Projekti / Programi
Neravnovesna dinamika kvantnih sistemov
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
kvantni materiali, kvantni relaksacijski procesi, kvantni fazni prehodi, urejanje domen, magnetno urejanje, neravnovesni pojavi, časovno-razločena spektroskopija, tunelska mikroskopija.
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
24. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
517 |
12.024 |
9.752 |
18,86 |
| Scopus |
514 |
12.328 |
10.048 |
19,55 |
Raziskovalci (20)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.724 |
Povzetek
Neravnovesna dinamika kvantnih sistemov (NDKS) se osredotoča na raziskave različnih oblik snovi pod neravnovesnimi pogoji na časovnih skalah od atosekund do ur v mikroskoskih, mezoskopskih in makroskopskih pojavih. Mezoskopski kvantni pojavi, ki nastajajo po faznih prehodih so posebej zanimivo tako z eksperimentalnega kot teoretičnega stališča. Kvantni materiali z različnimi ureditvami naboja in spina v 1D in 2D so posebej pomembni kot kontrolabilni sistemi za temeljno fiziko, odkritje novih pojavov in razvoj zanimivih za razvoj novih kvantnih naprav. Novi eksperimentalni pristopi obsegajo vse od ultrahitrih časovno-ločljivih laboratorijskih eksperimentov in časovno-ločene mikroskopije do eksperimentov na velikih mednarodnih centrih, kot so sinhrotroni in laserji na proste elektrone.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave programske skupine obsegajo različna področja od fundamentalnih raziskav osnovnih vzbuditev v kvantnih materialih, neravnovesne kvantne snovi, samoorganizirano prilagajalno funkcinalnostjo v kompleksnih sistemih in različnih nanomaterialov. Eksperimentalne aktivnosti so tesno povezane s teoretičnimi raziskavami na različnih ravneh in podprte s sintezo zelo raznovrstnih materialov. Naše raziskave untrahitrih neravnovesnih prehodov in novih skritih ureditev so široko svetovno znane in nosijo blagovno znamko programske skupine in Inštituta Jožef Stefan. Pametni materiali in kvantne tehnologije so v samem ospredju raziskav na področju znanosti o materialih tako v Evropi kot širše. Podorobno razumevanje lastnosti materialov je pomembno tako z vidika osnovne znanosti kot vseh aplikacij, ki bodo iz teh spoznanj nastale. Raziskovalni dosežki sodelavcev programske skupine so raznoliki in vključujejo pomembna originalna znanstvena odkritja na različnih področjih in mednarodno konkurenčne rezultate. Sodeč po zgodovini objav (vključno s številnimi članki v Science, Nature revijah, PRL in podobno), ter uspehu pri vzpostavljanju novih raziskovalnih področij s pomočjo vrhunske opreme iz EU sredstev in drugih prestižnih virov (ERC projekt, Marie-Curie in drugi projekti), so aktivnosti članov skupine zelo cenjene tako v Sloveniji kot v svetu. Skupina je našla uspešen recept za izvjajanje izvrstne znanosti, ki temelji na nizu odličnih študentov in majhnega števila dobro-koordiniranega izkušenega tima. Fokus programske skupine je superprevodniška elektronika in kvantne tehnologije, bi bodo predstavljale naslednji velik napredek v računalniški tehnologiji. Trenutno so raziskave na teh področjih otežene zaradi primankljaja primerne spominske naprave, ki bi bila energijsko učinkovita, ultrahitra, trajna in ki bi lahko delovala pri kriogenih temperaturah. Eden od uspehov skupine na svetovni ravni je študij in predstavitev novega tipa spominske naprave, ki bi zadostila tem potrebam in ki temelji na spremembi upornosti pri preklapljanju med različnimi stanji elektronske konfiguracije v dihalkogenidu prehodne kovine 1T-TaS2. Pomembne dosežke pričakujemo tudi na področju metastabilnih samo-organiziranih elektronskih stanj v kvantnih materialih. Ta spoznanja so temeljnega pomena saj lahko kažejo nove izvirajoče dinamične lastnosti, ki so uporabne za nove generacije senzorjev in spominskih elementov. Vrhunske eksperimentalne metode, ki jih uporabljamo, so zelo različne, od femtosekundne laserske spektroskopije v območju od THz to XUV, ter ultrahitrih električnih meritev v kombinaciji z različnimi optičnimi tehnikami, vključujejo tudi sintetično kemijo in rast tankih plasti z metodami kot so MBE, ALD in EBE ter femtosekundnega tunelskega mikroskopa. Eksperimentalno delo na je podprto s teorijo z različnimi pristopi, vse od analitičnih metod do modeliranja z Monte-Carlo simulacijami in kvantnim popuščanjem z pomočjo D-wave kvantnega računalnika, ki se je v tem letu pokazal kot zelo uporabno orodje za modeliranje neravnovesnih pojavov. Nekaj spin-out aplikativnih raziskovalnih projektov je dobilo večjo veljavo, nazadnje ultrahitri, nizko-energijski kriospomin, ki temelji na naših predhodnih študijah ultrahitrih elektronskih prehodov.
Pomen za razvoj Slovenije
Zapolnitev vrzeli v znanju na področju materialov je nujna za prenos teh materialov, tehnologij in procesov na različna področja uporabe: v računalništvu in informacijski tehnologiji, za senzorje, za spominske komponente, za elektronske elemente v napravah, za učinkovitejše naprave z boljšim energijskim izkoristkom, za naprave, ki izhajajo iz kvantnih pojavov ipd. Programska skupina pri svojem delu prepleta različne raziskovalne discipline (kvantna fizika, optika, elektrotehnika, računalništvo) ter industrijske dejavnosti (merjenje in testiranje, kontrolni sistemi, laserska tehnika, komunikacije, računalniška strojna in programska oprema). Raziskave na področju t.i. pametnih materialov in kvantnih pojavov za komunikacije in računalništvo so aktualni raziskovalni in tehnološki globalni mega-trend, ki nakazuje novo tehnološko revolucijo. Pričakovano bodo zato spoznanja programske skupine ustvarjale zelo široke gospodarske, strateške, znanstvene, tehnološke in družbene koristi. Družbeni in gospodarski vplivi vplivi teh raziskav so številni (varna komunikacija in kibernetska varnost, nacionalna varnost in obramba, varnost finančnega poslovanja, optimizacija transportnih poti in logistike, reševanje podnebnih problemov, iskanje novih zdravil, optimizacija in razvoj novih materialov, obdelava velikih količin podatkov, ipd). Sodelovanje članov programske skupine v velikih mednarodnih projektih, iniciativah in srečanjih pripomore k ugledu slovenske znanosti in prispeva k konkurenčnosti Slovenije. Raziskovalni program uvaja številne nove interdisciplinarne tehnologije ter nova in originalna raziskovalna področja v Sloveniji, še posebej časovno ločljivo spektroskopijo, nanoelektroniko in nanolitografijo. Študentje, ki so se usposabljali v okviru programske skupine, so kot vrhunsko usposobljeni raziskovalci našli zaposlitev v slovenski industriji, zlasti v podjetjih z visoko dodano vrednostjo (npr. LPKF, Helios, BSH Bosh und Siemens Hausgeräte, Xpand, Litostroj Power) ali v tujini (npr. IEE Luxemburg, Ilmenau University, Nemčija, Univerza v Mainzu, Uni. v Nijmegnu, ETH Zürich, Švica, EPFL, Švica, Paul Scherrer Institute, Švica, UC San Diego, ZDA). Vzgoja mladih raziskovalcev, ki kariero nadaljujejo v industriji, je pomembna za skupno raziskovalno-razvojne projekte na področju izdelkov z visoko dodano vrednostjo in širjenjem pridobljenega znanja na druga področja. Raziskovalna skupina ima eno od vodilnih svetovnih vlog na svojem raziskovalnem področju in sodeluje s skupinami iz vodilnih univerz in inštitutov, kot so npr. UC Berkeley, UC San Diego, Stanford University, Tokyo University, Univ. Paris Sud (Orsay), Max Planck Dresden, MPI Hamburg, Univ. Gottingen in MIT, Univerza v Trstu, Elettra, SLAC, PSI, XFEL, SwissFEL in SLS. Objave raziskav v mednarodnih revijah in na znanstvenih srečanjih članom programske skupine omogočajo sodelovanje pri predlaganju in izvedbi vrhunskih raziskav na različnih področij znanosti, s čimer višajo ugled Slovenije v svetu.
