Narodowe Centrum Nauki

Badanie własności strukturalnych i dynamicznych układów silnie skorelowanych i nanostruktur metali przejściowych.

Numer projektu: 2017/25/B/ST3/02586

Kierownik: dr hab. Przemysław Piekarz

Czas: 2018 - 2020

Zadania:

  • Zbadanie wpływu uporządkowania ładunkowo-orbitalnego na dynamikę sieci w magnetycie
  • Zbadanie własności elektronowych i sieciowych w nadprzewodnikach żelazowych
  • Zbadanie dynamiki sieci i własności elektronowych nanostruktur Fe-Si

Współpraca:

  • European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, France
  • Karlsruhe Institute of Technology, Institute for Synchrotron Radiation, Germany
  • Laboratory for Ultrafast Microscopy and Electron Scattering and the Lausanne Centre for Ultrafast Science, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland
  • IT4Innovations, VSB-Technical University of Ostrava, Czech Republic

Cel projektu:

Celem nadrzędnym obecnego projektu jest zbadanie podstawowych zależności między strukturą krystaliczną a własnościami elektronowymi i dynamiką sieci w wybranych związkach oraz układach nanostrukturalnych zawierających metale przejściowe. Zastosowanie nowoczesnych metod obliczeniowych z pierwszych zasad umożliwi rozwiązanie dobrze zdefiniowanych i dotychczas niewyjaśnionych problemów badawczych. W ramach planowanego projektu wykonane zostaną obliczenia z pierwszych zasad struktury krystalicznej i elektronowej magnetytu (Fe3O4) w fazie jednoskośnej, która występuje w temperaturach poniżej przejścia Verweya. Dla zoptymalizowanej struktury wyznaczone zostaną fononowe relacje dyspersji i gęstości stanów, co pozwoli zbadać własności dynamiczne sieci i zweryfikować hipotezę o silnym oddziaływaniu elektron-fonon w niskotemperaturowej fazie magnetytu. Otrzymane wyniki teoretyczne zostaną użyte do interpretacji ultraszybkich pomiarów optycznych typu "pump-probe" wykonanych przez współpracującą z nami grupę z Politechniki w Lozannie (EPFL). Celem obliczeń dla nadprzewodników na bazie żelaza jest zbadanie własności strukturalnych, elektronowych i fononowych tych materiałów w funkcji ciśnienia i domieszkowania. Wyznaczona struktura pasmowa pozwoli na wyprowadzenie modeli typu ciasnego wiązania w reprezentacji funkcji Waniera i wyliczenie podatności par Coopera. Umożliwi to zweryfikowanie hipotezy dotyczącej występowania niekonwencjonalnego nadprzewodnictwa typu FFLO oraz zbadanie przejścia Lifszyca indukowanego ciśnieniem zewnętrznym. Dodatkowo zbadany zostanie wpływ zredukowanej wymiarowości na własności nadprzewodzące w cienkich warstwach FeSe. Kolejnym zadaniem będzie zbadanie własności strukturalnych, magnetycznych i dynamicznych nanostruktur Fe-Si. Wyniki otrzymane metodami obliczeniowymi pozwolą wyznaczyć podstawowe wielkości termo-elastyczne tych materiałów i zinterpretować pomiary parcjalnej fononowej gęstości stanów żelaza.

Publikacje:

  • A. Ptok, M. Sternik, K. J. Kapcia, and P. Piekarz, Structural, electronic, and dynamical properties of the tetragonal and collapsed tetragonal phases of KFe2As2, Phys. Rev. B 99, 134103 (2019)
  • O. Sikora, J. Kalt, M. Sternik, A. Ptok, P. T. Jochym, J. Łażewski, K. Parlinski, P. Piekarz, I. Sergueev, H.-C. Wille, J. Herfort, B. Jenichen, T. Baumbach, and S. Stankov, Ab initio and nuclear inelastic scattering studies of Fe3Si/GaAs heterostructures, Phys. Rev. B 99 134303 (2019)
  • A. Kobiałka and A. Ptok, Leakage of the Majorana quasiparticles in Rashba nanowire deposited on superconducting-normal substrate, Acta Physica Polonica A 135, 64 (2019)
  • Sz. Głodzik and A. Ptok, Bound states induced by the ferromagnetic dimer in a triangular lattice, Acta Physica Polonica A 135, 60 (2019)
  • A. Ptok, Lifshitz transitions induced by magnetic field, A. Ptok, Acta Physica Polonica A 135, 55 (2019)
  • A. Ptok, A. Cichy and T. Domański, Quantum engineering of Majorana quasiparticles in one-dimensional optical lattices, J. Phys.: Condens. Matter 30, 355602 (2018)
  • J. Kalt, M. Sternik, I. Sergueev, J. Herfort, B. Jenichen, H.-C. Wille, O. Sikora, P. Piekarz, K. Parlinski, T. Baumbach, and S. Stankov, Lattice dynamics of epitaxial strain-free interfaces, Phys. Rev. B 98, 121409(R) (2018)
  • Sz. Głodzik, A. Kobiałka, A. Gorczyca-Goraj, A. Ptok, G. Górski, M. M. Maśka, and T. Domański, Interplay between pairing and correlations in nanoscopic superconductors, Beilstein J. Nanotechnol. 9, 1370 (2018)
  • M. Sternik and U. D. Wdowik, Probing the impact of magnetic interactions on the lattice dynamics of two-dimensional Ti2X (X = C, N) MXenes, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 7754 (2018)
  • A. Champagne, F. Bourdarot, P. Bourges, P. Piekarz, D. Pinek, I. Gélard, J.-C. Charlier, and T. Ouisse, Phonon dispersion curves in Cr2AlC single-crystals, Mat. Res. Lett. 6, 378 (2018)
  • P. Piekarz, P. Wiśniewski and M. Derzsi, Structural and electronic properties of Fe monolayer on BaTiO3(001), J. Phys.: Condens. Matter 30, 365402 (2018)

  • Seminaria/Prezentacje konferencyjne:

  • P. Piekarz, "Dynamika sieci w nanostrukturach - obliczenia ab initio i pomiary synchrotronowe", Uniwersytet Marii Skłodowskiej Curie, Lublin, 30.01.2018 r.
  • P. Piekarz, "Dynamika sieci w układach niskowymiarowych", Uniwersytet Jagielloński, Kraków, 16.04.2018 r.
  • P. Piekarz, "Influence of the Verwey Transition on Lattice Dynamics in Magnetite", Exotic Interactions in Quantum Correlated Materials, Kraków, 10-14.06 2018 r.
  • P. Piekarz, "Structural, electronic, and superconducting properties of the tetragonal and collapsed tetragonal phases of KFe2As2", Fundamental Aspects of Superconductivity, 3rd International Conference on Superconductivity and Magnetism in Selected Systems, Zakopane, 16-21.09 2018 r.
  • A. Ptok, "Physical properties of KFe2As2 in tetragonal and collapsed tetragonal phase", II Symposium of Computational ab initio Method, Kraków 2018, Poland
  • A. Ptok, "Magnetic Lifshitz transition", VI International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM2018), Antalya 2018, Turkey

  • Eksperymenty:

  • "Lattice dynamics of semiconducting beta-phase FeSi2 nanoislands and nanowires", MA-4437, The European Synchrotron (ESRF) - ID18, Grenoble, 5-9.09 2018.