Projekti / Programi
Teorija trdnih snovi in statistična fizika
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| 1.07.00 |
Naravoslovje |
Računalniško intenzivne metode in aplikacije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P002 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizika |
Organski in inorganski relaksorski feroelektriki, perovskitni feroelektriki, računalniška omrežja, močno korelirani elektroni, visokotemperaturni superprevodniki, kvantne žice, rekonstrukcija površin, kvantni kaos.
Raziskovalci (17)
Organizacije (2)
Povzetek
Raziskovali bomo fizikalne mehanizme na mikroskopski skali, ki privedejo do pojava velike (angl. "giant") elektrostrikcije in piezoelektričnega efekta v organskih in neorganskih relaksorskih feroelektrikih. Za primer perovskitnih feroelektrikov bomo razvili model, podoben modelu za barijev titanat, za katerega sta značilni necentralna lega Ti ionov in sklopitev le-teh z mrežnim nihanjem.
Z računalniškim modeliranjem transporta informacije v kompleksnih mrežah različnih topologij bomo raziskovali transport informacij na tehnološko zanimivih mrežah in genetskih mrežah regulatorne narave. Določili bomo transportne parametre in pogoje krmiljenja za optimalen prenos informacije pri izbrani topologiji mreže. Na področju celičnih avtomatov bomo raziskovali anomalno difuzijo posamičnih zrn v modelih granularnega toka, na področju neurejenih feroelektrikov pa vpliv globalnih robnih pogojev na spinsko difuzijo.
V okviru raziskovalnega področja modelov močno koreliranih elektronov, ki so pomembni za razumevanje fizikalnih lastnosti novih visokotemperaturnih superprevodnih materialov, bomo raziskave osredotočili na naslednja področja:
a) razvoj novih numeričnih metod, ki so pomembne za študij modelskih Hamiltonovih operatorjev na končnih mrežah (skupkih),
b) teoretično razumevanje mehanizma superprevodnosti v kupratih, c) transportne lastnosti kvantnih sistemov v nizko dimenzionalnih sistemih v soodvisnosti od integrabilnosti modelskega Hamiltonovega operatorja, c) dinamična stabilnost kvantnih sistemov pomembnih za razvoj kvantnih računalnikov.
Z uporabo novih numeričnih metod bomo raziskovali prevodnost mezoskopskega sistema (kvantna pika). Uporabiti nameravamo variacijski nastavek za valovno funkcijo v povezavi s kvantnim Monte Carlo algoritmom, oboje pa prirejeno za sistem z zlomljeno simetrijo na obrat časa. Raziskovali bomo tudi elektronske in strukturne lastnosti ultratankih kovinskih plasti in nano delcev. Uporabili bomo tako semi-empirične metode kot tudi metodo "ab initio" izračuna.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave opravljene v okviru programa pokrivajo zelo aktualna področja temeljnih raziskav z veliko potencialno uporabnostjo za razvoj novih tehnologij. Zastavljeni cilji tako temeljijo na raziskovalnih dosežkih skupine v preteklosti, za katere lahko trdimo, da sodijo v sam svetovni vrh. V minulem programskem obdobju smo objavili več kot 100 izvirnih znanstvenih člankov, med njimi je eden izšel v reviji Nature ter 16 v Physical Review Letters. Svoje dosežke smo predstavili na več kot 70 vabljenih predavanjih na mednarodnih srečanjih ter organizirali 8 mednarodnih konferenc. Ena naših pomembnih dejavnosti, ki izhaja iz naše posebne skrbi za ohranjanje visoke stopnje računalniških zmogljivosti (v okviru možnosti financiranja s strani ARRS), je tudi razvijanje novih teoretičnih in numeričnih metod in pristopov, kar nam je v preteklem obdobju omogočalo, da se hitro odzovemo na vedno nove izzive, ki jih s seboj prinesejo odkritja novih materialov, npr. pred kratkim odkrite REFeAs okside (RE=redke zemlje) z visoko temperaturo prehoda v superprevodno stanje, ali npr. novih, hitro se razvijajočih in za aplikacije zelo pomembnih področij kot je npr. kvantno računalništvo. V nadaljevanju na kratko povzemamo pomen rezultatov za razvoj znanosti. Raziskave s področja teorije močno koreliranih elektronov predstavljajo predvsem modeliranje modelov za opis visokotemperaturnih kupratov in frustriranih spinskih sistemov ter njihovih anomalnih termodinamskih in transportnih lastnosti. Nabor teh snovi je zelo širok, njihov potencialni tehnološki pomen pa izredno velik (visoka temperatura v superprevodno stanje, velika toplotna prevodnost nekaterih električnih izolatorjev). Raziskave iz sklopa teorije nanosistemov so izrednega pomena za razvoj novih nano-naprav, za katere pričakujemo, da bodo imele v tem trenutku nepredvidljive in zagotovo daljnosežne učinke v družbeni sferi (medicina, uprava, promet, gospodinjstva itd.). Enako pomemben in perspektiven je tudi tretji sklop raziskav, ki obsega kvantno računalništvo in informatiko, kjer je razumevanje pojava dekoherence ključnega pomena za učinkovito implementacijo kvantnega računalništva in komunikacijskih protokolov. Izjemno pomembna uporaba odkritij s tega področja se obeta v kriptografiji. Četrti sklop, pomemben tako za tehnološke aplikacije kot za družbeno infrastrukturo, je sklop statistična fizika s tematiko dinamika kompleksnih omrežij in teorija relaksorskih feroelektrikov. Če so slednji zanimivi npr. za načrtovanje novih čipov s feroelektričnim spominom, je razumevanje dinamičnih lastnosti omrežij in razširjanja informacij po mreži ali skupku mrež izredno pomembno v čedalje bolj informatizirani družbi. Zadnji, a zagotovo nič manj pomemben, sklop predstavlja razvoj in uporabo novih numeričnih metod za kvantne sisteme. Načrtovanje in razvoj novih metod sta ključnega pomena za prenekatero področje raziskav. Na tem področju smo v preteklem obdobju že predlagali povsem novo metodo za študij sistemov pri končni temperaturi, razvijamo pa tudi nove.
Pomen za razvoj Slovenije
Ocenjujemo, da je naša dejavnost pomembna za družbeno-ekonomski ter kulturni razvoj Slovenije z več vidikov. Uspešno vključevanje v probleme na fronti raziskav s področja fizike trdne snovi in statistične fizike zagotavlja učinkovit stik z drugimi raziskovalnimi skupinami doma in po svetu, s čimer se neposredno povečuje tudi domača zakladnica znanja, bogati jezik z vpeljavo novih terminov v slovenski jezik (diplome in doktorati, poljudnoznanstveni članki) in posredno omogoča prenos novih tehnologij v domače okolje. Organizacija mednarodnih konferenc ter sodelovanje na mednarodnih konferencah v obliki plenarnih vabljenih predvanj in obiski na povabilo na tujih ustanovah, objava v uglednih in prestižnih znanstvenih revijah, citiranost v preglednih člankih in monografijah, sodelovanje v mednarodnih evalvacijskih komisijah –vse to prispeva k razpoznavnosti Slovenije kot moderne evropske države z razvito znanstveno-tehnološko bazo. S tem bistveno prispevamo k utrjevanju nacionalne identitete. Za konec želimo poudariti še dva pomembna “spin-off” segmenta naše dejavnost: izobraževanje skozi aktivno udeležbo v pedagoških procesih na Univerzi v Ljubljani, Mariboru ter na Podiplomski šoli instituta Jožef Stefan, vzgojo mladih raziskovalcev, ter vzdrževanje kvalitetne raziskovalne baze, ki je predpogoj za doseganje visoke dodane vrednosti vseh domačih raziskovalno-razvojnih dosežkov in produktov v globalizirani svetovni ekonomiji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
