Prace lic/mgr Prace lic/mgr

Zachęcam do realizowania prac licencjackich/magisterskich/doktorskich w Zakładzie Inżynieri Nowych Materiałów pod moją opieką. Prace mogą mieć zarówno charakter czysto doświadczalny lub też mogą być skoncentrowane wokół  obliczeń komputerowych.

Zajmuję się głównie magnetyzmem układów molekularnych. Bliższy opis tematyki naukowej, i kilka ostatnich publikacji. Wszystkie realizowane w mojej grupie prace lic/mgr/dr związane są z tymi badaniami naukowymi.

Jest to tematyka interdyscyplinarna z pogranicza chemii i fizyki materii skondensowanej. Zapraszam więc do współpracy zarówno studentów fizyki (specjalizacji fizyki doświadczalnej), jak i studentów ZMiN. Zainteresowanych proszę o kontakt. Michał Rams, m.rams@uj.edu.pl


Przykładowe tematy prac:

  • Eksperymentalne badania magnetyków molekularnych
  • Pomiary ciepła właściwego układów magnetycznych w temperaturach poniżej 2 K
  • Modelowanie numeryczne układów kwantowych metodą Monte-Carlo przy pomocy pakietu ALPS (obliczenia numeryczne)
  • projekt i wykonanie celi ciśnieniowej do pomiarów magnetycznych

dla studentów ZMiN, 3 rok dla studentów ZMiN, 3 rok

Podstawy fizyki fazy skondensowanej II

dla ZMiN, 6 semestr, wykład prowadzi dr hab. Michał Rams, konsultacje: pokój D-1-53, poniedziałek 12:00-13:00
Strona USOS przedmiotu

Wykład w poniedziałki od 14:15 do 16:00, sala A-1-03.
Notatki do wykładów
27 luty-20 marca - Gaz elektronów swobodnych (PDF, 25 stron)
27 marca-3 kwietnia - Struktura elektronowa kryształów cz. 2a (PDF, 16 stron)
10 i 24 kwietnia - Struktura elektronowa kryształów cz. 2b (PDF, 10 stron)
1,8,15 maja - Własności elektronów w pasmach, Półprzewodniki (PDF, 25 stron)
22 maja - Technologia półprzewodników - do tego nie będzie takich notatek jak powyżej
29 maja, 5 czerwca - Magnetyczne własności atomów i kryształów (PDF, 20 stron)
5 i ew. 12 czerwca - Dynamika elektronu w polu magnetycznym i powierzchnie Fermiego (PDF, 10 stron)

Ćwiczenia w środy od 13:15 do 14:00, sala A-1-04.
Zadania (PDF) na ćwiczenia 1, 8 i 15 marca 2017
Zadania (PDF) na ćwiczenia 22, 29 marca i 5 kwietnia 2017
Zadania (PDF) na ćwiczenia 12 kwietnia 2017
19 kwietnia - kolokwium
Zadania (PDF) na ćwiczenia 26 kwietnia, 10 i 17 maja 2017
Zadania (PDF) na ćwiczenia 24 maja 2017
Zadania (PDF) na ćwiczenia 31 maja 2017

Egzamin, zerowy termin: 9 czerwca 2017 od 9:00, pierwszy termin 19 czerwca. Każdy losuje 3 pytania i ma 10 min na przygotowanie się (bez żadnych pomocy).
Lista zagadnień na egzamin

dla studentów Fizyki, Astronomii i SMP, 1 rok dla studentów Fizyki, Astronomii i SMP, 1 rok

Mechanika MT

Strona USOS przedmiotu
Ćwiczenia w terminie: wtorek 16-17:30 (A-1-04) i piątek 12:00–14:00 (A-0-13).
Zajęcia prowadzi dr hab. Michał Rams, konsultacje: pokój D-1-53, poniedziałek 10-11.

Zadania do przygotowania:
zadania zestaw 1 (PDF)
zadania zestaw 2 (PDF)
zadania zestaw 2 i pół (PDF)
zadania zestaw 3 (PDF)
zadania zestaw 4 (PDF)
zadania zestaw 4 i pół (PDF)
zadania zestaw 5 (PDF)
zadania zestaw 6 (PDF)
zadania zestaw 7 (PDF)
zadania zestaw 8 (PDF) (na 10 stycznia zadania 7.8, 7.12, 8.1, 8.2, 8.4)
zadania zestaw 9 (PDF)  (na 13 stycznia zadania 8.3, 8.7, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4)
zadania zestaw 10 z rozwiązaniami (PDF) poprawione (na 17 i 20 stycznia - wszystkie)

21 stycznia (sobota, 10:00) - wspólne kolokwium dla wszystkich grup.

Na ćwiczenia 24 stycznia: zadania 8.5, 8.6, i może będzie jeszcze zestaw 11.

Na ćwiczenia 27 stycznia: proszę ucząc się już do egzaminu z Mechaniki MT przygotować krótkie pytania/zadania które sprawiają problem. Będę się starał te tematy omówić podczas ćwiczeń.

dla studentów ZMiN, 4 rok dla studentów ZMiN, 4 rok

Zaawansowane materiały (część: Materiały nadprzewodzące i magnetyczne)

dla ZMiN, II stopień, 1 semestr, wykład i ćwiczenia prowadzi dr hab. Michał Rams, konsultacje: pokój D-1-53, poniedziałek 10-11

Wykład 1 (PDF) 28.10.2016 Nadprzewodniki - podstawowe własności
Wykład 2 (PDF) 4.11.2016 Materiały nadprzewodzące
Wykład 3 (PDF) 7.11.2016 Zastosowania nadprzewodników
Wykład 4 (PDF) 8.11.2016 Paramagnetyzm atomów i oddziaływanie wymienne
Ćwiczenia (PDF) 14.11.2016 zadania te będą rozwiązywane w małych grupach podczas ćwiczeń i potem prezentowane. Będą dostępne jakieś książki.
Wykład 5 (PDF) 15.11.2016 Teoria średniego pola i ferromagnetyzm
Wykład 6 (PDF) 18.11.2016 Anizotropia magnetyczna i histereza
Wykład 7 (PDF) 21.11.2016 Miękkie i twarde ferromagnetyki: materiały i zastosowania
Wykład 8 (PDF) 22.11.2016 Pamięci magnetyczne

Ćwiczenia (PDF) 25.11.2016 zadania do rozwiązania  Dodatek do zadań(PDF)

Ćwiczenia 29.11.2016 kolokwium zaliczeniowe

dla studentów ZMiN, 3 rok dla studentów ZMiN, 3 rok

Zaawansowane materiały i ich zastosowania
(część Materiały nadprzewodzące)

dla ZMiN, 6 semestr, wykład i ćwiczenia prowadzi dr hab. Michał Rams, konsultacje: pokój D-1-53, piątek 10-12
Strona USOS przedmiotu

Zadania na 2.5 kolejnych ćwiczeń (PDF)
ćwiczenia będą śr. 27.05, pon. 8.06, śr. 11.06.
Na połowie ostatnich ćwiczeń 10.06.2015 będzie kolokwium zaliczeniowe, dotyczące zagadnień prezentowanych podczas wykładu.

Wykład pon. 25.05.2015 (PDF, 2M) Nadprzewodniki - podstawowe własności
Wykład pon. 1.06.2015 (PDF, 2M) Przegląd materiałów nadprzewodzących
Wykład śr. 3.06.2015 (PDF, 3M) Zastosowania nadprzewodników

dla studentów ZMiN i Fizyki, 4 rok dla studentów ZMiN i Fizyki, 4 rok

Pracownia specjalistyczna

Strona USOS przedmiotu

Grafik zajęć w 2017 (xls)

Zajęcia trwają 14 tygodni po 8.5h lekcyjnych tygodniowo. Ćwiczenia wykonywane są w grupach 3-4 osobowych. Domyślny termin to czwartki 9:30-14:30 z 30min przerwy oraz piątki 12-13:30. Niektóre ćwiczenia wymagają innej organizacji i dlatego proszę w każdym przypadku uzgodnić termin ćwiczeń z prowadzącymi zajęcia.

Lista ćwiczeń (opisy będą jeszcze uzupełniane)

1. Gradientowe warstwy polimerów funkcjonalnych: przygotowanie oraz charakteryzacja fizycznych i chemicznych własności powierzchni. (2 tygodnie)

Laboratorium: D-1-15. Prowadzący ćwiczenie: mgr Paweł Dąbczyński. Kontakt:  pawel.dabczynski[at]doctoral.uj.edu.pl   

W ramach zajęć studenci zapoznają się z różnymi metodami wytwarzania cienkich warstw polimerowych, w tym technik umożliwiających przygotowanie warstw gradientowych tj. horizontal dipping oraz dip coating. Fizyczne własności przygotowanych filmów polimerowych:

  1. jednoskładnikowych będą zbadane przy użyciu elipsometru. Studenci przeprowadzą także pomiary kąta zwilżania.
  2. wieloskładnikowych będą zbadane przy użyciu mikroskopu skaningowego.

Tak przygotowane podłoża zostaną poddane dalszej analizie za pomocą spektrometrii masowej jonów wtórnych.

2. Charakteryzacja cienkich warstw i wzorów polimerowych metodą spektrometrii masowej jonów wtórnych (ToF-SIMS). (2 tygodnie)

Laboratorium: D-0-06   Prowadzący ćwiczenie: dr hab. Jakub Rysz. Kontakt: jakub.rysz[at]uj.edu.pl, D-1-40

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z aparaturą ToF-SIMS (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) i różnymi modami jej pracy. Studenci samodzielnie przygotują warstwy polimerowe, które zostaną przebadane w modzie Spectrometry pozwalającym na analizę chemii powierzchni z bardzo wysoką masową zdolnością rozdzielczą. W celu detekcji subtelnych różnic w chemii powierzchni zostanie zastosowana analiza głównych składników  (Principal Component Analysis (PCA)). Następnie zostaną wytworzone wzory polimerowe a ich struktura poprzeczna zostanie scharakteryzowana w modzie Depth Profiling. W połączeniu z modem obrazującym zostaną wykonane również obrazy 3D otrzymanych struktur.

3. Kalorymetria w bardzo niskich temperaturach - metoda relaksacyjna. (2 tygodnie).
Laboratorium: D-0-22. Prowadzący ćwiczenie: dr hab. Michał Rams. Kontakt: m.rams[at]uj.edu.pl , D-1-53

Podczas pracowni wykonuje się pomiary ciepła właściwego próbek materiałów, w funkcji temperatury i pola magnetycznego. Typowe próbki to: naprzewodnik BCS i jakiś metal niemagnetyczny lub półprzewodnik. W zależności od ilości osób: może trzeba będzie zrobić próbkę YBCO od podstaw do kolejnego ćwiczenia.
Analiza danych wymaga znajomości podstawowych modeli ciepła właściwego w kryształach (Debye i Einsteina) oraz podstawowych własności nadprzewodników.

W ramach przygotowania się do ćwiczenia warto przeczytać:
Encyklopedyczny artykuł o cieple właściwym w niskich temperaturach. To będzie pomocne w opracowaniu danych. (6 pierwszych stron)
Trzy pierwsze strony z artykułu Critical examination of heat capacity.... zawierają bardzo zwięzły opis używanej metody pomiaru.
Dla ciekawych: fragment instrukcji aparatury PPMS Heat capacity option zawiera bardzo rozwlekły opis metody pomiaru i szczegóły techniczne.

4. Własności magnetyczne ferromagnetyków i materiałów molekularnych. (2 tygodnie)

Laboratorium: D-0-22. Prowadzący ćwiczenie: dr Anna Majcher, anna.majcher[at]uj.edu.pl

W ramach zajęć wykonywane są pomiary momentu magnetycznego próbek kilku materiałów w zależności od temperatury i pola magnetycznego. Typowe próbki to: twardy ferromagnetyk (NdFeB), magnetyk molekularny (np. octan miedzi), antyferromagnetyk MnSO4. Pomiary wykonywane są przy pomocy nowoczesnego magnetometru typu squid firmy Quantum Design w temperaturach od 300 do 1.8 K oraz w polach do 5 Tesli.

Podstawowe informacje o magnetzmie układów molekularnych, np kilkanaście pierwszych stron z artykułu C.R.Landee, M.M. Turnbull, Review: A gentle introduction to magnetism: units, fields, theory, and experiment

5. Spektroskopia dielektryczna (2 tygodnie)

Laboratorium: D-1-21   Prowadzący ćwiczenie: mgr Patryk Fryń,  Kontakt: patryk.fryn[at]student.uj.edu.pl

W ramach zajęć na pracowni studenci zaznajomią się z metodą spektroskopii dielektrycznej. Wykonany zostanie pomiar widm dielektrycznych  w funkcji temperatury i częstości dla wybranej substancji ciekłokrystalicznej. Zbadany zostanie również wpływ pola podkładu (stałego pola elektrycznego) na procesy relaksacyjne pojawiające się w fazach ciekłokrystalicznych. Do opracowania uzyskanych wyników zastosowany będzie model Cole-Cole, w oparciu o który zostaną wyliczone takie parametry jak częstość relaksacji, inkrement dielektryczny i parametr alpha. Zbadane zostanie także zachowanie się tych parametrów w funkcji temperatury oraz w funkcji pola podkładu. Przedmiotem badań będzie ferroelektryczna mieszanina ciekłokrystaliczna.

6. Metody elektrooptyczne (2 tygodnie)
Laboratorium D-1-10  Prowadzący ćwiczenie: mgr Aleksandra Radko. kontakt: aleksandra.radko[at]doctoral.uj.edu.pl

Ćwiczenie ma na celu zapoznanie studentów z metodami elektrooptycznymi w badaniach ciekłych kryształów. W ramach ćwiczenia będą prowadzone pomiary wielkości ważnych z punktu widzenia zastosowań ciekłych kryształów w LCD, takie jak: spontaniczna polaryzacja, czas przełączania, oraz wpływ pola elektrycznego na orientację molekuł ciekłego kryształu. Badane będą próbki substancji ciekłokrystalicznych w tzw. komórkach elektrooptycznych umieszczonych pod mikroskopem polaryzacyjnym wyposażonym w stolik do kontroli temperatury z możliwością podłączenia pola elektrycznego.

7. Odbiciowa absorpcyjna spektroskopia podczerwona samoorganizujących się monowarstw typu SAM na podłożu Au(111) (2 tygodnie)
Prowadzący ćwiczenie: dr hab. Piotr Cyganik, kontakt piotr.cyganik[at]uj.edu.pl

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z techniką IRRAS (InfraRed Reflection Absorption Spectroscopy) pozwalającą na bardzo czułe pomiary absorpcji w podczerwieni dla sub-monowarstwowych pokryć organicznych. Po zapoznaniu się z układem spektrometru IRRAS studenci przeprowadzają serię pomiarów dla monowartw SAM analizując zachowanie specyficznych dla tych warstw pasm absorpcyjnych w funkcji zmiany parametru n monowarstw CH3-(C6H4)3(CH2)n-SH. Projekt zakończony jest raportem.

8. Zajęcia prowadzone w Zakładzie Fotoniki (2 tygodnie). Tematy do wyboru:
ZF1: Pomiar pola magnetycznego metodą pompowania optycznego
ZF2: Ultrakrótkie impulsy światła i ich pomiar
ZF3: Optyczny wzmacniacz światłowodowy EDFA
ZF4: Analiza materiałowa metodą LIBS

Prowadzący: dr hab. Krzysztof Dzierżęga, kontakt: krzysztof.dzierzega[at]uj.edu.pl, Laboratorium C-1-18.

dla studentów ZMIN, 3 rok dla studentów ZMIN, 3 rok

Pracownia badań materiałów

Ćwiczenie PBM2 FMZ2: Własności magnetyczne nadprzewodników

Miejsce: D-0-22, czas: czwartki od 9:00, prowadzący: dr hab. Michał Rams.

Materiały do przeczytania:
Opis aparatury pomiarowej, metody pomiaru i podstaw magnetyzmu (Fundamentals of magnetism and magnetic measurements)
Trzeba przeczytać strony 10-28 oraz 33-38 - to są numery stron pliku pdf, a nie numery stron na dole)

W ramach zajęć wykonywane są pomiary podatności magnetycznej klasycznego nadprzewodnika BCS (zwykle ołowiu) w zakresie bardzo niskich temperatur, poniżej 10 Kelvinów. Pozwala to zaobserwować efekt Meissnera, wyznaczyć temperaturę krytyczną i pole krytyczne przejścia w stan nadprzewodzący oraz skonstruować diagram fazowy H-T. Pomiary wykonywane są na magnetometrze QD MPMS typu squid.

Zajęcia:  czwartki 20 X, 27 X, 3 XI, 10 XI, 17 XI, 24 XI 2016, od godziny 9:00.

Konsultacje: poniedziałki 10-11 (pok. D-1-53) lub czwartki w okresie ćwiczeń (pok. D-0-22)