Príprava supermriežok
(La0.7Sr0.3MnO3/SrTiO3)n
injekčnou MOCVD technikou: ďalší krok na ceste k magnetickým pamätiam
s veľkou hustotou záznamu?
Milan Rosina, Elektrotechnický ústav SAV, Bratislava
Utorok, 17. decembra 2002, 15:00-15:40 (Fyzika I.)
Oxidy s perovskitovou štruktúrou prezentujú široké spektrum vlastností (magnetické, feroelektrické, supravodivé, ...). Nedávno boli medzi oxidmi s perovskitovou štruktúrou objavené (resp. znovuobjavené) oxidy s obrovskou magnetorezistenciou (colossal magnetoresistance) . Ich zloženie je dané vzorcom A1-xBxMnO3, kde A je vzácna zemina a B=Ba, Ca, Sr, ... Vlastnosti týchto manganitov závisia od obsahu Mn4+ iónov v štruktúre. Pri vyšších teplotách sú to paramagnetické izolanty a pri Curieho teplote prechádzajú do stavu feromagnetického kovu. V oblasti tohto prechodu pozorujeme veľmi silnú závislosť elektrickej vodivosti na magnetickom poli (pri zmene poľa z nuly na hodnotu niekoľko Tesla poklesne merný odpor až o niekoľko rádov). Využitie tohto javu sa črtá v senzoroch (magnetického poľa, elektrického prúdu, polohy, ...) a v magnetických pamätiach. Prekážkou v širšej aplikácii týchto materiálov je fakt, že jav kolosálnej magnetorezistencie (intrizický jav) pozorujeme iba pri aplikácii relatívne vysokých polí (niekoľko Tesla). Riešením sa ukazuje byť príprava týchto oxidov v heterogénnej forme (s výskytom hraníc medzi zrnami alebo s rozhraniami medzi vrstvami), v ktorých pozorujeme efekt spinovo závislého rozptylu nosičov náboja alebo tunelový jav. Tieto heterogénne materiály prezentujú teda "extrinzickú" magnetorezistenciu, ktorá je výrazná aj pri aplikácii malého magnetického poľa. V našej práci sme na prípravu multivrstiev použili techniku chemického nanášania z pár organokovových zlúčenín na princípe injekcie z kvapalného zdroja (Injection Metal Organic Chemical Vapour Deposition).
Milan Rosina študoval na FMFI UK v rokoch 1993-1998 (diplomová práca na tému vysokoteplotné supravodiče, školiteľ Doc. Maheľ). Postgraduálne štúdium absolvoval v rokoch 1998-2002 na EU SAV a Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique, INP Grenoble, školitelia K. Froehlich (SK), F. Weiss a C. Dubourdieu (FR). Jeho výskum je zameraný na nanášanie tenkých vrstiev LaSrMnO3 (feromagnetu) a SrTiO3 (izolantu) a prípravu supermriežok (LaSrMnO3/SrTiO3) pomocou MOCVD - chemickej depozície tenkých vrstiev z pár organo-kovových zlúčenín.
Spektroskopia vysokoteplotnej plazmy
Peter Hakel, RCQI SAV Bratislava
Utorok, 17. decembra 2002, 15:40-16:20 (Fyzika I.)
Plazma sa vyskytuje v mnohých oblastiach, a to tak v prírode, ako aj v laboratóriách a priemysle. Štúdium vlastnosti plazmy sa nezaobíde bez zistenia a pochopenia fyzikálnych podmienok v danej situácii, napríklad hustoty a teploty. Spektroskopia, t.j. spektrálna analýza žiarenia nesúceho informáciu o mieste svojho vzniku, je dôležitou metódou umožnujúcou zistenie stavu plazmy. Interpretácia spektier si vyžaduje teoretické a počítačové modely, ktoré na základe fyzikálnych princípov dokážu vysvetlit a predpovedať vlastnosti žiarenia. Na tomto seminári spomenieme niektoré stavebné bloky modelov vhodných na štúdium vysokoteplotnej (rádovo milióny Kelvinov) plazmy; napr. fyziku atómovéhu obalu, hydrodynamiku a atómovú kinetiku. Ako ilustráciu uvádzame model hliníkovej plazmy vyrobenej silnými (rádovo 1017 W/cm2), kratkotrvajúcimi (150 fs) laserovými pulzami. Experimentálne dáta ukazujú vznik červeného posunu spektrálnych čiar pri vysokých hustotách plazmy (rádovo 1023 elektrónov na cm3). Detailné porovnanie medzi vypočítanými a meranými pozíciami a tvarmi spektrálnych čiar vysvetľuje tento kontroverzný efekt ako vplyv voľných nabitých častíc v plazme na štruktúru ionových energetických hladín.
Peter Hakel študoval na FMFI UK v rokoch 1990-1994. Od roku 1994 študoval na University of Nevada, Reno až do roku 2001, kedy ukončil PhD. štúdium. V roku 2001 strávil štyri mesiace na Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik, Garching ako hosťujúci vedecký pracovník a od roku 2001 pôsobí v Centre pre výskum kvantových informácií v Bratislave. Jeho výskum sa sústreďuje na teóriu a modelovanie čiarových spektier roentgenových lúčov z plazmy.
Štúdium produkcie dileptónov vo
vysokoenergetických zrážkach ťažkých iónov
Peter Rosinský, CERN
Utorok, 17. decembra 2002, 16:20-17:00 (Fyzika I.)
Hypotézy o prechode hmoty pri dostatočne vysokých hustotách energie do novej fázy v ktorej kvarky prestanú byť viazané v hadrónoch - tzv. kvark-gluónovej plazmy (KGP) - existujú prakticky od čias objavenia sa kvarkového modelu. Viac ako 15 rokov štúdia zrážok ťažkých iónov na urýchľovačoch v CERN a BNL prinieslo experimentálny materiál podporujúci predpovedané evidencie KGP ako zvýšená produkcia podivnosti, či potlačenie J/y; definitívne potvrdenie vytvorenia tejto "novej" fázy (existujúcej krátko po Veľkom tresku) a štúdium jej vlastností však zostáva na ďaľšej generácii kolajderových experimentov na RHIC a LHC.
Experiment NA60 študuje produkciu dimiónov v zrážkach p-A (450 GeV) a A-A (158 GeV) na urýchľovači SPS v CERN. Vďaka novým kremíkovým dráhovým detektorom doplňujúcim miónový spektrometer bude možné detekovať rozpady krátkožijúcich D mezónov a odlíšiť tak ich príspevok od predpokladanej termálnej produkcie (jedna zo signatúr KGP), čo by malo prispieť k vysvetleniu pozorovanej nadprodukcie. Zlepšené hmotnostné rozlíšenie umožní kvalitnejšiu separáciu rezonančných píkov r/w, f v oblasti m<1.5 GeV. V zrážkach In-In bude možné sledovať prahový efekt anomálneho potlačenia produkcie dimónov v oblasti J/y a y' v jednom kolíznom systéme bez nutnosti porovnávať p-A a A-A dáta. Beh na protónovom zväzku prinesie možnosť štúdia príspevku cc na rôznych terčíkových jadrách.
Peter Rosinský študoval na FMFI UK v rokoch 1989-1994. Titul PhD. získal na FMFI UK v roku 2002. V súčasnosti pôsobi v CERNe. Jeho výskum je zameraný na experimentálnu časticovú fyziku, kremíkové dráhové detektory a systémy zberu dát.
Štruktúra nanoštruktúr
Tomáš Roch, Technische Universität Wien
Štvrtok, 19. decembra 2002, 13:20-14:00 (Fyzika II.)
V poslednom desaťročí bola venovaná zvýšená pozornosť nízkodimenzionálnym štruktúram vo fyzike tuhých látok, hlavne medzi polovodičmi. Systémy veľkosti rádovo niekoľko nanometrov v aspoň jednom rozmere nazývame nanoštruktúry. Kvantové jamy (quantum wells QW), kvantové drôty (q. wires QWR) a kvantové body (q. dots QD) reprezentujú kvázi 2-rozmerné (2D), 1-rozmerné (1D) a 0-rozmerné (0D) systémy, kde voľný pohyb nosičov náboja je priestorovo obmedzený v jednom, dvoch, respektíve všetkých troch rozmeroch. Priestorové uväznenie nosičov v takýchto nanostruktúrach vedie k sformovaniu diskrétnych hladín energie z výrazne modifikovanou hustotou stavov energie a zakazanými pásmi. V súčasnej kremíkovej technológii je miniaturizácia stále jeden z kľučov k ešte lepším súčiastkam, a tu už v princípe ide tiež o nanoštruktúry. Pri šírke tranzistorového hradla pod 100nm (už okolo roku 2005) sa už nevyhneme kvantovým a mezoskopickým javom, gradientom elastických pnutí, problémom s prehrievaním. Vyrábané tenké vrstvy musia už dnes mať perfektnú kryštálovú mriežku s čo najmenšou hustotou defektov, ktoré výrazne ovplyvňujú transportné vlastnosti. Taktiež masívny rozvoj optoelektroniky v posledných rokoch (quantum dot laser, blue LED, farIR LED) ale aj sústavné zrýchľovanie procesorov a telekomunikačných zariadení čerpajú práve z využitia kvantových javov v implementovaných nanoštruktúrach s často úplne novou architektúrou súčiastok. Aby sme lepšie chápali ich elektrooptické vlastnosti, dosť podstatné sú informácie o ich štruktúrnych vlastnostiach. Predovšetkým, metódy rozptylu röentgenového žiarenia umožňujú nedeštruktívne získať štatisticky reprezentatívne informácie o priestorových koreláciách, tvare, zložení, pnutiach v nanoštrúkturach a v okolitej kryštálovej mriežke. Pretransformovanie nameraných dát z recipročného priestoru do nášho reálneho sveta je často netriviálna úloha. Niektoré údaje sú však ľahko viditeľné a umožnujú jednoducho kvalitatívne popísať skúmané nanoštruktúry.
Tomáš Roch študoval na MFF UK v rokoch 1991-1996 (diplomová práca 'Magnetické vlastnosti supravodičov' pod vedením doc. Maheľa). V rokoch 1996-1998 študoval na Brock University v St. Catharines, Kanada. Štúdium ukončil získaním titulu M.Sc. V rokoch 1998-2002 bol doktorandom na Johannes-Kepler-Universität Linz, Rakúsko, kde získal PhD. titul. Od roku 2002 pôsobí ako postdoc na Techniche Universität Wien, Ústav pre elektroniku a tuhé látky. Medzi jeho odborné záujmy patria magnetické vlastnosti vysokoteplotných supravodičov, kolosálna magnetorezistancia a efekty tlaku v tenkých vrstvách La2/3Ca1/3MnO3 a roentgenová charakterizácia SiGe/Si nanoštruktúr.
Jednorozmerný elektrónový plyn a odpor kvantového drôtu
Pavel Vagner, Forschungszentrum Jülich
Štvrtok, 19. decembra 2002, 14:00-14:40 (Fyzika II.)
Súčasné technológie umožňujú experimentálne skúmať elektrónový transport v štruktúrach ako sú molekuly DNA, uhlíkové nanotrubice (carbon nanotubes), alebo polovodičové drôty nanometrových priemerov. V týchto "kvantových" drôtoch je pohyb vodivostných elektrónov v smere pozdĺž drôtu voľný a v priečnych smeroch kvantovaný. Pri dostatočne nízkych koncentráciách a teplotách obsadzujú vodivostné elektróny len kvantový kanál s najnižšou energiou a vytvárajú jednorozmerný (1D) elektrónový plyn. Experimentálne je tak možné realizovať systém, v ktorom sa elektróny pohybujú pozdĺž drôtu tam a späť ako "koráliky na nitke".
V našej práci skúmame dopad interferenčných efektov na odpor 1D drôtu s disorderom (statický potenciál od náhodne umiestnených prímesí a fluktuácií geometrie). Je známe, že v koherentnom transportom režime rastie odpor 1D drôtu s disorderom exponenciálne s dĺžkou drôtu. Presnejšie povedané, v súbore makroskopicky rovnakých drôtov sa odpor náhodne mení od drôtu k drôtu v závislosti od mikroskopických detailov disorderu a exponenciálne rastie stredný odpor súboru. Cieľom našej teoretickej práce je ukázať, ako sa obraz koherentného 1D transportu zmení v dôsledku konečnej teploty a prítomnosti inelastických (defázujúcich) zrážok. Kvalitatívne sledujeme ako prítomnosť defázujúcich zrážok vedie od exponenciálnej k lineárnej (ohmickej) závislosti odporu na dĺžke drôtu. Ako najvýznamnejší výsledok ukazujeme, že "ohmický" režim sa realizuje aj v podmienkach plnej koherencie ako dôsledok konečnej teploty a rezonančného tunelovania.
Pavel Vagner študoval na FMFI UK v rokoch 1990-1995 (vedúci diplomovej práce Dr. Martin Mosko, EU SAV). Po skončení pôsobil na EU SAV ako doktorand až do roku 2000, kedy získal titul PhD. Od roku 2001 pôsobí ako vedecký pracovník v Forschungszentrum Jülich (Stipendium Marie Curie).
Kvantové korelácie v mnohočasticových systémoch
Martin Plesch, RCQI SAV, Bratislava a Univerzita Komenského Bratislava
Štvrtok, 19. decembra 2002, 15:00-15:40 (Fyzika III.)
Kvantové korelácie sa od klasických odlišujú v mnohých smeroch. Po tom, ako Bell pomocou svojich nerovností ukázal, že kvantové korelácie môžu byť principiálne silnejšie ako klasické, ukázali sa aj iné rozdiely. V mojom príspevku ukážem, ako je mozné s využitím kvantových korelácií (previazanosti) teleportovať stav častice a ďalej sa budem venovať hlavne porovnaniu týchto dvoch fenoménov.
Martin Plesch študoval na FMFI UK v rokoch 1996-2001. Od roku 2001 je postgraduálnym študentom v Centre pre výskum kvantových informácií SAV.
Využitie kvantových korelácií na prenos informácie
Mário Ziman, RCQI, FÚ SAV, Bratislava
Štvrtok, 19. decembra 2002, 15:40-16:20 (Fyzika III.)
V klasickej teórii informácie dokáže jednobitový komunikačný kanál (nech sa robí čo sa robí) preniesť najviac jeden bit informácie pri jednom použití. Kvantová teória umožňuje preniesť dva bity informácie. Ukážeme, že tento protokol je vlastne analógom najbezpečnejšieho známeho protokolu na prenos informácie, t.j. Vernamovho kódu, alebo "one-time padu". Okrem toho bude rozobraný aj základný kvantový kryptografický protokol vhodný na bezpečné rozoslanie kryptovacieho kľúča.
Mário Ziman skončil MFF UK v roku 2000 (katedra teoretickej fyziky) u Vladimíra Bužeka a momentálne je PhD študentom v RCQI (SAV). Zaoberá sa kvantovou teóriou informácie, t.j. využitím kvantových systémov pri prenose a spracovaní informácie.
Laserom chladené atómy a ich aplikácie
Ivan Mistrík, Universität Freiburg
Štvrtok, 19. decembra 2002, 16:20-17:00 (Fyzika III.)
Chladenie laserom [1] a uchovávanie atómov je cesta k produkcii ultrachladných atómov pre precíznu spektroskopiu ako aj štúdium kvantovych kolízií [2] a viedlo k rozvoju atómovej optiky. V prednáške bude vysvetlený mechanizmus chladenia atómov laserom a experimentálna realizácia. Ako príklad uchovávania schladených atómov bude uvedená optická dipólová pasca [3] ako možná alternatíva magnetickej pasce k rýchlejšej "ceste do BEC [4]". V krátkosti budú diskutované kvantové kolízie ako fotoasociácia ultrachladných Rb atómov ako možná cesta k molekulárnemu BEC.
Literatúra:
[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. Weidemüller, 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 Mistrík študoval na MFF UK v rokoch 1992-1997 v odbore fyzika zameranie optika (diplomová práca "High resolution laser induced UV spectroscopy of 3 and 5-Methylindole", školitelia Dr. Senderáková, Dr. Meerts). Časť svojho štúdia (1995-1996) absolvoval na University of Nijmegen v Holandsko (EPS štipendium). V rokoch 1997-2001 pôsobil ako doktorand na Universität Freiburg (doktorandská práca "Studies of dynamical properties of H_3 Rydberg states", školiteľ Prof. H. Helm). Od roku 2001 je vedeckým pracovníkom na Universität Freiburg. Jeho vedecké záujmy zahŕňajú experimentálnu jadrovú a molekulárnu fyziku, precízne merania (lasery, optika), ultrachladné atómy a molekuly, experimentálnu kvantovú optiku a laserové techológie.