Nové témy dizertačných prác

Zoznam tém dizertačných prác ponúkaných Katedrou fyziky kondenzovaných látok v študijných programoch Fyzika kondenzovaných látok a Progresívne materiály v ak. roku 2016/2017.

Uzávierka prihlášok na prijímacie konanie: 1. 6. 2016
V prípade záujmu neváhajte kontaktovať školiteľa témy.
Bežná dĺžka doktorandského štúdia fyziky je 48 mesiacov.

Študijný program: Fyzika kondenzovaných látok

Téma: Vplyv anizotropie výmennej interakcie a jedno-iónovej anizotropie na magneto-tepelné vlastnosti vybraných nízkorozmerných magnetov
Školiteľ: RNDr. Erik Čižmár, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Práca je venovaná experimentálnemu štúdiu vybraných typov nízkorozmerných magnetov s cieľom skúmať vplyv anizotropie výmennej interakcie a jednoiónovej anizotropie na magnetickým poľom indukované zmeny ich excitačného spektra. Zmena excitačného spektra môže viesť k výraznej zmene entropie magnetického systému a k zvýšenému magnetokalorickému javu. Cieľom práce bude skúmať veľkosť zmeny entropie a efektívnosť magnetkalorického javu v študovaných systémoch pre chladenie pri nízkych teplotách pomocou adiabatickej magnetizácie alebo demagnetizácie systému. Bude realizovaná analýza EPR spektier, magnetických a termodynamických veličín pri nízkych teplotách s cieľom určiť charakteristické parametre magnetického systému a skúmaný ich súvis s možným využitím magnetického chladenia. Skúmané nízkorozmerné magnety budú založené na báze iónov prechodových kovov Cu, Ni, ale aj vysokospinových systémov na báze Mn.

Téma: Magnetizačné procesy magneticky mäkkých kompozitov
Školiteľ: prof. RNDr. Peter Kollár, DrSc.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Práca je orientovaná na skúmanie procesov premagnetovania v magneticky mäkkých kompozitoch v závislosti od veľkosti magnetického poľa po demagnetovaní a pri premagnetovaní po parciálnych hysteréznych slučkách v kvazistatickom režime a v striedavých magnetických poliach. Cieľom je skúmať reverzibilné a ireverzibilné magnetizačné procesy a ich vplyv na makroskopické magnetické parametre kompozitného materiálu.

Téma: Magnetokalorický jav a relaxačné efekty v kvantových a nanoskopických systémoch
Školiteľ: prof. Ing. Martin Orendáč, CSc.
Konzultant: doc. RNDr. Adriana Zeleňáková, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Dizertačná práca je zameraná na štúdium magnetokalorického javu a spinovej dynamiky vybraných typov kvantových magnetických systémov. Skúmané materiály budú pripravené metódami chemickej syntézy a litografickými technikami. Experimentálne štúdium bude zahŕňať merania tepelnej kapacity, magnetickej susceptibility, magnetizácie v oblasti nízkych teplôt a vysokých magnetických polí. V prípade potreby bude balík experimentálnych dát rozšírený o spektrá elektrón – spinovej rezonancie a infračervenej spektroskopie. Získané experimentálne dáta budú analyzované použitím súdobých teoretických modelov s cieľom pochopiť statické a dynamické vlastnosti nízko energetických stavov. Počas vypracovania dizertačnej práce študent zvládne obsluhu vybraných komerčných zariadení pre merania termodynamických vlastností v oblasti nízkych teplôt, prispeje k zvládnutiu magnetokalorimetrie v milikelvinovej oblasti na 3He – 4He rozpúšťacom refrigerátore zvládne prípravu vzoriek použitím litografie. Získa relevantné vedomosti z oblasti kvantového magnetizmu, ktoré spolu s experimentálnymi zručnosťami budú doplnené o schopnosť pracovať s komerčnými programovými balíkmi pre zostavovanie meracích a vyhodnocovacích programov.

Téma: Vplyv spinovej a priestorovej anizotropie na magnetické vlastnosti nízkorozmerných kvantových magnetov v širokej oblasti magnetických polí
Školiteľ: doc. RNDr. Alžbeta Orendáčová, DrSc.
Konzultant: RNDr. Robert Tarasenko, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
V prírode nenájdeme dokonale izotropne systémy tak z hľadiska priestorového rozloženia výmennej interakcie ako aj z hľadiska zapojenia jednotlivých zložiek spinu do výmennej interakcie. Ich zapojenie je kontrolované spin-orbitálnou väzbou, ktorá projektuje vlastnosti (symetriu) kryštálovej mriežky do spinového podsystému. Dôsledkom tejto interakcie je absencia systémov vykazujúcich vlastnosti spinovo izotrópneho (Heisenbergovho) systému v kritickej teplotnej oblasti. Takouto oblasťou je blízkosť fázového prechodu a v prípade kvázi-nízkorozmerných systémov aj celá teplotná oblasť pod fázovým prechodom. Cieľom práce bude experimentálne štúdium vybraných nízkorozmerných kvantových systémov s rôznou mierou mriežkovej symetrie. Osobitný dôraz sa bude klásť na spinovú anizotropiu typu ľahká rovina, tzv. XY anizotropiu, ktorá indukuje topologické útvary, tzv. víry (V) a antivíry (AV). Tieto topologické excitácie zohrávajú kľúčovú úlohu pri topologickom fázovom prechode, kedy dochádza ku viazaniu všetkých párov V+AV. Bude sa študovať ich stabilita voči odchýlkam od XY anizotropie v prípade XYhp symetrií, t.j. ak v ľahkej rovine xy sa vyskytne p preferovaných smerov, čo nastáva v každom reálnom systéme ako dôsledok magnetického poľa (p = 1), alebo mriežkovej symetrie (p = 2, 4, 6). Na tento účel budú aplikované experimentálne techniky, ako je elektrónová paramagnetická rezonancia, magnetizácia, susceptibilita, tepelná kapacita, tepelná vodivosť, v prípade potreby ďalšie podporné techniky, ktoré nie sú na pracovisku UPJŠ.

Téma: In-situ hĺbkové profilovanie a skenovacia tunelová mikroskopia/spektroskopia supravodičov
Školiteľ: Mgr. Tomáš Samuely, PhD.
Konzultant: Mgr. Pavol Szabó, CSc.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Skenovacia tunelová spektroskopia je ideálny nástroj na skúmanie supravodivých materiálov, pretože je extrémne citlivá i na najmenšie zmeny v lokálnej hustote stavov. Táto schopnosť zaznamenať lokálne fyzikálne vlastnosti však býva často narušená degradáciou povrchu vzoriek vystavených vplyvom okolia. Naše nové komplexné laboratórne zariadenie pracuje v ultravysokom vákuu a poskytuje možnosť in-situ odprašovania z povrchu vzorky pomocou Ar iónov. Vzorku môžeme bezprostredne po odprášení presunúť do integrovaného nízkoteplotného skenovacieho tunelového mikroskopu na analýzu, bez toho aby prišla do styku s okolitým prostredím. Proces odprašovania môžeme priamo kontrolovať pomocou Röntgenovej fotoelektrónovej spektroskopie, ktorá poskytuje informácie o chemickom zložení povrchu. Táto metóda je tiež integrovaná v zariadení v podmienkach ultravysokého vákua. Naviac, opakovaným odprašovaním toho istého povrchu v kombinácii s chemickou analýzou dokážeme merať aj hĺbkový profil vzorky. Hlavným cieľom dizertačnej práce bude zaviesť a optimalizovať postup odprašovania, hĺbkového profilovania a tunelovej spektroskopie a výskum supravodičov pomocou kombinácie týchto metód.

Téma: Manipulácia s doménovou stenou v tenkých magnetických drôtoch
Školiteľ: prof. RNDr. Rastislav Varga, DrSc.
Konzultant: RNDr. Kornel Richter, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Cieľom práce je preštudovať možnosti manipulácie pohybu doménovej steny v tenkých magnetických drôtoch prostredníctvom tvaru drôtu, jeho chemického zloženia, štruktúry, indukovanej anizotropie a pod.

Téma: Štúdium dynamických magnetických vlastností a relaxačných procesov v magnetických nanočasticiach
Školiteľ: doc. RNDr. Adriana Zeleňáková, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Mono-doménové magnetické nanočastice na báze železa a kobaltu sú predmetom veľkého záujmu vedcov v dôsledku ich zaujímavých fyzikálnych vlastností, ako sú makroskopické kvantové tunelovanie (MQT), kvantový efekt veľkosti častíc, vysoká hodnota magnetického momentu, vzájomné interakcie jadrami atómov v povrchovej a objemovej vrstve. Spinová štruktúra nanočastíc významne ovplyvňuje magnetické interakcie medzi časticami. Jedným zo spôsobov, ako sa možné preštudovať silu a pôvod vzájomných interakcií medzi časticami ako aj relaxačné procesy v nanočasticových systémoch je metóda komplexnej magnetickej susceptibility. PhD. štúdium je zameraná na skúmanie dynamických magnetických vlastností a analýzu relaxačných procesov v magnetických nanočasticiach na báze Fe a Co. Cieľom je preskúmať možnosť zmeny relaxačných procesov a magnetického správania prostredníctvom kontroly vzájomných interakcií medzi časticami, prostredníctvom zmien v hodnotách energetickej bariéry, veľkosti častíc a pod.

Študijný program: Progresívne materiály

Téma: Štúdium magnetických a štruktúrnych vlastností nanočastíc pre biomedicínske aplikácie
Školiteľ: doc. RNDr. Adriana Zeleňáková, PhD.
Konzultant: doc. RNDr. Vladimír Zeleňák, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Unikátne fyzikálno-chemické vlastnosti magnetických nanočastíc ich predurčujú k rôznym biomedicínskym aplikáciám. Významným javom, s ktorým sa pri nanočasticiach na báze Fe a Co stretávame, je ich odozva na vonkajšie magnetické pole a tento jav je prakticky využívaný pri cielenom transporte a uvoľňovaní liečiva, pri zobrazovaní pomocou magnetickej rezonancie (MRI), kde magnetické nanočastice sú využívané ako kontrastné látky. V poslednej dobe sa veľká pozornosť venuje aj liečebnej metóde známej ako magnetická hypertermia, kde sa využívajú magnetické nanočastice, ktoré vplyvom ac magnetického poľa zvýšia svoju vnútornú energiu a spôsobia lokálnu degradáciu nádorového. Cieľom PhD práce je stanoviť najvhodnejšiu stratégiu pre prípravu magnetických nanočastíc, ktoré by následne mohli byť využité pre aplikácie pre magnetickú hypertermiu ako aj systémy pre podávanie liečiva.

Téma: Vplyv tepelného spracovania na štruktúrne a magnetické vlastnosti rýchlo chladených magneticky mäkkých materiálov
Školiteľ: prof. RNDr. Rastislav Varga, DrSc.
Konzultant: doc. RNDr. Zuzana Vargová, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Cieľom práce je preštudovať vplyv anizotropie indukovanej tepelným spracovaním (pod mechanickým napätím, v magnetickom poli a pod.) na magnetické vlastnosti rýchlochladených materiálov vo forme drôtov a pások.

Téma: Magnetické mikrodrôty pre biomedicínske aplikácie
Školiteľ: prof. RNDr. Rastislav Varga, DrSc.
Konzultant: RNDr. Richter Kornel, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Cieľom práce je vyšetriť možnosti aplikácie magnetických mikrodrôtov pre biomedicínske aplikácie ako senzorov teploty, tlaku a pod.

Téma: Vplyv chemického zloženia na prípravu Heuslerových zliatin
Školiteľ: doc. RNDr. Zuzana Vargová, PhD.
Konzultant: prof. RNDr. Rastislav Varga, DrSc.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Cieľom práce je preštudovať vplyv chemického zloženia vybraných typov Heuslerových zliatin na možnosť ich prípravy so správnym chemickým usporiadaním na krátku vzdialenosť bez potreby dodatočného tepelného spracovania.

Téma: Štúdium vplyvu spinových fluktuácií na základný stav v systéme na báze RE(Ni, Ge)5 (RE = Ce, Yb) vo forme monokryštálov a mikrokryštalických drôtov
Školiteľ: prof. RNDr. Marián Reiffers, DrSc.
Konzultant: prof. RNDr. Rastislav Varga, DrSc.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Cieľom práce je preštudovať vplyv spinových fluktuácií na základný stav v systéme na báze RE(Ni,Ge)5 (RE = Ce, Yb). Ďalším dôležitým parametrom ovplyvňujúcim chovanie systému bude štúdium vplyvu kvality kryštálov (vzorky v monokryštalickej forme) a štruktúry a rozmeru (vzorky v mikrokryštalickej forme) na základný stav.

Téma: Štúdium podmienok prípravy na magnetické vlastnosti magneticky mäkkých kompozitných materiálov
Školiteľ: prof. RNDr. Peter Kollár, DrSc.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Práca je orientovaná na skúmanie vplyvu podmienok prípravy kompozitných magneticky mäkkých materiálov pozostávajúcich z častíc na báze feromagnetických kovov a zliatin s organickým alebo anorganickým elektricky nevodivým spojivom lisovaním jednoosovým tlakom. Najdôležitejšie faktory vplývajúce na výsledné vlastnosti materiálu sú chemické zloženie feromagnetickej zložky, podiel neferomagnetickej zložky, teplota, okolitá atmosféra a doba lisovania. Cieľom je optimalizácia prípravy kompozitného materiálu vykazujúceho vlastnosti požadované od magneticky mäkkých materiálov pri premagnetovaní v stredofrekvenčnej oblasti.

Téma: Progresívne materiály pre senzory a technológie pre zápis a uchovanie informácie
Školiteľ: Mgr. Vladimír Komanický, PhD.
Konzultant: Mgr. Tomáš Samuely, PhD.
Forma štúdia: denná
Anotácia:
Dizertačná práca má za hlavnú úlohu prípravu systémov pomocou nanotechnológií a nanolitografií a PVD metodík, ktoré bude možné využiť na prípravu rozličných typov systémov, ktoré bude možné využiť pri príprave senzorov a v technológiách pre zápis a uchovanie informácie. Tieto systémy budú pripravené vo forme tenkých vrstiev, multivrstiev a iných typov nanoštruktúr.