Teme seminarskih i diplomskih radova

Grupa za istraživanje površina, međupovršina i 2D materijala

• Elektron-fonon fluktuacije u TiSe2
  Titanijev diselenid (TiSe₂) je materijal koji na temperaturi nižoj od oko 200 K prelazi u posebno stanje – val gustoće naboja. To stanje dolazi uz strukturne modifikacije, no točan mehanizam tog prijelaza još nije potpuno jasan. Jedna od hipoteza je da ulogu ima jaka interakcija između elektrona i fonona (vibracija rešetke). Cilj istraživanja je teorijski proučiti kako vezanje između elektrona i fonona utječe na elektronsku strukturu TiSe₂ i pojavu vala gustoće naboja.

  Kontakt: Dino Novko

• Dielektrična svojstva i plazmoni u dopiranom SrTiO₃
  Stroncijev titanat (SrTiO₃) već dugo privlači pažnju istraživača jer pokazuje supravodljivost kada se u njega doda mala količina nečistoća (tzv. dopiranje). Ipak, mehanizam zbog kojeg elektroni u tom materijalu stvaraju supravodljivo stanje još nije do kraja razjašnjen. Cilj istraživanja je proučiti kako se dielektrična svojstva i plazmonska pobuđenja (kolektivna gibanja elektrona) mijenjaju s različitim razinama dopiranja koristeći račune iz teorije funkcionala gustoće (DFT) te objasniti uvjete stvaranja nekonvencionalnog supravodljivog stanja.

  Kontakt: Dino Novko

• Elektronska i magnetska svojstva 2D i van der Waals materijala
  U ovom istraživanju proučavaju se elektronska i magnetska svojstva različitih sustava temeljenih na van der Waals i 2D materijalima, na primjer grafen na različitim podlogama te dihalkogenidi prijelaznih metala.U istraživanju se radi sinteza materijala, kao i karakterizacija pomoću elektronskog mikroskopa, mikroskopa atomskih sila, Raman spektroskopije i sličnih tehnika. Značajan dio eksperimentalnog rada odvija se na velikim sinkrotronskim postrojenjima u Europi, gdje se koriste suvremene tehnike elektronske spektroskopije.

  Kontakt: Yuriy Dedkov

• Određivanje kemijskog sastava pomoću elektronskog mikroskopa: povezivanje eksperimenta i simulacija
  Cilj istraživanja je upoznati se s radom na pretražnom elektronskom mikroskopu (SEM) i s metodama za određivanje kemijskog sastava materijala pomoću spektroskopije x-zraka koje nastaju u interakciji elektronske zrake mikroskopa i samog materijala. Eksperimentalni rezultati usporedit će se s računalnim simulacijama s ciljem poboljšanja točnosti analize, osobito kod nehomogenih uzoraka.

  Kontakt: Marin Petrović

• Razvoj novih metoda eksfolijacije za dobivanje 2D materijala
  Tema se bavi razvojem i primjenom novih metoda eksfolijacije (odvajanja slojeva) za pripremu atomski tankih 2D materijala poput grafena. Cilj je ispitati njihove optičke, električne i strukturne osobine s obzirom na metodu te odabrati najpogodnije materijale (dihalkogenide i trihalkogenide prijelaznih metala) za izradu jednostavnih 2D uređaja poput tranzistora, senzora naprezanja i fotodetektora.

  Kontakt: Borna Radatović

• Istraživanje optičkih svojstava 2D optoelektroničkih uređaja
  Tema istražuje 2D poluvodiče kao osnovu za razvoj optoelektroničkih komponenti – izvora svjetlosti, modulatora i fotodetektora. Cilj istraživanja je proučiti različite 2D materijale i metode za poboljšanje njihovih optoelektroničkih svojstava, poput dopiranja (ubacivanja nečistoća u materijal). Utjecaj dopiranja promatrat će se tehnikom polarizacijski osjetljive Ramanove spektroskopije, koja određuje vibracije molekula u materijalu.

  Kontakt: Nataša Vujičić ili Borna Radatović

• Utjecaj mehaničkog naprezanja na 2D fleksibilne uređaje
  Zbog svoje iznimne mehaničke fleksibilnosti i debljine jednog atomskog sloja, 2D materijali su vrlo pogodni za fleksibilne i rastezljive elektroničke uređaje. Cilj istraživanja je razviti sustav za primjenu kontroliranog naprezanja te proučavati kako ono utječe na optička, električna i strukturna svojstva uzoraka.

  Kontakt: Borna Radatović

• Sinteza 2D poluvodičkih magneta
  U ovom radu istražit će se utjecaj različitih parametara sinteze (temperatura plina, protok plina, vrijeme rasta) na optička i strukturna svojstva 2D materijala baziranih na molibden disulfidu (MoS₂). Pratit će se optimalni parametri sinteze 2D materijala za dobivanje željenih svojstava za implementaciju u atomski tanke magnetske uređaje.

  Kontakt: Nataša Vujičić

• Optimizacija sučelja između 2D poluvodiča i 3D metala
  Kod 2D uređaja jedan od glavnih izazova je veliki kontaktni otpor između poluvodiča i metalnih elektroda. Cilj istraživanja je ispitati i optimizirati kontaktna sučelja između 2D poluvodiča i 3D metala te istražiti kako različiti metali i litografske metode utječu na kvalitetu sučelja. Poseban naglasak bit će na inženjeringu sučelja pomoću naprezanja, međuslojeva i dopiranja.

  Kontakt: Borna Radatović

• Anizotropija svojstava 2D materijala
  Mnogi 2D materijali pokazuju anizotropna (smjerno ovisna) svojstva zbog svoje kristalne strukture i međumolekularnih veza. U ovom radu istražit će se skupina takvih materijala niske simetrije te će se analizirati kutna ovisnost optičkih, električnih i morfoloških svojstava. Posebna pažnja posvetit će se i kombinacijama 2D materijala u heterostrukturama te utjecaju kuta zakreta (twist-angle) na njihova svojstva.

  Kontakt: Borna Radatović

• Oslikavanje kvazičestica u nanometarski tankim materijalima
  Kvazičestica eksciton-polariton je po prirodi djelomično svjetlost, a djelomično materija i može se opaziti u materijalima sa snažnom interakcijom svjetlosti s materijom. Cilj ovog rada je ispitati duljine propagacije polaritona u nanometarski tankim valovodima.
  Kontakt: Nataša Vujičić ili Marko Kralj

Grupa za plazmena i primjenjena laserska istraživanja

• Laserska sinteza nanočestica za primjene u fotokatalizi organskih boja
  Istraživanje obuhvaća sintezu nanočestica se sintetiziraju pomoću pulsne laserske depozicije tankih filmova i laserske ablacije u tekućinama.  Cilj sinteze je postići željena svojstva koja bi omogućila fotokatalizu organskih boja pomoću sunčeve svjetlosti, što ima široku primjenu u pročišćavanju vode od organskih onečišćivača.

  Kontakt: Nikša Krstulović

• Razvoj polimera sa naprednim svojstvima
  Cilj istraživanja je ugradnja laserski sintetiziranih nanočestica u polimere korištenjem atmosferskog plazmenog mlaza argona. Takvi polimeri imaju bolja barijerna i antimikrobna svojstva i korisni su u u tehnologiji pakiranja hrane radi zadržavanja svježine.

  Kontakt: Nikša Krstulović

• Plasma Meets Art
  Istraživanje uključuje primjenu atmosferskog plazmenog mlaza za tretman povijesnog papira i slika na platnu u svrhu njihove zaštite te čišćenja od gljivica, plijesni i atmosferskih onečišćivača. U papir i platna ugrađivat će se nanočestice cinkovog oksida (ZnO )radi njihove dugotrajne zaštite.

  Kontakt: Nikša Krstulović

Grupa za nano/bio sustave i meku kondenziranu tvar

• Interdisciplinarnost između fizike, kemije, biologije i znanosti o materijalima
  Rad grupe obuhvaća istraživanje interakcije svjetla i materije kroz različite spektroskopske tehnike, poput Raman i fotoluminiscentne spektroskopije, s ciljem karakterizacije novih funkcionalnih materijala za primjene u senzorima, sustavima za pohranu energije te postupcima separacije i pročišćavanja. Teme mogu biti prilagođene interesu studenta – od razvoja optičkih postava, automatizacije mjerenja i računalne obrade do snimanja kemijskih reakcija u stvarnom vremenu i karakterizacije kompleksnih materijala. Grupa surađuje s kemičarima s IRB-a koji razvijaju metaloorganske mreže.

  Kontakt: Goran Zgrablić

Grupa za eksperimentalno istraživanje naprednih elektronskih materijala

• Kvantni antiferomagnet u ekstremnim uvjetima
  Magnetizam u materijalima proizlazi iz kvantnomehaničke interakcije superizmjene, koja često dovodi do antiferomagnetskog uređenja. U niskodimenzionalnim sustavima kvantne korelacije mogu otvariti mogućnost pojave egzotičnih kvantnih stanja, poput spinske tekućine s kvantnim sprezanjem spinova. U ovom istraživanju proučavat će se antiferomagneti pod vrlo niskim temperaturama, visokim tlakovima i magnetskim poljima, s ciljem određivanja faznog dijagrama i mogućih egzotičnih stanja.

  Kontakt: Mirta Herak

• Magnetska simetrija antiferomagneta
  Kristalna i magnetska simetrija određuju koja su fizikalna svojstva magnetskog materijala dopuštena. U ovom istraživanju proučavat će se magnetska anizotropija antiferomagneta kombiniranjem eksperimentalnih mjerenja i modeliranja temeljenog na simetriji kristalne rešetke. Tema obuhvaća korištenje opreme za mjerenje magnetskih i fizikalnih svojstava te rad s kriogenim tekućinama i supravodljivim magnetima.

  Kontakt: Mirta Herak

• Supravodljivi kvantni intereferentni uređaj (SQUID) za mjerenje magnetskih svojstava metrijala
  Cilj istraživanja je upoznati se s radom SQUID magnetometra – uređaja koji koristi Josephsonove spojeve za vrlo osjetljivo mjerenje magnetizacije i analize magnetskih svojstava materijala. Tema uključuje mjerenja magnetskih svojstava antiferomagneta radi stjecanja iskustvs u analizi eksperimentalnih podataka.

  Kontakt: Mirta Herak

Grupa za istraživanje kompleksnih i jako koreliranih funkcionalnih materijala

• Anomalni Hallov efekt u interkaliranim TMDima
  Istraživanje se fokusira na magnetska svojstva i magnetotransport jednog od interkaliranih spojeva dihalkogenida prijelaznih metala, s posebnim naglaskom na anomalni Hallov efekt koji proizlazi iz interakcije vodljivih elektrona i uređenih magnetskih momenata. Student će naučiti karakterizirati kristale te provoditi mjerenja Hallovog koeficijenta i magnetske susceptibilnosti uz rad s kvantnim materijalima.

  Kontakt: Petar Popčević

• Termoelektrična svojstva kvantnih materijala
  Istraživanje obuhvaća mjerenje električnog otpora, Seebeckovog koeficijenta i toplinske vodljivosti u kobaltom interkaliranom TaS₂ materijalu. Sustav Co₁/₃TaS₂ posebno je zanimljiv zbog svog kompleksnog magnetskog ponašanja koje snažno utječe na njegova svojstva. Cilj je povezati termoelektrična svojstva s magnetskom i elektronskom strukturom materijala. Tema je pogodna za studente zainteresirane za eksperimentalnu fiziku čvrstog stanja i interpretaciju podataka pomoću teorijskih modela.

  Kontakt: Petar Popčević

• Utjecaj uniaksijalnog tlaka na osnovna stanja kvantnih materijala
  Rad se bavi istraživanjem kako uniaksijalni mehanički tlak utječe na osnovna stanja interkaliranih dihalkogenida prijelaznih materijala. Mjerenjem električnih transportnih svojstava pod kontroliranim naprezanjem ispituje se promjena magnetskih i elektronskih faza. Student će steći praktično iskustvo u eksperimentalnim tehnikama mjerenja transporta i analizi deformacijskih efekata u kvantnim materijalima.

  Kontakt: Petar Popčević

• Stabilnost osnovnog stanja TMD materijala pod hidrostatskim tlakom
  U okviru ove teme istražuje se kako hidrostatski tlak utječe na stabilnost osnovnog stanja interkaliranih dihalkogenida prijelaznih metala, koristeći mjerenje magneto-transportnih svojstava. Rad pruža iskustvo u eksperimentalnom radu s transportom i magnetizmom pod visokim tlakom, te u proučavanju kompleksnih elektronskih i magnetskih faza.

  Kontakt: Petar Popčević

Grupa za kvantne tehnologije

• Lasersko hlađenje stroncija 
  Ultrahladni atomi stroncija ključni su zbog primjene u ultra-preciznim atomskim satovima, kvantnim simulacijama i fundamentalnim istraživanjima fizike. U sklopu rada u laboratoriju student će sudjelovati u izgradnji eksperimenta za lasersko hlađenje stroncija, s dugoročnim ciljem izgradnje atomskog sata.

  Kontakt: Neven Šantić

• Apsolutno mjerenje frekvencije prijelaza u stronciju 
  Cilj teme je mjerenje apsolutne frekvencije energijskog prijelaza 1S0 – 1P1 u atomima stroncija, koja je značajna za izračun unutarnje strukture stroncija. Mjerenje optičke frekvencije postiže se korištenjem frekventnog češlja. Tema uključuje postavljanje laserskog eksperimentalnog postava te mjerenje frekvencije prijalaza uz određivanje sistematskih efekata.

  Kontakt: Neven Šantić

• Fotonički kristali i kvazikristali u atomskoj pari 
  Fotonički kristali su materijali u kojima se indeks loma mijenja periodički u prostoru na mikro i nano skali, a imaju značaj u optoelektronici i primjenama u fotonici. Atomski sustavi omogućuju rekonfiguraciju svojstava medija korištenjem laserski induciranih atomskih koherencija. Tema uključuje eksperimentalnu izvedbu 2D fotoničkih struktura, kao i numeričke simulacije propagacije svjetlosti u fotoničkim kristalima i kvazikristalima.

  Kontakt: Damir Aumiler

• Karakterizacija ćelije s atomskom parom za kvantnu memoriju
  Kvantne memorije koriste se za pohranu i naknadno emitiranje svjetlosnih pulseva na zahtjev, poput kvantne komunikacije na velikim udaljenostima i kvantnih računala. Tema obuhvaća laboratorijski rad karakterizacije pare rubidija unutar MEMS (eng. Micro-Electro-Mechanical System) ćelije radi primjene u kvantnim memorijama. MEMS ćelija je minijaturizirana ćelija s atomskom parom koja se izrađuje na mikrofabriciranim čipovima te omogućuje izradu kompaktnih kvantnih uređaja.

  Kontakt: Ticijana Ban

• Oslikavanje oblaka hladnih atoma rubidija
  Hladni atomi dobivaju se korištenjem lasera i magnetskog polja u magneto-optičkoj stupici, u kojoj su zarobljeni i ohlađeni na temperature vrlo bliske apsolutnoj nuli. U središtu stupice nastaje oblak hladnih atoma radijusa oko 1 mm, koji sadrži približno milijardu atoma rubidija. Takvi sustavi predstavljaju temelj za razvoj kvantnih tehnologija. Tema obuhvaća eksperimentalni ras na sustavu za oslikavanje oblaka hladnih atoma rubidija i određivanje njegovih svojstava.

  Kontakt: Ticijana Ban

Teorijska grupa za fiziku kondenzirane materije i statističku fiziku

• Polaronska nečistoća u sustavima reducirane dimenzije 
  U materijalima s izraženom elektron-fonon interakcijom može nastati polaron – kvazičestica koja opisuje elektron okružen oblakom fonona. Kada su u materijalu prisutne nečistoće, ta se polaronska stanja mogu lokalizirati, što značajno utječe na vodljivost i transportna svojstva sustava.
  Cilj ovog rada je proučiti kako polaronske nečistoće djeluju u 2D sustavima, koji predstavljaju most između 1D i 3D slučajeva. Student će koristiti mnogočestični formalizam i numeričke simulacije za izračun lokalnih i transportnih svojstava.

  Kontakt: Juraj Krsnik

• Utjecaj fonon-plazmon vezanja na nestabilnosti sustava
  Međudjelovanje između fonona i plazmona može znatno promijeniti raspodjelu spektralne težine u EELS spektrima, što omogućuje procjenu jakosti elektron-fonon vezanja. Takvi dinamički efekti utječu i na fononsku spektralnu funkciju, što može imati posljedice na pojavu supravodljivosti.
  U ovom radu proučavat će se kako fonon–plazmon vezanje može uzrokovati fononske i nabojne nestabilnosti koje proizlaze iz dinamičkih svojstava međudjelovanja

  Kontakt: Juraj Krsnik

• Optička i termalna vodljivost u prisustvu pi-ton vršnih popravki
  Razumijevanje utjecaja vršnih popravki na transportna svojstva jedan je od ključnih izazova u fizici koreliranih elektronskih sustava. Posebno zanimljivu ulogu imaju tzv. π-ton vršne popravke, koje mogu utjecati na pomak Drude vrha u optičkoj vodljivosti te ponašanje otpornosti pri niskim temperaturama. U ovom radu istražit će se kako π-ton popravke utječu na nabojnu, termalnu i optičku vodljivost, osobito u jako koreliranim izolatorima. 

  Kontakt: Juraj Krsnik

• Duljina Fermi luka u aproksimaciji dinamičkog vrha
  U visokotemperaturnim supravodičima jedno od bitnih pitanja je pojava tzv. pseudoprocjepa, tj. energetskog procjepa koji se otvara samo u dijelu Fermijeve površine. Time materijal pokazuje metalično ponašanje u jednom dijelu i izolacijsko u drugom, što dovodi do pojave Fermi lukova.
  Unutar Hubbardovog modela, pseudoprocjep se može objasniti pomoću aproksimacije dinamičkog vrha, no još nije dovoljno istraženo kako se duljina Fermi luka mijenja s temperaturom i dopiranjem. Cilj ovog rada je numerički proučiti te ovisnosti i usporediti ih s eksperimentalnim rezultatima.

  Kontakt: Juraj Krsnik