Set of Diploma Courses II: Nanophysics and Nanomagnetism Kierunek studiów: Fizyka
Kod programu: W4-S2FZA22.2022

Podczas wykładów student uczy się na kierunkach: 1. Ilościowy opis struktury krystalicznej nanomateriałów • Wyznaczanie rozkładu wielkości nanokrystalitów metodą dyfrakcji rentgenowskiej - analiza kształtu pików dyfrakcyjnych, ograniczenia metody, estymacja i redukcja błędów pomiarowych • Pomiar wielkości krystalitów metodą dyfrakcji rentgenowskiej – metoda Scherrera, metoda Williamsona-Halla • Oznaczanie struktury cienkich warstw metodą odbicia promieni rentgenowskich • Rozpraszanie przez układy strukturalnie nieuporządkowane – funkcja korelacji par – definicje, metody określania i interpretacja • Metody analizy nanostruktur, określania wielkości, kształtu i struktury – mikroskopia SEM i TEM – TEM, STEM, HRTEM i cryoTEM 2. Thin films and nanoelectronics • Atomowa struktura powierzchni, opis, metody badań • Metody przygotowania cienkich warstw i przykłady ich badań • Systemy wielowarstwowe • Struktura elektornowa materiałów o zmniejszonych wymiarach • Specyfika cienkich warstw metalicznych • Modyfikacje cienkich warstw – nanoelektronika – metody litograficzne 3. Właściwości fizyczne nanoukładów węglowych i ich zastosowania w przetwarzaniu informacji. • Geometryczne i topologiczne podstawy powstawania nanostruktur • Podstawowe właściwości nanostruktur węglowych • Orbitale molekularne i klasyfikacja fulerenów • Struktura elektronowa fulerenów • Właściwości elektryczne i magnetyczne nanorurek • Grafen i inne nanomateriały węglowe 4. Nanomagnetyzm. • Rodzaje anizotropii magnetycznej, rola powierzchni, mechanizm histerezy w nanomateriałach • Nanocząstki magnetyczne, nanoproszki i nanokompozyty oraz ich właściwości (np. układy rdzeń-powłoka, zjawisko polaryzacji wymiany). Wpływ wielkości cząstek na właściwości magnetyczne • Superparamagnetyzm i magnetyzm 2D (model Stonera-Wohlfartha, przykłady) • Właściwości magnetyczne cienkich warstw i materiałów magnetycznych 2D do zastosowań spintronicznych (magnetoopór, zawory spinowe, pseudo-zawory spinowe, spin transfer torque) Na wykładach zostaną przedstawione podstawowe idee nanofizyki i bardziej szczegółowe przykłady z tej dziedziny oraz metody badawcze. Wszystkie zagadnienia egzaminacyjne będą dostępne dla studentów. Zostanie użyta skal ocen 2-5 znaków. Egzamin jest obowiązkowy. Na początku semestru studenci są informowani o metodach badawczych stosowanych na zajęciach laboratoryjnych. Po wykonaniu eksperymentu student przedstawia sprawozdanie zawierające teoretyczne wprowadzenie do problemu; przyjętą metodologię, opis badania, analizę i omówienie wyników oraz ich znaczenie dla podobnych badań.

Mechanika klasyczna i kwantowa, Wprowadzenie do faz atomowych i molekularnych, Wprowadzenie do fizyki fazy skondensowanej

Literatura: 1. Nanocharacterisation (A.I. Kirkland, J.L. Hutchison, Eds.), The Royal Society of Chemistry, UK 2007 2. Springer Handbook of Nanotechnology (Bharat Bhushan Ed.), 2004, 2007, Springer Science+Business Media, Inc 3. Springer Handbook of Materials Measurement Methods (Horst Czichos, Tetsuya Saito, Leslie Smith, Eds.), 2006, Springer Science+Business Media, Inc 4. Vaseashta, I.N. Mihailescu, Functionalized Nanoscale Materials, Devices and Systems, 2008 Springer Science + Business Media B.V. 5. Magnetic Nanostructured Materials From Lab. to Fab, Edited by A. A. El-Gendy, J.M. Barandiarán and R. L. Hadimani, Elsevier 2018 6. J. M. D. Coey, Magnetism and Magnetic Materials, 2012 Cambridge University Press 7. Scientific papers selected by the lecturer Literatura polskojęzyczna 1. K. Kurzydłowski i M. Lewandowska "Nanomateriały inżynierskie konstrukcyjne i funkcjonalne” Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011. 2. R.W. Kelsall, I.W. Hamley, M. Geoghegan, Nanotechnologie, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008. 3. K.Kurzydłowski, M. Lewandowska, W. Łojkowski, “Świat nanocząstek” Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2016 4. R. Howland, L.Benatar, STM/AFM Mikroskopy ze skanującą sondą, Warszawa 2002 5. A. Oleś - Metody doświadczalne fizyki ciała stałego - WNT, W-wa 1998