade fyzik�lnych princ�pov dok�u vysvetlit a predpoveda� vlastnosti �iarenia. Na tomto semin�ri spomenieme niektor� stavebn� bloky modelov vhodn�ch na �t�dium vysokoteplotnej (r�dovo mili�ny Kelvinov) plazmy; napr. fyziku at�mov�hu obalu, hydrodynamiku a at�mov� kinetiku. Ako ilustr�ciu uv�dzame model hlin�kovej plazmy vyrobenej siln�mi (r�dovo 1017 W/cm2), kratkotrvaj�cimi (150 fs) laserov�mi pulzami. Experiment�lne d�ta ukazuj� vznik �erven�ho posunu spektr�lnych �iar pri vysok�ch hustot�ch plazmy (r�dovo 1023 elektr�nov na cm3). Detailn� porovnanie medzi vypo��tan�mi a meran�mi poz�ciami a tvarmi spektr�lnych �iar vysvet�uje tento kontroverzn� efekt ako vplyv vo�n�ch nabit�ch �ast�c v plazme na �trukt�ru ionov�ch energetick�ch hlad�n.
Peter Hakel �tudoval na FMFI UK v rokoch 1990-1994. Od roku 1994 �tudoval na University of Nevada, Reno a� do roku 2001, kedy ukon�il PhD. �t�dium. V roku 2001 str�vil �tyri mesiace na Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik, Garching ako hos�uj�ci vedeck� pracovn�k a od roku 2001 p�sob� v Centre pre v�skum kvantov�ch inform�ci� v Bratislave. Jeho v�skum sa s�stre�uje na te�riu a modelovanie �iarov�ch spektier roentgenov�ch l��ov z plazmy.
�t�dium produkcie dilept�nov vo
vysokoenergetick�ch zr�kach �a�k�ch i�nov
Peter Rosinsk�, CERN
Utorok, 17. decembra 2002, 16:20-17:00 (Fyzika I.)
Hypot�zy o prechode hmoty pri dostato�ne vysok�ch hustot�ch energie do novej f�zy v ktorej kvarky prestan� by� viazan� v hadr�noch - tzv. kvark-glu�novej plazmy (KGP) - existuj� prakticky od �ias objavenia sa kvarkov�ho modelu. Viac ako 15 rokov �t�dia zr�ok �a�k�ch i�nov na ur�ch�ova�och v CERN a BNL prinieslo experiment�lny materi�l podporuj�ci predpovedan� evidencie KGP ako zv��en� produkcia podivnosti, �i potla�enie J/y; definit�vne potvrdenie vytvorenia tejto "novej" f�zy (existuj�cej kr�tko po Ve�kom tresku) a �t�dium jej vlastnost� v�ak zost�va na �a��ej gener�cii kolajderov�ch experimentov na RHIC a LHC.
Experiment NA60 �tuduje produkciu dimi�nov v zr�kach p-A (450 GeV) a A-A (158 GeV) na ur�ch�ova�i SPS v CERN. V�aka nov�m krem�kov�m dr�hov�m detektorom dopl�uj�cim mi�nov� spektrometer bude mo�n� detekova� rozpady kr�tko�ij�cich D mez�nov a odl��i� tak ich pr�spevok od predpokladanej term�lnej produkcie (jedna zo signat�r KGP), �o by malo prispie� k vysvetleniu pozorovanej nadprodukcie. Zlep�en� hmotnostn� rozl��enie umo�n� kvalitnej�iu separ�ciu rezonan�n�ch p�kov r/w, f v oblasti m<1.5 GeV. V zr�kach In-In bude mo�n� sledova� prahov� efekt anom�lneho potla�enia produkcie dim�nov v oblasti J/y a y' v jednom kol�znom syst�me bez nutnosti porovn�va� p-A a A-A d�ta. Beh na prot�novom zv�zku prinesie mo�nos� �t�dia pr�spevku cc na r�znych ter��kov�ch jadr�ch.
Peter Rosinsk� �tudoval na FMFI UK v rokoch 1989-1994. Titul PhD. z�skal na FMFI UK v roku 2002. V s��asnosti p�sobi v CERNe. Jeho v�skum je zameran� na experiment�lnu �asticov� fyziku, krem�kov� dr�hov� detektory a syst�my zberu d�t.
�trukt�ra nano�trukt�r
Tom� Roch, Technische Universit�t Wien
�tvrtok, 19. decembra 2002, 13:20-14:00 (Fyzika II.)
V poslednom desa�ro�� bola venovan� zv��en� pozornos� n�zkodimenzion�lnym �trukt�ram vo fyzike tuh�ch l�tok, hlavne medzi polovodi�mi. Syst�my ve�kosti r�dovo nieko�ko nanometrov v aspo� jednom rozmere naz�vame nano�trukt�ry. Kvantov� jamy (quantum wells QW), kvantov� dr�ty (q. wires QWR) a kvantov� body (q. dots QD) reprezentuj� kv�zi 2-rozmern� (2D), 1-rozmern� (1D) a 0-rozmern� (0D) syst�my, kde vo�n� pohyb nosi�ov n�boja je priestorovo obmedzen� v jednom, dvoch, respekt�ve v�etk�ch troch rozmeroch. Priestorov� uv�znenie nosi�ov v tak�chto nanostrukt�rach vedie k sformovaniu diskr�tnych hlad�n energie z v�razne modifikovanou hustotou stavov energie a zakazan�mi p�smi. V s��asnej krem�kovej technol�gii je miniaturiz�cia st�le jeden z k�u�ov k e�te lep��m s��iastkam, a tu u� v princ�pe ide tie� o nano�trukt�ry. Pri ��rke tranzistorov�ho hradla pod 100nm (u� okolo roku 2005) sa u� nevyhneme kvantov�m a mezoskopick�m javom, gradientom elastick�ch pnut�, probl�mom s prehrievan�m. Vyr�ban� tenk� vrstvy musia u� dnes ma� perfektn� kry�t�lov� mrie�ku s �o najmen�ou hustotou defektov, ktor� v�razne ovplyv�uj� transportn� vlastnosti. Taktie� mas�vny rozvoj optoelektroniky v posledn�ch rokoch (quantum dot laser, blue LED, farIR LED) ale aj s�stavn� zr�ch�ovanie procesorov a telekomunika�n�ch zariaden� �erpaj� pr�ve z vyu�itia kvantov�ch javov v implementovan�ch nano�trukt�rach s �asto �plne novou architekt�rou s��iastok. Aby sme lep�ie ch�pali ich elektrooptick� vlastnosti, dos� podstatn� s� inform�cie o ich �trukt�rnych vlastnostiach. Predov�etk�m, met�dy rozptylu r�entgenov�ho �iarenia umo��uj� nede�trukt�vne z�ska� �tatisticky reprezentat�vne inform�cie o priestorov�ch korel�ci�ch, tvare, zlo�en�, pnutiach v nano�tr�kturach a v okolitej kry�t�lovej mrie�ke. Pretransformovanie nameran�ch d�t z recipro�n�ho priestoru do n�ho re�lneho sveta je �asto netrivi�lna �loha. Niektor� �daje s� v�ak �ahko vidite�n� a umo�nuj� jednoducho kvalitat�vne pop�sa� sk�man� nano�trukt�ry.
Tom� Roch �tudoval na MFF UK v rokoch 1991-1996 (diplomov� pr�ca 'Magnetick� vlastnosti supravodi�ov' pod veden�m doc. Mahe�a). V rokoch 1996-1998 �tudoval na Brock University v St. Catharines, Kanada. �t�dium ukon�il z�skan�m titulu M.Sc. V rokoch 1998-2002 bol doktorandom na Johannes-Kepler-Universit�t Linz, Rak�sko, kde z�skal PhD. titul. Od roku 2002 p�sob� ako postdoc na Techniche Universit�t Wien, �stav pre elektroniku a tuh� l�tky. Medzi jeho odborn� z�ujmy patria magnetick� vlastnosti vysokoteplotn�ch supravodi�ov, kolos�lna magnetorezistancia a efekty tlaku v tenk�ch vrstv�ch La2/3Ca1/3MnO3 a roentgenov� charakteriz�cia SiGe/Si nano�trukt�r.
Jednorozmern� elektr�nov� plyn a odpor kvantov�ho dr�tu
Pavel Vagner, Forschungszentrum J�lich
�tvrtok, 19. decembra 2002, 14:00-14:40 (Fyzika II.)
S��asn� technol�gie umo��uj� experiment�lne sk�ma� elektr�nov� transport v �trukt�rach ako s� molekuly DNA, uhl�kov� nanotrubice (carbon nanotubes), alebo polovodi�ov� dr�ty nanometrov�ch priemerov. V t�chto "kvantov�ch" dr�toch je pohyb vodivostn�ch elektr�nov v smere pozd� dr�tu vo�n� a v prie�nych smeroch kvantovan�. Pri dostato�ne n�zkych koncentr�ci�ch a teplot�ch obsadzuj� vodivostn� elektr�ny len kvantov� kan�l s najni��ou energiou a vytv�raj� jednorozmern� (1D) elektr�nov� plyn. Experiment�lne je tak mo�n� realizova� syst�m, v ktorom sa elektr�ny pohybuj� pozd� dr�tu tam a sp� ako "kor�liky na nitke".
V na�ej pr�ci sk�mame dopad interferen�n�ch efektov na odpor 1D dr�tu s disorderom (statick� potenci�l od n�hodne umiestnen�ch pr�mes� a fluktu�ci� geometrie). Je zn�me, �e v koherentnom transportom re�ime rastie odpor 1D dr�tu s disorderom exponenci�lne s d�kou dr�tu. Presnej�ie povedan�, v s�bore makroskopicky rovnak�ch dr�tov sa odpor n�hodne men� od dr�tu k dr�tu v z�vislosti od mikroskopick�ch detailov disorderu a exponenci�lne rastie stredn� odpor s�boru. Cie�om na�ej teoretickej pr�ce je uk�za�, ako sa obraz koherentn�ho 1D transportu zmen� v d�sledku kone�nej teploty a pr�tomnosti inelastick�ch (def�zuj�cich) zr�ok. Kvalitat�vne sledujeme ako pr�tomnos� def�zuj�cich zr�ok vedie od exponenci�lnej k line�rnej (ohmickej) z�vislosti odporu na d�ke dr�tu. Ako najv�znamnej�� v�sledok ukazujeme, �e "ohmick�" re�im sa realizuje aj v podmienkach plnej koherencie ako d�sledok kone�nej teploty a rezonan�n�ho tunelovania.
Pavel Vagner �tudoval na FMFI UK v rokoch 1990-1995 (ved�ci diplomovej pr�ce Dr. Martin Mosko, EU SAV). Po skon�en� p�sobil na EU SAV ako doktorand a� do roku 2000, kedy z�skal titul PhD. Od roku 2001 p�sob� ako vedeck� pracovn�k v Forschungszentrum J�lich (Stipendium Marie Curie).
Kvantov� korel�cie v mnoho�asticov�ch syst�moch
Martin Plesch, RCQI SAV, Bratislava a Univerzita Komensk�ho Bratislava
�tvrtok, 19. decembra 2002, 15:00-15:40 (Fyzika III.)
Kvantov� korel�cie sa od klasick�ch odli�uj� v mnoh�ch smeroch. Po tom, ako Bell pomocou svojich nerovnost� uk�zal, �e kvantov� korel�cie m��u by� principi�lne silnej�ie ako klasick�, uk�zali sa aj in� rozdiely. V mojom pr�spevku uk�em, ako je mozn� s vyu�it�m kvantov�ch korel�ci� (previazanosti) teleportova� stav �astice a �alej sa budem venova� hlavne porovnaniu t�chto dvoch fenom�nov.
Martin Plesch �tudoval na FMFI UK v rokoch 1996-2001. Od roku 2001 je postgradu�lnym �tudentom v Centre pre v�skum kvantov�ch inform�ci� SAV.
Vyu�itie kvantov�ch korel�ci� na prenos inform�cie
M�rio Ziman, RCQI, F� SAV, Bratislava
�tvrtok, 19. decembra 2002, 15:40-16:20 (Fyzika III.)
V klasickej te�rii inform�cie dok�e jednobitov� komunika�n� kan�l (nech sa rob� �o sa rob�) prenies� najviac jeden bit inform�cie pri jednom pou�it�. Kvantov� te�ria umo��uje prenies� dva bity inform�cie. Uk�eme, �e tento protokol je vlastne anal�gom najbezpe�nej�ieho zn�meho protokolu na prenos inform�cie, t.j. Vernamovho k�du, alebo "one-time padu". Okrem toho bude rozobran� aj z�kladn� kvantov� kryptografick� protokol vhodn� na bezpe�n� rozoslanie kryptovacieho k���a.
M�rio Ziman skon�il MFF UK v roku 2000 (katedra teoretickej fyziky) u Vladim�ra Bu�eka a moment�lne je PhD �tudentom v RCQI (SAV). Zaober� sa kvantovou te�riou inform�cie, t.j. vyu�it�m kvantov�ch syst�mov pri prenose a spracovan� inform�cie.
Laserom chladen� at�my a ich aplik�cie
Ivan Mistr�k, Universit�t Freiburg
�tvrtok, 19. decembra 2002, 16:20-17:00 (Fyzika III.)
Chladenie laserom [1] a uchov�vanie at�mov je cesta k produkcii ultrachladn�ch at�mov pre prec�znu spektroskopiu ako aj �t�dium kvantovych kol�zi� [2] a viedlo k rozvoju at�movej optiky. V predn�ke bude vysvetlen� mechanizmus chladenia at�mov laserom a experiment�lna realiz�cia. Ako pr�klad uchov�vania schladen�ch at�mov bude uveden� optick� dip�lov� pasca [3] ako mo�n� alternat�va magnetickej pasce k r�chlej�ej "ceste do BEC [4]". V kr�tkosti bud� diskutovan� kvantov� kol�zie ako fotoasoci�cia ultrachladn�ch Rb at�mov ako mo�n� cesta k molekul�rnemu BEC.
Literat�ra:
[1] H. Metcalf and P. Van der Straten,
Laser cooling and traping. Springer-Verlag, New York, 1999.
[2]
John Weiner, Vanderlei, S. Bagnato, Sergio Zilio, Paul S. Julienne,
Experiments and theory in cold and ultracold collisions. Reviews of
Modern Physics, Vol. 71, No. 1, 1, January 1999.
[3] R. Grimm,
M. Weidem�ller, Yu. B. Ovchinnikov, Optical dipole traps for neutral
atoms. Adv. At., Mol. Opt. Phys. 42, 95 (2000)
[4] F. Dalfovo,
S. Giorgini, L. P. Pitaevski, S. Stringari, Theory of Bose-Einstein
condensation in trapped gases. Reviews of Modern Physics, Vol. 71, No
3, 463, April 1999.
Ivan Mistr�k �tudoval na MFF UK v rokoch 1992-1997 v odbore fyzika zameranie optika (diplomov� pr�ca "High resolution laser induced UV spectroscopy of 3 and 5-Methylindole", �kolitelia Dr. Sender�kov�, Dr. Meerts). �as� svojho �t�dia (1995-1996) absolvoval na University of Nijmegen v Holandsko (EPS �tipendium). V rokoch 1997-2001 p�sobil ako doktorand na Universit�t Freiburg (doktorandsk� pr�ca "Studies of dynamical properties of H_3 Rydberg states", �kolite� Prof. H. Helm). Od roku 2001 je vedeck�m pracovn�kom na Universit�t Freiburg. Jeho vedeck� z�ujmy zah��aj� experiment�lnu jadrov� a molekul�rnu fyziku, prec�zne merania (lasery, optika), ultrachladn� at�my a molekuly, experiment�lnu kvantov� optiku a laserov� techol�gie.