Pracownia specjalistyczna dla 4 roku ZMiN na WFAIS

Strona USOS przedmiotu

Grafik zajęć w 2020 - ze zmianami 14.05.2020  (xls)

Domyślne godziny: czwartki od 9:30 do 16:00 (z przerwą 30min) = 8h lekcyjnych, ew. kawałek w piątek od 8:30. W przypadku niektórych ćwiczeń potrzebny jest inny harmonogram. W każdym przypadku proszę się skontaktować z prowadzącym zajęcia najpóźniej w poniedziałek i dokładnie się umówić. Ćwiczenia wykonywane są w grupach 3-4 osobowych.

Lista ćwiczeń:

1a. Gradientowe warstwy polimerów funkcjonalnych: przygotowanie oraz charakteryzacja fizycznych i chemicznych własności powierzchni. (3 tygodnie, razem z 1b)

Laboratorium: D-1-15. Prowadzący ćwiczenie: mgr Dariusz Augustowski. Kontakt: augustowski[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.

1b. Charakteryzacja cienkich warstw i wzorów polimerowych metodą spektrometrii masowej jonów wtórnych (ToF-SIMS). (połączone z poprzednim)

Laboratorium: D-0-06   Prowadzący ćwiczenie: jak wyżej, 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.

2. 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: magnetyk molekularny, krzem,  naprzewodnik BCS lub jakiś metal niemagnetyczny. 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.

3a. Spektroskopia dielektryczna (2 tygodnie)

Laboratorium: D-1-21   Prowadzący ćwiczenie: mgr Sebastin Lalik,  Kontakt: sebastian.lalik[at]doctoral.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.

3b. Metody elektrooptyczne (2 tygodnie)  ten temat może być zamiast 3a (do wyboru całą grupą)
Laboratorium D-1-10  Prowadzący ćwiczenie:jw.

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.

4. Odbiciowa absorpcyjna spektroskopia podczerwona samoorganizujących się monowarstw typu SAM na podłożu Au(111) (2 tygodnie)
Prowadzący ćwiczenie: mgr Agnieszka Grabarczyk, kontakt agnieszka.grabarczyk[at]doctoral.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.

5. Wyznaczenie energii powierzchniowej dla samoorganizujących się monowarstw typu SAM na podłożu Au(111)  (2 tygodnie)
Prowadzący ćwiczenie: jak wyżej

6. Zajęcia prowadzone w Zakładzie Fotoniki (2 tygodnie).

Dwa tematu do wyboru w grupach 2-osobowych:
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: mgr Franciszek Sobczuk, kontakt: franciszek.sobczuk[at]doctoral.uj.edu.pl, Laboratorium C-1-18.

7. Drugie zajęcia prowadzone w Zakładzie Fotoniki (2 tygodnie).

Tematy do wyboru (w grupach):
ZF5: Potencjał molekuły dwuatomowej z widma absorpcji i emisji
ZF6: Charakterystyka źródeł światła: prądowa, widmowa i modowa
ZF7: Laser YAG
ZF8: Światłowody z siatkami Bragga.

Prowadzący: prof. dr hab. Jarosław Koperski, kontakt: jaroslaw.koperski[at]uj.edu.pl

8. Własności magnetyczne nanocząstek i ferromagnetyków. (2 tygodnie)

Laboratorium: D-0-22. Prowadzący ćwiczenie: mgr Magdalena Ceglarska[at]doctoral.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 (ferryt heksagonalny), magnetyk molekularny (np. octan miedzi), nanoczęstki ferromagnetyczne. Pomiary wykonywane są przy pomocy nowoczesnego magnetometru typu squid firmy Quantum Design w temperaturach od 300 do 1.8 K.

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