Wyniki pracy inżynierskiej naszego studenta opublikowane w Crystals
Najważniejsze wyniki zgromadzone przez Pawła Polaka podczas realizacji jego pracy inżynierskiej przygotowanej pod opieką naukową dr. hab. inż. Tomasza Pietrzaka ukazały się w czasopiśmie Crystals (IF = 2.7).
W swojej pracy Paweł Polak, obecnie student studiów magisterskich, badał znane już zjawisko przejścia od stanu wysokoprzewodzącego do stanu niskoprzewodzącego w tlenkach wanadu (IV) oraz (III) – tzw. przejście metal-izolator (metal-insulator transition, MIT). Przeprowadzone przez niego badania zostały jednak wykonane przy użyciu nowoczesnej, precyzyjnej aparatury dostępnej w Zakładzie Joniki Ciała Stałego, która pozwoliła na dogłębną analizę znanego procesu, a ostatecznie — publikację w recenzowanym czasopiśmie.
Efekt MIT jest niezwykle ciekawy, ponieważ zmiany temperatury tlenków wanadu prowadzą nie tylko do zmiany ich struktury krystalicznej, ale powodują także bardziej złożone zmiany w konfiguracji elektronowej, a przez to skutkują gigantycznymi zmianami wartości przewodności elektrycznej, nawet o kilka rzędów wielkości.
– Realizacja pracy inżynierskiej w Zakładzie Joniki Ciała Stałego wiązała się z możliwością samodzielnego wykonywania eksperymentów na wysokiej klasy urządzeniach badawczych, takich jak dyfraktometr rentgenowski czy różnicowy kalorymetr skaningowy – zdradza inż. Polak. – Interesująca była praca z technikami kriogenicznymi. Aby zaobserwować przejście MIT w tlenku wanadu (III), musieliśmy obniżyć temperaturę poniżej -120°C. Do tego potrzebna była aparatura chłodzona ciekłym azotem. W czasie wykonywania prac natknęliśmy się na trudności, które były związane chociażby z pakowaniem tlenków wanadu (III) i (IV) do kapilar w celu późniejszego zbadania ich dyfraktometrem rentgenowskim, przy jednoczesnym braku dostępu tlenu atmosferycznego. Trudność polegała na zatykaniu się kapilar materiałem, który był tam wsypywany, co było nie do przyjęcia z punktu widzenia badań. Rozwiązaniem problemu okazało się zmielenie używanych proszków w moździerzu. Dzięki takim doświadczeniom przekonałem się, jak ważną rolę w pracy badawczej odgrywa kreatywne podejście do problemów, które prędzej czy później się pojawiają — mówi młody badacz.
– Aparat rentgenowski Empyrean stanowi podstawowe narzędzie do identyfikacji struktury krystalicznej. Umożliwia pomiary w warunkach normalnych, w temperaturze pokojowej, a szereg przystawek pozwala na prowadzenie eksperymentu w warunkach temperaturowych i atmosferycznych dobranych tak, by zaobserwować pożądane efekty w zależności od badanej grupy materiałów — mówi dr inż. Jan Jamroz, współautor publikacji i opiekun Pracowni Dyfraktometrii Rentgenowskiej na naszym wydziale. Jak dodaje, w pracy Pawła Polaka możliwości te zostały doskonale wykorzystane. — Dzięki procedurze opisanej przez Pawła możliwe było wykonanie pomiarów w warunkach izolujących badany materiał od powietrza, zapobiegając jego zmianie stopnia utlenienia w trakcie trwania eksperymentu. Dodatkowo przystawka Oxford CryoStream dała możliwość przeprowadzenia pomiarów w temperaturze ciekłego azotu, pożądanych w przypadku prowadzenia badań nad tlenkiem wanadu – dodaje dr inż. Jan Jamroz, współautor publikacji i opiekun Pracowni Dyfraktometrii Rentgenowskiej na naszym wydziale.
— Publikacja w Crystals potwierdza, że już na etapie prac inżynierskich studenci naszego wydziału mogą uczestniczyć w pracach badawczych, które dotyczą aktualnych problemów naukowych. Dzięki temu mają szansę zaznaczyć swoją obecność w artykułach ukazujących się w recenzowanych czasopismach — komentuje osiągnięcie studenta dr hab. inż. Tomasz Pietrzak, lider Zespołu Materiałów Amorficznych i Nanokrystalicznych w Zakładzie Joniki Ciała Stałego. — Obecnie znacząco wzrosło światowe zainteresowanie aplikacyjnymi zastosowaniami efektu MIT, m.in. w tlenkach wanadu. Nasza najnowsza praca ma szansę być dla kolejnych prac swego rodzaju publikacją odniesienia, traktującą o tym zjawisku na poziomie fundamentalnym — podsumowuje nasz badacz.
