Projektová činnosť

Medzinárodné

Supravodivosť v tenkých filmoch nitridov – materiály pre budúce kvatové zariadenia
Superconductivity in nitride thin films – materials for future quantum devices
Program: Iné
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Pristáš Gabriel, PhD.
Anotácia: Hlavným cieľom nášho spoločného projektu je štúdium supravodivosti v tenkých filmoch nitridov. Ukázalo sa, že je možné použiť úzke pásy supravodivého NbN na konštrukciu ultrarýchlych jednofotónových detektorov, od ktorých sa očakáva, že budú hrať dôležitú úlohu v bezpečnej kvantovej komunikácii. Nedávno sa tímu z Montanuniversität Leoben podarilo pripraviť tenké vrstvy supravodivej zliatiny s vysokou entropiou (HEA) a kolektív zo SAV vykonal merania jej supravodivých vlastností. Príprava nitridových HEA bude ďalším krokom v snahe zlepšiť supravodivé parametre tenkých vrstiev za účelom ich využitia v budúcich kvantových zariadeniach.
Doba trvania: 1.11.2023 – 31.10.2024

Národné

STRIPEX – Vplyv dynamických nábojových pásov na kvantové magnety a supravodiče v extrémnych podmienkach
Influence of dynamic charge stripes on quantum magnets and superconductors in extreme conditions
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: doc. RNDr. Gabáni Slavomír, PhD.
Anotácia: Projekt je zameraný na riešenie naliehavého fundamentálneho problému genézy tzv. dynamických nábojových pásov (DNP) – nehomogénnej distribúcie oscilácií vodivostných elektrónov – a ich vplyvu na vlastnosti silne korelovaných elektrónových systémov (SCES). Nábojové pásy hrajú dôležitú úlohu vo vysokoteplotnej supravodivosti (HTSC) kuprátov a tiež sú základom mechanizmov zodpovedných za vznik kolosálnej magnetorezistencie v manganitoch, kobaltitoch, HTSC na báze železa, atď. Pozorovať priamo vplyv DNP na rozptyl nosičov náboja v uvedených SCES je veľmi náročné kvôli ich komplexnému zloženiu, nízkej symetrii kryštálovej štruktúry a vysokej citlivosti na vonkajšie podmienky. Namiesto nich je vhodné použiť modelové SCES. Takýmito modelovými materiálmi sú dodekaboridy vzácnych zemín (RB12) s Jahn-Tellerovou štruktúrnou nestabilitou a separáciou elektrónovej fázy na nanometrovej škále, v ktorých bol po prvýkrát spoľahlivo stanovený vzhľad pásov dynamického náboja tak pre supravodiče (ZrB12, LuB12) ako aj pre kvantové magnety (R = Ho, Er, Tm). Komplexné štúdium DNP bude rozšírené o ďalšie modelové systémy na báze hexaboridov (RB6) a frustrovaných kvantových magnetov na báze tetraboridov vzácnych zemín (RB4), a bude zahŕňať vplyv vonkajších extrémnych podmienok, ako sú veľmi nízke teploty, vysoké magnetické polia a tlaky.
Doba trvania: 1.7.2024 – 30.6.2028
Necentrosymetrické supravodiče
Non-centrosymmetric superconductors
Program: VEGA
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Kačmarčík Jozef, PhD.
Doba trvania: 1.1.2024 – 31.12.2027
LSD – Nízkorozmerné supravodivé aparáty
Low-dimensional Superconducting Devices
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: Mgr. Szabó Pavol, CSc.
Anotácia: V modernej nanovede, materiálovom výskume a obzvlášť v kvantových technológiách sa veľmi nízke teploty stali dôležitým nástrojom. Zmenšovanie fyzikálnych systémov až na veľkosť, kde kvantová fyzika preváži nad klasickou, prináša množstvo nových, čisto kvantových javov a otvára možnosti vzniku nových tried kvantových materiálov. V rámci navrhovaného projektu sa zameriame na nízkorozmerné kvantové zariadenia, vrstevnaté heteroštruktúry pozostávajúce z kombinácie atomárne tenkých supravodivých vrstiev a ďalších vrstiev, čo môžu byť izolátory, kovy, či feromagnety. V takýchto systémoch môžu byť narušené symetrie, ktoré môžu viesť ku netriviálnym topologickým kvantovým stavom relevantným pre budúce technológie.Atomárne tenké vrstevnaté materiály sú systémy, kde sa pomer objemu a povrchu limitne blíži k nule, a teda ich fyzikálne vlastnosti sú silno ovplyvnené rozhraním s inými systémami. Aj preto tieto kvázi dvojrozmerné materiály vytvárajú platformu pre množstvo kvantových efektov, ktoré je možné očakávať v heteroštruktúrach, či aparátoch vytvorených vertikálnym ukladaním týchto vrstiev. Existujú dva typy vrstvených systémov – atomárne tenké umelo pripravené van der Waalsove heteroštruktúry [Science 353, aac9439 (2016)] a prirodzene vrstvené trojrozmerné kryštálové systémy. Špeciálnou triedou prirodzene vrstvených materiálov sú tzv. misfitové štruktúry, v ktorých sa striedajú atómové vrstvy hexagonálnych dichalkogenidov prechodných kovov s vrstvami tetragonálnych iónových monochalkogenidov vzácnych zemín v tej istej supermriežke [APL Mater 10, 100901 (2022)]. Objavuje sa v nich nový stav kvantovej hmoty, Isingova supravodivosť, ktorá vyplýva z narušenej inverznej symetrie a silnej spin-orbitálnej väzby, ako sme nedávno ukázali. Misfity je tiež možné exfoliovať na ultra tenké vrstvy, a preto ich tiež možno použiť ako jednotky vo vertikálne vrstvených heteroštruktúrach.
Doba trvania: 1.9.2024 – 31.12.2027
ROTOLES – Optimalizovaný rast a transportné a optické vlastnosti tenkých vrstiev vybraných topologických polokovov
Optimised growth and the transport and optical properties of thin layers of selected topological semimetals
Program: APVV
Zodpovedný riešiteľ: prof. RNDr. Samuely Peter, DrSc., akademik US Slovenska
Anotácia: Jedným zo zásadných výsledkoch kvantovej mechaniky v dvadsiatych rokoch 20. storočia bolo odvodenie relativistické rovníc pre hmotné fermióny (Dirac), nehmotné fermióny (Weyl) a fermióny ktoré sami sebe antičastice (Majorana). Od tých čias prebieha v časticovej fyzike pátranie po časticiach, ktoré by reprezentovali Weylove a Majoranove fermióny. Ich hľadanie však dodnes nebolo úspešné. V priebehu posledných dvadsiatich rokov sa ukázalo, že pásová štruktúra niektorých tuhých látok má tak špeciálne charakteristiky, že nosiče náboja sa v nich môže správať podľa dynamiky spĺňajúcej Diracovu alebo Weylovu relativistickú rovnicu. Medzi takéto látky patria a materiály zo skupiny dichalkogenidov prechodových kovov, na ktoré sa sústredíme v našom projekte. My budeme pracovať s veľmi tenkými vrstvami vybraných materiálov z tejto skupiny, ako sú PtSe2, MoTe2 a WTe2. Prvým krokom v implementácii projektu bude príprava takýchto vrstiev metódou chalkogenizácie tenkých filmov prechodových kovov. Tenké vrstvy budeme potom skúmať pomocou meraní ich transportných a optických vlastností. Teplotne závislé merania transportu nám môžu ukázať prechody medzi rôznymi štruktúrami toho istého materiálu. Očakávame, že sa bude dať pozorovať prechod kov-izolant v prípade, keď sa bude meniť hrúbka takýchto tenkých vrstiev. Pri veľmi nízkych teplotách môžu niektoré z týchto materiálov prejsť do supravodivého stavu. Tento stav sa pokúsime vyvolať aj proximitne, t.j. keď je tenká vrstva v kontakte s iným supravodičom. Optické merania budú korelované s transportnými meraniami. Z nich odvodíme dôležité optické charakteristiky, ako je napríklad frekvenčná závislosť optickej vodivosti. Vo frekvenčnej závislosti optickej vodivosti budeme hľadať charakteristiky teoreticky predpovedané pre Diracove a Weylove fermióny.
Doba trvania: 1.7.2024 – 30.6.2027
MIKROKELVIN – Kvantové materiály pri ultra-nízkych teplotách – MIKROKELVIN
Quantum matters at very low temperatures – MICROKELVIN
Program: Štrukturálne fondy EÚ Výskum a inovácie
Zodpovedný riešiteľ: RNDr. Skyba Peter, DrSc.
Anotácia: Cieľom predkladaného projektu je dofinancovanie komplementárnej aktivity k projektu H2020 – EMP, ktorá napomôže jeho implementácii. Pôjde jednak o vylepšenie a zefektívnenie infraštruktúry, ktorú sa CFNT zaviazalo poskytovať externým užívateľom v rámci tzv. Trans-national access a jednak o špičkový nezávislý výskum s použitím tejto infraštruktúry. Predkladaný projekt je tak zameraný na výskum vybraných kvantových materiálov a vývoj metód a technológií na ich štúdium.
Doba trvania: 1.1.2020 – 30.6.2023