W poniedziałek 14 kwietnia 2025 r., wyjątkowo o godz. 16.00, w sali 0.06 odbędzie się Konwersatorium im. Jerzego Pniewskiego i Leopolda Infelda Wydziału Fizyki UW.

Konwersatorium będzie połączone z uroczystym wręczeniem Nagrody naukowej im. Profesora Stefana Pieńkowskiego, przyznawanej co dwa lata młodym naukowcom za znaczące osiągnięcia naukowe w dziedzinie eksperymentalnej fizyki, astronomii, chemii i biologii. Została ona ustanowiona w 2004 roku przez Radę Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Fundatorami Nagrody są: dr Marek Maria Pieńkowski, działający za pośrednictwem Fundacji Marka Marii Pieńkowskiego oraz Fundacja Kościuszkowska.

Podczas Konwersatorium wysłuchamy wykładu laureata Nagrody, którym jest w tym roku:

dr hab. Maciej Molas, prof. UW (Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego).

Tytuł wykładu:

"Warstwowe materiały van der Waalsa dla nowoczesnej optoelektroniki"

Wydarzenie i wykład w języku polskim.

Po wykładzie słuchacze zaproszeni są na poczęstunek w holu przed salą 0.06.

Barbara Badełek
Jan Chwedeńczuk
Jan Kalinowski
Jan Suffczyński

Streszczenie:

Eksperymentalne odkrycie grafenu w 2004, a następnie przyznanie nagrody Nobla za wyizolowanie oraz badania właściwości grafenu w 2010, sprowadziło uwagę znaczącego naukowców na warstwowe materiały van der Waalsa. Materiały te, w odróżnieniu od klasycznie badanych związków tj. krzem, arsenek galu, czy azotek galu, charakteryzują się znaczącą różną siłą wiązań między atomami w różnych kierunkach. W ramach płaszczyzn poszczególnych warstw mamy do czynienia silnymi wiązaniami kowalencyjnymi lub jonowymi, natomiast kolejne warstwy są związane słabymi wiązaniami van der Waalsa. Pozwala to na otrzymywanie struktur o grubości pojedynczych warstw (monowarstw) z wykorzystaniem taśmy klejącej. Warstwowe materiały van der Waalsa tworzą wiele rodzin związków, z którym każda zawiera nawet po kilkadziesiąt różnych związków. Ponadto, wiele tych materiałów charakteryzuje się znacznie różnymi właściwości elektronowymi oraz optycznymi monowarstw w porównaniu do materiałów objętościowych. Możliwość łatwego łączenia różnych związków w heterostruktury ze względu na wiązania van der Waalsa, np. półprzewodniki, metale, izolatory, nadprzewodniki otworzyła wiele fascynujących ścieżek badawczych.

W mojej grupie badawczej badamy właściwości elektronowe, optyczne i magnetyczne szerokiej gamy materiałów van der Waalsa. W ramach tej grupy należy wymienić półprzewodnikowe materiały warstwowe z rodziny dichalkogenków metali przejściowych (np. WS2), czy związki z grupy trihalidków chromu (np. CrBr3), które charakteryzują się właściwościami magnetycznymi. Prowadzone główne nurty badań można sklasyfikować w kilku grupach: badania właściwości optycznych kompleksów ekscytonowych (związanych par elektron-dziura) w materiałach [1-5], badania struktury krystalicznej materiałów i jej sprzężenia z właściwościami elektronowymi i optycznymi [6-8], badania sprzężenia między drganiami sieci krystalicznej właściwościami magnetycznymi materiałów warstwowych [9] oraz najnowsze badania widm elektroluminescencji diód święcących składających się ze stosów materiałów van der Waalsa [10]. Prowadzone badania wykorzystujące szereg różnorodnych technik eksperymentalnych, tj. fotoluminescencja, odbicie, rozpraszania ramanowskiego, elektroluminescencja, które są wykonywane w szerokim zakresie temperatur (od ciekłego helu do temperatury pokojowej) oraz w zewnętrznych polach magnetycznych (do 16 T) oraz z możliwością zmiany właściwości tych materiałów z wykorzystaniem pola elektrycznego.

Podsumowując, prowadzone badania warstwowych materiałów van der Waalsa łączą badania właściwości fundamentalnych poszczególnych związków, poprzez planowanie i wytwarzanie zaawansowanych heterostruktur składających się z szereg różnych związków o zadanych właściwościach elektronowych, optycznych i magnetycznych. Badania te łączą dziedzinę fizyki materii skondensowanej z nauką o materiałach pozwalając na wychodzenie w stronę badań innowacyjnych architektur w celu ich potencjalnego zastosowania.

[1] M. R. Molas et al., Physical Review Letters 123, 136801 (2019)
[2] M. Zinkiewicz et al., Nano Letters 21, 2519 (2021)
[3] K. Pucko et al., 2D Materials 10, 015018 (2023)
[4] N. Zawadzka et al., Applied Physics Letters 122, 042102 (2023)
[5] L. Du et al., Science 379, 1313 (2023)
[6] M. R. Molas et al., Faraday Discussions 227, 163 (2021)
[7] M. Bhatnagar et al., Scientific Reports 12, 14169 (2022)
[8] M. Zinkiewicz et al., npj 2D Materials and Applications 8, 2 (2024)
[9] Ł. Kipczak et al., Scientifc Reports 14, 7484 (2024)
[10] K. Walczyk et al., Solid State Communications 396 , 115756 (2025)