Nanostruktury i Nanourządzenia

Profil badawczy

10Działalność naukowa grupy badawczej Nanostruktury i Nanourządzenia związana jest z projektowaniem, wytwarzaniem i charakteryzacją struktur w skali nano. Zainteresowania badawcze grupy Nanostruktury i Nanourządzenia związane są z problemami fizycznymi takimi jak: struktura elektronowa fotokatalitycznych półprzewodników, mechanizm rekombinacji nośników ładunku powstających w wyniku absorpcji światła w półprzewodnikach, samoorganizacja nanocząstek materiałów o właściwościach magnetyczno-optycznych i plazmonicznych, efekty rozmiarowe w nanostrukturach oraz efekty powierzchniowe zjawisk spintronicznych, magnetyzm w układach o obniżonej wymiarowości i wiele innych.

Nanostruktury wytarzane są metodami próżniowymi takimi jak: rozpylanie magnetronowe, osadzanie za pomocą lasera impulsowego (Pulsed Laser Deposition, PLD), technika kondensacji w obecności gazu obojętnego (Inert Gas Condensation, IGC) jak i osadzeniem elektrochemicznym. Otrzymane nanomateriały mogą być później nanostrukturyzowane w pomieszczeniach czystych (tzw. clean room) za pomocą litografii optycznej i elektronowej.

Działalność grupy koncentruje się wokół rozwoju technologii otrzymywania nanostruktur na bazie tlenków metali i chalkogenków metali przejściowych dla fotokatalizy, bifunkcyjnej katalizy oraz sensorów gazu, elementów magnetycznych komórek pamięci, nanostruktur logiki spinowej, mikro i nanoczujników magnetycznych, multiferroicznych złącz tunelowych, a także wytwarzaniem jednowymiarowych nanostruktur półprzewodnikowych do zastosowań w elektronice, elektrokatalizie i układach termoelektrycznych.

Kompetencje

  • Wytwarzanie nanocząstek metali i nanocząstek tlenków metali o ściśle ustalonym rozmiarze i gęstości upakowania metodą magnetronowego rozpylania jonowego w połączeniu z techniką IGC.
  • Wytwarzanie nanocząstek z cienkowarstwową otoczką z innego metalu lub tlenku metalu (tzw. core/shell nanoparticles).
  • Otrzymywanie wieloskładnikowych cienkich warstw oraz struktur wielowarstwowych metali i związków metali o zdefiniowanej grubości i składzie chemicznym metodą rozpylania magnetronowego.
  • Wytwarzanie cienkich warstw lub układów wielowarstwowych z materiałów ceramicznych, polimerowych lub kompozytowych o ściśle zdefiniowanej grubości i składzie chemicznym metodą PLD.
  • Wykonywanie odbiciowej dyfrakcji wysokoenergetycznych elektronów RHEED nakierowane na nieinwazyjne badanie powierzchni podłoża lub monitorowanie in situ wzrostu cienkich warstw.
  • Synteza nanoporowatego tlenku glinu w procesie dwustopniowej anodyzacji w elektrolitach kwasowych. Wytwarzanie matryc o prostej (średnica porów 35-100 nm, długość do 100 μm) lub złożonej (modulowana średnica porów, pory rozgałęzione) geometrii porów.
  • Wytwarzanie nanodrutów metalicznych, półprzewodnikowych, polimerowych i hybrydowych o różnej geometrii w oparciu o elektrochemiczne techniki osadzania.
  • Wytwarzanie porowatych nanodrutów w procesie elektroosadzania połączonego z selektywnym trawieniem.
  • Projektowanie i wytwarzanie nanostruktur o rozmiarach od 10 nm do kilkunastu µm z wykorzystaniem litografii elektronowej.
  • Projektowanie i wytwarzanie elementów mikroelektrod o rozmiarach od 1 µm do kilkunastu mm przy pomocy litografii optycznej.
  • Trawienie cienkich warstw działem argonowym z możliwością analizy jakościowej przy pomocy detektora SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry) wraz z profilem głębokościowym.
  • Nanoszenie kontaktów metalicznych (aluminium, złoto na chromie) oraz warstw izolacyjnych Al2O3.

Kierownik

  • prof. dr hab. inż. Marek Przybylski

Członkowie

  • dr inż. Katarzyna Hnida-Gut
  • dr inż. Kamila Kollbek
  • dr inż. Antonii Żywczak
  • dr inż. Monika Szklarska-Łukasik
  • mgr inż. Piotr Jabłoński
  • mgr inż. Łukasz Jarosiński
  • mgr inż. Jakub Pawlak
  • mgr inż. Grzegorz Szwachta

Laboratoria

Lista publikacji

2020

  1. Structure and optical properties of the WO3 thin films deposited by the GLAD magnetron sputtering technique A.Rydosz, K.Dyndał, K.Kollbek, W.Andrysiewicz, M.Sitarz, K.Marszałek Vacuum, Volume 177, 109378 (2020) tekst: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2020.109378
  2. Reactive and morphological trends on porous anodic TiO2 substrates obtained at different annealing temperatures K. Syrek, A. Sennik-Kubiec, J. Rodríguez-López, M. Rutkowska, P. Żmudzki, K. E. Hnida-Gut, J. Grudzień, L. Chmielarz, G. D. Sulka International Journal of Hydrogen Energy 45, 4376-4389 (2020) tekst: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.11.213
  3. Cobalt-platinum nanomotors for local gas generation A. Szkudlarek, K. E. Hnida-Gut, K. Kollbek, M. M Marzec, K. Pitala, M. Sikora Nanotechnology 31, 07LT01 (2020) tekst: https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab53bd
  4. Structural, magnetic and toxicity studies of ferrite particles employed as contrast agents for magnetic resonance imaging thermometry N. Alghamdia, J. Strouda, M. Przybylski, J. Żukrowski, A. Cruz, H. Jared, M.Brown, J. H.Hankiewicz, Z. Celinski Journal of Magnetism and Magnetic Materials 497, 165981 (2020) tekst: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.165981
  5. Optical diagnostics of the magnetron sputtering process of copper in an argon–oxygen atmosphere, A. Rydosz, K. Kollbek, Nhu-Tarnawska H. Kim-Ngan, A. Czapla, A. Brudnik, J Mater Sci: Mater Electron 31, 11624 (2020), tekst: https://doi.org/10.1007/s10854-020-03713-z 
  6. Fe dopants and surface adatoms versus nontrivial topology of single-crystalline Bi2Se3, M. Chrobak, K. Maćkosz, M. Jurczyszyn, M. Dobrzański, K. Nowak, T. Slezak, M. Zając, M. Sikora, M. M. Rams, T. Eelbo, J. Stępień, M. Waśniowska, O. Mathon, F. Yakhou-Harris, D. G. Merkel, I. Miotkowski, Z. Kąkol, A. Kozlowski, M. Przybylski, Z. Tarnawski, New Journal of Physics 22, 063020 (2020), tekst: https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab890d 

2019

  1. Characterization of MgO/TiN bilayer deposited on cube-textured copper using pulsed-laser deposition technique, G. Szwachta, M. Gajewska, P. Dłużewski, S. Kąc, M. Przybylski
    Thin Solid Films 692, 137621 (2019), tekst:     https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.137621
  2. Topography and residual stress analysis for Cu/Au/Co multilayered system, M. Marciszko-Wiąckowska, K. E. Hnida-Gut, A. Baczmański, M. Wróbel, Surface & Coatings Technology 380, 125060 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125060
  3. Room-Temperature Ferromagnetism in InSb-Mn Nanowires, K. E. Hnida, A. Żywczak, M. Sikora, M. Marciszko, M. Przybylski, Nano Lett. 19, 7144-7148 (2019), tekst: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b02690
  4. Magnetic Phase Transition and Exchange Bias in Ni45Co5Mn35.5In14.5 Heusler Alloy, Ł. Dubiel, A. Żywczak, W. Maziarz, I. Stefaniuk, A. Wal, Applied Magnetic Resonance 50, 809 (2019), tekst: https://doi.org/10.1007/s00723-018-1085-z
  5. The influence of strain on the Verwey transition as a function of dopant concentration: towards a geobarometer for magnetite-bearing rocks, I. Biało, A. Kozłowski, M. Wack, A. Włodek, Ł. Gondek, Z. Kąkol, R. Hochleitner, A. Żywczak, V. Chlan, S. A. Gilder, Geophysical Journal International 219, 148–158 (2019), tekst: https://doi.org/10.1093/gji/ggz274
  6. Magnetic and structural phase transition in Ni50Mn35.5In14.5 ribbon, Ł. Dubiel, I. Stefaniuka, A. Wala, A. Żywczak, A. Dziedzica, W. Maziarz, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 485, 21 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.04.051
  7. Fine-tuning of canted magnetization in stepped Fe films through thickness variation, Au capping, and quantum confinement, M. Dąbrowski, M. Cinal, A. K. Schmid, J. Kirschner, and M. Przybylski, Phys. Rev. B 99, 184420 (2019), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.184420
  8. Influence of pulse frequency on physicochemical properties of InSb films obtained via electrodeposition, K. E. Hnida, M. Marzec, E. Wlaźlak, D. Chlebda, K. Szaciłowski, D. Gilek, G. D.Sulka, M. Przybylski, Electrochimica Acta, 304, 396-404 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.111
  9. Electrochemical behavior of InSb thin films with different crystal structure in alkaline solution, D. Gilek, A. Brzózka, K. E. Hnida, G. D. Sulka, Electrochimica Acta 302, 352-362 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.050

2018

  1. Electronic sensitization of CuO thin films by Cr-doping for enhanced gas sensor response at low detection limit, A. Szkudlarek, K. Kollbek, S. Klejna, and A. Rydosz, Mater. Res. Express 5, 126406 (2018), tekst: https://doi.org/10.1088/2053-1591/aae0d8
  2. Structure and Magnetism of LSMO/BTO/MgO/LSMO Multilayers, J. Pawlak, A. Żywczak, G. Szwachta, J. Kanak, M. Gajewska and M. Przybylski, Acta Phys. Polon. A 133, 548, tekst: https://doi.org/10.12693/APhysPolA.133.548
  3. Magneto‐Structural Properties of Multielement Ni–Cu–Co–Mn–Sn Heusler Bulk Alloys, A. Wojcik, W. Maziarz, M. Szczerba, M. Sikora, A. Żywczak, L. Hawelek, E. Cesari, Physica Status Solidi A 1800358 (2018), tekst: https://doi.org/10.1002/pssa.201800358
  4. Tuning of the Seebeck Coefficient and the Electrical and Thermal Conductivity of Hybrid Materials Based on Polypyrrole and Bismuth Nanowires, K. E. Hnida, K. Pilarczyk, M. Knutelski, M. Marzec, M. Gajewska, A. Kosonowski, D. Chlebda, B. Lis, and M. Przybylski, ChemPhysChem 19, 1617–162 (2018), tekst: https://doi.org/10.1002/cphc.201800127

Characterization of MgO/TiN bilayer deposited on cube-textured copper using pulsed-laser deposition technique, G. Szwachta, M. Gajewska, P. Dłużewski, S. Kąc, M. Przybylski
Thin Solid Films 692, 137621 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.137621

Topography and residual stress analysis for Cu/Au/Co multilayered system, M. Marciszko-Wiąckowska, K. E. Hnida-Gut, A. Baczmański, M. Wróbel, Surface & Coatings Technology 380, 125060 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125060

Room-Temperature Ferromagnetism in InSb-Mn Nanowires, K. E. Hnida, A. Żywczak, M. Sikora, M. Marciszko, M. Przybylski, Nano Lett. 19, 7144-7148 (2019), tekst: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b02690

Magnetic Phase Transition and Exchange Bias in Ni45Co5Mn35.5In14.5 Heusler Alloy, Ł. Dubiel, A. Żywczak, W. Maziarz, I. Stefaniuk, A. Wal, Applied Magnetic Resonance 50, 809 (2019), tekst: https://doi.org/10.1007/s00723-018-1085-z

The influence of strain on the Verwey transition as a function of dopant concentration: towards a geobarometer for magnetite-bearing rocks, I. Biało, A. Kozłowski, M. Wack, A. Włodek, Ł. Gondek, Z. Kąkol, R. Hochleitner, A. Żywczak, V. Chlan, S. A. Gilder, Geophysical Journal International 219, 148–158 (2019), tekst: https://doi.org/10.1093/gji/ggz274

Magnetic and structural phase transition in Ni50Mn35.5In14.5 ribbon, Ł. Dubiel, I. Stefaniuka, A. Wala, A. Żywczak, A. Dziedzica, W. Maziarz, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 485, 21 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.04.051

Fine-tuning of canted magnetization in stepped Fe films through thickness variation, Au capping, and quantum confinement, M. Dąbrowski, M. Cinal, A. K. Schmid, J. Kirschner, and M. Przybylski, Phys. Rev. B 99, 184420 (2019), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.184420

Influence of pulse frequency on physicochemical properties of InSb films obtained via electrodeposition, K. E. Hnida, M. Marzec, E. Wlaźlak, D. Chlebda, K. Szaciłowski, D. Gilek, G. D.Sulka, M. Przybylski, Electrochimica Acta, 304, 396-404 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.111

Electrochemical behavior of InSb thin films with different crystal structure in alkaline solution, D. Gilek, A. Brzózka, K. E. Hnida, G. D. Sulka, Electrochimica Acta 302, 352-362 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2019.02.050