Biologia  Chemia  Fizyka  Medycyna
Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk
KodTytuł projektuMiejsca
  1.1Rola autofagii w regulacji wydzielania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych oraz białek przez komórki mięśni gładkich naczyń na różnych etapach procesu starzenia

Opiekun : dr hab. Grażyna Mosieniak

Pracownia : Pracownia Molekularnych Podstaw Starzenia

Opis : Starzenie organizmu wiąże się z postępującą utratą homeostazy, która prowadzi do zwiększonej śmiertelności oraz zapadalności na choroby wieku podeszłego takich jak np. miażdżyca. Jednym z procesów, którego udział w starzeniu organizmu wykazano, jest starzenie komórkowe prowadzące do trwałego zahamowania proliferacji komórek. Stare komórki akumulują się w tkankach starzejącego się organizmu, oraz w miejscach objętych zmianami patologicznymi. Przykładem takich zmian są powstające w naczyniach blaszki miażdżycowe, w obrębie których zidentyfikowano stare komórki mięśni gładkich naczyń. Jedną z najistotniejszych cech komórek ulegających starzeniu jest zdolność do wydzielania czynników prozapalnych, chemokin, metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej oraz czynników wzrostowych. Poprzez te czynniki ulegające starzeniu komórki mięśni gładkich mogą aktywnie wpływać na mikrośrodowiska tkanki, w której się znajdują

Wymagania: - ukończone studia o profilu biologicznym, biotechnologicznym, medycznym, farmaceutycznym;
- doświadczenie w pracy laboratoryjnej (na poziomie podstawowym);
- kandydat powinien posiadać zdolności manualne;
- mile widziana umiejętność pracy z hodowlami komórkowymi;
- dobra znajomość języka angielskiego;
- umiejętność pracy samodzielnej jak i w zespole.

Cel : Celem projektu jest kompleksowe scharakteryzowanie starych komórek na poziomie ekspresji genów, białek oraz czynników przez nie wydzielanych. Ponadto planujemy zbadać udział autofagii w sekrecji białek i pęcherzyków pozakomórkowych na różnych etapach starzenia komórek mięśni gładkich. Badania będą prowadzone w oparciu o hodowle in vitro z wykorzystaniem metod biologii molekularnej oraz komórkowej. Cześć uzyskanych wyników będzie weryfikowanych na komórkach mięśni gładkich izolowanych z blaszek miażdżycowych. Zakładamy, że kompleksowa charakterystyka komórek starych pozwoli zidentyfikować unikalne białka lub ścieżki sygnałowe, które odpowiadają za ich aktywność metaboliczną i przeżycie. Taka wiedza może być wykorzystana w celu selektywnego usuwania komórek starych. Co ważne, eliminacja starych komórek nie zawsze jest konieczna, aby ograniczyć szkodliwy wpływ komórek na organizm. Większość badań podkreśla znaczenie czynników wydzielanych przez starzejące się komórki. Zatem wyjaśnienie roli autofagii w regulacji sekrecji różnych białek oraz pęcherzyków zewnątrzkomórkowych otwiera nowe możliwości wpływania na fenotyp komórki starej, a przez to także na rozwój niektórych chorób związanych z wiekiem

1
  1.2Filogenomika astrocytów u ssaków

Opiekun : dr Aleksandra Pękowska

Pracownia : Centrum Dioscuri Ewolucyjna i funkcjonalna genomika astrocytów

Opis : Przez dziesięciolecia astrocyty uważane były za stricte homeostatyczny komponent mózgu. Jednak, pogląd ten zmienił się w ciągu ostatnich lat - najnowsze badania wskazują ze komórki te pełnią kluczowe role w regulacji plastyczności synaptycznej. Astrocyty zmieniły się w toku ewolucji ssaków: morfologia, interakcje z neuronami jak i dynamika szlaków przekaźnictwa sygnałów są znacząco inne w ludzkich i w mysich astrocytach. Analizy porównawcze aktywności genów wykazały, iż poziom ekspresji setek loci jest znacząco rożny w astrocytach mysich i ludzkich. Obecnie nie wiadomo jednak jakie ewolucyjne zmiany w genomie lezą u podstaw modyfikacji profilu aktywności genów w astrocytach ludzkich. Nie jest również jasne które geny wywarły najbardziej znaczący wpływ na rozwój cech astrocytów typowych dla ludzi

Wymagania: - tytuł magistra z zakresu biologii molekularnej, biochemii, biotechnologii, biofizyki, neurobiologii lub bioinformatyki;
- silna motywacja do pracy naukowej (udokumentowane staże i praktyki w instytutach naukowych;
- biegła znajomość języka angielskiego;
- umiejętność programowania stanowi dodatkowy atut.

Cel : Identyfikacja genów oraz zmian ewolucyjnych w genomie które odpowiadają za cechy astrocytów specyficzne dla człowieka.

WWW: https://pekowskalab.github.io/

1
  1.3Analiza aktywności pola CA1 hipokampa w czasie poszukiwania i konsumpcji alkoholu

Opiekun : dr hab. Katarzyna Radwańska

Pracownia : Pracownia Molekularnych Podstaw Zachowania

Opis : Podłożem uzależnienia są zmiany funkcjonalne mózgu. Zmiany aktywności dotyczą w szczególności obszarów, które u ludzi zdrowych odpowiedzialne są za uczenie się a także poczucie przyjemności i poszukiwanie nagród naturalnych, jak jedzenie czy seks. Molekularne podłoże tych zmian jest ciągle słabo poznane. Dlatego też nie ma skutecznej terapii uzależnień.
W niniejszym projekcie skupimy się na zbadaniu udziału pola CA1 hipokampa (struktury odpowiedzialnej za powstawanie pamięci) w regulacji zachowań związanych z poszukiwaniem alkoholu. Udział tej struktury w regulacji uzależnienia jest niejasny, jednak badania przeprowadzone w naszym Laboratorium wskazują, że bardzo możliwy. Zbadamy też udział cichych synaps w hipokampie w regulacji zachowań związanych z uzależnieniem. Ciche synapsy to specyficzny rodzaj połączeń między komórkami nerwowymi. Ich funkcja nie jest w pełni poznana choć ich udział w regulacji uzależnienia był sugerowany przez parę zespołów badawczych oraz nasze badania. Zbadamy także rolę białka Arc/Arg3.1 w powstawaniu cichych synaps oraz regulacji aktywności hipokampa w czasie konsumpcji i poszukiwania alkoholu. Rola białka Arc/Arg3.1 w regulacji uzależnienia jest bardzo słabo poznana. Wyniki badań przeprowadzonych w naszym Laboratorium pokazały jednak, że myszy pozbawione białka Arc/Arg3.1 charakteryzuje intensywne poszukiwanie alkoholu. Wynik ten sugeruje, że białko Arc reguluje zachowania związane z uzależnieniem.
Badania przeprowadzone w projekcie pogłębią wiedzę na temat molekularnego i komórkowego podłoża zachowań związanych z uzależnieniem od alkoholu.
W ramach realizacji projektu przeprowadzimy trzy zadania:
1.Ocenimy rolę białka Arc/Arg3.1 w polu CA1 hipokampa w regulacji zachowań związanych z uzależnieniem.
2.Ocenimy rolę białka Arc/Arg3.1 w regulacji plastyczności neuronalnej indukowanej przez konsumpcję alkoholu.
3.Stosując endomikroskopy ocenimy zmiany aktywności pola CA1 hipokampa u myszy pijących alkohol.

Wymagania: - kandydaci powinni mieć ukończone studia wyższe w zakresie Biologii, Neurobiologii, Biotechnologii, Bioinformatyki lub Biofizyki;
- poszukujemy wysoce zmotywowanych osób, które otrzymały na studiach najwyższe noty oraz biegle posługują się językiem angielskim;
- dodatkową zaletą będzie umiejętność programowania.

Cel : Celem projektu jest weryfikacja hipotezy zakładającej, że regulacja neuronów piramidowych pola CA1 przez białko Arc/Arg3.1 kontroluje zachowania związane z uzaleznieniem od alkoholu.

WWW: https://radwanskalab.eu/

2
  1.4Wejścia z V5/MT do V1 w procesach reorganizacji kory mózgu wywołanej przez Retinitis Pigmentosa: znaczenie i funkcje.

Opiekun : dr hab. Kalina Burnat-Kuijpers

Pracownia : Pracownia Neuroplastyczności

Opis : Poważne problemy ze wzrokiem, spowodowane degeneracją fotoreceptorów siatkówki oka wykluczają z normalnego życia miliony osób na całym świecie. U ponad 2,5 miliona cierpiących z powodu nieuleczalnej do tej pory choroby Retinitis Pigmentosa, ubytki te dotyczą peryferycznej części siatkówki, doprowadzając w zaawansowanych stadiach choroby do ograniczenia centralnego pola widzenia do tzw. "widzenia tunelowego". Podejrzewamy, że w przetwarzaniu wzrokowym u pacjentów z Retinitis Pigmentosa plastyczność w obrębie korowych reprezentacji peryferycznego pola widzenia odgrywa istotną rolę. Nasze ostatnie badania na modelu zwierzęcym z uszkodzonym centralnym widzeniem również pokazały, że korowe reprezentacje peryferycznego pola widzenia zachowują potencjał do zmian plastycznych. W związku z tym, planujemy zbadać pacjentów cierpiących na chorobę Stargardta, u których dochodzi do stopniowej utraty centralnego pola widzenia w podobnym wieku jak u pacjentów z Retinitis Pigmentosa. Do grupy pacjentów, dobrana zostanie zdrowa grupa kontrolna, którą przebadamy w pełnym polu widzenia, jak i w ograniczonym (do 10 stopni) przez specjalne gogle. Ten warunek będzie modelował zawężone przez chorobę pole widzenia u pacjentów. Planujemy opisać przetwarzanie wzrokowe jednocześnie w centralnym i peryferycznym polu widzenia. Badania te będą obejmować: 1. postrzeganie wzrokowe, przy pomocy stworzonego przez nas nowego zestawu testów do pomiaru ostrości widzenia opartego na ruchu kropek, 2. obrazowanie obszarów wzrokowych w mózgu: funkcjonalne, w trakcie pasywnego oglądania bodźców wzrokowych (fMRI) jak i strukturalne obrazowanie połączeń pomiędzy okolicami mózgu mikrostruktury i zmian objętości substancji białej (DTI).

Wymagania: - ukończone studia magisterskie najpóźniej do października 2019 roku (kierunki studiów: Biologia, Psychologia, Fizyka, Matematyka, oraz na kierunkach technicznych związanych z fizyką medyczną lub zastosowaniami elektroniki w naukach biomedycznych lub innych pokrewnych dziedzin lub innych pokrewnych dziedzin;
- płynna znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie;
- pełna dostępność w trakcie trwania całego projektu;
- dodatkowym atutem będzie znajomość środowiska MATLAB i umiejętność programowania (np. Presenation, Python).

Cel : Celem projektu jest sprawdzenie przy pomocy zaawansowanych metod rezonansu magnetycznego, czy uszkodzenia peryferycznych w porównaniu z centralnymi rejonami siatkówki, w podobny sposób wpływają na funkcjonowanie okolic mózgu związanych z przetwarzaniem informacji wzrokowych. Odkrycie rejonów mózgu w których zachodzą procesy plastyczne pod wpływem uszkodzenia siatkówki pomoże stworzyć nowe ukierunkowane strategie rehabilitacyjne i diagnostyczne. Projekt będzie realizowany w ramach konsorcjum z Profesorem Jackiem Szaflikiem, dyrektorem Samodzielnego Publicznego Klinicznego Szpitala Okulistycznego w Warszawie.
Zadaniem doktoranta będzie analiza danych obrazowych i funkcjonalnych MR, a także udział w planowaniu i przeprowadzaniu doświadczeń behawioralnych i obrazowaniu MR.

1
  1.5Identyfikacja enzymatycznych białek aparatu centralnego i analiza ich roli w regulacji ruchu rzęsek.

Opiekun : dr hab. Dorota Włoga/dr Ewa Joachimiak

Pracownia : Pracownia Cytoszkieletu i Biologii Rzęsek

Opis : Rzęski są wyspecjalizowanymi strukturami o unikalnym cytoszkielecie mikrotubularnym, pełniącymi istotne funkcje czuciowe i lokomotoryczne. Uważa się, że ruch rzęsek jest inicjowany przez strukturę znajdującą się w centrum rzęski, tzw. kompleks aparatu centralnego, i przekazywany do białek motorycznych - dynein. U człowieka skoordynowany ruch rzęsek tworzonych przez komórki nabłonka wyścielającego drogi wewnętrzne umożliwia oczyszczanie dróg oddechowych, cyrkulację płynu mózgowo-rdzeniowego, transport oocytu do macicy, a także ruch plemników.
Nieprawidłowa budowa lub funkcja rzęsek ruchomych prowadzi do wieloobjawowego zespołu chorobowego, tzw. pierwotnej dyskinezy rzęsek (ang. primary ciliary dyskinesia, PCD). Schorzenie to dotyka jedną na 15-30 tysięcy osób i objawia się niepłodnością mężczyzn i w mniejszym stopniu kobiet, wyniszczającymi, nawracającymi chorobami górnych dróg oddechowych, odwróconym położeniem trzewi oraz rzadziej - wodogłowiem. U około 30-40% pacjentów podłoże genetyczne PCD nie jest znane.

Wymagania: - umiejętność posługiwania się podstawowymi metodami mikroskopowymi i biologii molekularnej są mile widziane ale nie konieczne;
- silna motywacja do pracy, pasja, zdolności organizacyjne, umiejętność pracy w zespole, staranność, zwracanie uwagi na szczegóły;
- dobra znajomość języka angielskiego.

Cel : Naszym głównym celem jest identyfikacja białek kompleksu aparatu centralnego, zaangażowanych w regulację ruchu rzęsek, których mutacje mogą powodować PCD. Badania będą prowadzone na trzech modelach badawczych: orzęsku Tetrahymena thermophila, stałych liniach ssaczych komórek nabłonkowych, oraz hodowli pierwotnych komórek orzęsionego nabłonka oddechowego lub ependymy. Badania prowadzone będą z użyciem metod z zakresu biologii komórki (hodowle komórkowe, immunocytochemia, mikroskopia świetlna i elektronowa), biochemii (BioID, immunoprecypitacja, western blot, spektrometria mas) i biologii molekularnej (klonowanie, wytwarzanie komórek transgenicznych).

WWW: http://www.nencki.gov.pl/pracownia-cytoszkieletu-i-biologii-rzesek

1
  1.6Czy transfer genów receptorów DREADD do wybranych populacji motoneuronów w przeciętym rdzeniu kręgowym może przywrócić funkcje ruchowe? Zmiany synaptyczne i receptorowe w motoneuronach wywołane aktywacją chemogenetyczną.

Opiekun : prof dr hab. Małgorzata Skup

Pracownia : Grupa Neurobiologii Naprawczej

Opis : Badania będą ogniskować się na plastyczności sieci nerwowych i synaps nerwowo-mięśniowych po uszkodzeniach rdzenia kręgowego i celowanym transferze genów kodujących receptory neuroprzekaźników do motoneuronów (MN). Pogłębione rozumienie mechanizmów leżących u podstaw tych procesów jest niezbędne do opracowania terapii przywracających zaburzone funkcje ruchowe.
Podstawą projektu jest obserwacja, że grupy MN w rdzeniu kręgowym, wywołujące skurcz przeciwstawnych funkcjonalnie mięśni tylnych kończyn, które zawiadują lokomocją, są upośledzone w różnym stopniu po uszkodzeniu. Celem jest rozwiązanie problemu, który występuje w większości terapii eksperymentalnych podejmowanych po uszkodzeniach rdzenia kręgowego. Wynika on z niekontrolowanej stymulacji całego układu zachowanych neuronów poniżej miejsca przecięcia. Paradygmaty aktywacji całej sieci prowadzą do umiarkowanej poprawy funkcji motorycznych, jednak nie przywracają równowagi funkcjonalnej między różnymi grupami MN i mięśni. Dlatego bezpośrednim celem projektu jest zbadanie, czy wzbogacenie wybranych grup α-MN kontrolujących mięśnie tylnej kończyny w receptory neuroprzekaźnikowe, imitujące receptory muskarynowe, których aktywacja pobudzi MN, usprawni lokomocję po przecięciu rdzenia kręgowego.
Badania będą prowadzone na dorosłych szczurach. Zastosujemy domięśniowy transfer genu kodującego zmutowany metabotropowy receptor muskarynowy hM3Dq (DREADD; Designer Receptor Exclusively Activated by Designed Drug), stanowiący narzędzie chemogenetyczne. Ekspresja cząsteczek tego receptora w motoneuronach pozwoli na ich selektywne aktywowanie za pomocą niskocząsteczkowych agonistów. W tym projekcie będziemy analizować wpływ przerywanej, powtarzanej stymulacji DREADDów. Ustalony zostanie wzór aktywacji optymalny do wywołania zmian w zachowaniu ruchowym, które zostaną ocenione na podstawie analizy kinematyki chodu i elektromiografii (EMG). Aby uzyskać materiał z MN do analizy ekspresji genów, zastosujemy nowatorską mikrodysekcję laserową, a następnie przeprowadzimy oznaczenia ilościowe z użyciem qRT-PCR. Wzór rozmieszczenia i struktura zakończeń synaptycznych oraz receptorów błonowych będą badane przy użyciu immunofluorescencji, mikroskopii konfokalnej i elektronowej.

Wymagania: - tytuł magistra nauk biologicznych lub dziedzin pokrewnych, w szczególności z biologii molekularnej, biochemii lub biotechnologii, przyznany nie więcej niż dwa lata temu;
- spełnienie kryteriów formalnych konkursu;
- motywacja i pasja do pracy eksperymentalnej;
- podstawowa praktyka laboratoryjna i doświadczenie w analizach biochemicznych i mikroskopii;
- brak przeciwskazań do pracy ze zwierzętami;
- dobra znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie;
- chęć do współpracy w interdyscyplinarnym środowisku, otwartość na opinie i wkład innych.

Cel : Zbadanie wpływu stymulacji zmodyfikowanych receptorów muskarynowych DREADD na wybranych grupach α-MN kontrolujących mięśnie tylnej kończyny u szczura na receptywność MN, zmiany plastyczne i funkcje ruchowe po przecięciu rdzenia kręgowego.

WWW: www.nencki.gov.pl/grupa-neurobiologii-naprawczej

1
  1.7Czy transfer genów receptora neurotrofiny BDNF, TrkB do wybranych populacji motoneuronów w przeciętym rdzeniu kręgowym może przywrócić funkcje ruchowe? Zmiany synaptyczne i receptorowe w motoneuronach wywołane aktywacją neurotroficzną

Opiekun : prof. dr hab. Małgorzata Skup

Pracownia : Grupa Neurobiologii Naprawczej

Opis : Badania będą ogniskować się na plastyczności sieci nerwowych i synaps nerwowo-mięśniowych po uszkodzeniach rdzenia kręgowego i celowanym transferze do motoneuronów (MN) genu, kodującego receptor neurotrofiny BDNF, TrkB. Pogłębione rozumienie mechanizmów leżących u podstaw tych procesów jest niezbędne do opracowania terapii przywracających zaburzone funkcje ruchowe.
Podstawą projektu jest obserwacja, że grupy MN w rdzeniu kręgowym, wywołujące skurcz przeciwstawnych funkcjonalnie mięśni tylnych kończyn, które zawiadują lokomocją, są upośledzone w różnym stopniu po uszkodzeniu. Celem jest rozwiązanie problemu, który występuje w większości terapii eksperymentalnych podejmowanych po uszkodzeniach rdzenia kręgowego. Wynika on z niekontrolowanej stymulacji całego układu zachowanych neuronów poniżej miejsca przecięcia. Paradygmaty aktywacji całej sieci prowadzą do umiarkowanej poprawy funkcji motorycznych, jednak nie przywracają równowagi funkcjonalnej między różnymi grupami MN i mięśni. Dlatego bezpośrednim celem projektu jest zbadanie, czy wzbogacenie wybranych grup α-MN kontrolujących mięśnie tylnej kończyny w receptory neurotrofiny BDNF (TrkB), których aktywacja powoduje wzrost przeżywalności i zdolności do zmian plastycznych w MN, usprawni lokomocję po przecięciu rdzenia kręgowego.
Badania będą prowadzone na dorosłych szczurach. Zastosujemy domięśniowy transfer genu kodującego receptor TrkB. Zakładamy, że nadekspresja cząsteczek tego receptora w MN zwiększy pulę endogennych receptorów i pozwoli na zwiększoną receptywność MN pod wpływem endogennego liganda. W tym projekcie będziemy porównywać zmiany wywołane wzmożeniem aktywacji neurotroficznej przez TrkB, i te, w których aktywacja neurotroficzna będzie wspomagana treningiem lokomotorycznym.
Poprawa funkcjonalna będzie oceniana na podstawie analizy kinematyki chodu i elektromiografii (EMG). Aby uzyskać materiał z MN do analizy ekspresji genów, zastosujemy nowatorską mikrodysekcję laserową, a następnie przeprowadzimy oznaczenia ilościowe z użyciem qRT-PCR. Wzór rozmieszczenia i struktura zakończeń synaptycznych oraz receptorów błonowych będą badane przy użyciu immunofluorescencji, mikroskopii konfokalnej i elektronowej.

Wymagania: - tytuł magistra nauk biologicznych lub dziedzin pokrewnych, w szczególności z biologii molekularnej, biochemii lub biotechnologii, przyznany nie więcej niż dwa lata temu;
- spełnienie kryteriów formalnych konkursu;
- motywacja i pasja do pracy eksperymentalnej;
- podstawowa praktyka laboratoryjna i doświadczenie w analizach biochemicznych i mikroskopii;
- brak przeciwskazań do pracy ze zwierzętami;
- dobra znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie;
- chęć do współpracy w interdyscyplinarnym środowisku, otwartość na opinie i wkład innych.

Cel : Zbadanie wpływu stymulacji zmodyfikowanych receptorów muskarynowych DREADD na wybranych grupach α-MN kontrolujących mięśnie tylnej kończyny u szczura na receptywność MN, zmiany plastyczne i funkcje ruchowe po przecięciu rdzenia kręgowego.

WWW: www.nencki.gov.pl/grupa-neurobiologii-naprawczej

1
  1.8Przywrócenie odpowiedzi przeciwnowotworowej w glejakach poprzez blokowanie działania osteopontyny/Spp1 z użyciem peptydów i dostarczonych za pomocą nanonośników cząsteczek siRNA/shRNA

Opiekun : prof. dr hab. Bożena Kamińska (opiekun naukowy: dr Aleksandra Ellert-Miklaszewska)

Pracownia : Pracownia Neurobiologii Molekularnej

Opis : Interakcje między mikrośrodowiskiem a nowotworem odgrywają ważną rolę w patogenezie i rozwoju nowotworu. Glejaki złośliwe ? najczęstsze pierwotne guzy mózgu, charakteryzują się silną infiltracją guza przez komórki mikrogleju i makrofagi obwodowe (określane łącznie jako GAM ? z ang. glioma-associated microglia/macrophages), które pod wpływem czynników wydzielanych przez komórki nowotworowe wytwarzają specyficzne immunosupresyjne środowisko oraz wspierają dalszy rozwój guza. Mechanizmy odpowiedzialne za akumulację i polaryzację komórek mieloidalnych w glejakach są słabo poznane. Wydaje się jednak, że proces ten jest odwracalny i poprzez odpowiednią modulację funkcji komórek GAM można przywrócić odpowiedź przeciw nowotworowi. Nasze najnowsze badania wskazują, że jednym z kluczowych czynników kształtujących proinwazyjny fenotyp GAM jest osteopontyna/SPP1. Źródłem podwyższonej ekspresji SPP1 w glejakach mogą być jednak także towarzyszące nowotworowi komórki zrębu, tj. astrocyty i mikroglej, obecne w mikrośrodowisku, a także w znacznym stopniu nowotworowe komórki macierzyste glejaka.

Wymagania: - ukończone studia magisterskie na kierunku biologia lub pokrewnym,
- zainteresowanie tematyką projektu,
- umiejętność współpracy w interdyscyplinarnym zespole badawczym,
- płynna znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie,
- pełna dostępność w trakcie trwania całego projektu
- dodatkowymi atutami będą: doświadczenie w pracy laboratoryjnej, w tym pracy ze zwierzętami, znajomość technik biologii molekularnej, udokumentowany udział w projektach naukowych.

Cel : Celem projektu jest ocena antynowotworowego i immunomodulacyjnego wpływu eliminacji osteopontyny z mikrośrodowiska guza za pomocą metod genetycznych lub zablokowania jej działania z użyciem interferujących peptydów w zwierzęcych modelach glejaków.

WWW: www.kaminska-lab.pl

1
Instytut Chemii Organicznej Polskiej Akademii Nauk
KodTytuł projektuMiejsca
  2.1Katalizowana metalami przejściowymi C-H-aktywacja nitronów

Opiekun : dr hab. Rafał Loska

Pracownia : Zespół XIV

Opis : - optymalizacja i badania zakresu stosowalności reakcji C-H-aktywacji nitronów;
- przygotowywanie materiałów do publikacji

Wymagania: - ukończone przed 30 czerwca 2019r. studia II stopnia lub studia jednolite magisterskie w zakresie nauk chemicznych lub pokrewnych;
- dobra znajomość chemii organicznej oraz podstawowe umiejętności w zakresie pracy laboratoryjnej;
- zaangażowanie, komunikatywność, umiejętność krytycznego myślenia;
- podstawowa znajomość angielskiego (w stopniu wystarczającym do samodzielnej pracy naukowej).

Cel : Celem projektu jest odkrycie i opracowanie katalizowanych kompleksami metali przejściowych (głównie Pd) reakcji C-H-aktywacji aldonitronów. W ich wyniku, na drodze sprzęgania ze związkami zawierającymi dobre grupy odchodzące (przede wszystkim halogeny) przy atomie węgla sp2 (lub C(sp3), albo przy atomie siarki w gr. sulfonylowej), powstawać będą pochodne ketonitronów. Drugim celem jest opracowanie podobnych transformacji polegających na podwójnej C-H-aktywacji, czyli sprzęganiu aldonitronów z substratami zawierającymi wiązanie C(sp2)-H.
Reakcje opierające się na aktywacji wiązania C-H w jednym, lub najlepiej obu substratach, umożliwiają otrzymywanie pożądanych, złożonych produktów docelowych w sposób bardziej efektywny, na drodze mniejszej ilości etapów syntetycznych. Opracowanie nowej klasy takich reakcji, użytecznych dla szerokiego spektrum substratów, będzie głównym efektem realizacji proponowanego projektu. Ze względu na ogromne znaczenie nitronów jako związków pośrednich w syntezie, rozwijanie efektywnych metod ich syntezy, wykorzystujących niewielkie ilości katalizatorów palladowych lub miedziowych, znacznie rozszerzy możliwości otrzymywania złożonych związków organicznych zawierających azot, takich jak nienaturalne aminokwasy, biologicznie aktywne alkaloidy, heterocykle, aminocukry, leki, związki o interesujących własnościach fizykochemicznych, itd.

WWW: http://wp.icho.edu.pl/zespol-xiv/

1
  2.2Modulowane nanozymy: hybrydowe katalizatory na nanocząstkach wykazujące selektywność substratową dalekiego zasięgu.

Opiekun : prof. dr Bartosz Grzybowski

Pracownia : Zespół XI

Opis : Doktorant/ka będzie prowadzić badania na pograniczu chemii organicznej, nanotechnologii I samoorganizacji molekularnej celem syntezy i charakteryzacji unikatowych nanokatalizatorów umożliwiających selektywne reakcje na szkieletach cząsteczek organicznych. Badania te leczyć Beda ze sobą klasyczna syntezę organiczna i katalizę z najnowocześniejszymi technikami charakteryzacji nanomateriałów (TEM, SEM, UV-Vis, DLS, etc.). Doktorant będzie miał możliwość poszerzenia swoich kwalifikacji poprzez ścisłą współpracę z zespołem Prof. Grzybowskiego w Korei (https://www.ibs.re.kr/softmatt/).

Wymagania: Znajomość chemii i duży zapał do wielkich odkryć naukowych, chęć publikowania w Nature i Science

Cel : W ciągu ostatnich dwustu lat, chemicy rozwijali i stosowali różne typy katalizatorów ułatwiających reakcje organiczne, co dało przełożenie na syntezę związków chemicznych w sposób bardziej ekonomiczny, generujący mniejszą liczbę odpadów oraz w krótszym czasie. W ostatnich dekadach, zakres dostępnych katalizatorów został znacznie zwiększony dzięki wprowadzeniu katalizatorów metaloorganicznych, które lepiej różnicują substraty dopuszczone do dalszych przekształceń. Wciąż jednak selektywność wytworzonych przez człowieka katalizatorów nie dorównuje ich biologicznym odpowiednikom - enzymom. Podczas gdy konstrukty stworzone przez człowieka zazwyczaj rozpoznają i preorganizują substraty po bezpośrednim sąsiedztwie tworzonego lub zrywanego wiązania, miejsca aktywne enzymów stanowią skomplikowaną mozaikę aminokwasów, które rozpoznają substraty w oparciu o ich bardziej odległe cechy i w ten sposób działają z odpowiednio zwiększoną selektywnością.

W ciągu ostatniego roku, grupie prof. Grzybowskiego udało się - poprzez połączenie elementów nanotechnologii i syntezy organicznej - skonstruować zupełnie sztuczne analogi enzymów umożliwiające dalekozasięgową selektywność reakcji chemicznych, włączając w to reakcje w rozpuszczalnikach i w temperaturach niekompatybilnych z enzymami biologicznymi. Celem proponowanego projektu jest dalszy rozwój tych unikatowych na skalę światowa "nanoenzymów". W szczególności, projekt będzie łączyć możliwości nanotechnologii i chemii supramolekularnej celem samoorganizacji złożonych "sztucznych miejsc aktywnych" na powierzchniach nanocząstek. Te miejsca aktywne będą samoorganizować się z odpowiednich cząsteczek organicznych ("ligandów") otaczających w sposób "zaprogramowany" centra katalityczne. Co ważne, ligandy będą kontrolować położenie nadchodzących do centrów katalitycznych substratów z precyzją porównywalną do prawdziwych enzymów. Powstałe w ten sposób nanozymy będą nie tylko wyjątkowo selektywne, lecz również będą oferować trwałość charakterystyczną dla nanomateriałów oraz elastyczność systemów supramolekularnych. Z pomocą tych unikatowych konstruktów, będziemy zdolni do przeprowadzenia przekształceń chemicznych dla cząsteczek, które wcześniej znajdowały się poza zasięgiem syntetycznym, ostatecznie ułatwiając odkrycie nowych użytecznych związków chemicznych, w tym kandydatów na nowe leki.

WWW: www.icho.edu.pl

3
  2.3Nowe N-heterocykliczne karbenowe kompleksy złota: od aktywności katalitycznej do zastosowań medycznych

Opiekun : dr Michał Michalak

Pracownia : Zespół V

Opis : Praca będzie polegała na samodzielnym otrzymaniu N-heterocyklicznych karbenowych kompleksów złota(III), ich charakteryzacji za pomocą wybranych metod (w szczególności za pomocą magnetycznego rezonansu jądrowego oraz rentgenowskiej analizy strukturalnej) i zastosowanie w wybranych reakcjach enancjoselektywnych oraz przygotowaniu materiałów do publikacji i prezentacji. Celem pobocznym jest przygotowanie serii związków w celu określenia właściwości biologicznych kompleksów złota(III).

Wymagania: - ukończone studia drugiego stopnia na kierunku chemia;
- pozytywny wynik rozmowy kwalifikacyjnej na studia doktoranckie w IChO PAN (rozmowy kwalifikacyjne odbędą się po 18 sierpnia 2019 r.)
- dyspozycyjność w zakresie pracy;
- zaangażowanie, odpowiedzialność i umiejętność pracy w zespole;
- znajomość języka angielskiego w stopniu niezbędnym do samodzielnej pracy naukowej;
- doświadczenie w pracy laboratoryjnej.
wymagane dokumenty:
- CV;
- list motywacyjny;
- podsumowanie dotychczasowych badań (nie więcej niż 3 strony standardowego maszynopisu, pojedyncza interlinia, czcionka Times New Roman 10)
- minimum jeden listy referencyjny (lub dane kontaktowe do osoby/osób, które wyraziły zgodę na ich wystawienie);

Cel : Synteza nowych chiralnych kompleksów złota, ich wykorzystanie w wybranych reakcjach enancjoselektywnych oraz zbadanie właściwości biologicznych.

WWW: www.icho.edu.pl

1
Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
KodTytuł projektuMiejsca
  3.1Manipulacje komórkami białaczkowymi w kanałach mikroprzepływowych przy użyciu koncentracji hydrodynamicznej i szczypiec optycznych.

Opiekun : Promotor: Prof. dr hab. Garstecki Piotr Promotor pomocniczy: dr Ladislav Derzsi

Pracownia : Grupa Badawcza Mikroprzepływów i Płynów Złożonych

Opis : Białaczki są nowotworami układu krwiotwórczego, powstającymi w wyniku aberracji genetycznych, które prowadzą do zmian biochemicznych, proteomicznych i metabolomicznych. Podstawę obecnie stosowanej diagnostyki stanowi złożona procedura obejmująca identyfikację zmian genetycznych i fenotypowych komórek białaczkowych. Projekt RApID ma na celu stworzenie pierwszego mikrofluidycznego urządzenia diagnostycznego z technologią detekcji opartą o mikroskopię SRS (Stimulated Raman Scattering), a następnie jego kliniczną implementację do obrazowania, diagnostyki i sortowania komórek białaczkowych. Poprzez współdziałanie wielodyscyplinarnych zespołów Konsorcjum przeprowadzi wielopłaszczyznowe badania widm ramanowskich komórek białaczkowych i powiąże je z biologiczno-klinicznymi cechami choroby. Zespół Mikroprzepływów i Płynów Złożonych będzie odpowiedzialny za wytworzenie innowacyjnych układów mikroprzepływowych, które zostaną wykorzystane w urządzeniu do sortowania komórek białaczkowych oraz badania ich oporności na chemioterapeutyki.

Wymagania: - dyplom magistra mikrobiologii, bioinżynierii, biotechnologii, chemii, fizyki lub podobnego kierunku;
- kreatywność i entuzjazm mierzone jakością i liczbą projektów, wynikami z studiów, stażami, autorstwem w recenzowanych publikacjach i patentach, w których uczestniczył i wnosił Kandydat;
- analityczne i krytyczne myślenie, umiejętność rozwiązywania problemów;
- doskonałe umiejętności komunikacji, organizacji i zarządzania czasem;
- biegła znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie;
- elastyczność i zdolność do pracy w multidyscyplinarnym i wielokulturowym zespole badawczym;
- mile widziane bezpośrednie doświadczenie w mikrofluidyce.

Cel : Zadaniem kandydata na doktora 1 w tym projekcie będzie:
- zaprojektowanie, budowa i testowanie urządzenia mikroprzepływowego do wychwytywania i uwalniania cząstek wielkości komórek z wysoką dokładnością i stabilnością za pomocą ogniskowania hydrodynamicznego
- opracowanie systemu do integracji ze szczypcami optycznymi (optical tweezers)
- opracowanie systemu umożliwiającego obrazowanie wielu komórek w sekwencji za pomocą pojedynczej jednostki wykrywania

WWW: http://ichf.pong.pl/en/

1
  3.2Stymulowana Spektroskopia Ramana (SRS) połączona z mikroprzepływami dla szybkiej detekcji i obrazowania komórek nowotworowych.

Opiekun : Promotor: Prof. dr hab. Garstecki Piotr Promotor pomocniczy: dr Ladislav Derzsi

Pracownia : Grupa Badawcza Mikroprzepływów i Płynów Złożonych

Opis : Białaczki są nowotworami układu krwiotwórczego, powstającymi w wyniku aberracji genetycznych, które prowadzą do zmian biochemicznych, proteomicznych i metabolomicznych. Podstawę obecnie stosowanej diagnostyki stanowi złożona procedura obejmująca identyfikację zmian genetycznych i fenotypowych komórek białaczkowych. Projekt RApID ma na celu stworzenie pierwszego mikrofluidycznego urządzenia diagnostycznego z technologią detekcji opartą o mikroskopię SRS (Stimulated Raman Scattering), a następnie jego kliniczną implementację do obrazowania, diagnostyki i sortowania komórek białaczkowych. Poprzez współdziałanie wielodyscyplinarnych zespołów Konsorcjum przeprowadzi wielopłaszczyznowe badania widm ramanowskich komórek białaczkowych i powiąże je z biologiczno-klinicznymi cechami choroby. Zespół Mikroprzepływów i Płynów Złożonych będzie odpowiedzialny za wytworzenie innowacyjnych układów mikroprzepływowych, które zostaną wykorzystane w urządzeniu do sortowania komórek białaczkowych oraz badania ich oporności na chemioterapeutyki.

Wymagania: - dyplom magistra mikrobiologii, bioinżynierii, biotechnologii, chemii, fizyki lub podobnego kierunku;
- kreatywność i entuzjazm mierzone jakością i liczbą projektów, wynikami z studiów, stażami, autorstwem w recenzowanych publikacjach i patentach, w których uczestniczył i wnosił Kandydat;
- analityczne i krytyczne myślenie, umiejętność rozwiązywania problemów;
- doskonałe umiejętności komunikacji, organizacji i zarządzania czasem;
- biegła znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie;
- elastyczność i zdolność do pracy w multidyscyplinarnym i wielokulturowym zespole badawczym;
- mile widziane bezpośrednie doświadczenie w mikrofluidyce

Cel : Zadaniem kandydata na doktora 2 w tym projekcie będzie:
- integracja układu mikroprzepływowego z detektorem Ramana i testowanie techniki do wykrywania i obrazowania komórek białaczkowych
- synchronizacja lasera pułapkowego i pomp mikroprzepływowych w celu kontrolowania sekwencji wychwytywania-zatrzymywania-uwalniania komórek białaczki
- automatyzacja i optymalizacja zintegrowanego systemu w celu zwiększenia przepustowości
- sortowanie, charakteryzacja i klasyfikacja komórek białaczkowych na podstawie widm Ramana

WWW: http://ichf.pong.pl/en/

1
  3.3Optyczne metody bezmarkerowe do wykrywania reakcji biologicznych i chemicznych w kropelkach nanoliterowych.

Opiekun : Prof. dr hab. Garstecki Piotr

Pracownia : Grupa Badawcza Mikroprzepływów i Płynów Złożonych

Opis : EvoDrops to europejskie konsorcjum, których wspólnym celem jest wykorzystanie mikroprzepływów opartych na kroplach do zastosowań w ukierunkowanej ewolucji. Zasada ukierunkowanej ewolucji (ang. Directed Evolution; cena Nobla 2018 r.) naśladuje in vitro mechanizmy naturalnej ewolucji, które doprowadziły do powstania funkcjonalnych cząsteczek w żywych organizmach. Aby prawidłowo funkcjonować, ukierunkowana ewolucja opiera się na wysokowydajnych narzędziach przesiewowych, a mikroprzepływy oparte na kroplach stanowią tutaj zestaw narzędzi do przesiewania i selekcji tysięcy związków na sekundę.

Wymagania: - dyplom magistra mikrobiologii, bioinżynierii, biotechnologii, chemii, fizyki, inżynierii elektronicznej, inżynierii mechanicznej lub podobny;
- wniosek musi zostać złożony przez naukowca na wczesnym etapie, spełniającego kryterium mobilności, tj. przez naukowca, który jest w pierwszych czterech latach swojej kariery naukowej, nie ma stopnia doktora i nie mieszkał lub nie prowadził głównej działalności (praca, studia itp.) w Polsce przez ponad 12 miesięcy w ciągu 3 lat bezpośrednio przed mianowaniem;
- doświadczenie w jednej lub więcej z następujących dziedzin: optyka, materia miękka (praca eksperymentalna), programowanie, projektowanie systemów eksperymentalnych, najlepiej doświadczenie w projektowaniu, konstruowaniu i testowaniu układów mikroprzepływowych;
- kreatywność i entuzjazm mierzony jakością i liczbą projektów, rekordem studiów, stażami, autorstwem w recenzowanych publikacjach i patentach, w których uczestniczył i wnosił Kandydat;
- analityczne myślenie i krytyczne umiejętności rozwiązywania problemów;
- doskonałe umiejętności komunikacji, organizacji i zarządzania czasem;
- biegła znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie;
- elastyczność i zdolność do pracy w multidyscyplinarnym i wielokulturowym zespole badawczym.

Cel : Celem pracy jest opracowanie metod optycznych i analitycznych do wykrywania reakcji biologicznych i chemicznych w kropelkach. W przypadku testów o wysokiej czułości i wysokiej wydajności opracowane zostaną optyczne metody detekcji oparte na laserach i fotopowielaczach (PMT). Przewiduje się ulepszone systemy analityczne oparte na odczycie fluorescencji i absorbancji dla równoległych pomiarów w celu poprawy przepustowości i zakresu testów biologicznych. Nagrywanie sygnału będzie wykonywane w czasie rzeczywistym za pomocą domowego oprogramowania.

WWW: http://ichf.pong.pl/en/

1
  3.4Przyżyciowe obrazowanie oka z wykorzystaniem czasowo- częstotliwościowej modulacji fazy światła.

Opiekun : Prof dr hab. Maciej Wojtkowski

Pracownia : Grupa Fizyki Optycznej i Biofotoniki

Opis : Niniejszy projekt dotyczy wykorzystania nowego podejścia do problemu zaburzania rekonstrukcji obrazowej przy obecności niejednorodności optycznych ośrodka poprzez czasowo-przestrzenną modulację fazy światła - metody zaproponowanej przez członków naszego zespołu. Badania te pozwolą na lepsze zrozumienie procesów rekonstrukcji obrazowej dla obiektów znajdujących się w niejednorodnym optycznie ośrodku jakim jest tkanka. Ściśle chcemy zajmować się obrazowaniem siatkówki oka ludzkiego w warstwach modulujących światło takich jak nabłonek barwnikowy siatkówki.

Hipoteza wiodąca w tym projekcie opiera się na założeniu, że istnieje możliwość przyżyciowego obrazowania komórek nabłonka barwnikowego siatkówki za pomocą dynamicznej manipulacji przestrzennego rozkładu fazy w świetle padającym na badany obiekt.

Wymagania: - stopień magistra z fizyki lub inżynierii (optyka, automatyka, informatyka, elektronika);
- wstępne doświadczenie w pracy laboratoryjnej z optyki;
- umiejętności w programowaniu w środowiskach C++, Python, LabView lub MatLab;
- dobra znajomość języka angielskiego.

Cel : Celem projektu jest opracowanie nowej optycznej metody umożliwiającej bezinwazyjne i bezdotykowe obrazowanie szczegółów anatomicznych siatkówki oka takich jak struktura komórek nabłonka barwnikowego.

WWW: http://pob-lab.com

1
  3.5Formowanie obrazów za pomocą czasowo- częstotliwościowej modulacji fazy światła.

Opiekun : Prof dr hab. Maciej Wojtkowski

Pracownia : Grupa Fizykai Optycznej i Biofotoniki

Opis : Dominującym źródłem degradacji frontu falowego, uniemożliwiającym wysokorozdzielcze obrazowanie w niejednorodnych optycznie obiektach, są głównie dystorsje frontu falowego spowodowane przez makroskopową modulację fazy światła padającego na próbkę. Lokalne zniekształcenia frontu falowego powodują błędy odwzorowania obiektu związane z delokalizacją punktów w obrazie względem ich oryginalnych współrzędnych w obiekcie. W przypadku hipotetycznego odwzorowania idealnego, każdy punkt obiektu rozkładany jest na ściśle przypisany mu zbiór częstości przestrzennych, które po przetransferowaniu przez układ optyczny składają się w odwzorowanie tego punktu na obrazie. Proponujemy opisać ten proces za pomocą formalizmu macierzy zespolonego widmowego stopnia spójności (nazywanej przez nas macierzą korelacji). Diagonalne człony macierzy korelacji opisują korelacje składowych częstości przestrzennych pochodzących od niezaburzonego obiektu. W przypadku punktów zdelokalizowanych (zaburzony obiekt) następuje wzajemne mieszanie się (ang. cross-correlation) częstości przestrzennych składających się na różne punkty obiektu, co z kolei prowadzi do pojawienia się członów pozadiagonalnych macierzy korelacji.

Hipoteza wiodąca w tym projekcie opiera się na założeniu, że istnieje możliwość usunięcia deformacji obrazu wywołanych niejednorodnością w rozkładzie współczynnika załamania próbki biologicznej za pomocą dynamicznej manipulacji przestrzennego rozkładu fazy w świetle padającym na badany obiekt.

Wymagania: - stopień magistra z fizyki lub inżynierii (optyka, automatyka, informatyka, elektronika);
- wstępne doświadczenie w pracy laboratoryjnej z optyki;
- umiejętności w programowaniu w środowiskach C++, Python, LabView lub MatLab;
- dobra znajomość języka angielskiego.

Cel : Celem niniejszego projektu jest zaproponowanie nowego podejścia do problemu zaburzania rekonstrukcji obrazowej przy obecności niejednorodności optycznych ośrodka poprzez czasowo-przestrzenną modulację fazy światła.

WWW: http://pob-lab.com

1
  3.6Ilościowa analiza oddziaływań pochodnych antracykliny z DNA wewnątrz jądra żywych komórek na przykładzie daunorubiciny.

Opiekun : Prof. Dr hab. Robert Hołyst promotor pomocniczy: dr Tomasz Kalwarczyk

Pracownia : Soft Condensed Matter

Opis : Pochodne antracykliny są najczęściej stosowaną grupą leków przeciw nowotworowych. Leki te interkalują do wewnątrz jądrowego DNA prowadząc do śmierci komórkowej. Proces interkalacji został szeroko zbadany dla doxorubicyny (pochodna antracyklikny) w warunkach in vitro. Jest to wiec dobry związek modelowy. Optymalizacja efektu terapeutycznego leków wymaga informacji na temat liczby dostępnych celów, z którymi badany związek mógłby oddziaływać. Naszym celem jest ilościowa analiza oddziaływań daunorubiciny z DNA znajdującym się w jądrze żywej komórki. W szczególności interesuje nas oszacowanie ilości miejsc aktywnych na niciach DNA, które byłyby dostępne dla leków. Dodatkowo można się zastanawiać jakiej zmiany w ilości miejsc aktywnych można oczekiwać podczas post-translacyjnej modyfikacji histonów. Modyfikacja post-translacyjna prowadzi do zmiany stopnia upakowania DNA wewnątrz jądra i jest obserwowana w trakcie zmian cyklu komórkowego, jako odpowiedź epigenetyczna na bodziec zewnętrzny, ale może też być indukowana biochemicznie.
Kandydat będzie pracować w interdyscyplinarnej grupie składającej się z chemików, fizyków i biotechnologów. Będzie też odpowiedzialny za przygotowywanie próbek zarówno biologicznych jak i biochemicznych (kultury żywych komórek), a także za planowanie i prowadzenie eksperymentów z użyciem zaawansowanych technik mikroskopowych i spektroskopowych (mikroskopia konfokalna, spektroskopia korelacji fluorescencji i innych).

Wymagania: - poszukujemy osób zmotywowanych, kreatywnych i ciekawych świata, gotowych do pracy w interdyscyplinarnej i międzynarodowej grupie;
- kandydat powinien być w stanie prowadzić badania na pograniczu chemii, biologii, fizyki i posiadać dobre umiejętności manualne i komunikacyjne. Kandydat powinien również posiadać wysokie umiejętności analityczne
W szczególności:
- tytuł magistra w dziedzinach: (bio)chemia, (bio)fizyka, biotechnologia (lub z dziedzin pokrewnych);
- doświadczenie lub co najmniej silne zainteresowanie i teoretyczna znajomość tematów związanych z tym projektem, w tym: badania biochemiczne, badań na pojedynczych cząsteczkach, biofizyka, hodowla żywych komórek;
- umiejętności komunikowania się w języku angielskim (zarówno w formie pisemnej, jak i ustnej) na poziomie umożliwiającym czytanie i pisanie artykułów naukowych oraz ustną prezentację wyników;
- doświadczenie z technikami mikroskopii fluorescencyjnej będzie uważane za plus.

Cel : Niniejszy projekt jest skierowany na ilościową analizę oddziaływań pomiędzy lekami przeciw-nowotworowymi z wewnątrz jądrowym DNA w żywych komórkach. Zamierzamy oszacować liczbą miejsc aktywnych na DNA dostępnych dla cząsteczek leków. Analiza ilościowa wykonywana będzie z użyciem autorskiej metodologi opisu ruchu w komórkach oraz przy użyciu technik fluorescencyjnych pracujących w zakresie pojedynczych molekuł.

WWW: http://groups.ichf.edu.pl/holyst

1
  3.7Ilościowa analiza oddziaływań pochodnych antracykliny z DNA wewnątrz jądra żywych komórek na przykładzie idarubiciny.

Opiekun : Prof. Dr hab. Robert Hołyst promotor pomocniczy: dr Tomasz Kalwarczyk

Pracownia : Soft Condensed Matter

Opis : Pochodne antracykliny są najczęściej stosowaną grupą leków przeciw nowotworowych. Leki te interkalują do wewnątrz jądrowego DNA prowadząc do śmierci komórkowej. Proces interkalacji został szeroko zbadany dla doxorubicyny (pochodna antracyklikny) w warunkach in vitro. Jest to wiec dobry związek modelowy. Optymalizacja efektu terapeutycznego leków wymaga informacji na temat liczby dostępnych celów, z którymi badany związek mógłby oddziaływać. Naszym celem jest ilościowa analiza oddziaływań idarubiciny z DNA znajdującym się w jądrze żywej komórki. W szczególności interesuje nas oszacowanie ilości miejsc aktywnych na niciach DNA, które byłyby dostępne dla leków. Dodatkowo można się zastanawiać jakiej zmiany w ilości miejsc aktywnych można oczekiwać podczas post-translacyjnej modyfikacji histonów. Modyfikacja post-translacyjna prowadzi do zmiany stopnia upakowania DNA wewnątrz jądra i jest obserwowana w trakcie zmian cyklu komórkowego, jako odpowiedź epigenetyczna na bodziec zewnętrzny, ale może też być indukowana biochemicznie.
Kandydat będzie pracować w interdyscyplinarnej grupie składającej się z chemików, fizyków i biotechnologów. Będzie też odpowiedzialny za przygotowywanie próbek zarówno biologicznych jak i biochemicznych (kultury żywych komórek), a także za planowanie i prowadzenie eksperymentów z użyciem zaawansowanych technik mikroskopowych i spektroskopowych (mikroskopia konfokalna, spektroskopia korelacji fluorescencji i innych).

Wymagania: -poszukujemy osób zmotywowanych, kreatywnych i ciekawych świata, gotowych do pracy w interdyscyplinarnej i międzynarodowej grupie. Kandydat powinien być w stanie prowadzić badania na pograniczu chemii, biologii, fizyki i posiadać dobre umiejętności manualne i komunikacyjne. Kandydat powinien również posiadać wysokie umiejętności analityczne.
W szczególności:
- tytuł magistra w dziedzinach: (bio)chemia, (bio)fizyka, biotechnologia (lub z dziedzin pokrewnych);
- doświadczenie lub co najmniej silne zainteresowanie i teoretyczna znajomość tematów związanych z tym projektem, w tym: badania biochemiczne, badań na pojedynczych cząsteczkach, biofizyka, hodowla żywych komórek;
- umiejętności komunikowania się w języku angielskim (zarówno w formie pisemnej, jak i ustnej) na poziomie umożliwiającym czytanie i pisanie artykułów naukowych oraz ustną prezentację wyników;
- doświadczenie z technikami mikroskopii fluorescencyjnej będzie uważane za plus.

Cel : Niniejszy projekt jest skierowany na ilościową analizę oddziaływań pomiędzy lekami przeciw-nowotworowymi z wewnątrz jądrowym DNA w żywych komórkach. Zamierzamy oszacować liczbą miejsc aktywnych na DNA dostępnych dla cząsteczek leków. Analiza ilościowa wykonywana będzie z użyciem autorskiej metodologi opisu ruchu w komórkach oraz przy użyciu technik fluorescencyjnych pracujących w zakresie pojedynczych molekuł.

WWW: http://groups.ichf.edu.pl/holyst

1
  3.8Opis matematyczny złożonej ewolucji obiektów samonapędzających się na powierzchni wody.

Opiekun : prof. dr hab. Jerzy Górecki

Pracownia : Instytut Chemii Fizycznej PAN - Zjawiska złożone, procesy nierównowagowe i przetwarzanie informacji przy wykorzystaniu reakcji chemicznych.

Opis : Stworzenie sztucznego życia było celem wielu projektów badawczych prowadzonych na przestrzeni ostatnich kilku tysięcy lat. Ruch jest jednym z atrybutów życia. Nic więc dziwnego, że w ostatnich latach prowadzi się intensywne badania nad spontanicznie poruszającymi się obiektami i nad oddziaływaniami takich obiektów. Zebrany materiał eksperymentalny ujawnia wielką różnorodność i złożoność zjawisk w takich układach. W ramach projektu planujemy badać układy otwarte, w których molekuły czynnika zmieniającego napięcie powierzchniowe wody tworzą warstwę powierzchniową, a następnie z niej odparowują. Gradienty koncentracji modyfikują napięcie powierzchniowe, a pojawiające się przepływy Marangoniego mogą spowodować "samorzutny" ruch na powierzchni. Zgromadziliśmy wiele danych eksperymentalnych ukazujących różne typy ewolucji w takich układach
(patrz http://groups.ichf.edu.pl/gorecki/research/view?id=85&name=).
Szybkiemu wzrostowi liczby faktów eksperymentalnych nie towarzyszy jednak postęp w konstruowaniu modeli matematycznych, które pozwolą na realistyczne symulacje obserwowanych zjawisk. Proponowany projekt ma na celu zaproponowanie na nowych metodach symulacyjnych, które pozwalają opisać ewolucję czasową zarówno obiektów samorzutnie poruszających się na powierzchni wody, zarówno stałych, jak i miękkich, które mogą dzielić lub uwalniać małe fragmenty.

Wymagania: - ukończone studia magisterskie na kierunku fizyka, mechanika, fizyka techniczna lub modelowanie matematyczne; -- znajomość fizyki statystycznej i mechaniki płynów. Umiejętność programowania w językach C/C++, Mathematica i (preferowane) w CUDA.

Cel : Celem projektu jest podanie opisu matematycznego uwzględniającego dynamikę koncentracji powierzchniowej substancji czynnej oraz ruchu obiektów i przepływów hydrodynamicznych wywołanych zmianami napięcia powierzchniowego. Planowane jest opracowanie modeli opisujących wielkości fizyczne zmiennymi ciągłymi, jak tez modeli dyskretnych (automaty komórkowe), do opisu układów, w których badane obiekty mogą się dzielić. Otrzymane wyniki będą porównane z rezultatami eksperymentów.

WWW: http://groups.ichf.edu.pl/gorecki

1
  3.9Czujniki wykorzystujące bakteriofagi do detekcji bakterii patogennych

Opiekun : prof. dr hab. Robert Hołyst/ dr Jan Paczesny

Pracownia : Zespół 10 Fizykochemii Miękkiej Materii / Zespół 2 Żywych Materiałów

Opis : Każdego roku zakażenia wewnątrzszpitalne dotykają około 4,1 miliona pacjentów w Europie. W USA infekcje wewnątrzszpitalne powodują około 100 000 zgonów rocznie. Dodatkowe koszty leczenia zakażeń szpitalnych wynoszą około 7,5 miliarda euro w UE i około 5 miliardów dolarów w USA. Rozprzestrzenianie szczepów bakterii opornych na antybiotyki dodatkowo intensyfikuje problem. Podawane koszty związane z walką z lekoopornością (od 1,3 miliarda do 2,7 miliarda USD w USA i 1,5 miliarda USD w UE) uważa się za niedoszacowane.
Wielu tragedii można by uniknąć, gdyby możliwe było szybsze wykrywanie przyczyn infekcji. Standardowe metody są zazwyczaj czasochłonne, niezwykle kosztowe, niespecyficzne lub dają fałszywie pozytywne wyniki. W rezultacie lekarze, zamiast podać na wczesnym etapie choroby optymalny antybiotyk, muszą zgadywać lub stosować mniej wydajną terapię przeciwko szerokiemu spektrum bakterii.
Rozwiązaniem może być wykorzystanie bakteriofagów do detekcji bakterii. Bakteriofagi to wirusy, które atakują bakterie. Fagi są ewolucyjnie przystosowane do bezbłędnego wykrywania i identyfikacji konkretnej i żywej bakterii - inaczej nie zrealizują swojego cyklu życiowego. Poza tą niezwykłą selektywnością i powinowactwem do bakterii, bakteriofagi są bezpieczne dla ludzi (bo atakują tylko bakterie), stabilne, tanie, powszechne oraz stosunkowo łatwe w użyciu.
Projekt ma charakter wdrożeniowy.

Wymagania: Zależy nam na znalezieniu jak najlepszych doktorantów, a nie na konkretnym profilu lub wykształceniu kandydatów. Konkretne zadania będą zależeć od profilu wybranego kandydata. Niemniej, z naszego doświadczenia wynika, że ukończone studia na kierunku biotechnologia pozwalają przystosować się do zadań z zakresu chemii, jak i biologii. Preferowani będą również kandydaci z wykształceniem mikrobiologicznym. Absolwenci innych kierunków (np. chemicy, biolodzy, fizycy, inżynierowie lub inni) zostaną jednak również wzięci pod uwagę w oparciu o możliwy wkład w projekt.
Obowiązki:
- projektowanie, planowanie i prowadzenie prac eksperymentalnych samodzielnie i pod nadzorem, prowadzenie dziennika laboratoryjnego;
- inicjatywa naukowa i wkład w badania poprzez regularne publikowanie, sprawozdania, a także prezentowanie na seminariach grupy, konferencjach krajowych i międzynarodowych;
- zapewnienie pomocy i nadzoru mniej doświadczonym członkom grupy;
- wkład w sprawne funkcjonowanie laboratorium, w tym niezbędne zadania administracyjne i organizacyjne.
Dodatkowe wymagania:
- stopień magistra (lub równoważny) uzyskany na kierunkach: biotechnologia, biologia, chemia, fizyka lub pokrewne, przyznany nie wcześniej niż pięć lat przed terminem zgłoszenia;
- kandydaci będą musieli spełnić wszystkie wymagania IChF PAN dla doktorantów (np. zdać egzamin kwalifikacyjny);
- średnia ocena uzyskana w trakcie studiów nie mniej niż 4,3;
- zdolność do pracy samodzielnej i w grupie;
- podstawowa znajomość zasad i protokołów obowiązujących w laboratoriach biologicznych;
- wiedza na temat bakteriofagów będzie dodatkowym atutem;
- biegła znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie.

Cel : W naszych dotychczasowych pracach (Richter 2016, Richter 2017, Janczuk 2017) pokazaliśmy czujniki fagowe, które wykrywają E. coli w ciągu kilku minut. Niemniej, uzyskane parametry wciąż nie odpowiadają potrzebom rynkowym. Bakterie wykrywać będziemy w próbkach złożonych (np. we krwi, próbkach spożywczych) oraz u zakażonych sepsą myszy. W ramach projektu powstanie platforma, a przygotowanie konkretnego czujnika wymagać będzie podmiany jednego faga na inny. Celem jest limit detekcji około 1 jtk/ml.

WWW: http://groups.ichf.edu.pl/holyst https://janpaczesny.wixsite.com/paczesny

2
  3.10Dynamiczna i równowagowa samoorganizacja nietypowych układów dwuwymiarowych.

Opiekun : prof. dr hab. Robert Hołyst/ dr Jan Paczesny

Pracownia : Zespół 10 Fizykochemii Miękkiej Materii / Zespół 2 Żywych Materiałów

Opis : Wymieszanie wszystkich elementów wchodzących w skład zestawu LEGO i energiczne potrząsanie nie spowoduje powstania budowli przedstawionej na pudełku. Łączenie kolejnych klocków jest pracochłonne i wymaga zewnętrznych urządzeń lub operatora. Odpowiada to syntezie materiałów w podejściu "od góry do dołu". W podejściu "od dołu do góry" możliwe jest natomiast określenie odpowiednich reguł, które sprzyjają kontaktowi konkretnych "cegiełek", co powoduje spontaniczne tworzenie się pożądanej struktury. Jednak znany jest jedynie zarys zasad regulujących proces spontanicznego organizowania się nanostruktur. Projektowanie nowych cząsteczek i nanocząstek o określonej budowie nadal nie gwarantuje uzyskania materiału o pożądanych właściwościach. Celem proponowanego projektu jest rozszerzenie i rozwinięcie jasnych zasad rządzących procesem samoorganizacji (zarówno równowagowej, jak i poza stanem równowagi, czyli dynamicznej na granicy faz powietrze/ciecz, co umożliwi wytwarzanie nowych nanostruktur o pożądanych funkcjach.
Zespoły nanoobiektów zwykle wymagają stałego podłoża w celu utrzymania integralności oraz umożliwienia ich późniejszego wykorzystania. Tworzenie nanoukładów bez wpływu tego podłoża, a jedynie poprzez właściwościami zaangażowanych cząsteczek, jest możliwe na granicy faz. Zastosowane zostaną techniki Langmuira i Langmuira - Blodgett. Techniki te są uważane za idealne metody przygotowania dobrze uporządkowanych nanomateriałów o wymaganej strukturze i pożądanych właściwościach.

Wymagania: Zależy nam na znalezieniu jak najlepszego doktoranta, a nie na konkretnym profilu lub wykształceniu kandydatów. Zadania badawcze wybranego kandydata będą zależeć od jego profilu naukowego. Absolwenci kierunków chemia, nanotechnologia, technologia chemiczna, fizyka zostaną wzięci pod uwagę w oparciu o możliwy wkład w projekt.
Obowiązki:
- projektowanie, planowanie i prowadzenie prac eksperymentalnych samodzielnie i pod nadzorem, prowadzenie dziennika laboratoryjnego;
- inicjatywa naukowa i wkład w badania poprzez regularne publikowanie, sprawozdania, a także prezentowanie na seminariach grupy, konferencjach krajowych i międzynarodowych;
-zapewnienie pomocy i nadzoru mniej doświadczonym członkom grupy;
- wkład w sprawne funkcjonowanie laboratorium, w tym niezbędne zadania administracyjne i organizacyjne.
Dodatkowe wymagania:
- stopień magistra (lub równoważny) przyznany nie wcześniej niż pięć lat przed terminem zgłoszenia;
- kandydaci będą musieli spełnić wszystkie wymagania IChF PAN dla doktorantów (np. zdać egzamin kwalifikacyjny);
- średnia ocena uzyskana w trakcie studiów nie mniej niż 4,0;
- zdolność do pracy samodzielnej i w grupie;
- doświadczenie w pracy laboratoryjnej;
- umiejętności związane z syntezą nanostruktur będą atutem;
- biegła znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie.

Cel : W ramach proponowanego projektu skoncentrujemy się na nietypowych elementach konstrukcyjnych w samoorganizujących się układach dwuwymiarowych. Proponujemy podejście, w którym zbadamy samoorganizację na powierzchni cieczy i późniejsze przenoszenie cienkich warstw na stałe podłoża. Wykorzystamy techniki Langmuira i Langmuira-Blodgett, które łączą w sobie samoorganizację i kontrolowaną organizację, a zatem można je uznać za idealne metody do przygotowania dobrze uporządkowanych nanomateriałów charakteryzujących się wymaganą strukturą i pożądanymi właściwościami.

WWW: http://groups.ichf.edu.pl/holyst https://janpaczesny.wixsite.com/paczesny

1
  3.11Otrzymywanie nowych materiałów typu MOF z wykorzystaniem molekularnych jednostek budulcowych.

Opiekun : prof. dr hab. inż. Janusz Lewiński

Pracownia : Zespół 9: Kompleksy koordynacyjne i materiały funkcjonalne

Opis : Materiały porowate typu MOF (Metal-Organic Framework) cieszą się obecnie bardzo dużym zainteresowaniem m.in. ze względu na swoje właściwości sorpcyjne oraz możliwości szerokiego zastosowania w katalizie oraz w przechowywaniu i separacji gazów.[1] Nowym podejściem w racjonalnym budowaniu 3D sieci koordynacyjnych typu MOF jest wykorzystanie wstępnie zaprojektowanych drugorzędnych jednostek budulcowych (SBU) opartych na jonach metali oraz odpowiednio dobranych łączników organicznych.[2] Niedawno w naszej grupie badawczej opracowano strategię "SMART" (SBU Mechanochemical Approach for pRecursor Transformation), która wykorzystuje klastery okso-cynkowe jako bloki budulcowe w procesie mechanochemicznej syntezy izoretikularnych MOF'ów.[3]
Proponowany projekt jest kontynuacją naszych badań nad rozwijaniem nowych strategii otrzymywania MOF'ów i będzie bazował na wstępnych wynikach uzyskanych przy opracowywaniu ścieżki syntezy polegającej na wymianie łańcuchów organicznych w okso-cynkowych kompleksach karbaminianowych. Badania te zostaną rozszerzone na inne wstępnie zaprogramowane jednostki budulcowe oparte na multinuklearnych klasterach z udziałem metali grup głównych i przejściowych..

[1] (a) Lee, J.; Farha, O. K.; Roberts, J.; Scheidt, K. A.; Nguyen, S. T.; Hupp, J. T.; Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1450; (b) Kurmoo, M., Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1353; (c) Allendorf, M. D.; Bauer, C. A.; Bhakta, R. K.; Houk, R. J. T., Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1330; (d) Morris, R. E.; Wheatley, P. S., Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 4966; (e) Li, J.-R.; Kuppler, R. J.; Zhou, H.-C., Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 1477; (f) C. Janiak, J. K. Vieth, New J. Chem. 2010, 34, 2366.
[2] O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M., Chem. Rev. 2012, 112, 675.
[3] Prochowicz, D.; Sokołowski, K.; Justyniak, I.; Kornowicz, A.; Fairen-Jimenez, D.; Friščić, T.; Lewiński, J., Chem. Commun. 2015, 51, 4032; D. Prochowicz, J. Nawrocki, M. Terlecki, W. Marynowski, J. Lewiński, Inorg. Chem. 2018, 57, 13437

Wymagania: - dyplom magistra w dziedzinie chemii, fizyki lub nauk pokrewnych;
- płynna znajomość jeżyka angielskiego w mowie i w piśmie;
- podstawowe doświadczenie w syntezie nieorganicznej i charakterystyce materiałów nieorganiczno-organicznych (np. NMR, PXRD, IR, MS, UV-Vis).

Cel : Głównym celem projektu jest synteza nowych molekularnych jednostek budulcowych, które zostaną wykorzystane jako prekursory nowych supramolekularnych sieci koordynacyjnych otrzymanych zarówno na drodze reakcji w roztworze jaki i metodami mechanochemicznymi. Integralną częścią projektu będzie wykorzystanie funkcjonalnych ligandów w syntezie molekularnych jednostek budulcowych, co pozwoli na wprowadzenie pożądanej funkcjonalności do materiału porowatego.

WWW: http://lewin.ch.pw.edu.pl

1
Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk
KodTytuł projektuMiejsca
  4.1Spektroskopia rotacyjna cząsteczek o znaczeniu chemicznym, atmosferycznym i astrofizycznym

Opiekun : prof. dr hab. Zbigniew Kisiel

Pracownia : ON2.3

Opis : Spektroskopia rotacyjna jest źródłem referencyjnej informacji o własnościach cząsteczek i ich agregatów. W szczególności są do dokładne struktury molekularne, elektryczny moment dipolowy, obfite dane o oddziaływaniu międzymolekularnym i poziomach oscylacyjnych. Poznanie laboratoryjnego widma jest podstawą w zastosowaniach teledetekcyjnych, takich jak identyfikacja cząsteczek w warunkach astrofizycznych (w obłokach materii międzygwiazdowej czy stratosferach planetarnych). Otrzymane dane molekularne służą m.in. do kalibracji metod obliczeniowych chemii kwantowej.

Wymagania: - ciekawość!
- predyspozycje do pracy eksperymentalnej: umiejętność opanowania obsługi złożonej, komputerowo sterowanej aparatury;
- podstawowe obycie z elektroniką, mechaniką, układami próżniowymi;
- znajomość metod komputerowych: popularnych systemów operacyjnych, programowania, używania i konfiguracji gotowego oprogramowania.

Cel : Pomiary i analiza widm rotacyjnych wybranych cząsteczek w zakresie od 2 GHz do zakresu terahercowego, z wykorzystaniem czterech dostępnych w pracowni spektrometrów i danych otrzymanych w ramach współpracy międzynarodowej. Na najniższych częstościach widma rejestrowane byłyby w warunkach ekspansji naddźwiękowej. Otrzymane wyniki eksperymentalne opracowywane byłyby głównie przy pomocy programów komputerowych dostępnych na witrynie PROSPE: http://info.ifpan.edu.pl/~kisiel/prospe.htm.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/~kisiel/on23/on23.html

1
  4.2Dynamika powierzchni krystalicznych

Opiekun : prof. dr hab. Magdalena Załuska-Kotur

Pracownia : ON5 - Fizyka Teoretyczna

Opis : Inżynieria w skali nano, która jest podstawą rozwoju współczesnych technologii wymaga precyzyjnej kontroli nad procesami wzrostu kryształów warstwa po warstwie, oraz nad procesami tworzenia nanostruktur powierzchniowych. Kluczem do zrozumienia i kontrolowania tych procesów jest dynamika powierzchni krystalicznych. W zależności od
parametrów wzrostu, dynamika powierzchni prowadzi do powstawania różnych struktur interesujących dla dalszych zastosowań

Wymagania: - do tego, aby rozpocząć pracę nad tematem potrzebna jest znajomość mechaniki kwantowej, fizyki statycznej i fizyki ciała stałego;
- podstawowym narzędziem pracy jest komputer;
- niezbędna będzie umiejętność programowania.

Cel : Celem pracy będzie teoretyczne zbadanie i analiza procesów powierzchniowych przy użyciu różnych modeli teoretycznych. W szczególności badane będą: proces dyfuzji powierzchniowej, rekonstrukcja powierzchni, proces meandrowania i sklejania się stopni powierzchniowych. Najszerszy opis można uzyskać przez połączenie różnych technik badawczych. Modelowanie rozpocznie się od podejścia mikroskopowego, takiego jak obliczenia ab-initio DFT i symulacje dynamiki molekularnej. Dane uzyskane z powyższych metod są podstawą prawidłowej konstrukcji modeli gruboziarnistych, które będą wykorzystywane w symulacjach Monte Carlo lub automatów komórkowych. Rozwiązanie odpowiednich równań różniczkowych dodatkowo wspiera i pozwala na dodatkową analizę uzyskanych danych. Wnioski wyciągnięte na podstawie kompletu takich badań, powstające struktury, wykresy fazowe, zależności skalowania porównać będzie można z wynikami otrzymywanymi w różnych laboratoriach w Polsce i za granicą. Docelowo opracowane programy będą pomocne w projektowaniu struktur krystalicznych o zadanym kształcie, składzie i właściwościach.

1
  4.3Zjawiska transportu elektronowego w niskowymiarowych strukturach z półprzewodników magnetycznych

Opiekun : prof. dr hab. Tadeusz Wosiński

Pracownia : ON-1.4

Opis : Projekt - o charakterze eksperymentalnym - dotyczy jednego z "gorących" tematów gwałtownie rozwijającej się dziedziny nauki, spintroniki, której celem jest wykorzystanie spinowego stopnia swobody elektronów w ciałach stałych dla zastosowań w przyszłej elektronice. Przedmiotem pracy będzie przebadanie zjawisk spinowo-orbitalnego momentu obrotowego oraz interferencji spinowej w nanostrukturach z półprzewodników magnetycznych o zwiększonej sile sprzężenia spin-orbita. Zwiększenie siły tego sprzężenia, które jest wynikiem relatywistycznego oddziaływania pomiędzy wewnętrznym momentem pędu elektronu (spinem) i jego pędem (wektorem falowym), zostanie uzyskane poprzez zastąpienie niewielkiej części atomów arsenu ciężkimi atomami bizmutu w cienkich warstwach modelowego półprzewodnika ferromagnetycznego (Ga,Mn)As hodowanych metodą epitaksji z wiązek molekularnych. Nanostruktury do pomiarów niskotemperaturowego transportu elektronowego będą wytwarzane przy użyciu litografii wiązką elektronową.

Wymagania: - tytuł magistra lub równoważny z nauk fizycznych lub pokrewnych;
- doświadczenie w pracy eksperymentalnej w laboratoriach fizycznych;
- płynna znajomość języka angielskiego (w mowie i piśmie).

Cel : Celem naukowym projektu będzie poszerzenie wiedzy na temat fizyki badanych zjawisk transportu elektronowego w półprzewodnikach magnetycznych, które mogą stać się podstawą do zaproponowania nowego typu przyrządów elektronicznych.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/ON-1/on1.4/

1
  4.4Badanie termodynamiki parowania mikrokropel wieloskładnikowych - destylacja w mikroskali

Opiekun : dr hab. inż. Daniel Jakubczyk

Pracownia : ON2.7 - Zespół optycznych badań mikro- i nanoobiektów

Opis : Parowanie w mikro- i nanoskali domaga się skonstruowania nowoczesnego języka opisu. Badanie destylacji mieszanin cieczy w mikrokroplach stwarza taką perspektywę, gdyż otwiera interesującą możliwość sondowania mikroświata poprzez analizę wzajemnego oddziaływania parujących składników. Bezkontaktowe, precyzyjne badanie (sub)mikrokropel możliwe jest poprzez zawieszanie ich w pułapkach elektrodynamicznych i użycie optycznych metod diagnostycznych (rozproszeniowych, spektrometrycznych). Zespół optycznych badań mikro- i nanoobiektów w IFPAN posiada odpowiednią aparaturę badawczą i zgromadził znaczne doświadczenie w używaniu takich technik.

Wymagania: - tytuł magistra w dziedzinie fizyki lub zbliżonej;
- umiejętności w zakresie eksperymentu fizycznego (najlepiej ale nie koniecznie - w dziedzinie optyki, elektrodynamiki, termodynamiki lub zbliżonej), idealnie - potwierdzone publikacjami;
- zdolność do pracy w zespole;
- dobra znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie.

Cel : Zadaniem badawczym byłoby wykonanie pomiarów w funkcji parametrów termodynamicznych i składu mieszanin, ze szczególnym uwzględnieniem mieszanin azeotropowych (których proporcje nie mogą zostać zmienione przez zwykłą destylację), oraz rozwój języka opisu parowania uwzględniającego ziarnistość materii i strukturę interfejsu gaz-ciecz.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/sdvs/en/on2.7.html

1
  4.5Zjawiska fotoniczne i luminescencja w rezonatorach sferycznych - mikrokroplach

Opiekun : dr hab. inż. Daniel Jakubczyk / dr hab. Krystyna Kolwas

Pracownia : ON2.7 - Zespół optycznych badań mikro- i nanoobiektów

Opis : Ziemska atmosfera, podobnie jak cały wszechświat jest bardzo zakurzona. Mechanizmy formowania się ziaren pyłów atmosferycznych i kosmicznych są jednak różne. O ile ziarna pyłu kosmicznego rodzą się w atmosferach gwiazd a dalej formują w chmurach zimnego gazu, o tyle bardziej złożone ziarna pyłu w ziemskiej atmosferze tworzą się na skutek tak zwanego "zmiatania" - wszechobecne kropelki wody (często także kondensujące na nanocząstkach aerozoli; w chmurach, mgle, deszczu) przyłączają do siebie to co w atmosferze napotykają, tworząc krople złożonych zawiesin. Te z kolei mogą dalej parować napędzając łączenie się zawieszonych w nich cząstek stałych w regularne struktury - powstające ziarna złożonych pyłów dziedziczą jednak sferyczną symetrię kropli. Aby zrozumieć mechanizmy określające właściwości optyczne tworzących się cząstek pyłów, należy poznać procesy rządzące ich formowaniem się. Idąc dalej tym tropem, można zauważyć, że poprzez odpowiednie sterowanie strukturą powstających agregatów można regulować ich właściwości optyczne i tworzyć nowe materiały - tak zwane meta-materiały, których własności zależą od struktury w skali większej niż molekularna. W szczególności wykorzystanie cząstek metalicznych wydaje się bardzo obiecujące, ze względu na zachodzące w nich zjawiska plazmoniczne, związane z kolektywnymi drganiami gęstości gazu elektronowego.

Wymagania: - tytuł magistra w dziedzinie fizyki lub zbliżonej;
- umiejętności w zakresie eksperymentu fizycznego (najlepiej ale nie koniecznie - w dziedzinie optyki, nano-fotoniki lub zbliżonej), idealnie - potwierdzone publikacjami;
- wskazana ale nie konieczna umiejętność programowania w C++;
- zdolność do pracy w zespole;
- dobra znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie.

Cel : Celem proponowanych badań jest analiza właściwości spektralnych parujących mikrokropel zawie-sin zawierających inkluzje dielektryczne (np. krzemionkę czy dwutlenek tytanu) oraz plazmoniczne (złoto lub srebro), jak również powstających w wyniku tego procesu agregatów nanocząstek. Bada-nia prowadzone będą w pułapkach elektrodynamicznych opracowanych w Zespole optycznych ba-dań mikro- i nanoobiektów. Ponadto, do próbkowania struktury wewnętrznej parującej mikrokropli będącej rezonatorem sferycznym, wykorzystana będzie luminescencja nanocząstek tlenku gadolinu domieszkowanego jonami metali ziem rzadkich. Eksperymentom będzie towarzyszyć modelowanie agregacji nanocząstek w kropli, metodami zbliżonymi do dynamiki molekularnej. Badania mają na celu szczegółową analizę mechanizmów agregacji nanocząstek oraz opracowanie metod wytwarza-nia struktur o zadanych właściwościach optycznych. Inżynieria nanostruktur stwarza możliwość ich potencjalnych zastosowań np. w ultraczułych detektorach.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/sdvs/en/on2.7.html

1
  4.6Pojedyncze cząsteczki barwnika organicznego w krysztale molekularnym

Opiekun : prof. dr hab. Bolesław Kozankiewicz

Pracownia : ON-2.1 (group of Molecular Photophysics)

Opis : Spektroskopowe badania pojedynczych cząsteczek organicznych dostarczają informacji o jej nano-otoczeniu, rozszerzając naszą wiedzę o nano-świecie. W Zespole ON-2.1 (IF PAN) zbudowany został unikatowy mikroskop konfokalny, który pozwala prowadzić badania cząsteczek w szerokim zakresie temperatur, od temperatury pompowanego helu (1,7 K) do temperatury pokojowej. Mamy również opanowane techniki hodowli domieszkowanych kryształów molekularnych przez kosublimację.

Wymagania: - ukończone uniwersyteckie studia magisterskie na wydziałach fizyki lub chemii.

Cel : W projekcie planowane jest badanie nowo syntetyzowanych barwników organicznych domieszkowanych w strukturę odpowiednio dobranych kryształów molekularnych. Barwniki te dobierane będą z myślą użycia ich jako optycznej sondy lokalnych, słabych pól elektrycznych (korzystając z efektu Starka). Współpraca w ramach grantów europejskich.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/ON-2/on21.html

1
  4.7Wyskokociśnieniowe i czasoworozdzielcze badania defektów punktowych w półprzewodnikach azotkowych.

Opiekun : dr hab. Agata Kamińska

Pracownia : ON-4.1 Oddział Fizyki i Technologii Nanostruktur Półprzewodników Szerokoprzerwowych, Zespół Spektroskopii Wysokociśnieniowej

Opis : Pojawienie się azotkowych materiałów półprzewodnikowych umożliwiło opracowanie nowej technologii oświetleniowej i otworzyło nowe kierunki badań w takich dziedzinach, jak ogniwa słoneczne i elektronika dużej mocy. W każdym z tych zastosowań obecność defektów punktowych związanych z typowymi zanieczyszczeniami, takimi jak węgiel, tlen lub żelazo, które są nieuniknione w rzeczywistych materiałach, może silnie wpłynąć na działanie urządzeń. W zastosowaniach optoelektronicznych obecność defektów może wpływać niekorzystnie na wydajność świecenia ze względu na tworzenie centrów rekombinacji niepromienistej. Z drugiej strony luminescencja, której źródłem są głębokie stany defektowe, może być wykorzystana w sposób kontrolowany w celu uzyskania żądanego koloru diod elektroluminescencyjnych (LED) na bazie azotków i/lub skonstruowania monolitycznej białej diody LED; natomiast azotek galu domieszkowany żelazem jest badany pod kątem możliwości przyszłych zastosowań w spintronice.

Wymagania: - stopień mgr fizyki lub nauk pokrewnych

Cel : Celem projektu jest szczegółowa charakteryzacja struktury energetycznej i własności wybranych defektów punktowych (np. C, O, Fe) w matrycach półprzewodników azotkowych. Cel ten zostanie osiągnięty poprzez korelację temperaturowo-zależnych pomiarów optycznych w ciśnieniu atmosferycznym oraz w wysokich ciśnieniach hydrostatycznych, obejmujących pomiary widm fotoluminescencji, kinetyk zaniku fotoluminescencji przeprowadzonych na serii warstw i struktur azotkowych o kontrolowanej zawartości domieszek z wynikami zaawansowanego modelowania teoretycznego. Pełniejsze zrozumienie procesów związanych z emisją światła ze struktur azotkowych ma fundamentalne znaczenie dla poprawy wydajności diod LED i diod laserowych (LD).

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/sdvs/pl/on4.1.html

1
  4.8Określenie struktury magnetycznej materiałów warstwowych : fazy MAX na bazie Mn2GaC.

Opiekun : dr hab. Marek Wójcik

Pracownia : Oddział Fizyki Magnetyków

Opis : Związki chemiczne znane pod nazwą fazy MAX mają strukturę warstwową i opisane są wzorem ogólnym M(n+1)AXn , gdzie M oznacza atom metalu przejściowego, A - atom z grup III-VI , X - atom węgla (C) lub azotu(N), natomiast n jest liczbą całkowitą z zakresu 1-3. Heksagonalne warstwy M(n+1)Xn ułożone naprzemiennie z monoatomową warstwą A tworzą naturalną strukturę warstwową w skali atomowej. Materiały te charakteryzują się kombinacją doskonałych własności elektrycznych i mechanicznych i były od dawna przedmiotem licznych badań. Rozdzielenie warstw struktury typu MAX poprzez usunięcie warstwy A, prowadzi do wytworzenia dwuwymiarowej, analogicznej do grafenu, struktury węglika (azotku) metalu przejściowego o ogólnym wzorze M(n+1)Xn znanej pod nazwą MXenes. Przełomowym osiągnięciem było wytworzenie w 2013 r. epitaksjalnej warstwy materiału z grupy MAX wykazującego własności magnetyczne o temperaturze uporządkowania znacznie przekraczającej temperaturę pokojową. Prowadzić to może do interesujących zastosowań (np. spintronicznych, magnetokalorycznych etc.), uwarunkowanych jednakże zrozumieniem podstawowych własności tych materiałów. Opublikowane dotychczas wyniki eksperymentalnych badań własności magnetycznych oparte są głównie o tradycyjne techniki pomiaru makroskopowego namagnesowania z wykorzystaniem techniki VSM/SQUID. Dla głębszego zrozumienia ich specyfiki konieczne jest podjęcie badań technikami mikroskopowymi, umożliwiającymi określenie struktury magnetycznej. Biorąc pod uwagę nanoskopowe rozmiary warstw epitaksjalnych, praktycznie jedyną metodą umożliwiającą otrzymanie takich informacji jest Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR).Wstępne badania NMR prowadzone w laboratorium NMR w Oddziale Magnetyków IF PAN wykazują że w związkach tych istnieje współzawodnictwo oddziaływań ferro i antyferromagnetycznych , które może prowadzić do złożonej nietrywialnej struktury magnetycznej (np. struktury spiralnej). Proponujemy badania orientacji momentów magnetycznych poszczególnych atomów względem kierunku pola magnetycznego przy wykorzystaniu metody NMR. Eksperyment NMR w magnetykach należy do zaawansowanych technik charakteryzacji materiałów i tylko kilka laboratoriów na świecie posiada wyposażenie umożliwiające takie badania. Laboratorium magnetycznego NMR w IF PAN jest powszechnie uznane za najlepiej wyposażony, wiodący w skali światowej ośrodek badań magnetycznego NMR. Dostępne są tu bardzo czułe spektrometry pracujące w zakresie do 1 GHz , co umożliwia badania wszystkich potencjalnie interesujących materiałów magnetycznych.

Wymagania: - dyplom ukończenia studiów wyższych na wydziale fizyki (kierunek: fizyka ciała stałego);
- dobra znajomości języka angielskiego;
- umiejętność pracy w zespole.

Cel : Określenie porządku magnetycznego struktur MAX na bazie manganu wykorzystując w tym celu eksperyment magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR). Eksperymenty będą prowadzone w temperaturach kriogenicznych, zarówno bez pola zewnętrznego jak i w silnym polu magnetycznym wytworzonym w magnesie nadprzewodzącym.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/index_en.php

1
  4.9Nieporządek strukturalny w nanoskopowych stopach Heuslera: badania NMR

Opiekun : dr hab. Ewa Jędryka

Pracownia : Oddział Fizyki Magnetyków

Opis : Trójskładnikowe związki o strukturze Heuslera (np. Co2FeZ, Co2Mn, Z= Si, Al), jak również ich czteroskładnikowe stopy, charakteryzują się najwyższą temperaturą Curie wśród materiałów które, według przewidywań teoretycznych, powinny wykazywać pełną polaryzacją na poziomie Fermiego, co otwiera interesujące możliwości ich zastosowań w spintronice. Niestety, polaryzacja spinowa mierzona eksperymentalnie wskazuje na wartości znacznie poniżej przewidywanych 100%. Jednym z głównych źródeł degradacji własności spintronicznych jest nieporządek strukturalny, łatwo tworzący się w skomplikowanej strukturze Heuslera, która składa się czterech przenikających się podsieci kubicznych (fcc). Stwarza to konieczność dokładnej charakteryzacji materiałów wytworzonych w konkretnych warunkach technologicznych, dostarczając informacji na temat typu i rozmiaru nieporządku strukturalnego. Wyjątkowe cechy rezonansu jądrowego (NMR) w ferromagnetykach mogą dostarczyć cennych informacji o własnościach strukturalnych, topologicznych i magnetycznych stopów Heuslera. Nieporządek sieciowy uwidacznia się w postaci nowych linii spektralnych, w porównaniu z widmem NMR w idealnie uporządkowanej strukturze.
Eksperyment NMR w magnetykach należy do zaawansowanych technik charakteryzacji materiałów i tylko kilka laboratoriów na świecie posiada wyposażenie umożliwiające takie badania. Laboratorium magnetycznego NMR w IF PAN jest powszechnie uznane za najlepiej wyposażony, wiodący w skali światowej ośrodek badań magnetycznego NMR. Dostępne są tu bardzo czułe spektrometry, zezwalające na wielokrotną akumulację danych, co umożliwia rejestrację sygnałów nawet w strukturach o rozmiarach nanoskopowych. Osiągnięty zakres pracy spektrometrów umożliwia badania wszystkich potencjalnie interesujących materiałów magnetycznych.

Wymagania: - dyplom ukończenia studiów wyższych na wydziale fizyki (kierunek: fizyka ciała stałego);
- dobra znajomości języka angielskiego;
- umiejętność pracy w zespole;

Cel : Celem prowadzonych badań będzie określenie rodzaju i wielkości nieporządku strukturalnego oraz wyjaśnienie jego wpływu na stabilność stanu półmetalicznego i wielkość polaryzacji spinowej w grupie nanostruktur o strukturze Heuslera. Eksperymenty będą prowadzone w temperaturach kriogenicznych, zarówno bez pola zewnętrznego jak i w silnym polu magnetycznym wytworzonym w magnesie nadprzewodzącym.

1
  4.10Laserowa spektroskopia cząsteczek dwuatomowych

Opiekun : prof. dr hab. Włodzimierz Jastrzębski

Pracownia : ON 2.5

Opis : Głównym celem badań prowadzonych w zespole ON2.5 jest badanie wzbudzonych stanów elektronowych homo- i heterojądrowych dimerów metali alkalicznych przy użyciu nowoczesnych technik spektroskopowych. Wynikiem prac jest wyznaczenie z wysoką precyzją stałych cząsteczkowych i kształtów krzywych energii potencjalnej wybranych stanów elektronowych cząsteczki. Wyniki te pozwalają na udoskonalenie obliczeń i wybranie najbardziej adekwatnych modeli teoretycznych. Wiedza dotycząca struktury energetycznej molekuł, w tym energii poziomów oscylacyjno-rotacyjnych pozwala na znalezienie optymalnych schematów wzbudzeń dla takich cząsteczek, co ostatnio ma szczególne zastosowanie w przypadku eksperymentów z dziedziny tzw. "ultrazimnej fizyki". Otrzymywane przez nas dane pozwalają na wypracowanie zarówno najbardziej efektywnych schematów syntezy zimnych cząsteczek jak i ich detekcji.
Stosowaną w IF PAN techniką eksperymentalną jest laserowa spektroskopia polaryzacyjna, która pozwala na zarejestrowanie wysoko rozdzielczych widm. W tym celu wykorzystujemy dostępne w laboratorium nowoczesne układy laserowe, wyspecjalizowane układy do detekcji sygnałów optycznych oraz specjalnie konstruowane piece do wytwarzania różnego typu dimerów metali alkalicznych. Rozwinięta przez nas numeryczna metoda IPA (Inverted Perturbation Approach) umożliwia skonstruowanie na podstawie zarejestrowanych widm doświadczalnych krzywych energii potencjalnej dla badanych stanów elektronowych cząsteczek. Najciekawszymi, a jednocześnie najtrudniejszymi są te, które charakteryzują egzotyczne potencjały, odbiegające do krzywej Morse'a.

Wymagania: - ukończone studia magisterskie w jednej z dziedzin: Fizyka atomowa, Fizyka cząsteczkowa, Optyka, Fizyka Laserów;
- dobra znajomość języka angielskiego (pisanego i mówionego);
- doświadczenie w pracy laboratoryjnej;
- silna motywacja do pracy naukowej, szczególnie eksperymentalnej.

Cel : Oferujemy możliwość podjęcia studiów doktoranckich z dziedziny spektroskopii molekularnej realizowanych w ramach projektu NCN OPUS pt. Badania struktury elektronowej ciężkich dimerów metali alkalicznych. Celem projektu jest zbadanie struktury elektronowych stanów wzbudzonych cząsteczek Rb2, Cs2 i RbCs.

WWW: https://dimer.ifpan.edu.pl

1
  4.11Struktury diod elektroluminescencyjnych (nanoLED) na bazie nanodrutów półprzewodników azotkowych: wytwarzanie techniką epitaksji z wiązek molekularnych

Opiekun : prof. dr hab. Zbigniew Żytkiewicz / dr Marta Sobańska

Pracownia : Zespół wzrostu MBE nanostruktur azotkowych ON 4.5

Opis : Ze względu na quasi-jednowymiarowy kształt nanodrutów elastyczna relaksacja naprężeń sieciowych w takich strukturach jest wyjątkowo wydajna. Dzięki temu, nawet przy wykorzystaniu segmentów z materiałów o bardzo różnych wartościach parametrów sieci lub przy wzroście na podłożach niedopasowanych sieciowo, nanodruty wykazują brak dyslokacji niedopasowania i doskonałą jakość strukturalną. Możliwe jest zatem otrzymywanie skomplikowanych nanostruktur o bardzo wysokiej jakości, nieosiągalnej w strukturach planarnych. Jest to szczególnie istotne w przyrządach optoelektronicznych, w których obecność defektów strukturalnych silnie redukuje wydajność emisji światła. Szczególne nadzieje wiąże się z nanostrukturami półprzewodników azotków metali grupy III, np. azotku galu (GaN) i jego stopami z indem oraz glinem. GaN jest ważnym półprzewodnikiem grupy III-V o prostej i szerokiej przerwie energetycznej (3.4 eV w temperaturze pokojowej), co umożliwia emisję światła w krótkofalowej części widma światła widzialnego. Jednocześnie posiada unikatowe właściwości fizyko-chemiczne, dzięki czemu nanodruty GaN są uważane za najbardziej perspektywiczne elementy przyrządów półprzewodnikowych nowej generacji.

Wymagania: - umiejętność analitycznego myślenia;
- biegła znajomość angielskiego;
- ukończone studia (obrona pracy magisterskiej) w jednej z dziedzin: fizyka, inżynieria materiałowa, chemia, elektronika lub pokrewne;
- zainteresowanie nanotechnologią/fizyką;
- umiejętność i chęć pracy w zespole oraz uczenia się nowych zagadnień; doświadczenie w pracy laboratoryjnej i znajomość wymienionych technik doświadczalnych mile widziana.

Cel : Celem projektu jest wytworzenie techniką epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) struktur diod elektroluminescencyjnych (nanoLED) z osiowymi heterostrukturami GaN/AlGaN/InGaN oraz złączem p-n wbudowanymi w układ nanodrutów i określenie wpływu parametrów nanostruktur (wybór podłoża, skład chemiczny i układ warstw, warunki ich wzrostu, geometria heterostruktur, domieszkowanie, etc.) na ich właściwości fizyczne. Następnie planowane jest wytworzenie przyrządów testowych i zbadanie wpływu właściwości nanostruktur na wydajność elektroluminescencji nanoLED. Realizacja projektu wymaga opanowania techniki wzrostu nanodrutów półprzewodników azotkowych techniką MBE, metod processingu materiałów półprzewodnikowych (litografia, techniki nakładania cienkich warstw metalicznych i dielektrycznych) oraz zaznajomienia się z wykonywaniem pomiarów elektrycznych i optycznych wytworzonych struktur.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/Dodatki/WordPress/mbe2en/

1
  4.12Nanodruty core-shell półprzewodników azotkowych: wytwarzanie techniką epitaksji z wiązek molekularnych i badania właściwości fizycznych

Opiekun : prof. dr hab. Zbigniew Żytkiewicz / dr Marta Sobańska

Pracownia : Group of MBE growth of nitride semiconductors ON 4.5

Opis : Doskonała jakość strukturalna nanodrutów półprzewodnikowych, nawet gdy krystalizowane są na podłożach niedopasowanych sieciowo, jak również duży stosunek powierzchni do objętości sprawiają, że nanodruty są uważane za najbardziej perspektywiczne elementy wydajnych przyrządów optoelektronicznych i sensorów nowej generacji. Możliwe jest zatem otrzymywanie skomplikowanych emiterów światła i sensorów o bardzo wysokiej jakości, nieosiągalnej w strukturach planarnych. Szczególne nadzieje wiąże się z nanostrukturami półprzewodników azotków metali grupy III, np. azotku galu (GaN) i jego stopami z In oraz Al. GaN jest ważnym półprzewodnikiem grupy III-V o prostej i szerokiej przerwie energetycznej (3.4 eV w temperaturze pokojowej), co umożliwia emisję światła w krótkofalowej części widma światła widzialnego. Jednocześnie posiada unikatowe właściwości fizyko-chemiczne, dzięki czemu przyrządy na bazie GaN pracować mogą w środowiskach agresywnych i w wysokich temperaturach.

Wymagania: - umiejętność analitycznego myślenia;
- biegła znajomość angielskiego;
- ukończone studia (obrona pracy magisterskiej) w jednej z dziedzin: fizyka, inżynieria materiałowa, chemia, elektronika lub pokrewne;
- zainteresowanie nanotechnologią/fizyką;
- umiejętność i chęć pracy w zespole oraz uczenia się nowych zagadnień; doświadczenie w pracy laboratoryjnej i znajomość wymienionych technik doświadczalnych mile widziana.

Cel : Celem projektu jest wytworzenie techniką epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) struktur nanodrutów GaN (core) z radialnymi heterostrukturami GaN/AlGaN/InGaN (shell). Koniecznym etapem jest opanowanie wzrostu selektywnego na specjalnie spreparowanych podłożach, co pozwala kontrolować gęstość i położenie pojedynczych nanodrutów w wybranych miejscach. Planowane są badania efektywności wbudowywania składników heterostruktury (głównie indu) w zależności od warunków krystalizacji. Wytworzone struktury core-shell badane będą technikami dyfrakcji rentgenowskiej i mikroskopii elektronowej celem określenia rozkładu deformacji sieci w nanostrukturze oraz metodami spektroskopii optycznej i katodoluminescencji, co pozwoli na korelację właściwości strukturalnych i optycznych. Przewidywane jest domieszkowanie radialnych heterostruktur by wytworzyć w nich złącze p-n, a następnie zbadać wydajność emisji światła techniką elektroluminescencji co pozwoli opracować optymalny skład diody LED z radialną heterostrukturą. Realizacja projektu wymaga opanowania techniki selektywnego wzrostu nanodrutów core-shell półprzewodników azotkowych techniką MBE, metod obróbki materiałów półprzewodnikowych (trawienie jonowe, litografia optyczna i elektronowa, techniki nakładania cienkich warstw metalicznych i dielektrycznych) oraz charakteryzacji takich materiałów metodami dyfrakcji rentgenowskiej, mikroskopii elektronowej i spektroskopii optycznej.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/Dodatki/WordPress/mbe2en/

1
  4.13Aspekty topologiczne zjawisk nadprzewodnictwa i ferromagnetyzmu w chalkogenidkach grupy IV - podejście doświadczalne

Opiekun : prof. dr hab. Maciej Sawicki

Pracownia : SL 2.3

Opis : Krystaliczne izolatory topologiczne są podgrupą materiałów topologicznych, w których symetria zwierciadlana sieci krystalicznej zapewnia topologiczną ochronę bezmasowych stanów powierzchniowych o dyspersji bliskiej dyspersji Diraca. Prototypowym materiałem tej grupy materiałów jest krystalizujący w strukturze soli kuchennej SnTe. Posiada on nietrywialny układ pasm w punkcie L strefy Brillouna. W materiale tym topologicznie chronionymi są stany znajdujące się na powierzchniach {001}, {110} i {111}. Inne kryształy, w tym i mieszane takie jak Pb1-xSnxSe i Pb1-xSnxTe, należą do grupy materiałów TCI pod warunkiem, ze pasma walencyjne i przewodnictwa mają odwrócone symetrie w stosunku do bazowych PbSe i PbTe. Bardzo interesujący i ciekawy z badawczego punktu widzenia jest fakt, że dla pewnych rozcieńczeń x, inwersja pasm może zachodzić we właściwej dla każdego x temperaturze znajdującej się w łatwo osiągalnym zakresie temperatur, do 300 - 400 K. Te unikalne w skali światowej kryształy syntezowane są w IF PAN wykorzystując metodę samoselektywnego wzrostu z fazy pary.

Wymagania: - do konkursu mogą przystąpić osoby z doświadczeniem w prowadzeniu pracy badawczej i dobrą znajomością języka angielskiego w mowie i w piśmie;
- szczególnie preferowana będzie znajomość zagadnień transportu elektrycznego i właściwości magnetycznych w tzw. półprzewodnikach półmagnetycznych;
- doktorant będzie zaangażowany we wszystkie stopnie procesu technologicznego wymaganego do otrzymania pożądanych struktur badawczych wykonanych na bazie izolatorów topologicznych oraz w prowadzenie badań metodami elektrycznymi i magnetycznymi bez i z wykorzystaniem bramkowania elektrycznego;
- do obowiązków doktoranta należeć także będzie: sprawowanie pieczy nad własnym stanowiskiem pracy oraz powierzonym sprzętem i racjonalne wykorzystywanie materiałów, oraz opracowywanie i synteza wyników prac badawczych i ich rozpowszechnianie w formie seminariów, sprawozdań i publikacji o zasięgu międzynarodowym.

Cel : Podstawowym celem projektu, a więc i przewidzianych prac badawczych jest wyjaśnienie wpływu efektów wywołanych odwróceniem struktury pasmowej i obecnością stanów chronionych topologicznie na magnetyczne i nadprzewodzące właściwości chalkogenidków grupy IV. Materiały te pozostają ciągle jedynymi, w których doświadczalnie potwierdzono istnienie protekcji topologicznej stanów brzegowych za sprawą symetrii zwierciadlanej sieci krystalicznej. W projekcie badane będą kryształy mieszane Pb1-xSnxSe, Pb1-xSnxTe oraz ferromagnetyczne Pb1-x-ySnxMnyTe pod kątem:
- Identyfikacji mechanizmu odpowiedzialnego za powstanie obserwowanego doświadczalnie nadprzewodnictwa w topologicznych izolatorach krystalicznych i ich odpowiednikach o właściwościach ferromagnetycznych;
- Weryfikacji doświadczalnej osobliwego zachowania podatności magnetycznej w funkcji temperatury i w słabych polach magnetycznych w materiałach chronionych topologicznie przez symetrię krystaliczną.
- Doświadczalne wykazanie istnienia wkładu do podatności magnetycznej pochodzącego od bezmasowych fermionów Diraca w bramkowanych elektrycznie strukturach warstwowych otrzymanych metodą epitaksji z wiązek molekularnych.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/SL-2/staff2.3.html

1
  4.14Precesyjne przełączanie namagnesowania w ferromagnetycznych warstwach (Ga,Mn)N za pomocą ultrakrótkich impulsów elektrycznych

Opiekun : prof. dr hab. Maciej Sawicki / dr Dariusz Sztenkiel

Pracownia : SL 2.3

Opis : Zjawisko magnetoelektryczne umożliwia zmianę polaryzacji magnetycznej polem elektrycznym, co może stanowić nową metodę zapisu informacji w pamięciach magnetycznych bez użycia ruchomej głowicy. Szczególnie ważnym procesem jest umiejętność przełączania namagnesowania pomiędzy dwoma stabilnymi stanami magnetycznymi oddzielonymi barierą energetyczną. Oczekujemy, że takie przełączanie będzie możliwe w przypadku struktur bazujących na warstwach (Ga,Mn)N, gdzie zarówno znak jak i siła anizotropii magnetycznej mogą być kontrolowane za pomocą odpowiedniego domieszkowania lub pola elektrycznego (poprzez odwrotny efekt piezoelektryczny) [1]. W użytych materiałach piezoelektrycznych, napięcie V przyłożone do struktury w liniowy sposób zmienia jego rozmiary, rozszerza go lub skraca o Vd33, gdzie d33 jest odpowiednim parametrem piezoelektrycznym. Powyższa deformacja modyfikuje nieznacznie otoczenie krystaliczne jonów magnetycznych, co jednakże w wyraźny sposób wpływa na ich anizotropię magnetyczną.

[1] D. Sztenkiel et al., Nature Comm. 7, 13232 (2016)

Wymagania: - dobra znajomość współczesnych języków programowania;
- dobra znajomość praktyki doświadczalnej ze szczególnym uwzględnieniem badania zjawisk transportu elektrycznego, badań magnetometrycznych i mikrofalowych technik rezonansowych, udokumentowanie w pierwszej kolejności publikacjami i/lub listami referencyjnymi;
- dobra znajomość angielskiego w mowie i w piśmie;
- zdolność do samodzielnej pracy oraz do efektywnej współpracy i komunikacji z pozostałymi członkami grupy (w tym z osobami wykonującymi modelowania numeryczne), oraz z zewnętrznymi współpracownikami.

Cel : W ramach poniższego projektu planowana jest demonstracja powtarzalnego i precesyjnego przełączania namagnesowania w ferromagnetycznej warstwie (Ga,Mn)N przy pomocy zewnętrznego pola elektrycznego. Wykorzystujemy tu zależność jednojonowej anizotropii jonu Mn w wurcytowym (Ga,Mn)N od indukowanych polem elektrycznym deformacji pola krystalicznego, w którym zanurzone są jony Mn. Aby osiągnąć nasz cel zamierzamy pokazać, że w odpowiednio "zaprojektowanych" strukturach zawierających (Ga,Mn)N możliwa będzie zmiana kierunku anizotropii magnetycznej przy wykorzystaniu zewnętrznego pola elektrycznego i wyznaczyć znak i kierunek trzykrotnej anizotropii magnetycznej mającej swoje źródło w dystorsji Jahna-Tellera w (Ga,Mn)N.
Doktorant zaangażowany będzie we wszystkie aspekty i zadania badawcze projektu z głównym naciskiem położonym na prace doświadczalne i laboratoryjne, takie jak projektowanie, wykonywanie przy pomocy litografii i testowanie struktur pomiarowych, wykonywanie pomiarów i analizę wyników. Oczekuje się także częściowego zaangażowania w prace teoretyczne nad modelowaniem dynamicznych właściwości badanych materiałów.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/SL-2/staff2.3.html

1
  4.15Symulacje własności magnetycznych ferromagnetycznych warstw (Ga,Mn)N za pomocą spinowego modelu atomistycznego

Opiekun : dr hab. Maciej Sawicki / dr Dariusz Sztenkiel

Pracownia : SL 2.3

Opis : Zjawisko magnetoelektryczne umożliwia zmianę polaryzacji magnetycznej polem elektrycznym, co może stanowić nową metodę zapisu informacji w pamięciach magnetycznych bez użycia ruchomej głowicy. Szczególnie ważnym procesem jest umiejętność przełączania namagnesowania pomiędzy dwoma stabilnymi stanami magnetycznymi oddzielonymi barierą energetyczną. Oczekujemy, będzie możliwe dokonanie tego zjawiska w przypadku struktur bazujących na warstwach Ga1-xMnxN, gdzie zarówno znak jak i siła anizotropii magnetycznej mogą być kontrolowane za pomocą odpowiedniego domieszkowania lub pola elektrycznego (poprzez odwrotny efekt piezoelektryczny) [1]. W użytych materiałach piezoelektrycznych, napięcie V przyłożone do struktury w liniowy sposób zmienia jego rozmiary, rozszerza go lub skraca o Vd33, gdzie d33 jest odpowiednim parametrem piezoelektrycznym. Powyższa deformacja modyfikuje nieznacznie otoczenie krystaliczne jonów magnetycznych, co jednakże w wyraźny sposób wpływa na ich anizotropię magnetyczną. Prace eksperymentalne zostaną uzupełnione symulacjami numerycznymi, które są przedmiotem proponowanej pracy doktoranckiej.

[1] D. Sztenkiel et al., Nature Comm. 7, 13232 (2016)

Wymagania: - dobra znajomość c++ i/lub pyton;
- dobre umiejętności analityczne;
- doświadczenie w pracy teoretycznej (udokumentowanie publikacjami i/lub listami
referencyjnymi);
- dobra znajomość angielskiego w mowie i w piśmie;
- zdolność do samodzielnej pracy oraz do efektywnej współpracy i komunikacji z
pozostałymi członkami grupy (w tym z osobami pracującymi w eksperymencie), oraz z zewnętrznymi współpracownikami.

Cel : W ramach poniższego projektu planowana jest demonstracja powtarzalnego i precesyjnego przełączanie namagnesowania w ferromagnetycznej warstwie Ga1-xMnxN przy pomocy zewnętrznego pola elektrycznego. Oczekujemy, że otrzymane wyniki eksperymentalne mogą być odtworzone przez symulacje bazujące na równaniu Landaua-Lifshitza-Gilberta, które opisuje precesję namagnesowania pod wpływem zmiany efektywnego pola magnetycznego. Dlatego celem tego projektu jest ulepszenie i optymalizacja znacznie zaawansowanego juz uniwersalnego kodu obliczeniowego opartego na atomowym modelu spinowym i równaniu Landaua-Lifshitza-Gilberta [2]. Powyższe obliczenia równoległe będą przeprowadzane na coraz bardziej wydajnych kartach graficznych. Model zostanie zastosowany dla układów składających się z kilkudziesięciu tysięcy spinów magnetycznych (Mn) losowo rozmieszczonych na siatce krystalicznej GaN, z uwzględnieniem odpowiednich anizotropii magnetycznych, oddziaływania Zeemana z zewnętrznym polem magnetycznym oraz oddziaływań ferromagnetycznej nadwymiany między jonami manganu (Mn). Oczekujemy, że przy użyciu powyższego kodu, będziemy w stanie symulować właściwości dynamiczne układu takie jak pętle histerezy (w tym remanencję i koercję) jak również odpowiedź magnetoelektryczną. Po niezbędnej modyfikacji kod zostanie użyty do symulacji rezonansu ferromagnetycznego (FMR) oraz wirowania spinu mionów (mu-SR). Byłaby to pierwsza tego typu atomistyczna symulacja własności magnetycznych przeprowadzona dla rozcieńczonego półprzewodnika ferromagnetycznych, zapewniająca doskonałe wsparcie w celu wyjaśnienia zebranych danych eksperymentalnych. Doktorant zaangażowany będzie we wszystkie aspekty i zadania badawcze projektu związane z symulacjami numerycznymi.


[2] R. F. L. Evans et al., J. Phys.: Condens. Matter 26 103202 (2014).

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/SL-2/staff2.3.html

1
  4.16Rentgenowska spektroskopia fotoelektronowa i absorpcyjna w badaniach innowacyjnych materiałów

Opiekun : prof. dr hab. Krystyna Jabłońska

Pracownia : Laboratorium Badań Rentgenowskich i Elektronomikroskopowych (SL-1) Zespół Spektroskopii Rentgenowskiej i Mikroanalizy (SL-1.2)

Opis : Proponujemy nowoczesne metody rentgenowskie z wykorzystaniem klasycznych źródeł promieniowania z zakresu rentgenowskiego i ultrafioletu oraz promieniowania synchrotronowego do badania innowacyjnych materiałów dla nowych technologii. Znajomość tych metod otwiera możliwości pracy w wielu ośrodkach w Europie i na świecie oraz w nowoczesnych parkach technologicznych w kraju. Nowe technologie wymagają nowoczesnych metod charakteryzacji materiałów. Przygotowanie pracy doktorskiej w naszym zespole umożliwi uzyskanie umiejętności posługiwania się tymi metodami oraz poznanie i doskonalenie metod analizy danych eksperymentalnych.

Wymagania: - ukończone studia magisterskie z zakresu fizyki, fizyki materiałów, chemii fizycznej lub pokrewne;
- umiejętność analitycznego myślenia.

Cel : Wyznaczanie składu pierwiastkowego, określanie wiązań chemicznych oraz badania profilu wgłębnego pierwiastków w cienkich warstwach i na interfazie wielo-warstw za pomocą spektrometru fotoelektronów. Dobrze wyposażona komora przygotowawcza oraz reaktor chemiczny pozwalają w kontrolowany sposób modyfikować powierzchnie próbek. Poszukiwanie relacji struktura - właściwości.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/SL-1/html/s-sl12.html

1
  4.17Redukcja nieporządku fotonicznego w mikrownękach i zwierciadłach Bragga w monolitycznych strukturach laserowych ZnO/ZnMgO i Zn1-xMgxO/Zn1-yMgyO

Opiekun : prof. dr hab. Adrian Kozanecki

Pracownia : ON4, (ON4.7: Zespół wzrostu MBE nanostruktur tlenkowych)

Opis : ZnO jest materiałem potencjalnie konkurencyjnym dla GaN w przyszłych laserach UV i niebieskich. Uzyskanie wysokiej mocy laserów półprzewodnikowych o emisji powierzchniowej, typu VCSEL i VECSEL, wymaga starannego wykonania mikrownęk i zwierciadeł Bragga, a zwłaszcza zapewnienia wysokiej jakości ich interfejsów. Zwierciadła Braggowskie składają się z dwuwarstw o grubości (okresie) lambda z określonym kontrastem współczynników załamania, który determinuje liczbę warstw w celu otrzymania założonego współczynnika odbicia. W celu zapewnienia znacznej różnicy współczynników załamania w układach ZnO/ZnMgO konieczne jest użycie wysokich koncentracji Mg, co z kolei prowadzi do wytrącenia obcych faz i silnej relaksacji sieci krystalicznej poprzez generację defektów niedopasowania. To zagadnienie nie zostało jeszcze rozwiązane. Przedmiotem doktoratu jest optymalizacja właściwości mikrownęk ZnO i zwierciadeł otrzymywanych z szerokoprzerwowych półprzewodników ZnO, ZnMgO i ZnCdO wykonanych na podłożach z krystalicznego ZnO lub na szafirze.

Wymagania: - dyplom magistra fizyki lub pokrewny (nauki techniczne - badania materiałowe, optoelektronika itp.);
- dobra znajomość języka angielskiego.

Cel : Celem projektu jest redukcja nieporządku fotonicznego w mikrownękach i zwierciadłach Bragga wykonanych z ZnO/ZnMgO i Zn1-xMgxO/ Zn1-yMgyO oraz ZnO/ZnCdO w technologii MBE. Niezbędna jest optymalizacja takich struktur wielowarstwowych, otrzymywanych metodą MBE dla potencjalnych zastosowań w strukturach laserowych z pionową wnęką i emisją powierzchniową. Optymalizacja struktur wymaga opracowania perfekcyjnych warunków wzrostu, szczegółowej charakteryzacji metodami optycznymi, wykorzystanie mikroskopie elektronowej transmisyjnej skaningowej w modzie katodoluminescencji, dyfrakcji rentgenowskiej oraz szereugu innych. Końcowym elementem doktoratu będzie zademonstrowanie możliwości wzbudzenia emisji laserowej w strukturach typu VECSEL.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/sdvs/pl/on4.html

1
  4.18Wpływ nieporządku na nadprzewodnictwo w cienkich warstwach nadprzewodników konwencjonalnych i wysokotemperaturowych

Opiekun : prof. dr hab. Marta Cieplak

Pracownia : ON 2.4

Opis : Nieporządek strukturalny, wywołany na przykład obecnością domieszek lub powierzchni cienkich warstw, zwiększa rozpraszanie nośników, co może prowadzić do rozrywania par Coopera w nadprzewodniku. Zjawisko to zależy od typu nieporządku (magnetyczny bądź nie), oraz od symetrii przerwy nadprzewodzącej. W cienkich warstwach zmniejszanie ich grubości zwiększa nieporządek wywołany obecnością powierzchni; w szczególności nieporządek ten może powstawać na skutek naprężeń wywołanych niedopasowaniem stałych sieci między warstwą nadprzewodzącą, a podłożem. Zmniejszanie grubości prowadzi w końcu do przejścia nadprzewodnik-izolator (NI). Innym sposobem wywołania przejścia NI jest przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego. Natura tych przejść NI nie jest dobrze zrozumiana. Obserwacje dowodzą, że stan nadprzewodzący może być niszczony na dwa odmienne sposoby: albo w sposób jednorodny w całej objętości próbki, bądź też lokalnie w ograniczonych przestrzennie obszarach, co prowadzi do powstania nadprzewodzących wysepek w izolującej matrycy. W przypadku niektórych cienkich warstw na granicy między fazą nadprzewodzącą, a izolującą obserwuje się fazę metaliczną, która zgodnie z istniejącymi teoriami zjawisk lokalizacji nie powinna występować w 2-wymiarowych materiałach. Wyjaśnienie tych zjawisk jest istotne nie tylko dla zrozumienia podstawowych praw fizycznych, ale także dla zastosowań cienkich warstw w różnego rodzaju urządzeniach elektronicznych.

Wymagania: - magisterium z fizyki (najlepiej z fizyki ciała stałego);
- umiejętność podstawowych metod programowania;
- umiejętności techniczne i manualne konieczne do pracy doświadczalnej.

Cel : W niniejszym zadaniu planujemy zbadanie wpływu naprężeń strukturalnych pochodzących od podłoża na własności nadprzewodzące osadzonych na tych podłożach cienkich warstw nadprzewodnika wysokotemperaturowego La2-xSrxCuO4. Zbadane zostaną przejścia NI wymuszone zmianą grubości warstw, a także obecnością silnych pól magnetycznych. Warstwy osadzane będą metodą ablacji laserowej, i wstępnie scharakteryzowane przy pomocy pomiarów dyfrakcji (X-rays) i skaningowego mikroskopu elektronowego SEM. Podstawowe badania wykonane będą metodą pomiarów magnetotransportu elektrycznego w szerokim zakresie temperatur, od pokojowej do milikelwinów, oraz w szerokim zakresie pól magnetycznych, do 9 T w magnesie nadprzewodzącym, oraz w polach impulsowych do 50 T. Dla porównania wykonane zostaną też badania cienkich warstw konwencjonalnego nadprzewodnika (niobu).

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/ON-2/on24/on24.htm

1
  4.19Wymuszanie przejść fazowych w układach Diraca

Opiekun : prof. dr hab. Marek Jaworski / dr Bruno Cury Camargo

Pracownia : ON2.4

Opis : Układy Diraca są to materiały, w których elektrony charakteryzują się liniową relacją dyspersyjną E~k w pobliżu powierzchni Fermiego. W takim przypadku obserwuje się szereg niezwykłych własności materiałowych, nieobserwowanych w materiałach bez liniowej dyspersji, takich jak połówkowa kwantyzacja Landaua, tunelowanie Kleina, czy też anomalna podatność dielektryczna.
Co ciekawe, niemal wszystkie znane dziś układy Diraca wykazują nadprzewodnictwo w jakiejś postaci. Przykładem mogą być materiały takie jak grafit, bizmut, CdAs,PdTe, PbTe lub SnTe. Wszystkie one pokazują nadprzewodnicwo, bądź jako czyste materiały, bądź też w obecności mechanicznych deformacji (takich jak nieporządek strukturalny lub ciśnienie). W układach Diraca bowiem liniowa dyspersja może być zniszczona w obecności nieporządku, jeśli tylko występują nawet niewielkie przyciągające oddziaływania elektron-elektron. W takich przypadkach liniowa dyspersja staje się niestabilna, i mogą wystąpić inne ciekawe zjawiska, takie jak magnetyzm, nadprzewodnictwo, lub izolujące stany ekscytonowe.
Typy nieporządku, które prowadzą do takich zmian, zależą od szczegółowych własności materiału. I tak na przykład w wielowarstwach grafenu skręcenie poszczególnych warstw może prowadzić do pojawienia się olbrzymiej ilości różnych skorelowanych stanów elektronowych.

Wymagania: - magisterium z fizyki (najlepiej z dziedziny fizyki materii skondensowanej);
- biegła znajomość angielskiego;
- umiejętność pisania artykułów;
- podstawowe zrozumienie technik doświadczalnych potrzebnych do wykonania pomiarów ciepła właściwego, namagnesowania, oporności, dyfrakcji promieni X.

Cel : W tym projekcie planujemy zbadanie, dla wybranych układów Diraca, kilku różnych sposobów wymuszania przejść fazowych, takich jak implantacja jonów, deformacje mechaniczne, lub domieszkowanie chemiczne. Metody te pozwolą na modulację parametrów materiałowych, w tym nieporządku, namagnesowania, bądź gęstości nośników prądu. Modulacje te powinny niszczyć liniową dyspersję, prowadząc do pojawienia się różnych zjawisk w układach skorelowanych elektronów, takich jak ferromagnetyzm, nadprzewodnictwo lub też stany ekscytonowe.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/ON-2/on24/on24.htm

1
  4.20Ultraszybka amorfizacja i krystalizacja metali

Opiekun : dr hab. inż. Ryszard Sobierajski

Pracownia : Środowiskowe Laboratorium Badań Rentgenowskich i Elektronomikroskopowych, Zespół optyki rentgenowskiej i atomowych badań strukturalnych

Opis : W ostatnich latach postęp w nowoczesnych technikach pomiarowych i modelowaniu umożliwił gwałtowny rozwój badań materiałów, w których brak jest uporządkowania dalekiego zasięgu. Jednym z ciekawszych zagadnień jest odpowiedź na fundamentalne pytanie, jak można wytwarzać metale w postaci szklistej z cieczy przechłodzonej [1]. Główną przeszkodą są zarodkowanie i wzrost faz krystalicznych, których można uniknąć poprzez gwałtowne chłodzenie cieczy [2]. W przypadku metali krytyczna wartość szybkości chłodzenia jest zazwyczaj dużo większa niż dla innych materiałów. Najistotniejszym z punktu widzenia zdolności szkłotwórczej jest zakres temperatur odpowiadający maksimum szybkości krystalizacji. Zakres ten, zlokalizowany powyżej temperatury zeszklenia, a tuż poniżej równowagowej temperatury topnienia, pozostaje jak dotychczas stosunkowo słabo poznany. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest krótki czas trwania przemian zachodzących w wysokich temperaturach, który nie pozwala na zastosowanie konwencjonalnych technik eksperymentalnych. Ograniczenie te można pokonać poprzez zastosowanie metody wygrzewania impulsowego (z użyciem femtosekundowych laserów optycznych) [3], połączonej zarówno z charakteryzacją zamrożonych, pośrednich stanów przemiany szkło-kryształ, jak również próbkowaniem z rozdzielczością czasową (eksperymenty typu pump-probe).

1.A. L. Greer, New horizons for glass formation and stability, Nature Materials 14, 542 (2015)
2.R. Zallen "Fizyka ciał amorficznych" (Wyd. Naukowe PWN 1994)
3.P. Zalden, A. Hoegen, P. Landreman, M. Wuttig, A. Lindenberg, How supercooled liquid phase-change materials crystallize: Snapshots after femtosecond optical excitation, Chemistry of Materials 27, 5641 (2015)

Wymagania: - poszukujemy silnie zmotywowanego studenta, posiadającego tytuł magistra fizyki, nauk materiałowych lub pokrewnej dziedziny badań, zainteresowanego głównie pracą doświadczalną;
- wcześniejsza praca z laserami impulsowymi i/lub znajomość technik rentgenowskich, w szczególności dyfrakcji rentgenowskiej, będzie dodatkowym atutem;
- podstawowe umiejętności programistyczne w środowiskach Matlab lub Python będą bardzo przydatne w prowadzonych badaniach;
- dobre umiejętności komunikacyjne w języku angielskim w mowie i piśmie są niezbędne do skutecznej realizacji pracy doktorskiej ze względu na międzynarodową współpracę naukową przy realizacji projektu.

Cel : Celem projektu jest zbadanie procesu zeszklenia a następnie krystalizacji metali. Badane będą zarówno czyste pierwiastki jak i ich stopy, uformowane w postaci nanostruktur (głównie cienkich warstw). Procesy zeszklenia i krystalizacji będą wywoływane przez ogrzewanie, z użyciem impulsów laserowych i prądowych, zaś zmiany struktury będą obserwowane za pomocą z wykorzystaniem technik rozpraszaniu świtała widzialnego, promieniowania rentgenowskiego oraz elektronów, przy użyciu zarówno aparatury laboratoryjnej dostępnej w IF PAN (mikroskopia optyczna i elektronowa, SEM, TEM) jak i dużej infrastruktury badawczej (np. dyfrakcja rentgenowska z użyciem promieniowania synchrotronowego i laserów na swobodnych elektronach). Praca dyplomanta doprowadzi do uzyskania i analizy danych doświadczalnych kluczowych dla zrozumienia fundamentalnych mechanizmów powstawania fazy szklistej w metalach.

1
  4.21Przewodnictwo elektryczne i kompleksy defektowe w tlenku cynku powstające w wyniku intencjonalnego i nieintencjonalnego domieszkowania

Opiekun : prof. dr hab. Elżbieta Guziewicz

Pracownia : ON4.2 - Oddział Fizyki i Technologii Nanostruktur Półprzewodników Szerokoprzerwowych, Zespół technologii nanostruktur tlenkowych

Opis : Ze względu na wiele potencjalnych nowych zastosowań jak przednia elektroda w bateriach słonecznych, przezroczysta elektronika, złącza hybrydowe, elektronika 3D bazująca na technologii BEOL, biosensory i inne, tlenek cynku jest obecnie jednym z najszerzej badanych półprzewodników. Jednakże potencjał aplikacyjny tego materiału jest ograniczony z powodu trudności w kontrolowaniu przewodnictwa elektrycznego, szczególnie w zakresie niskich koncentracji elektronów. Wyniki obliczeń teoretycznych prowadzonych w ostatnich latach wskazują, że na przewodnictwo tego materiału ogromny wpływ mają kompleksy, w skład których wchodzą punktowe defekty rodzime oraz nieintencjonalne domieszki wprowadzane podczas procesu wzrostu. Pojawiają się pierwsze prace doświadczalne, które wskazują, że taki model jest prawdziwy.

Wymagania: - dobre rozeznanie w dziedzinie chemii będzie mile widziane.

Cel : Celem projektu są badania podstawowe skierowane na identyfikację głównych czynników wpływających na ogromne różnice w przewodności ZnO otrzymywanego różnymi metodami. Badania będą ogniskowały się na identyfikacji kompleksów defekt-domieszka i potwierdzeniu ich roli w przewodnictwie. Inne hipotezy, jak wpływ naprężeń czy wpływ nieporządku na między-wierzchni na przewodnictwo warstw ZnO, będą także testowane.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/sdvs/pl/on4.2.html

1
  4.22Nowoczesne luminofory krystaliczne akumulujące energię promieniowania na bazie ortoglinianu itru dla dozymetrii promieniowania jonizującego w oparciu o optycznie stymulowaną luminescencję

Opiekun : dr hab. Yaroslav Zhydachevskyy

Pracownia : ON-4.1

Opis : Optycznie stymulowana luminescencja (OSL) jest znanym zjawiskiem relaksacji promienistej wzbudzeń elektronowych w dielektrycznych luminoforach krystalicznych, której ogólna koncepcja została opracowana już dość dawno temu. Metoda OSL jest tradycyjnie używana jako narzędzie do badania właściwości różnych materiałów aktywnych optycznie. Poza tym OSL stała się popularną metodą wyznaczania dawek promieniowania pochodzących od środowiska zewnętrznego zaabsorbowanych przez materiały archeologiczne i geologiczne w celu datowania (wyznaczenia wieku) takich materiałów.
W ciągu ostatniej dekady metoda OSL stała się bardzo popularna w innych zastosowaniach dozymetrii promieniowania jonizującego (takich jak np. dozymetria indywidualna i środowiskowa, dozymetria w medycynie), zwłaszcza że pojawiły się nowe syntetyczne materiały luminescencyjne przydatne do tego celu, zastępując tym samym tradycyjną technikę pasywnej dozymetrii w oparciu o termicznie stymulowaną luminescencję (TSL).
Pomimo powszechnego stosowania metody OSL do dozymetrii promieniowania jonizującego, lista materiałów luminescencyjnych (detektorów) przydatnych do tego celu, obejmująca komercyjne alpha -Al2O3:C i BeO, jest dość krótka. Nawet powszechnie stosowane komercyjne luminofory są dalekie od idealnych oraz mają wiele wad i ograniczeń. Dlatego intensywne badania i poszukiwania nowych materiałów przydatnych do dozymetrii OSL są stale prowadzone w licznych ośrodkach naukowych na całym świecie.

Wymagania: - ukończone studia wyższe w dziedzinę fizyki ciała stałego, chemii nieorganicznej lub inżynierii materiałowej;
- wysokie oceny ze studiów;
- doświadczenie w badaniach teoretycznych i/lub eksperymentalnych w dziedzinie zbliżonej do tematyki projektu.

Cel : Proponowany projekt to kompleksowe badania z zakresu inżynierii materiałowej, których celem jest opracowanie i optymalizacja nowych wydajnych i funkcjonalnych luminoforów akumulujących energię promieniowania (ang.: storage phosphors) przydatnych do OSL dozymetrii promieniowania jonizującego. Aby osiągnąć ten cel przewidziane są obliczenia teoretyczne struktury energetycznej takich luminoforów z wykorzystaniem najnowszych algorytmów i możliwości obliczeniowych Wrocławskiego Centrum Sieciowo-Superkomputerowego (WCSS), które będą połączone z technikami eksperymentalnymi inżynierii materiałowej oraz fizyki doświadczalnej dostępnymi w Instytucie Fizyki PAN w Warszawie.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/Dodatki/WordPress/on41en/

1
  4.23Kwantowy i falowo-dynamiczny chaos w układach niskowymiarowych

Opiekun : prof. dr hab. Leszek Sirko

Pracownia : ON2.2 - fizyka doświadczalna i teoretyczna

Opis : W tym interdyscyplinarnym projekcie zajmiemy się eksperymentalnym i teoretycznym badaniem właściwości chaotycznych układów kwantowych. W tym celu zostaną wykorzystane modelowe układy chaotyczne: grafy kwantowe i sieci mikrofalowe. Grafy kwantowe, czyli sieci drutów kwantowych połączonych w wierzchołkach, są najbardziej uniwersalnym i wydajnym układem teoretycznym, który może być wykorzystywany do badania zamkniętych jak i otwartych układów kwantowych, które w granicy klasycznej są chaotyczne. W pionierskich doświadczeniach przeprowadzonych w Instytucie Fizyki PAN wykazano, że grafy kwantowe posiadające symetrię ze względu na odwrócenie czasu, jak i te ze złamaną symetrią, mogą być symulowane za pomocą sieci mikrofalowych. Przykładowo, w najnowszej publikacji opublikowanej w prestiżowym Physical Review Letters wykorzystując sieci mikrofalowe przedstawiono pierwszą realizację grafów nieweylowskich, czyli grafów, które nie spełniają prawa Weyla (M. Ławniczak, J. Lipovský, L. Sirko, Phys. Rev. Lett. 122, 140503 (2019)).

Wymagania: - doświadczenie w obliczeniach numerycznych - dostępne platformy: Matlab, Fortran, Mathematica.
- dobra znajomość fizyki, szczególnie kwantowej.
- dobra znajomość angielskiego.

Cel : W tym projekcie będą badane doświadczalnie i teoretycznie najbardziej istotne problemy związane z otwartymi jednowymiarowymi układami kwantowymi:
1. Złota reguła Fermiego dla grafów kwantowych i sieci mikrofalowych.
2. Statystyki spektralne prawie jednokierunkowych grafow kwantowych i sieci.
3. Półklasyczna formuła śladu w granicy uniwersalności właściwości spektralnych grafów kwantowych i sieci.
4. Macierz reakcji Wignera dla grafów i sieci należących do symplektycznej klasy uniwersalności.
Projekt będzie wykonywany we współpracy z grupą teoretyczno-doświadczalną profesora Liang Huang z Uniwersytetu w Lanzhou, Chiny. Kandydat będzie brał udział w badaniach doświadczalnych, analizie wyników doświadczalnych, analizie numerycznej danych doświadczanych oraz w przygotowywaniu publikacji.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/ON-2/on22.QChG/

1
  4.24Spektroskopia wysokociśnieniowa luminoforów do zastosowań optoelektronicznych

Opiekun : Prof. dr hab. Andrzej Suchocki

Pracownia : ON4.1 Zespół Spektroskopii Wysokociśnieniowej

Opis : Kryształy z mieszanym składem kationów stały się teraz bardzo ważnym trendem w tworzeniu nowych scyntylatorów. Kryształy roztworów stałych domieszkowanych jonami Ce3+ złożonych ortokrzemianów (LuY)2SiO5:Ce (LYSO) i (LuGd)2SiO5:Ce (LYSO) są dobrze znanymi scyntylatorami wykorzystywanymi w Pozytronowej Emisyjnej Tomografii (PET) z wydajnością scyntylacyjną rzędu 35-45 tys. fotonów/MeV. W ciągu ostatnich dziesięciu lat została także stworzona cała seria nowych materiałów scyntylacyjnych opartych na roztworach stałych mieszanych granatów (GdLu)3(AlGa)5O12 z domieszką Ce3+, posiadających znakomitą wydajność świetlną rządu 60-65 tys. fotonów/MeV oraz bardzo wysoką rozdzielczość energetyczną rzędy 5-6%.

Wymagania: - stopień magistra fizyki lub chemii;
- pewne doświadczenie w spektroskopii optycznej

Cel : Niniejszy projekt dotyczy rozwoju nowych materiałów luminescencyjnych, wytworzonych w formie warstw monokrystalicznych oraz kompozytowych struktur typu warstwa-podłoże na basie roztworów stałych granatów i ortokrzemianów z zastosowaniem metody epitaksji z fazy ciekłej. Projekt polega na syntezie i badaniu materiałów scyntylacyjnych i termoluminescencyjnych (TL), które przetwarzają promieniowanie jonizujące na emisję w zakresie widzialnym lub UV. Oprócz scyntylatorów i detektorów TL, obszary zastosowań badanych w projekcie materiałów obejmują ekrany katodoluminescencyjne, lasery oraz konwertory fotoluminescencyjne diod białych. Główną techniką badawczą w niniejszym projekcie będzie spektroskopia optyczna, w tym spektroskopia wysokocosnieniowa w kowadach diamentowych, pozwalająca uzyskać ciśnienia do kilkuset kbar.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/Dodatki/WordPress/on41pl/

1
  4.25Thermodynamics of nanostructures at low temperatures

Opiekun : dr Maciej Zgirski/ prof. dr hab. Maciej Sawicki

Pracownia : Laboratory of Cryogenic and Spintronic Research

Opis : Investigations of thermal processes in mesoscopic systems demand fast thermometry that can be easily integrated with a structure. One approach to boost the temporal resolution of a thermometer is to embed a temperature sensor in a microwave or rf resonator. A change in the magnitude and phase of the transmitted or reflected signal provides information about the thermal dynamics of the system. The method circumvents the problem of unavoidable stray-cabling capacitance, offering a typical bandwidth of 10 MHz. The need to use a resonator increases the sensor complexity and inhibits a higher level of integration (microwave on-chip resonators are millimeter-sized structures). In an effort to explore thermal processes at significantly faster rates, we have developed a completely different strategy: we use a hysteretic superconducting weak link probed with fast current pulses for its switching threshold as a temperature-sensing element. Our thermometer is capable of measuring temperature transients with unprecedented temporal resolution falling into single nanosecond range. The ease of integration, true nanometer size, and simplicity make our thermometer a good choice for investigating thermodynamics of nanocircuits

1. Nanosecond Thermometry with Josephson Junctions, M. Zgirski, M. Foltyn, A. Savin, K. Norowski, M. Meschke, and J. Pekola, Phys. Rev. Applied 10, 044068 (2018)
2. Flipping-Coin Experiment to Study Switching in Josephson Junctions and Superconducting Wires, M. Zgirski, M. Foltyn, A. Savin, and K. Norowski, Phys. Rev. Applied 11, 054070 (2019)
3. Gambling with Superconducting Fluctuations , M. Foltyn, M. Zgirski, Phys. Rev. Applied 4, 024002 (2015)

Wymagania: - RESPONSIBILITY for the specific tasks in the project;
- strong interest in the proposed research (beyond usual working hours);
- background in Experimental Solid State Physics, Nanoscience, Nanotechnology or Electronics;
- good technical skills;
- good communication skills, candidate should work in harmony with the rest of researchers;
- low-noise transport measurements experience will be of an advantage;
- capable of using programming languages i.e. LabView, Mathematica, Matlab.

Cel : The project will take an extensive use of a superconducting Josephson junction (JJ) as a temperature-sensing element delivering nanosecond resolution. Successful implementation of a JJ-based thermometer should lead to establishing a new approach to calorimetry and bolometry at the nanoscale. It will make it possible to dynamically test thermodynamical properties of nanostructures, involving measurements of heat capacity and thermal conductivity as well as mechanisms of heat exchange at low temperatures (hot electron diffusion, electron-phonon coupling, photon radiation). Fast thermometry will provide direct access to the temporal evolution of effective temperatures under nonequilibrium conditions and the energy relaxation rates, thus contributing to a complete understanding of the thermodynamics of mesoscopic systems.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/~zgirski/

1
  4.26Krople kwantowe od podstaw

Opiekun : dr hab. Piotr Deuar

Pracownia : ON5 - Fizyka Teoretyczna

Opis : Krople kwantowe są nowym odkryciem w dziedzinie ultra-zimnych gazów, z 2015 r. Najbardziej niezwykłą ich cechą jest to, że są utrzymywane w równowadze przez bozonowe fluktuacje kwantowe. Jest to rzecz dotychczas niespotykana wśród makroskopowych obiektów. Pomimo rozrzedzenia, mają wiele właściwości nadciekłej cieczy a nie gazu. Jest to zarzewiem wielkiej aktywności eksperymentalnej, ponieważ otwiera się pole do badania wielu zjawisk znanych z hydrodynamiki w kontekscie kwantowym.
Natomiast, dotychczasowy opis teoretyczny kropli kwantowych jest nieco prymitywny i nie dotrzymuje tempa eksperymentom. Bazuje na silnym uśrednieniu kwantowych właściwości kropli a zgodność z eksperymentem jest głównie jakościowa. Od strony teoretycznej, brak dobrego zrozumienia jak fluktuacje kwantowe urzeczywistniają się w pojedynczych przypadkach kropli.
W naszej grupie w IFPAN, opracowaliśmy ostatnio nowatorski opis teoretyczny fluktuacji kwantowych, równanie WSGPE. Daje ono możliwość symulacji pojedynczych realizacji kropli i ich dynamikę bez uśrednień. To otwiera nam pole do znacznie dokładniejszego opisu kropli kwantowych niż było dotychczas możliwe.

Wymagania: - chęci zdobycia zdolności numerycznych - w czym bardzo chętnie pomożemy!;
- doświadczenie badawcze w fizyce teoretycznej;
- doświadczenie z ultra-zimnymi gazami, optyką kwantową, lub teorią fizyki kwantowej będzie silnym atutem, jak też i doświadczenie z obliczeniami numerycznymi;
- stopień Magistra w fizyce (lub równoważnik który pozwala na rozpoczęcie studiów doktoranckich w fizyce w kraju wydania);
- wystarczająca znajomość języka angielskiego by nie utrudniać interakcji naukowej.

Cel : Nowej jakości badania właściwości kropli kwantowych. W tym:
- opis pojedynczych realizacji kropli.
- lepsze zrozumienie ich zachowania.
- wyjaśnienia właściwości widzianych w eksperymencie (rozmiary, diagram fazowy,..).
- zbadania właściwości kropli które były dotychczas niedostępne (cykl życia, parowanie, prędkość krytyczna, właściwości powierzchni i hydrodynamiczne,...)
Badania prowadzone będą we współpracy z wiodącą grupą eksperymentalną z Barcelony, oraz teoretykami z IF PAN, Newcastle, i Nowej Zelandii.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/~deuar/

1
  4.27Własności strukturalne i elastyczne wieloskładnikowych boranów zawierających pierwiastki lantanowców

Opiekun : dr hab. Jerzy Pełka, promotor pomocniczy dr Roman Minikayev

Pracownia : SL1.1

Opis : Wieloskładnikowe borany zawierające atomy lantanowców uważa się za potencjalnie wartościowe materiały na urządzenia optoelektroniczne, np. dla laserów. Ich właściwości strukturalne i elastyczne wpływają na możliwość zastosowania. W związku z tym proponowany jest temat pracy polegający na określeniu struktury krystalicznej rodzin boranów w zależności od składu i poziomu domieszkowania. Ponadto zbadane zostaną właściwości strukturalne w funkcji temperatury i/lub ciśnienia w celu określenia rozszerzalności cieplnej i/lub ściśliwości.

Wymagania: - podstawowa wiedza na temat metod dyfrakcji rentgenowskiej

Cel : Określenie własności strukturalnych i elastycznych boranów w funkcji składu, temperatury i ciśnienia.

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/SL-1/html/l-sl11.html

1
  4.28Dynamics of Majorana fermions coupled to environments

Opiekun : Mircea Trif / Tomasz Dietl

Pracownia : International Centre for Interfacing Magnetism and Superconductivity with Topological Matter "MagTop"

Opis : Topology has found a route from purely mathematical concepts to physics applications. The discovery of the quantum spin Hall effect and topological insulators more than a decade ago has revolutionised modern condensed matter physics. Today, the field of topological states of matter is one of the most active and fruitful research areas, and intense efforts have been devoted to the exploration of new phases of matter. One of the most exciting application is topological quantum computation with topological qubits such as the Majorana fermions emerging as excitations in topological superconductors. It is thus of great importance to (1) identify and study such topological materials (2) investigate the dynamics of their excitations.
(1) Magnetic impurities inserted in s-wave superconductors can give rise to topological superconductivity pertaining to the so called in-gap Shiba states. That in turn offers a great platform for Majorana fermion physics. A drawback, however, is that such systems are particularly rigid and their parameters extremely hard to tune (e.g. chemical potential, gap, etc). In view of that, this project aims at studying theoretically the Shiba states emerging from precessing magnetic textures. Among the questions raised in this part of the project are: how to control topology via magnetization dynamics in various dimensions? how measure the emergent topology (e.g. winding numbers, Chern numbers) and edge modes?
(2) Majorana fermions dynamics (such as braiding) is at the core of topological quantum computation. It is thus crucial to be able to monitor and manipulate their dynamics. That can be achieved by utilising the environments the Majoranas interact with (e.g photons, phonons, magnons, etc). Specifically, it will pertain to establish theoretically the imprint of the geometry and topology of the braiding trajectories into the environment degrees of freedom which in turn can be observed. Conversely, the project will address also the question of the effect of environment on the braiding itself, and finally, exploring the possibility of long range entanglement between either topological qubits and/or conventional qubits via such a dynamical mechanism.

Wymagania: - MSc in Theoretical Physics

Cel : 1. Theory of the interplay between magnetisation dynamics and emerging
topological order
2. Theory of spintronic detection of topology and edge modes (e.g. Majoranas)
3. Theory for the dynamics of Majorana fermions or, more generally, of topological defects
in the presence of environments

WWW: www.MagTop.ifpan.edu.pl (see jobs)

1
  4.29Dynamika spinów w stanach wzbudzonych cząsteczek o strukturze donorowo-akceptorowej

Opiekun : dr hab. Jerzy Karpiuk

Pracownia : ON 2.1, Oddział Fizyki Promieniowania i Spektroskopii, Zespół Fotofizyki Molekularnej

Opis : Dynamika spinów w stanach wzbudzonych cząsteczek ma fundamentalne znaczenie w takich procesach jak separacja ładunku, magnetorecepcja czy fotosynteza, gdzie stanowi podstawę przekształcania sygnałów fizycznych w informację o znaczeniu chemicznym lub biologicznym. Szczególnym obszarem zainteresowania są przemiany polarnych stanów singletowych i trypletowych, które wykorzystuje się ostatnio coraz częściej w organicznych diodach luminescencyjnych (OLED) nowej generacji.

Wymagania: - znajomość podstaw spektroskopii fluorescencyjnej;
- znajomość podstaw fizyki promieniowania i optyki;
- znajomość podstaw chemii organicznej;
- znajomość podstaw obliczeń kwantowo-chemicznych;
- otwartość i gotowość do intensywnego poszerzania wiedzy w wyżej wymienionych obszarach;
- zamiłowanie do pracy doświadczalnej;
- robocza znajomość języka angielskiego.

Cel : Celem projektu jest zbadanie wpływu struktury i geometrii molekularnej na dynamikę spinów i przejścia międzysystemowe w stanach wzbudzonych tworzących się procesie fotoindukowanego przeniesienia elektronu w wybranych cząsteczkach organicznych. Praca ma charakter doświadczalny, badane cząsteczki syntezujemy w naszym Zespole, a ich fotofizyka jest badana w nowoczesnym, bardzo dobrze wyposażonym laboratorium spektroskopowym (spektrofluorymetria stacjonarna i rozdzielcza w czasie, czasowo rozdzielcza (ns-ms) spektrofotometria absorpcyjna, pomiary temperaturowe).

WWW: http://www.ifpan.edu.pl/ON-2/on21/jkarpiuk.html

1
  4.30Mikrofizyka eksplozji kulombowskich

Opiekun : dr hab. inż. Daniel Jakubczyk / prof. dr hab. Maciej Kolwas

Pracownia : ON2.7 - Zespół optycznych badań mikro- i nanoobiektów

Opis : Rozpad kropli następujący wtedy, gdy rozpychające siły elektrostatyczne przekroczą siły spójności (siły napięcia powierzchniowego), jest zjawiskiem znanym od czasów Coulomba (eksplozja ku-lombowska). Został on opisany w języku ośrodka ciągłego, który, co do zasady, pomija efekty za-chodzące na styku ciecz-gaz na poziomie nano- i molekularnym.

Wymagania: - tytuł magistra w dziedzinie fizyki lub zbliżonej;
- umiejętności w zakresie eksperymentu fizycznego (najlepiej ale nie koniecznie - w dziedzinie optyki, elektrodynamiki, termodynamiki lub zbliżonej), idealnie - potwierdzone publikacjami;
- zdolność do pracy w zespole;
- dobra znajomość języka angielskiego w mowie i piśmie.

Cel : Celem proponowanych badań jest analiza zjawisk związanych z interfejsem ciecz-gaz, przyjrzenie się rozbieżności z klasycznym opisem i zaproponowanie nowego. Projekt zakłada badania dynamiki parowania naładowanych kropel kompozytowych, złożonych z różnych cieczy i oddziałujących elektrycznie składników (surfaktanty, dielektryczne i metaliczne nanokulki itp.) w funkcji począt-kowych parametrów kropli.

WWW: http://info.ifpan.edu.pl/sdvs/en/on2.7.html

1
  4.31Atomy magnetyczne w sieciach optycznych

Opiekun : prof. dr hab. Mariusz Gajda

Pracownia : Oddział Fizyki Teoretycznej (ON5)

Opis : Wielki postęp eksperymentalny prowadzący do uzyskania w laboratorium układów ultrazimnych atomów takich jak dysproz, erb czy też chrom, stworzył nowe możliwości badania kwantowych układów z długozasięgowym oddziaływaniem. Te układy stanowią doskonałe laboratorium do studiowania dynamiki spinów, kwantowego magnetyzmu, kwantowych przejść fazowych, nadciekłości w układach spinorowych, układów w periodycznych sieciach optycznych, kwantowych fluktuacji i wielu innych efektów.

Wymagania: - kandydat powinien posiadać tytuł magistra fizyki;
- wymagana jest bardzo dobra znajomość fizyki teoretycznej, w szczególności mechaniki kwantowej;
- pożądane jest aby kandydat miał pewne doświadczenie w dziedzinie fizyki atomowej i/lub fizyce wielu ciał;
- dobrze widziana jest też znajomość metod numerycznych i biegłość w programowaniu w językach C++ lub Fortran.

Cel : W ramach projektu będziemy prowadzić teoretyczne badania dochodzenia do równowagi układu spinów umieszczonych w periodycznej sieci optycznej, które początkowo były scharakteryzowane nierównowagowymi fluktuacjami. Naszym celem będzie przeprowadzenie symulacji dynamiki układów spinowych. Będziemy również chcieli znaleźć metody diagnozowania kwantowych korelacji. Projekt będzie wykonywany we współpracy z czołowymi europejskimi grupami teoretycznymi I doświadczalnymi w ramach konsorcjum QuanERA.

1
Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk
KodTytuł projektuMiejsca
  5.1Różniczkowa teoria Galois w zastosowaniu do układów kwantowych

Opiekun : prof. dr hab. Marek Kuś

Pracownia : Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Opis : Problemy związane z przejściem od opisu kwantowego rzeczywistości fizycznej do opisu klasycznego są równie stare, jak sama mechanika kwantowa. Zasada korespondencji sformułowana przez Nielsa Bohra orzeka, że opis klasyczny powinien być adekwatny i poprawny, gdy typowa wartość działania w badanym układzie jest znacznie większa niż stała Plancka. Przejście kwantowo-klasyczne zachodzi zwykle dla "dużych liczb kwantowych". Takie podejście pozostawia jednak wiele problemów. W szczególności, okazuje się że droga po której następuje przejście do "dużych liczb kwantowych" może grać istotna rolę. W rezultacie, pewne istotne własności dynamiki w granicy klasycznej, takie jak (nie-)całkowalność mogą zależeć od wybranego sposobu przejścia do tej granicy - klasyczna ewolucja badanego układu może być regularna lub chaotyczna. Ma to oczywiste konsekwencje przy projektowaniu i kontrolowaniu urządzeń kwantowo-informatycznych wykorzystujących układy wieloskładnikowe (np. procesory wielokubitowe).

W ramach projektu zbadany zostanie problem jak granica klasyczna jest osiągana dla kwantowych układów całkowalnych i niecałkowalnych. W badaniach wykorzystane będą nowe metody oparte na wynikach różniczkowej teorii Galois - sprawdzonego narzędzia do badania całkowalności w układach klasycznych. Metody te będą rozszerzone na układy kwantowe w skończenie wymiarowych przestrzeniach Hilberta, które są głównym obiektem zainteresowania z punktu widzenia informatyki kwantowej.

Wymagania: - ukończone studia magisterskie w zakresie fizyki lub matematyki;
- biegła znajomość języka angielskiego na poziomie umożliwiającym swobodne korzystanie z literatury przedmiotu oraz wygłaszanie seminariów i wykładów;
- umiejętność programowania numerycznego i symbolicznego (Maple, Mathematica).

Cel : Celami projektu są: a) opis przejścia klasyczno-kwantowego z uwzględnieniem wpływu całkowalności, b) zrozumienie w jaki sposób układy całkowalne dla dowolnej liczby składników stają się niecałkowalne w granicy klasycznej oraz w jaki sposób typowo kwantowe własności (np. splątanie), zanikają gdy rośnie liczba podukładów i jak wpływa to na konstrukcję urządzeń informatyki kwantowej wykorzystujących układy wielokubitowe, które powinny wykazywać własności kwantowe przy dużej liczbie składników.

WWW: http://www.cft.edu.pl/

1
  5.2Badanie własności kwazi-lokalnej energii pola grawitacyjnego i jej związków ze stabilnością równań Einsteina.

Opiekun : prof. dr hab. Jerzy Kijowski

Pracownia : Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Opis : Projekt dotyczy analizy struktury matematycznej współczesnej teorii grawitacji a w szczególności pojęcia energii pola grawitacyjnego. Inaczej niż w dużo prostszym przypadku pola elektromagnetycznego, energia ta nie może być wielkością lokalną: energia zawarta w rozłącznej sumie obszarów U oraz V nie może być sumą energii zawartych w U oraz V, ponieważ obie te energie ważą, zatem również oddziałują ze sobą grawitacyjnie. Wszelkie próby opisania energii grawitacyjnej poprzez całkowanie jakiegoś tensora czy "pseudotensora" energii-pędu są z góry skazane na niepowodzenie.
Celem projektu jest potwierdzenie hipotezy o quasi-lokalnym Hamiltonianie grawitacyjnym przy użyciu uniwersalnej formuły generującej dynamikę pola w schemacie hamiltonowskim. Głównym problemem technicznym jest: 1) badanie możliwych warunków brzegowych jakie należy kontrolować na brzegu obszaru w celu jego adiabatycznej izolacji od ,,reszty świata'' oraz 2) własności (dodatniość, wypukłość) tak otrzymanego Hamiltonianu. Dla prostych teorii kontrola taka sprowadza się do nałożenia na ewolucję tzw. warunku Dirichleta. Jednak równania Einsteina opisujące ewolucję pola grawitacyjnego są niezwykle skomplikowaną mieszaniną równań hiperbolicznych, zapętlonych z eliptycznymi i parabolicznymi równaniami więzów. Wyjaśnienie, czym jest w takiej sytuacji "problem Dirichleta", jest tutaj ważnym zadaniem.

Wymagania: - ukończone studia magisterskie w zakresie fizyki teoretycznej ub matematycznej;
- biegła znajomość języka angielskiego na poziomie umożliwiającym swobodne korzystanie z literatury przedmiotu oraz wygłaszanie seminariów i wykładów;
- znajomość podstaw współczesnej teorii grawitacji, podstawowych działów geometrii różniczkowej (geometria Riemanna, geometria symplektyczna) oraz podstaw analizy funkcjonalnej (teoria spektralna operatorów samosprzężonych).

Cel : Celem projektu jest badanie własności kwazilokalnych energii pola grawitacyjnego jako generatora ( Hamiltonianu ) ewolucji tego pola.

WWW: http://www.cft.edu.pl/

1
  5.3Praktyczne i teoretyczne aspekty komputerów kwantowych najbliższej przyszłości

Opiekun : dr Michał Oszmaniec

Pracownia : https://nisq.eu/ group manager page: http://quantin.pl/

Opis : W ostatnich latach jesteśmy świadkami niezwykle szybkiego rozwoju technologicznego w obszarze komputerów kwantowych. Do niedawna informatyka kwantowa była głownie domeną rozważań teoretycznych, stosunkowo odległą od praktycznych zastosowań. Jednakże wraz ze wzrostem zaangażowania przemysłu (m.in. IBM, Google, Rigetti) możliwe stało się zbudowanie prototypów komputerów kwantowych mających od kilkunastu do kilkudziesięciu Qubitów. Maszyny te składają się jednak z nieidealnych elementów i są zbyt małe, aby stosować w nich tradycyjne techniki korekcji błędu. Olbrzymim wyzwaniem jest więc zrozumienie obliczeniowych możliwości oraz potencjalnych zastosowań takich urządzeń oraz prototypów komputerów kwantowych, które będą dostępne w najbliższej przyszłości.

Właśnie tych problemów dotyczy projekt "Komputery kwantowe najbliższej przyszłości: wyzwania, optymalne implementacje oraz aplikacje" realizowany w ramach grantu Team-Net przyznanego przez Fundację na Rzecz Nauki Polskiej . W projekcie będą brały udział cztery ściśle współpracujące ze sobą grupy badawcze z Warszawy (CFT PAN), Gliwic (IITiS PAN) i Krakowa (Wydział Fizyki UJ). Proponowane pozycje doktoranckie będą realizowane w grupie badawczej kierowanej przez dr Michała Oszmańca wchodzącej w skład tego konsorcjum.

Wymagania: - zainteresowanie praktycznymi lub matematycznymi aspektami komputerów kwantowych;
- przynajmniej podstawowa wiedza z zakresu kwantowej informatyki i kwantowej teorii informacji;
- opcjonalnie (nie wszystkie umiejętności są wymagane jednocześnie):
doświadczenie w programowaniu (C ++, Python lub Matlab),doświadczenie w programowaniu na komputerach kwantowych (Qiskit, Forest),podstawowa wiedza z fizyki matematycznej (np. Teoria reprezentacji grup Liego i algebry Liego, teoria operatorów)
- stopień magistra fizyki lub innej dziedziny związanej z zakresem tematycznym projektu;
- zainteresowanie tematem i motywacja do pracy naukowej.

Cel : W zależności od kwalifikacji i kompetencji kandydatów proponujemy następujące tematy
- certyfikacja i charakteryzacja prototypów komputerów kwantowych w celu opracowania efektywnych metod redukcji błędów na tych urządzeniach;
- zastosowanie uogólnionych pomiarów kwantowych (POVM) w nowych algorytmach kwantowych oraz opracowanie metod ich efektywnej implementacji na prototypach komputerów kwantowych;
- matematyczne podstawy obliczeń kwantowych (efektywna kompilacja bramek kwantowych, uniwersalne obliczenia kwantowe, nowe schematy osiągania quantum supremacy, klasyczna symulacja zaszumionych obliczeń kwantowych.

2
Instytut Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk
KodTytuł projektuMiejsca
  6.1Mechanizm dyssypacji energii nadmiarowej podczas adsorpcji na powierzchniach kryształów - transfer elektronu

Opiekun : prof dr hab. Stanisław Krukowski

Pracownia : NL-3 Laboratorium Krystalizacji

Opis : Celem projektu "Mechanizm rozpraszania nadmiaru energii podczas adsorpcji na powierzchniach krystalicznych - przeniesienie elektronu" jest stworzenie obrazu rozpraszania powierzchniowego cząsteczki/atomu, które prowadzi do adsorpcji gatunku i określenie głównego kanału termalizacji gatunku. Zostanie zweryfikowane, czy założenie, że transfer energii kinetycznej do elektronicznych stopni swobody ciała stałego poprzez tunelowanie elektronowe odgrywa główną rolę w termalizacji adsorbatu. Podstawowy scenariusz takiego procesu, który prowadzi do niezwykle szybkiego transferu energii do ciała stałego i jego rozproszenia, opiera się na przejściu tunelu elektronowego do stałego wnętrza adsorbatu. Elektryczna warstwa dipolowa, obecna na powierzchniach ciał stałych, indukuje przejście elektronów z zbliżającego się adsorbatu do stałego wnętrza. Tunelowanie elektronowe powoduje przyrost energii kinetycznej z powodu różnicy potencjałów w warstwie dipolowej. W ten sposób elektron przenika ciało stałe z ogromną energią kinetyczną, która lokalizuje energię elektronu wysoko w paśmie przewodzenia. Następnie wewnątrz pasma szybkie procesy rozpraszania redukują energię elektronów do najniższego stanu swobodnego kwantowego, tj. na poziomie Fermi. Pozytywnie naładowany adatom/admolekuła napotyka barierę energetyczną (oddziaływanie odwrotne z powodu przeciwstawnego ładunku), która spowalnia jego ruch w kierunku powierzchni, tak że jest on płynnie zlokalizowany w miejscu adsorpcji na powierzchni.

Wymagania: - znajomość mechaniki kwantowej na poziomie uniwersyteckim;
- znajomość elektrodynamiki na poziomie uniwersyteckim;
- znajomość mechaniki statystycznej na poziomie uniwersyteckim;
- dobra znajomość programowania.

Cel : Celem projektu jest znalezienie danych ilościowych dotyczących przejścia tunelu elektronowego i wyjaśnienie jego roli w termalizacji adsorbatu na powierzchniach stałych. Realizacja tego celu wymaga czasochłonnych obliczeń kwantowo-mechanicznych wykraczających poza standardowy formalizm teorii funkcjonalnej gęstości. Obliczenia takie będą wykonywane dla różnych typów powierzchni stałych oraz dla dużej liczby wybranych adsorbatów.

WWW: http://w3.unipress.waw.pl/

1
  6.2Wyznaczenie roli ładunku elektrycznego w procesach katalizy na powierzchni ciał stałych

Opiekun : prof dr hab. Stanisław Krukowski

Pracownia : NL-3 Laboratorium Krystalizacji

Opis : Celem projektu " Wyznaczenie roli ładunku elektrycznego w procesach katalizy na powierzchni ciał stałych " jest wykonanie badań opartych na obliczeniach ab intio dotyczących roli ładunku w procesach katalizy na powierzchniach ciał stałych. Procesy katalizy są badane od wielu lat, jednak rola ładunku i tego transfer w poszczególnych etapach procesów katalizy nie są wyjaśnione. Istotnym elementem problemu jest wkład ładunku we własności energetyczne stanów przejściowych, decydujących o wydajności procesów katalizy. W ramach projektu zostaną użyte narzędzia obliczeniowe ab initio typowe dla fizyki powierzchni ciał stałych, w tym półprzewodników, rozwinięte w naszej grupie. W celu wyjaśnienie roli lokalizacji ładunku, jego transferu, zostaną przeprowadzone badania porównawcze, typowe dla chemii kwantowej, w tym na układach klastrowych, charakterystyczne dla procesów katalizy na powierzchni izolatorów, w tym na powierzchniach tlenków. Zakłada się że otrzymane wyniki pozwolą na wyciagnięcie ogólnych reguł dotyczących własności kwantowo-mechanicznych powierzchni ciał stałych podczas procesów katalizy, w tym energii stanów powierzchniowych, obsadzenia stanów powierzchniowych przez elektrony, zachowanie poziomu Fermiego na powierzchni, w tym jego pinningu w stanach przejściowych procesów katalizy. Pozwoli to na opracowanie reguł dla projektowania procesów katalizy syntezy związków chemicznych na różnych rodzajach powierzchni, w tym metali, izolatorów w tym tlenków, oraz półprzewodników.

Wymagania: - grant jest z zakresu fizyki teoretycznej - wymagana jest bardzo dobra znajomość fizyki na poziomie podstawowym i zaawansowanym;
- znajomość mechaniki kwantowej na poziomie uniwersyteckim;
- znajomość elektrodynamiki na poziomie uniwersyteckim;
- znajomość mechaniki statystycznej na poziomie uniwersyteckim;
- dobra znajomość programowania.

Cel : Celem projektu jest znalezienie związków pomiędzy efektywnością katalizy procesów syntezy substancji na powierzchniach ciał stałych, w tym metali, izolatorów, w tym tlenków, a także półprzewodników i własnościami kwantowomechanicznymi i elektrycznymi tych powierzchni, a więc energii stanów powierzchniowych, ich obsadzenia elektronami, zmiana położenia poziomu Fermiego, w tym jego pinningu i uwolnienia, oraz zjawiskami lokalnej i globalnej równowagi ładunku w stanach przejściowych procesów katalizy.

WWW: http://w3.unipress.waw.pl/

1
  6.3Efekty ekscytonowe w perowskitach dla celów fotowoltaicznych i laserowych

Opiekun : Małgorzata Wierzbowska

Pracownia : Krystalizacji (NL3)

Opis : Perowskity ABX3 (A=methylammonium,formamidinium,Cs,Rb B=Pb,Sn X=Cl,Br,I) oraz ich struktury niskowymiarowe (2D, nanodruty, kropki kwantowe) i heterostruktury z warstwami organicznymi (do sprawdzenia nieorganicznymi) nieustannie zyskują popularność jako materiały fotowoltaiczne i optoelektroniczne (diody i lasery). Od
2014 roku, optycznie pompowane lasery perowskitowe, zarówno impulsowe jak i ciagłe, są publikowane. Jednakże, do tej pory nie udało się skonstruować lasera pompowanego elektrycznie, co jest naszym celem. Energie wiązania ekscytonów w tych materiałach są w granicach 25-400 meV, zapewne to nie jest rekord. Dzięki wysokiemu współczynnikowi odbicia światła (2.2-2.5) na granicy perowskit-powietrze, naturalne wnęki nanocząstek nie wymagają luster. Ponadto, zintegrowany system perowskitowy z warstwą aktywną optycznie oraz lustrami topologicznymi mógłby być otrzymany w celu zbudowania lasera polarytonowego. Dokładne policzenie interesujących własności jest możliwe w ramach formalizmu funkcji Green'a, z równania Bethe-Salpeter (program Yambo), z funkcjami i energiami własnymi Hamiltonianu pola średniego otrzymanego w ramach DFT (program
Quantum-Espresso) użytymi jako parametry wejściowe do konstrukcji nieoddziałującej funkcji Green'a i operatora energii własnej.

Wymagania: - kandydat/ka powinien/powinna mieć skończone studia magisterskie w jednej z
dziedzin: fizyka, chemia, informatyka lub kierunków pokrewnych i silną motywację do
rachunków materiałowych oraz zręczność w posługiwaniu się środowiskiem linux;
- dobra znajomość języka angielskiego jest bardzo przydatna.

Cel : Celem projektu jest zdobycie biegłości w posługiwaniu się narzędziami
komputerowymi do otrzymywania własności ekcytonowych materiałów, zrozumienie
mechanizmów silnego (dla laserów) lub słabego (dla baterii słonecznych) parowania
elektron-dziura i związanie tych mechanizmów ze strukturami geometrycznymi i
chemicznymi perowskitów. Laser perowskitowy pompowany elektrycznie powinien
być zbudowany. Bierzemy też pod uwagę sugestie grupy Prof. Lioz'a Etgar'a
(Jerozolima).

WWW: https://scholar.google.pl/citations? hl=pl&user=Vk_Z3dQAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

1
  6.4Efekty ekscytonowe w studniach półprzewodników III-V i II-VI

Opiekun : Małgorzata Wierzbowska

Pracownia : Krystalizacji (NL3)

Opis : Studnie kwantowe materiałów III-V i II-VI znajdują zastosowanie w diodach i laserach. O ile zwykła struktura pasmowa i przerwa energetyczna prosta lub skośna może (lepiej lub gorzej) być policzona metodą DFT, to parametry ekscytonowe wymagają formalizmu funkcji Green'a. Można je otrzymać z równania Bethe-Salpeter
(BSE) (program Yambo), z funkcjami i energiami własnymi Hamiltonianu pola średniego otrzymanego w ramach DFT (program Quantum-Espresso) użytymi jako parametry wejściowe do konstrukcji nieoddziałującej funkcji Green'a i operatora energii własnej. W ramach dostępnych narzędzi komputerowych i mocy obliczeniowych możliwe jest analizowanie dużych układów, do kilkuset atomów z DFT i 100-200 atomów z BSE. Metoda nie ogranicza badanych układów do 3 wymiarów i została udokumentowana dla 2D, 1D, molekuł. Dostępne są takie parametry ekscytonowe jak widma optyczne z oddziaływaniami par elektron-dziura (e-h) zawierające realistyczne siły oscylatora, energie wiązania par e-h i czasy życia, zasięg funkcji elektronu przy zlokalizowanej dziurze i odwrotnie, jak również zależność temperaturowa widm optycznych i renormalizacja struktury pasmowej przy sprzężeniu elektron-fonon.

Wymagania: - kandydat/ka powinien/powinna mieć skończone studia magisterskie w jednej z
dziedzin: fizyka, chemia, informatyka lub kierunków pokrewnych i silną motywację do
rachunków materiałowych oraz zręczność w posługiwaniu się środowiskiem linux.
- dobra znajomość języka angielskiego jest bardzo przydatna.

Cel : Celem projektu jest zdobycie biegłości w posługiwaniu się narzędziami komputerowymi do otrzymywania własności ekcytonowych studni kwantowych, zrozumienie mechanizmów ekscytonowych w konkretnych realizacjach pojedynczych
i wielokrotnych studni kwantowych. Dokładne sugestie co do szczegółów materiałowych pochodzić bedą z najnowszej literatury oraz wzrostu tych struktur w IWC i IFPAN. Możliwa jest wizyta szkoleniowa studenta w Modenie u Prof. Daniele Varsano (jeden z autorów Yambo).

WWW: https://scholar.google.pl/citations? hl=pl&user=Vk_Z3dQAAAAJ&view_op=list_works&sortby=pubdate

1
  6.5Badanie mechanizmów wzrostu monokryształów azotku galu (GaN) krystalizowanych metodą amonotermalną w wybranych kierunkach krystalograficznych

Opiekun : dr hab. inż. Michał Boćkowski

Pracownia : Laboratorium Krystalizacji NL-3

Opis : Celem projektu jest badanie początkowych stadi wzrostu kryształów GaN krystalizowanych metodą amonotermalną zasadową. Analizowane będą trzy procesy krystalizacji: i/ bez intencjonalnego domieszkowana, pozwalające na uzyskanie materiału wysokoprzewodzącego (typu n) z koncentracja nośników swobodnych rzędu 1019 cm-3; ii/ z użyciem gettera (materiału pochłaniającego zanieczyszczenia) pozwalające na uzyskanie materiału o koncentracji nośników swobodnych rzędu 1018 cm-3; iii/ z użyciem gettera i manganu jako domieszki akceptorowej, pozwalające na uzyskanie materiału pół-izolacyjnego. Zidentyfikowane zostaną podstawowe kierunki wzrostu kryształów GaN we wszystkich trzech omawianych procesach. Przygotowane zostaną zarodzie GaN z wyeksponowanymi odpowiednimi ścianami zgodnie z wyznaczonymi podstawowymi kierunkami wzrostu GaN dla danych warunków procesu. Powierzchnie przygotowane będą w różny sposób. Zbadany zostanie proces rozpuszczania zarodzi w roztworze nadkrytycznego amoniaku (tzw. back etching). W zależności od rodzaju procesu oraz stanu powierzchni zarodzi określona zostanie prędkość trawienia oraz stan powierzchni zarodzi po trawieniu. Zbadane zostaną początkowe stadia wzrostu GaN we wszystkich trzech procesach krystalizacji. Określona zostanie morfologia rosnącego kryształu, jego jakość strukturalna oraz prędkość wzrostu. Zbadana zostanie koncentracja domieszek w zależności od kierunku rosnącego kryształu.

Wymagania: - ukończenie studiów magisterskich w kierunku: fizyka, chemia, inżynieria chemiczna, inżynieria materiałowa lub pokrewnych;
- podstawowa wiedza z zakresu fizyki półprzewodników;
- podstawowa wiedza z zakresu krystalografii i wzrostu kryształów.

Cel : Badanie początkowych stadiów wzrostu kryształów GaN krystalizowanych metodą amonotermalną zasadową.

WWW: https://www.unipress.waw.pl/growth/

1
  6.6Implantacja akceptorów w intencjonalnie niedomieszkowane warstwy GaN wzrastane metodą HVPE - struktury będące podstawą wertykalnych tranzystorów wysokich mocy

Opiekun : dr hab. inż. Michał Boćkowski

Pracownia : Laboratorium Krystalizacji NL-3

Opis : Głównym celem projektu jest zbadanie procesu implantacji akceptorów takich jak magnez, beryl, cynk w nieintencjonalnie domieszkowane cienkie warstwy (od 10 do 100 μm) azotku galu wykrystalizowane na podłożach GaN metodą HVPE. Wzrastane warstwy powinny być wysokiej czystości, o niskiej koncentracji nośników swobodnych oraz wysokiej jakości strukturalnej. Proces implantacji powinien zapewnić wbudowanie się na powierzchni warstw akceptorów o wysokich koncentracjach (~1019 cm-3) na głębokość kilkuset nanometrów. Określenie podstawowych parametrów wzrostu warstw oraz ich implantowania akceptorami jest pierwszym celem projektu. Zniszczenia poimplantacyjne usuwane będą w procesie wygrzewania wysokotemperaturowego (1100-1480°C) w warunkach wysokiego ciśnienia azotu (do 1 GPa). Wyznaczenie podstawowych parametrów strukturalnych, optycznych i elektrycznych zaimplantowanych akceptorami i wygrzanych warstw GaN stanowić będzie główne zadanie projektu. Przewiduje się wprowadzenie procesu ko-implantacji azotem implantowanych akceptorami warstw GaN. Proces ko-implantacji powinien zapobiec tworzeniu się luk azotowych w GaN. Luki azotowe tworzą pasmo donorów i chętnie formują się podczas otrzymywania materiału typu p (implantacja akceptorami). Na skutek procesu kompensacji nośników luki azotowe mogą przeciwdziałać uzyskaniu materiału typu p.

Wymagania: - ukończenie studiów magisterskich w kierunku: fizyka, chemia, inżynieria chemiczna, inżynieria materiałowa lub pokrewnych;
- podstawowa wiedza z zakresu fizyki półprzewodników;
- podstawowa wiedza z zakresu krystalografii i wzrostu kryształów.

Cel : Zbadanie procesu implantacji akceptorów (magnez, beryl, cynk) w nieintencjonalnie domieszkowane cienkie warstwy azotku galu wykrystalizowane na podłożach GaN metodą HVPE

WWW: https://www.unipress.waw.pl/growth/

1
  6.7Topologiczne przejście fazowe oraz własności stanu izolatora topologicznego w półprzewodnikowych studniach kwantowych wytworzonych na bazie azotku indowo-galowego

Opiekun : dr hab. Sławomir Paweł Łepkowski (prof. w IWC PAN)

Pracownia : Laboratorium Fizyki Półprzewodników Azotkowych, IWC PAN

Opis : Izolatory topologiczne stanowią nową klasę materiałów półprzewodnikowych, w których dzięki nietrywialnej topologii struktury pasmowej, na tle przerwy energetycznej stanów objętościowych, występują metaliczne stany brzegowe. Odkrycie dwuwymiarowych izolatorów topologicznych w studniach kwantowych zbudowanych z tellurku rtęci i tellurku kadmu oraz antymonku galu, arsenku indu i antymonku glinu należy do jednych z najważniejszych osiągnięć ostatnich lat w fizyce materii skondensowanej. Poszukiwanie innych struktur kwantowych, w których istniałaby możliwość otrzymania stanu izolatora topologicznego stało się istotnym tematem prac badawczych prowadzonych w wielu wiodących ośrodkach naukowych na całym świecie. Jednym z obiecujących kandydatów do realizacji dwuwymiarowego izolatora topologicznego są studnie kwantowe zbudowanie z azotku indu i azotku indowo-galowego, w których obecność wbudowanego pola elektrycznego prowadzi do inwersji podpasm, powodując powstanie nietrywialnej topologii struktury pasmowej. Przeszkodami w otrzymaniu stanu izolatora topologicznego są ekranowanie wbudowanego pola elektrycznego przez swobodne nośniki obecne w strukturze na skutek nieintencjonalnego domieszkowania oraz częściowa relaksacja wewnętrznych naprężeń, zmniejszająca efekt piezoelektryczny.

Wymagania: - do realizacji projektu wskazana jest osoba, która ukończyła studia magisterskie na kierunku fizyka lub pokrewnym i posiada predyspozycje do pracy naukowej w fizyce teoretycznej lub komputerowej.

Cel : Celem projektu jest przeprowadzenie badań teoretycznych określających możliwości wystąpienia stanu izolatora topologicznego w realnych studniach kwantowych zbudowanych na bazie azotku indowo-galowego z uwzględnieniem efektów częściowej relaksacji wewnętrznych naprężeń i ekranowania wbudowanego pola elektrycznego. Badane będzie także topologiczne przejście fazowe od stanu izolatora normalnego do stanu izolatora topologicznego pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego i zewnętrznych naprężeń.

WWW: www.researchgate.net/profile/S_Lepkowski

1
  6.8Azotkowe mikro-LEDy i matryce mikro-LEDów wytwarzane metodą epitaksji z wiązek molekularnych przy użyciu plazmy azotowej

Opiekun : prof. dr hab. Czesław Skierbiszewski

Pracownia : NL-14 , Laboratorium MBE

Opis : Azotkowe diody elektroluminescencyjne (LEDs) są szeroko stosowane w oświetleniu i jako elementy podświetlaczy (np do telewizorów LED) z uwagi na ich wysoką sprawność i długie czasy życia w porównaniu z innymi źródłami światła. Zastosowanie azotkowych diod w matrycach mikro-LEDów pozwoli na zbudowanie nowej generacji wyświetlaczy o sprawnościach kwantowych znacznie przewyższających obecne wyświetlacze (np. w oparciu organiczne LEDy). Technologia ta napotyka jednak duże trudności processingowe co powoduje, że pojedyncze piksele w matrycy mają wielkość kilkudziesięciu mikronów.
W ramach niniejszego Projektu chcemy badać azotkowe mikro-LEDy , gdzie powierzchnia emisji jest zdefiniowana przez rozmiar złącza tunelowego wewnątrz struktury. Zastosowanie złącza tunelowego w strukturze LED umożliwia zdefiniowanie obszaru świecenia mikro-LEDa bez konieczności trawienia poprzez obszar aktywny - co powinno zachować wysoką sprawność kwantową takiego urządzenia. Struktury mikro-LEDów będą wytwarzane metodą epitaksji z wiązek molekularnych przy użyciu plazmy azotowej i procesowane w naszym Instytucie.

Wymagania: - znajomość mechaniki kwantowej i fizyki ciała stałego;
- podstawy wzrostu kryształów;
- dobra znajomość własności półprzewodników - w szczególności InAlGaN;
- znajomość epitaksji MBE oraz processingu.

Cel : Chcemy zbadać właściwości azotkowych mikro-LEDów ze złączami tunelowymi. Będziemy testować różne schematy processingu. Chcemy zbadać m. in. wpływ wymiarów urządzenia na wewnętrzną sprawność kwantową. Długoterminowym celem będzie demonstracja elektrycznie zasilanego źródła pojedynczych fotonów z hybrydowych urządzeń: warstw WSe2, WS2 or h-BN exfoliowanych i osadzanych na powierzchni mikro-LEDa. Mikro-LEDy będą użyte jako wydajne pompy optyczne do pobudzenia emisji.

WWW: http://www.unipress.waw.pl/mbe/pl

1
  6.9Wytwarzanie struktur NbN/GaN metodą epitaksji z wiązek molekularnych przy użyciu plazmy azotowej

Opiekun : prof. dr hab. Czesław Skierbiszewski

Pracownia : NL-14 , Laboratorium MBE

Opis : Ostatnio pokazano, że możliwe jest epitaksjalne nanoszenie warstw GaN, AlN oraz NbN w jednym epitaksjalnym procesie metodą epitaksji z wiązek molekularnych (PAMBE z ang. Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy) na podłożach SiC. Azotek niobu krystalizuje w strukturze heksagonalnej (NbN, Nb2N) lub kubicznej (NbN). Stałe sieci fazy kubicznej i heksagonalnej NbN są bardzo bliskie stałej sieci AlN, co powinno umożliwić epitaksjalny wzrost wysokiej jakości heterostruktur III-N/NbN dla urządzeń takich jak: obwody do manipulacji na q-bitach oparte o złącza Josephsona w komputerach kwantowych, nadprzewodzące bezstratne mikrofalowe rezonatory, lasery na złączach Josephsona czy nadprzewodzące detektory pojedynczych fotonów. Są to elementy potrzebne do zbudowania nowych systemów dla kwantowej informacji. Dużym przełomem byłaby możliwość połączenia własności półprzewodników z tymi cechami które oferują nadprzewodniki na jednej platformie epitaksjalnej. Z tego powodu dla przyszłych zastosowań niezwykle istotna będzie epitaksjalna integracja nadprzewodnikowego NbN z półprzewodnikami azotkowymi III-N w ramach jednej technologii epitaksji z wiązek molekularnych (PAMBE).

Wymagania: - znajomość mechaniki kwantowej i fizyki ciała stałego;
- podstawy wzrostu kryształów;
- dobra znajomość własności półprzewodników - w szczególności InAlGaN;
- znajomość epitaksji MBE oraz processingu.

Cel : Celem projektu jest określenie optymalnych warunków dla epitaksji metodą PAMBE warstw NbN na podłożach krystalicznego azotku galu i azotku aluminium. Opanowanie technologii wzrostu NbN pozwoli na wytwarzanie i badania ważnych elementów dla przyszłych technologii kwantowych takich jak złacza Josephsona (NbN/GaN/NbN) czy detektory pojedynczych fotonów.

WWW: http://www.unipress.waw.pl/mbe/pl

1
  6.10Azotkowe struktury fotoniczne: modelowanie właściwości optycznych oraz wytwarzanie metodą epitaksji z wiązek molekularnych i trawienia elektrochemicznego

Opiekun : prof. dr hab. Czesław Skierbiszewski

Pracownia : NL-14 , Laboratorium MBE

Opis : Projektowanie i wytwarzanie struktur dla optoelektroniki wymaga kontroli właściwości optycznych oraz naprężeń strukturalnych. Stosując periodyczne układy warstw o różniącym się od siebie współczynniku załamania światła można wytwarzać zwierciadła półprzewodnikowe, mające kluczowe znaczenie w konstrukcji laserów o emisji powierzchniowej (VCSLs - Vertical Cavity Surface Lasers) czy wnęk rezonansowych do badania kondensatów Bosego-Einsteina. Przykładem takich struktur są zwierciadła Bragga. Do tej pory wytwarzanie azotkowych zwierciadeł Bragga napotyka duże trudności ze względu na silne niedopasowanie sieciowe warstw o wymaganych współczynnikach załamania (np. GaN/AlN). W ramach tego projektu proponujemy inne podejście: Zwierciadła Bragga wytwarzane będą z periodycznych struktur GaN oraz porowatego GaN trawionego elektrochemicznie.

Wymagania: - znajomość mechaniki kwantowej i fizyki ciała stałego;
- podstawy wzrostu kryształów;
- dobra znajomość własności półprzewodników - w szczególności InAlGaN;
- znajomość epitaksji MBE oraz processingu.

Cel : Celem planowanej pracy doktorskiej będzie projektowanie i wytwarzanie azotkowych zwierciadeł Bragga oraz wnęk rezonansowych w oparciu o struktury wytwarzane metodą epitaksji z wiązek molekularnych. Praca doktorska będzie obejmować trzy główne obszary badawcze które zawierają zagadnienia eksperymentalne oraz teoretyczne: modelowanie właściwości optycznych porowatego GaN otrzymanego w procesie trawienia elektrochemicznego, wytwarzanie periodycznych struktur GaN:Si/GaN, modelowanie właściwości optycznych materiałów i struktur fotonicznych.

WWW: http://www.unipress.waw.pl/mbe/pl

1
  6.11Rozpraszanie dyfuzyjne w dyfrakcji rentgenowskiej w badaniach struktur InGaN/GaN

Opiekun : Michał Leszczynski

Pracownia : Mikrostruktury Półprzewodników NL 12

Opis : Struktury epitaksjalne InGaN/GaN są "sercem" przyrządów optoelektronicznych-LEDów i diod laserowych. Ze względu na silne niedopasowanie sieciowe InGaN i GaN oraz niskie temperatury wzrostu, materiał posiada bardzo dużą koncentrację defektów. Dyfrakcja rentgenowska jest podstawowym narzędziem do ich badania, ale w dalszym ciągu stosujemy niedoskonałe metody analizy danych pomiarowych. Projekt zakłada rozwój teorii dyfrakcji rentgenowskiej o rozpraszanie dyfuzyjne od niedoskonałości krystalicznych w strukturach InGaN/GaN.

Wymagania: - ukończony Wydział Fizyki lub Inżynierii Materiałowej

Cel : Zrozumienie mechanizmów powstawania defektów w strukturach InGaN/GaN

WWW: www.unipress.waw.pl

1
  6.12Opracowanie procesu przezwyciężenia równowagowego kształtu kryształu azotku galu (GaN) rosnącego z fazy gazowej

Opiekun : dr hab. inż. Michał Boćkowski

Pracownia : Laboratorium Krystalizacji NL-3

Opis : Głównym celem projektu jest opracowanie procesu przezwyciężenia równowagowego kształtu kryształu azotku galu (GaN) rosnącego z fazy gazowej. Obecnie, średnica krystalizowanego GaN zmniejsza się w czasie. Wyniki projektu powinny umożliwić osadzanie grubych pojedynczych kryształów GaN o jednolitej lub rozszerzającej się średnicy. Proces krystalizacji zostanie przeprowadzony na płaszczyźnie c natywnej zarodzi GaN. Niezbędna jest precyzyjna kontrola przesycenia na rosnącej powierzchni kryształu. Przesycenie powinno być zmniejszone na krawędziach i ścianach bocznych rosnącego kryształu. Tylko w ten sposób krystalizacja na ścianach bocznych zostanie zminimalizowana, podczas gdy wzrost w kierunku osi c będzie stabilizowany i możliwy w długim okresie czasu. Takie warunki mogą zostanać osiągnięte poprzez kontrolowanie pola temperatury wokół rosnącego kryształu. Kryształ osiągnie swój ostateczny kształt, dostosowując się do pola termicznego i nie przyjmując swojego kształtu równowagowego.

Wymagania: - ukończenie studiów magisterskich w kierunku: fizyka, chemia, inżynieria chemiczna, inżynieria materiałowa lub pokrewnych;
- podstawowa wiedza z zakresu fizyki półprzewodników;
- podstawowa wiedza z zakresu krystalografii i wzrostu kryształów.

Cel : Opracowanie procesu przezwyciężenia równowagowego kształtu kryształu azotku galu (GaN) rosnącego z fazy gazowej.

WWW: https://www.unipress.waw.pl/growth/

1
Centrum Onkologii - Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie
KodTytuł projektuMiejsca
  7.1Zaburzenia epigenetycznej regulacji ekspresji mikroRNA w patogenezie oponiaków

Opiekun : prof. dr hab. Janusz A. Siedlecki; promotor pomocniczy: dr Mateusz Bujko

Pracownia : Zakład Onkologii Molekularnej i Translacyjnej

Opis : Oponiaki należą do najczęściej diagnozowanych nowotworów śródczaszkowych u dorosłych. Pomimo wysokiej częstości występowania tych guzów, molekularne podłoże patogenezy oponiaków, w tym rola mikroRNA (miRNA) jest nadal słabo poznane.
MiRNAto małe cząsteczki RNA, które odgrywają ważną rolę w regulacji poziomu mRNA. Prawidłowa tkankowo-specyficzna ekspresja miRNA jest zmieniona w tkance guza. Wpływa to na profil mRNA i białek i sprzyja transformacji nowotworowej.
Porównując oponiaki z wycinkami prawidłowych opon mózgowych, w oponiakach stwierdziliśmy nieprawidłową metylację DNA w ponad 20 genach kodujących miRNA. Można przypuszczać, że zaburzenie regulacji epigenetycznej ekspresji tych miRNA może wpływać na poziom ekspresji ważnych genów i w konsekwencji zwiększać potencjał nowotworowy komórek oponiaka i wpływać na rozwój nowotworu.
Badanie obejmuje analizę molekularną oponiaków i normalnych opon mózgowych w celu określenia poziomu ekspresji i metylacji wybranych miRNA. Dla tych miRNA, które w utkaniu oponiaka mają nieprawidłową ekspresję związaną z metylacją DNA zostanie przeprowadzone badanie funkcjonalne na liniach komórkowych. Ma ono na celu ocenę zależności pomiędzy poziomem ekspresji miRNA, metylacją DNA i poziomem wybranych markerów białek histonowych, jak również identyfikację docelowych genów regulowanych przez wybrane miRNA obejmujące manipulację poziomem ekspresji miRNA, profilowanie transkryptomu oraz identyfikację odziaływań miRNA-mRNA in silico

Wymagania: - tytuł magistra z zakresu nauk biologicznych;
- motywacja do pracy w badaniach naukowych;
- samodzielność i kreatywność w pracy laboratoryjnej i analitycznej;
- doświadczenie w pracy metodami biologii molekularnej: hodowli komórek, analizy ekspresji genów / białek.

Cel : Badanie ma na celu zweryfikowanie hipotezy, że w oponiakach nieprawidłowy profil modyfikacji epigenetycznych określonych genów kodujących miRNA wpływa na poziom ich ekspresji i w konsekwencji na poziom ekspresji ważnych genów kodujących białka. Cel pracy obejmuje określenie zmian jakie nieprawidłowa ekspresja wybranych miRNA powoduje w komórkach oponiaka.

WWW: www.coi.pl

1