Projekt badawczy "Właściwości magnetyczne wybranych związków tlenkowych zawierających metale przejściowe"

Praca naukowa dr. inż. Michała Winiarskiego skupia się na otrzymywaniu i badaniu właściwości fizycznych nowych materiałów wykazujących silne korelacje pomiędzy elektronami, takich jak nadprzewodniki i materiały magnetyczne.

Celem projektu Właściwości magnetyczne wybranych związków tlenkowych zawierających metale przejściowe jest otrzymanie i zbadanie własności fizycznych szeregu związków zawierających m.in. jony miedzi i kobaltu.

Sporą część proponowanych do badań układów stanowią syntetyczne analogi minerałów, m.in. występujących w pobliżu fumaroli wokół wulkanów, takich jak na przykład Tołbaczik na Kamczatce.

Skomplikowane zależności pomiędzy składem chemicznym, oddziaływaniami magnetycznymi i odkształceniami struktury krystalicznej występujące w tych związkach prowadzą do nietypowych właściwości magnetycznych. Zadaniem, które

fot. Krzysztof Krzempek

stawiamy sobie w projekcie jest przynajmniej częściowe poznanie tych zależności.

Do otrzymywania próbek materiałów stosujemy różnorodne metody – od klasycznej reakcji w fazie stałej w wysokich temperaturach, po syntezy hydrotermalne (z użyciem wody w temperaturze powyżej 100°C pod wysokim ciśnieniem) i wzrost kryształów w fazie gazowej z użyciem pieca gradientowego.

Badania nad egzotycznymi układami magnetycznymi motywowane są poszukiwaniem materiałów, które mogłyby posłużyć do budowy elementów komputerów kwantowych.

Do budowy praktycznego komputera kwantowego potrzebne są materiały, w których kwantowy stan ma bezpośredni, łatwy do zaobserwowania wpływ na makroskopowe właściwości takie jak np. podatność magnetyczna. Jednym z rodzajów takiego układu jest kwantowa ciecz spinowa (ang. quantum spin liquid – QSL), w której (w wyniku efektów kwantowych) struktura magnetyczna fluktuuje nawet w temperaturze zera absolutnego. Stan QSL można zaobserwować w materiałach, w których występuje silna frustracją magnetyczną, tj. takich, w których struktura krystaliczna i oddziaływania magnetyczne powodują, że spiny nie mogą znaleźć jednego, najkorzystniejszego energetycznie ustawienia. Istnieją propozycje wykorzystania materiałów QSL do budowy qubitów, a także elementów pamięci komputerowych.

Projekt jest realizowany we współpracy z naukowcami z Johns Hopkins University w Baltimore, MD, USA oraz Clemson University w Clemson, SC, USA (grupa prof. Thao Tran https://www.clemson.edu/science/departments/chemistry/people/faculty/Tran.html)

Ten artykuł jest częścią cyklu informacyjnego #badanianaFTIMS , którego celem jest bliższe zapoznanie Państwa z tematyką badawczą projektów realizowanych na Wydziale Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej.

Galeria zdjęć