Laboratorium Spektroskopii Mössbauerowskiej

Główną stosowaną techniką badawczą jest transmisyjna spektroskopia mössbauerowska linii 14,41 keV izotopu żelaza ⁵⁷Fe. Laboratorium oferuje pomiary przy użyciu najwyższej klasy spektrometru mössbauerowskiego RENON MsAa-4 w zakresie temperatur od 1.5 K do 1100 K oraz w polu magnetycznym do 7.5 T. Laboratorium wykonuje badania właściwości strukturalnych (składu fazowego), właściwości elektronowych (walencyjności, stopnia utlenienia) oraz właściwości magnetycznych (temperatury porządkowania, anizotropii, wewnętrznych pól magnetycznych) dla związków, stopów, molekuł, minerałów, nanomateriałów i innych substancji zawierających żelazo.

Główną tematyką realizowaną obecnie w Laboratorium są badania materiałów wykazujących zjawisko nadprzewodnictwa na bazie żelaza oraz ich związki macierzyste. Celem prowadzonych badań jest wyznaczenie relacji pomiędzy nadprzewodnictwem, strukturą elektronową i magnetyzmem w wybranych związkach. W szczególności badana jest relacja pomiędzy nadprzewodnictwem a modulacjami elektronowymi (falą gęstości ładunkowej) i magnetyzmem (falą gęstości spinowej).

Aparatura:

Głównymi elementami aparatury znajdującej się na wyposażeniu Laboratorium są:

• najwyższej klasy spektrometry mössbauerowskie RENON MsAa-3 i MsAa-4,
• kriostat Janis SVT-400M – zakres temperatur 1.5 K – 325 K,
• kriostat z magnesem nadprzewodzącym Janis 7THL-SOM2 – zakres temperatur 1.5 K – 325 K, pole magnetyczne do 7.5 T,
• zaawansowany pakiet oprogramowania do analizy widm mössbauerowskich MOSGRAF – umożliwiający analizę metodą całki transmisyjnej i pełnego hamiltonianu.

Laboratorium Nanostruktur

Badania właściwości termodynamicznych i struktur układów cienkowarstwowych wybranych tlenków:

• układy cienkich warstw na bazie magnetytu i żelaza typu Fe3O4-Fe/MgO w poszukiwaniu materiałów do zastosowania w spintronice w temperaturze pokojowej.
• układ wielowarstwowy na bazie tlenków typu TiOx-VOx stanowiący materiał nowej generacji do zastosowań w fotokatalizie oraz jako nanosensory w ochronie środowiska.
• układy cienkich warstw na bazie Pd i Fe w poszukiwaniu materiałów do zastosowania w zapisie magnetycznym.

Prowadzono eksperymenty wykorzystując techniki rozpraszania wstecznego Rutherforda, modyfikacji układów z użyciem wysokoenergetycznych jonów gazów szlachetnych (1MeV Ar+ , Kr⁺ oraz 2MeV Au, Ag).
Badania są prowadzone we współpracy z grupą w Instytucie Katalizy i Fizykochemii Powierzchni (IKiFP)-PAN, na Wydziale Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji (IET), AGH-Kraków, w Instytucie Fizyki Jądrowej IFJ-PAN, w Uniwersytecie Nauk Stosowanym w Darmstadt i w Instytucie Fizyki Jądrowej Czeskiej Akademii Nauk (UJF-AVČR).

Badania właściwości termodynamicznych wybranych związków międzymetalicznych na bazie metali grupy f oraz ich wodorków:

• związki U-T (T=Mo, Zr, Pt, Pd, Nb, Ru) uważane za potencjalnie nowy materiał do zastosowań jako paliwo w reaktorach badawczych
• Wodorki układów U-T do magazynowania wodoru.

Prowadzono m.in. eksperymenty w niskich temperaturach (do 50mK).
Badania te wykonywane we współpracy z grupami na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej (WFiIS), w Akademickim Centrum Materiałów i Nanotechnologii (ACMiN), AGH-Kraków oraz na Wydziale Matematyki  oraz Instytucie Fizyki Uniwersytetu Karola w Pradze (MFF-CUNI).

Pracownia Ferroików

W pracowni prowadzone są badania właściwości dielektrycznych,  elektromechanicznych  i termodynamicznych w kryształach i ceramikach ferroelektrycznych i antyferroelektrycznych a w szczególności kryształów PbZrO₃, PbTiO₃,  BaTiO₃ BiFeO₃ i wielu innych, a także stałych roztworów na ich bazie. Pracownia może się pochwalić unikatowym zestawem do pomiarów odkształcenia elektrostrykcyjnego metodą quasistatyczną.

Badania w pracowni mają na celu przybliżenie problemu mechanizmów odpowiedzialnych za przejścia fazowe występujące w antyferroelektrycznych i ferroelektrycznych związkach typu perowskitu (ABO₃) oraz określenie wpływu jaki wywiera na ich przebieg i właściwości dielektryczne wprowadzanie obcych jonów. Badania  są przeprowadzane w szerokim zakresie temperatur od 100 K do 700 K.

Współpraca:

• Instytut Fizyki, Uniwersytet Śląski w Katowicach, z
• Instytut Fizyki Technicznej, WAT w Warszawie
• Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN Wrocław,
• ACMiN, AGH Kraków
• Peter Grünberg Institute, Forschungszentrum Jülich. Niemcy
• Department of Physics, Hallym University, Republika Korei
• Department of Dielectrics, Czech Acvademy of Sciences, Praga

Aparatura:

1. Zestaw do pomiaru własności dielektrycznych materiałów ferroelektrycznych
2. Zestaw do pomiaru właściwości elektrostrykcyjnych materiałów ferroelektrycznych metodą quasi-statyczną (40-200Hz).
3. Zestaw do pomiaru właściwości piezoelektrycznych materiałów ferroelektrycznych metodą rezonansu dynamicznego.
4. Zestaw do pomiarów dylatometrycznycch
5. Mikroskop Nikon Lv 100 Pol Dia do badania struktury domenowej w krysztale dwójłomnym.
6. Różnicowy kalorymetr skaningowy Firmy Netzch DSC 200 F3 Maia do badania właściwości termodynamicznych oraz badania dynamiki przejść fazowych w materiałach ferroelektrycznych.