•Moderní témata ve •fyzice kondenzovaných látek • •fundamentální problémy chování hmoty, rozmanitost a překvapivé objevy s frekvencí typicky ne menší než • 3.2´10-8 s-1 •aplikace, zejména informační a komunikační technologie, polovodiče („čipy“) • • •Moderní témata ve •fyzice kondenzovaných látek • •fundamentální problémy chování hmoty, rozmanitost a překvapivé objevy s frekvencí typicky ne menší než • 1/rok •aplikace, zejména informační a komunikační technologie, polovodiče („čipy“) • • •Obsah této části „Moderních témat“: • • •Frekvence Nobelových cen (NP) za fyziku kondenzovaných látek •Vizualizace až do atomárních rozměrů – STM, AFM (NP 1986) •Ukázka nízkorozměrných polovodičových struktur (několik NP, zejména 1985 – kvantový HE) •Magnetorezistence v kovových nanostrukturách (NP 2007) •Grafén (NP 2011) • •Ukončení kursu: •výběr tématu (po dohodě s některým s přednášejících) pro písemné zpracování, •odevzdat do konce zkouškového období . • • • •http://nobelprize.org/physics/laureates/index.html • •2018 Ashkin, Mourou, Strickland (laserová fyzika, generace intenzivních ultrakrátkých pulsů) • •2016 Thouless, Haldane, Kosterlitz (topologické fázové přechody a topologické fáze hmoty) • •2014 Akasaki, Amano, Nakamura (modré-UV světlo z polovodičových LED) • •2011 Andre Geim, Konstantin Novoselov (grafén) • •2009 Charles K. Kao (optická vlákna), W.S. Boyle, G.E. Smith (CCD) • •2007 Albert Fert, Peter Gruenberg – objev Gigantické magnetorezistence • •2003 Alexei A. Abrikosov, Vitaly L. Ginzburg, Anthony J. Leggett – teorie supravodivosti a supratekutosti • •2001 Eric A. Cornell, Wolfgang Ketterle, Carl E. Wieman – Boze-Einsteinova kondenzace • •2000 Zhores I. Alferov, Herbert Kroemer, Jack S. Kilby – základy komunikačních a informačních technologií • •1998 Robert B. Laughlin, Horst L. Störmer, Daniel C. Tsui – objev kvantové kapaliny se zlomkově nabitými excitacemi • •1996 David M. Lee, Douglas D. Osheroff, Robert C. Richardson – objev supratekutosti v He3 • •1994 Bertram N. Brockhouse, Clifford G. Shull – pionýrský příspěvek k metodám neutronového rozptylu v kond. l. • •1991 Pierre-Gilles de Gennes – metody popisu kapalných krystalů a polymerů • • • •1987 J. Georg Bednorz, K. Alex Müller – objev vysokoteplotní supravodivosti • •1986 Ernst Ruska, Gerd Binnig, Heinrich Rohrer – elektronový mikroskop, STM • •1985 Klaus von Klitzing - kvantový Hallův jev • • •připomínka historie: 2014 – mezinárodní rok krystalografie • • 1914 Max von Laue – rtg difrakce na krystalech 1915 W.H. Bragg & W.L. Bragg, dtto • • •Makroskopické, •mikroskopické, •nanometrové •rozměry • •1 m •= •103 mm •= •106 mm •= •109 nm •-------------------- •= 1012 pm •= 1015 fm scale •Periodická tabulka: struktura elektronového obalu dána protonovým číslem STM – „Scanning Tunneling Microscope“ Click on banner to return to Nobel Prize Internet Archive homepage GERD BINNIG and HEINRICH ROHRER 1986 Nobel Laureates in Physics for their design of the scanning tunneling microscope. Background GERD BINNIG, 1947-1988 Residence: Federal Republic of Germany Affiliation: IBM Zürich Research Laboratory, Rüschlikon, Switzerland HEINRICH ROHRER, born: 1933 Residence: Switzerland Affiliation: IBM Zürich Research Laboratory, Rüschlikon, Switzerland THE NOBEL PRIZE INTERNET ARCHIVE ruler •STM – „Scanning Tunneling Microscope“ stm_animated PtNireconstruction_sr PtNireconstr_sr_schem STM: povrchová rekonstrukce PtNi (černě: segregovaný C) •AFM – „Atomic Force Microscope“ •SPM •AFM: 671C (3xInAs/GaAs QD) 671C •MBE SiGe/Si Manipulace: IBM Almaden D.M. Eigler and E.K. Schweizer, Positioning single atoms with a scanning tunneling microscope, Nature 344, 524 (1990) SchemaManipulace IBMbw •STM: 4K, Cu(111) + 48 atomů Fe, průměr kroužku 14.3 nm •Crommie et. at., IBM Almaden Research Center ring •InAs/InP Quantum Wires (L. Samuelson, Univ. Lund) •GaAs Wires (L. Samuelson, Univ. Lund) •GaP nanotrees (L. Samuelson, Univ. Lund) •InAs/InP Quantum Wires (L. Samuelson, Univ. Lund) •Kvantové tečky InAs/GaAs (MOVPE FzÚ AV ČR Praha, ÚFKL PřF MU Brno) • •TEM: 7 vstev, spacer 7.5 nm, vertikální korelace •Kvantové tečky InAs/GaAs (ÚFKL PřF MU Brno) • •„confining potential“, osa tečky ConfPot •Kvantové tečky InAs/GaAs •(ÚFKL PřF MU Brno) • •„confining potential“ •v ploše LateralConf •Kvantové tečky InAs/GaAs •snaha o dosažení emise s vlnovou délkou 1.3 a 1.55 mm Es_dimensions •Známý (slabý) vliv magnetického pole na vedení proudu •Lord Kelvin, 1856 Překvapení roku 1988 „Gigantická magnetorezistence“ (GMR) v kovových multivrstvách •Překvapení roku 1988 • „Gigantická magnetorezistence“ (GMR) v kovových multivrstvách P. Gruenberg (Juelich): Fe/Cr/Fe A. Fert (Paris Sud): (Fe/Cr)n n ~ 60 •Překvapení roku 1988 • „Gigantická magnetorezistence“ (GMR) v kovových multivrstvách •Spinová polarizace v přechodových kovech • • nemagnetický magnetický • stav •Nanotechnologie – růst kovových supermřížek •Nemagnetická vrstva – vazba mezi magnetickými vrstvami •„Giant MagnetoResistance“ (GMR) – •zvětšení proudu v magnetickém poli (paralelní magnetizace v dolní části obrázku) •„Náhradní schéma“ – různý příspěvek pohybu elektronů s opačnými spiny •„TMR“ – magnetorezistivita ve struktuře s tunelovací vrstvou •Fe/MgO/Fe: DR/R ~ 0.5 při pokojové teplotě •Aplikace: magnetorezistivní hlavy v HD Image:Hard disk dismantled.jpg •Aplikace (?): magnetorezistivní paměť MRAM Image:MRAM-Cell-Simplified.svg •PRL 61, 2472 (1988): •PRL 61, 2472 (1988): •PRL 61, 2472 (1988): •PRB 39, 4828 (1989): •PRB 39, 4828 (1989): •PRB 39, 4828 (1989): •PRB 39, 4828 (1989): •C:diamant a grafit •grafén •grafén •Web of Science, “graphene” • •1.10.2020 ... 234509 záznamů ; Citation Report feature not available •16.9.2019 ... 195139 záznamů ; Citation Report feature not available •18.9.2018 ... 160097 záznamů ; Citation Report feature not available •18.9.2017 ... 123080 záznamů ; Citation Report feature not available •24.9.2015 ... 69467, polovina roku 2009: http://charts.isiknowledge.com/ChartServer/draw?SessionID=Y2fcPK@Pledifl2Gpgk&Product=UA&GraphID=PI _BarChart_2 http://charts.isiknowledge.com/ChartServer/draw?SessionID=Y2fcPK@Pledifl2Gpgk&Product=UA&GraphID=TC _BarChart_2 http://images.isiknowledge.com/WOK46/images/spacer.gif http://images.isiknowledge.com/WOK46/images/spacer.gif http://images.isiknowledge.com/WOK46/images/spacer.gif http://images.isiknowledge.com/WOK46/images/spacer.gif •grafit: spektroskopie STM •grafit: spektroskopie STM •grafit: spektroskopie STM, hrot Pt-Ir, mechanicky seříznutý •grafit: spektroskopie STM, hrot Pt-Ir, mechanicky seříznutý •grafit: spektroskopie STM, oddělené šupinky v magnet. poli •témata: • •STM/AFM (princip, zajímavé obrázky) •grafén (příprava vzorků, vlastnosti) • •wikipedia, ...