KBF   |   KFKL   |   KJFSF   |   KTFA   |   ODF Prihlásenie
Logo UFV Slovak English

Študijný program: Teoretická fyzika



Téma: Efekty dimenzionálneho a spinového prechodu na magnetické usporiadanie v superfrustrovanom Isingovom antiferomagnete na kagome mriežke


Školiteľ: doc. RNDr. Milan Žukovič, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Superfrustrovaný Isingov antiferomagnet na kagome mriežke (IAKL) je spinový model, ktorý sa vyznačuje vysokou mierou geometrickej frustrácie. V jej dôsledku systém nevykazuje dlhodosahové usporiadanie pri žiadnej teplote. Spinová korelačná funkcia zaniká exponenciálne dokonca aj v základnom stave, ktorý sa vyznačuje najvyššou zostatkovou entropiou z pomedzi frustrovaných dvoj-rozmerných (2D) Isingových systémov. Štúdium iného o čosi menej frustrovaného modelu na trojuholníkovej mriežke, ktorý však rovnako zostáva neusporiadaný pri ľubovoľnej konečnej teplote, ukázalo možnosť dlhodosahového usporiadania v dôsledku či už zvyšovania spinu alebo dimenzionality postupným vrstvením 2D mriežok. Cieľom práce je štúdium možnosti vzniku, charakteru a oblasti existencie dlhodosahového usporiadania v IAKL modeli v dôsledku zvyšovania spinu a dimenzie.

Téma: Kvantové previazanie v nekonvenčných stavoch presne riešiteľných modelov


Školiteľ: doc. RNDr. Jozef Strečka, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Kvantové previazanie patrí medzi najzaujímavejšie dôsledky kvantovej mechaniky, ktoré sa prieči jednoduchému rozumovému chápaniu a zostáva na popredí súčasného vedeckého záujmu. Medzi najvyzývavejšie problémy spadajúce do tejto vednej oblasti patrí výskum venovaný kvantifikácii teplotného previazania prostredníctvom rôznych mier (napr. concurrence, negativity, von Neumanova entropia, atď.), ktoré umožnujú študovat ako sa kvantové previazanie mení vplyvom rastúcej teploty. Hlavným výskumným zámerom tejto dizertačnej práce je preskúmať rôzne miery teplotného previazania v presne riešiteľných mriežkovo-štatistických spinových modeloch. Značná pozornosť bude pritom venovaná otvorenej otázke za akých okolností môže teplotné previazanie koexistovať so spontánnym magnetickýcm usporiadaním a ako sa bude meniťpri prechode kvantovým kritickým bodom.

Literatúra:
1. M.A. Nielsen, I.L. Chuang, Quantum Computation and Quantum Information, Cambridge University Press, 2000.
2. L. Amico, R. Fazio, A. Osterloh, V. Vedral, Entanglement in many-body systems, Reviews of Modern Physics 80 (2008) 517-575.

Téma: Teoretické štúdium fázovej separácie binárnych a ternárnych kvapalných zmesí


Školiteľ: doc. RNDr. Jozef Strečka, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Fázová separácia binárnych a ternárnych kvapalných zmesí bude skúmaná prostredníctvom mriežkovo-štatistických modelov. Hlavný dôraz bude kladený na započítanie mnohočasticových interakcií, ktoré môžu hrať rozhodujúcu úlohu pri možnom vniku neuniverzálneho kritického správania. Okrem toho sa v dizertačnej práci zameriame na problém reentrantnej miešateľnosti niektorých binárnych a ternárnych kvapalných zmesí, správanie ktorých je značne ovplyvnené silami silne závisiacimi od priestorovej orientácie častíc (napr. vodíkové väzby).

Literatúra:
1. T. Narayanan and A. Kumar, Reentrant phase transitions in multicomponent liquid mixtures, Physics Reports 249 (1994) 135-218.
2. J. Strečka, L. Čanová, M. Jaščur, Investigation of phase separation within the generalized Lin–Taylor model for a binary liquid mixture of large hexagonal and small triangular particles, Molecular Physics 104 (2006) 3831-3839.

Téma: Teoretické štúdium frustrovaných spinových modelov na bipartitných mriežkach


Školiteľ: prof. RNDr. Andrej Bobák, DrSc.

Konzultant: doc. RNDr. Milan Žukovič, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Všeobecne je frustrácia generovaná konkurenciou rôznych druhov interakcií alebo mriežkovou geometriou. V dôsledku toho v základnom stave nie všetkým väzbám je vyhovené. Avšak antiferomagnetická šesťuholníková mriežka, podobne ako štvorcová mriežka, s výmennou interakciou iba medzi najbližšími susedmi sú bipartitné mriežky a vykazujú v základnom stave dlhodosahové usporiadanie. Tieto systémy sa stávajú frustrované, ak je započítaná interakcia medzi druhými najbližšími susedmi. Teda je zaujímavé študovať magnetické vlastnosti takýchto mriežok za prítomnosti frustrovaných interakcií, ktoré doteraz nie sú dobré pochopené.

Téma: Kvantové vlastnosti vybraných topologických dvojrozmerných systémov z teórie prvých princípov


Školiteľ: prof. RNDr. Michal Jaščur, CSc.

Konzultant: RNDr. Martin Gmitra, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Kvantová mechanika ponúka opis vlastností materiálov na fundamentálnej úrovni. Posledné roky sa fundamentálny výskum orientuje k prioritných oblastiam inovácií, materiálovéhovýskumu a nanotechnológií. Nedávno objavené a momentálne intenzívne študované materiály ako grafén, topologické izolátory, Weylové semikovy, sú príkladmi kde kvantové vlastnosti v tuhých látkach sú výsledkom kooperatívnych väzieb medzi nábojom, spinom a orbitálnym momentom elektrónov. Konkrétna štruktúra kryštálu a typ atómov ovplyvňuje topologickú podstatu vlnových funkcií a tým aj makroskopický pozorované vlastnosti materiálu ako sú elektrické, magnetické, optické, termálne a mechanické vlastnosti. Spoločným znakom týchto makroskopických javov je existencia fyzikálnej veličiny nazývanej parameter usporiadania, ktorý sa správa navonok ako klasická veličina, avšak jeho pôvod je kvantovomechanický. Ukazuje sa, že práve topologická podstata elektrónových stavov je kľúčovým konceptom, ktorý slúži ako nástroj štúdia kvantových materiálov. Teória elektrónovej hustoty (Density Functional Theory, alebo skrátene DFT) implementovaná v numerických metódach výpočtu elektrónovej štruktúry (takzvané metódy z prvých princípov, alebo tiež ab-initio) predstavuje robustný teoreticky nástroj pri opise známych kvantových materiálov, hľadaní nových materiálov a ich fyzikálnych vlastností a pozorovaných javov. Aplikácia DFT v teoretickom bádaní zaznamenáva neustále rastúci trend vďaka výnimočnej vlastnosti, že dokáže v mnohých prípadoch ponúknuť teoretický opis experimentov bez voľných parametrov.

Literatúra:
[1] pozri EIT RIS (European Institute of Innovation & Technology Research Regional Innovation Scheme), https://eit.europa.eu/tags/ris
[2] A. H. Castro Neto et al., The electronic properties of graphene, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009).
[3] M. Z. Hasan, C. L. Kane, Colloquium: Topological insulators, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
[4] B. Yan, C. Felser, Topological Materials: Weyl Semimetals, Annual Review of Condensed Matter Physics 8, 337 (2017).

Téma: Štúdium kvantových topologických materiálov z teórie prvých princípov


Školiteľ: prof. RNDr. Michal Jaščur, CSc.

Konzultant: RNDr. Martin Gmitra, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Topologické materiály boli nedávno identifikované ako kvantové materiály a ich fyzikálne vlastnosti sú výrazne zviazané s topológiou. V topológii sú vlastnosti objektov (vlastnosti materiálov) invariantné voči spojitej zmene ich Hamiltoniánu. Také materiály sú známe tiež ako topologické materiály. Topologické izolátory sú nevodičmi v ich objeme, ale majú vodivé povtchy. Topologické semikovy majú tzv. semikovový objem kde ich valenčné a vodivostné pásy sa dotýkajú v bode blízko Fermiho hladiny. V závislosti od degenerácie pásov (nedegenerované alebo dvojnásobne degenerované) topologické materiály sa nazývajú topologický Weylov alebo topologický Diracov semikov. Topologické Diracove alebo Weylove semikovy vykazujú lineárnu elektrónovú disperziu v blízkosti uzlov, označovaných ako Diracove alebo Weylove body, ako trojrozmerná analógia s grafénom (ktorý je dvojrozmerný). Najviac fundamentálnym teoretickým prístupom k štúdiu topologických materiálov sú metódy elektrónovej štruktúry založené metódach z prvých princípov alebo odvodené aproximatívne metódy tesnej väzby.

Literatúra:
[1] B. Yan, C. Felser, Topological Materials: Weyl Semimetals, Annual Review of Condensed Matter Physics 8, 337 (2017).
[2] M. Z. Hasan, C. L. Kane, Colloquium: Topological insulators, Rev. Mod. Phys. 82, 3045 (2010).
[3] S. A. Parameswaran, Y. Wan, Topological Insulators Turn a Corner, Physics 10, 132 (2017).
[4] A. A. Burkov, Topological Semimetals, Nature Materials 15, 1145–1148 (2016).

Téma: Elektrónové, magnetické a topologické vlastnosti Heuslerových zliatin


Školiteľ: prof. RNDr. Michal Jaščur, CSc.

Konzultant: RNDr. Martin Gmitra, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Trieda heuslerových zliatín zahŕňa obrovský počet magnetických materiálov vykazujúcich rôzne magnetické vlastnosti ako je itinerantný a lokalizovaný magnetizmus, antiferomagnetizmus, helikálny magnetizmus, Pauliho magnetizmus alebo ťažkofermiónové správanie. Kryštálová štruktúra týchto zliatin pozostáva zo 4 navzájom vnorených fcc mriežok obsadených rôznymi atómami tvoriacimi plnú heuslerovskú zliatinu X2ZY alebo semi-heuslerovskú zliatinu XZY. Heuslerovské zliatiny patria medzi najviac záujem vzbudzujúce polokovové systémy kvôli ich vysokej Curie teplote, štrukturálnej podobnosti s binárnymi polovodičmi a úžasným potenciálom pre rôzne aplikácie v energetike a spintronike. Práve ich polokovový charakter má za následok, že spinová polarizácia na Fermiho hladine dosahuje 100%. Hodnota energetickej medzery pre menšinový spinový kanál môže byť kontrolovaná medzi 0 a 4 eV použitím rôznych atómov s vhodnou elektronegativitou. Tieto zliatiny otvárajú cestu k novým multifunkčným materiálom, ktoré majú úžasný potenciál spôsobiť revolúciu v technologických aplikáciách. Nedávno bola predpovedaná nová trieda Weylových topologických systémov identifikovaných v Co magnetických heuslerových materiáloch s narušenou časovou symetriou. Pomocou teórie funkcionálu hustoty je môžné študovať elektrónové vlastnosti Fermiho oblúkov a navrhnúť spôsob manipulácie a kontroly Weylovej fyziky v týchto materiáloch.

Literatúra:
[1] I. Galanakis, Ph. Mavropoulos, P.H. Dederichs, Introduction to half-metallic Heusler alloys: Electronic Structure and Magnetic Properties, J. Phys. D 39, 765 (2006).
[2] Z. Wang et al., Time-Reversal-Breaking Weyl Fermions in Magnetic Heusler Alloys, Phys. Rev. Lett. 117, 236401 (2016).
[3] R. M. Martin, Electronic Structure: Basic Theory and Practical Methods, Cambridge Press, 2004 ISBN 9780521782852
[4] J. Kohanoff, Electronic Structure Calculations for Solids and Molecules: Theory and Computational Methods, Cambridge Press, 2006 ISBN 9780521815918
[5] B. Yan, C. Felser, Topological Materials: Weyl Semimetals, Annual Review of Condensed Matter Physics 8, 337 (2017).

Téma: Stochastická dynamika a turbulencia: Výpočet relevantných parametrov a anomálnych indexov vo vyšších radoch poruchovej teórie


Školiteľ: prof. Dr.h.c. RNDr. Michal Hnatič, DrSc.

Konzultant: RNDr. Tomáš Lučivjanský, PhD.

Forma štúdia: denná

Anotácia: Práca bude zameraná na výskum zložitých systémov klasickej fyziky sofistikovanými metódami kvantovej teórie poľa. Tieto systémy sú obyčajne formulované ako určité stochastické modely opisujúce širokú triedu javov. K nej patria reakčno-difúzne javy, rovnovážne a nerovnovážne fázové prechody, turbulentné toky a ďalšie. Spoločným znakom týchto modelov je prítomnosť silných fluktuácií, ktoré znemožňujú použitie obyčajnej poruchovej teórie. Je potrebné aplikovať poruchové metódy kvantovej-teórie poľa, funkcionálneho integrovania a renormalizačnej grupy. Z kvantitatívneho a experimentálneho hľadiska sú veľmi dôležitým objektom relevantné parametre (napr. Prandlovo číslo, skewness a flatness faktory, Kolmogorovská konštanta apod. ) anomálne škálovacie indexy, ktoré určujú správanie sa štatistických korelácií náhodných polí v oblasti veľkých mierok. Výskum v tejto oblasti dospel do štádia, kedy sú tieto veličiny známe v hlavnom priblížení. Výpočty týchto veličín vo vyšších radoch poruchovej teórie (dvoj- a trojslučkové priblíženia) nepochybne patria k aktuálnym úlohám v tejto oblasti fyziky. Konkrétne výpočty viacslučkových Feynmanových grafov kvantovo(teoreticko)-poľných modelov klasických systémov sú náročné a vyžadujú rozpracovanie efektívnych numerických algoritmov, ktoré môžu byť realizované len na veľmi výkonných počítačových komplexoch včitane superpočítača, ku ktorým doktorand bude mať prístup. Okrem dobrej znalosti základov modernej fyziky sa bude u doktoranda vyžadovať predovšetkým znalosť moderných programovacích jazykov včítane Monte Carlo programovania a schopnosť ich implementácie pri výpočtoch mnohonásobných integrálov obsahujúcich rôzne typy singularít.

Literatúra:
[1] J. Cardy, Scaling and Renormalization in Statistical Physics, (Cambridge University Press, 2002).
[2] J. Zinn Justin, Quantum Field Theory and Critical Phenomena, (Oxford University Press, 1989).
[3] A. N. Vasil’ev The Field Theoretic Renormalization Group in Critical Behavior Theory and Stochastic Dynamics, Boca Raton:Chapman & Hall/CRC (2004).
[4] D. J. Amit and V. Martin-Mayor, Field Theory, the Renormalization Group and Critical Phenomena, World Scientific, Singapore 2005.



Akcie


2017-05-18


Otvorenie Relaxačného kútika Mark pre študentov


2017-05-11


Selected topics in magnetism



Meno:


Heslo:

Inštitúcie


Univerzita P. J. Šafárika v Košiciach
Prírodovedecká fakulta UPJŠ

Katedry


Katedra biofyziky
Katedra fyziky kondenzovaných látok
Katedra jadrovej a subjadrovej fyziky
Katedra teoretickej fyziky a astrofyziky
Oddelenie didaktiky fyziky

Projekty


Establish
Modernizácia vzdelávania
Veda na scéne Slovensko
SCIENCENET
Nebojte sa fyziky
Študenti a učitelia v CERNe
Objavujme krásy fyziky
Tvorivý učiteľ fyziky

Projekty


SeeVogh System
Moodle
Celim

SeeTheStats Štatistiky © 2012 adaras.sk, All Rights Reserved