Badania

18 Grudnia

Fizycy z Uniwersytetu Opolskiego z grantem Fundacji Schwingera

Uniwersytet Opolski jest jednym z dwóch ośrodków na świecie, który otrzyma grant amerykańskiej Fundacji Badań Fizycznych im. Juliana Schwingera. Wsparcie pozwoli na rozwój modeli teoretycznych, dzięki którym będzie można uzyskać lepszy wgląd w zrozumienie i kontrolę właściwości fizycznych 2D materiałów nanoelektronicznych.

Uniwersytet Opolski jest pierwszą uczelnią w Polsce, która otrzymała dofinansowanie Julian Schwinger Foundation for Physics Research. Grant na badania procesów fizycznych zachodzących w dwuwymiarowych (2D) materiałach dla nanoelektroniki otrzyma zespół naukowców z Instytutu Fizyki UO.

Przy wsparciu Fundacji Juliana Schwingera będziemy dalej rozwijać modele teoretyczne, które pozwolą uzyskać lepszy wgląd w zrozumienie i kontrolę właściwości fizycznych 2D materiałów nanoelektronicznych – zapowiada dr hab. Andreas Sinner.

Fizyka kwantowa w dwóch wymiarach przestrzennych to dziedzina nauki związana z badaniem zachowań materii i energii na płaskiej powierzchni. Różni się to bardzo od „zwyklej” fizyki, gdzie rzeczy mogą poruszać się tylko w trzech wymiarach. Powyższa dziedzina jest trudnym i ekscytującym tematem, który wymaga zaawansowanych narzędzi matematycznych i obliczeniowych do opisu i symulacji. Można myśleć o systemie dwuwymiarowym jako o jedynym arkuszu papieru, którego grubość można całkowicie pominąć w porównaniu z długością i szerokością. Daje ona także niepowtarzalną okazję do odkrywania nowych aspektów przyrody i opracowywania nowych technologii opartych na zasadach kwantowych. Może to na przykład prowadzić do bardzo potrzebnych dzisiaj zastosowań elektronicznych, takich jak:

• komputery kwantowe – to urządzenia wykorzystujące bity kwantowe, czyli kubity, do przechowywania i przetwarzania informacji. Kubity mogą składać się z atomów, elektronów, fotonów lub innych cząstek kwantowych. W przeciwieństwie do normalnych bitów, które mogą wynosić tylko 0 lub 1, kubity mogą mieć jednocześnie wartość 0 i 1. Daje im to większą moc i szybkość rozwiązywania złożonych problemów, które są niemożliwe dla zwykłych komputerów. Komputery kwantowe mogą być również bezpieczniejsze, ponieważ wykorzystują kryptografię kwantową do szyfrowania danych. Można je zbudować przy użyciu 2D materiałów, takich jak grafen, który stanowi pojedynczą warstwę atomów węgla. Grafen ma doskonałe właściwości elektryczne i mechaniczne i może obsługiwać kubity, które są bardziej stabilne i mniej podatne na błędy;
• ogniwa słoneczne – to urządzenia, które mogą przekształcać światło w energię elektryczną. Są one obecnie bardzo obiecujące, ponieważ ludzkość chce zastąpić energię opartą na paliwach kopalnych (takich jak ropa i gaz) na tę ekologiczną. Skuteczność ogniw słonecznych można znacznie zwiększyć, stosując materiały 2D, takie jak perowskity, które są związkami metali i halogenów. Można je również łatwo dostrajać i mieszać w celu tworzenia różnych rodzajów ogniw słonecznych do zastosowań w różnych gałęziach gospodarki (takich jak zielona energia, medycyna itp.). Te cechy sprawiają, że perowskity są potencjalnym materiałem do produkcji ogniw słonecznych, które są bardziej wydajne, elastyczne i tanie.

Dwuwymiarowe materiały stanowią obecnie rdzeń nowoczesnych technologii kwantowych. Dalsze badania teoretyczne nad nimi nie wymagają drogiego sprzętu eksperymentalnego ani kosztownych metod „prób i błędów” w tworzeniu substancji, bardzo potrzebnych do powyższych i wielu innych zastosowań nanotechnologicznych.

Projekt niesie ze sobą duży potencjał współpracy interdyscyplinarnej i pomoże w stworzeniu nowatorskich technologii i zastosowań w tak różnorodnych dziedzinach, jak przyszłe komputery kwantowe, urządzenia pamięci, ogniwa słoneczne, nanoelektronika czy sprzęt medyczny – podkreśla dr hab. Andreas Sinner.

Patron amerykańskiej Fundacji, Julian Schwinger, pozostawił niezatarty ślad w takich dziedzinach fizyki teoretycznej, jak mechanika kwantowa, teoria pól kwantowych oraz elektrodynamika, fizyka jądrowa, mechanika statystyczna, fizyka atomowa, fizyka cząstek elementarnych, grawitacja i fizyka matematyczna. Wraz z dwoma innymi uczonymi otrzymał w 1965 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za „podstawowe prace z zakresu elektrodynamiki kwantowej, mające głębokie konsekwencje dla fizyki cząstek elementarnych”.

źródło: UO