Profil badawczy

11Główna działalność naukowa grupy badawczej Układy Kwantowe i Modelowanie związana jest z modelowaniem układów nano- i makro-skopowych. W obszarze zainteresowań grupy znajdują się nadprzewodniki wysokotemperaturowe na bazie miedzi, stałe fazy wodoru (molekularna i jej metalizacja), materiały ciężkofermionowe, nadprzewodniki organiczne oraz układy nanoskopowe (nanowarstwy, nanodruty, kropki kwantowe, itp.). W ramach prowadzonych obliczeń analizie poddawana jest stabilność niekonwencjonalnych faz, takich jak faza nadprzewodząca i faza nadprzewodnictwa topologicznego, faza z uporządkowaniem ładunkowym, faza typu Fulde-Ferrella-Larkina-Owczynnikowa, koegzystencja nadprzewodnictwa i magnetyzmu, a także faza izolatora Motta i jej transformacja do stanu metalicznego. Szczególny nacisk w badaniach kładziony jest na uwzględnienie korelacji elektronowych stosując metody zrenormalizowanego pola średniego (RMFT), metodę diagramatycznego rozwinięcia funkcji falowej Gutzwillera (DE-GWF), metodę EDABI (Exact Diagonalization Ab Initio Approach), metodę oddziaływania konfiguracji, itp. Wymienione narzędzia pozwalają na wyznaczenie wielkości fizycznych charakteryzujących dany materiał lub układ (np. struktura elektronowa, wartość przerwy nadprzewodzącej, masy efektywnej, prędkości Fermiego, energii kondensacji), a także możliwość weryfikacji otrzymanych wyników z danymi eksperymentalnymi. Grupa bada także zjawiska związane z transportem elektronowym w nanoskopowych strukturach półprzewodnikowych i hybrydach półprzewodnik-nadprzewodnik w kontekście poznania fundamentalnych własności układów, w których badane są egzotyczne kwazicząstki, oraz takich, które mogą zostać wykorzystane w budowie elektroniki nowej generacji.

Kompetencje

  • Konstrukcja nowych oraz zastosowanie istniejących kwantowych modeli fizycznych do opisu niekonwencjonalnych faz zaindukowanych korelacjami elektronowymi w krystalicznych ciałach stałych (modele oparte o Hamiltonian Hubbarda, t-J, t-J-U i pokrewne).
  • Wykorzystanie zaawansowanych technik programistycznych do prowadzenia obliczeń numerycznych o wysokim stopniu złożoności.
  • Obliczenia z zasad pierwszych w oparciu o metodę EDABI (Exact Diagonalization Ab Initio Approach) i jej zastosowanie do układów nano- i makro-skopowych.
  • Obliczenia w oparciu o metodę diagramatycznego rozwinięcia funkcji falowej Gutzwillera (DE-GWF) dedykowane do układów silnie skorelowanych.
  • Obliczenia w oparciu o kwantową, wariacyjną metodę Monte Carlo (VMC) dla układów skorelowanych elektronowo.
  • Obliczenia w oparciu o metodę zrenormalizowanego pola średniego (RMFT) pozwalające na uwzględnienie korelacji elektronowych.
  • Rachunki transportu kwantowego metodą rozwiązywania stacjonarnego równania Schroedingera.
  • Modelowanie nanostruktur półprzewodnikowych i nadprzewodzących metodami dokładnej diagonalizacji.

Kierownik

prof. dr. hab. Józef Spałek

Członkowie

dr Andrzej Biborski (zespół układów kwantowych)
dr inż. Michał Zegrodnik (zespół układów kwantowych)
dr inż. Michał Nowak (zespół teorii i modelowania nanostruktur)

 

Aparatura badawcza