Projekt NCN Sonata-bis 7 ST
W ramach konkursu, rozstrzygniętego w lutym 2018 roku, Narodowe Centrum Nauki przyznało mi 1.4 mln zł na realizację 5-letniego projektu badawczego pt. "Rola stanów rezonansowych, sprzężenia spin-orbita i nieporządku w nadprzewodnictwie wybranych materiałów" (nr 2017/26/E/ST3/00119). Okres realizacji grantu to kwiecień 2018 - marzec 2023, przedłużony do marca 2024.
W projekcie zamierzamy podjąć teoretyczne badania nadprzewodnictwa w aspektach dotąd niebadanych, bądź poruszanych dość rzadko. Naszym celem będzie teoretyczne opisanie i zrozumienie własności oddziaływania elektronowo-fononowego i nadprzewodnictwa w bardzo ciekawych i nietypowych związkach, które pokrótce scharakteryzowane są poniżej:
- Nadprzewodzące, domieszkowane półprzewodniki, w których na atomie domieszki powstaje tzw. stan rezonansowy. Celem naszych prac będzie chęć wyjaśnienia mechanizmu nadprzewodnictwa w tych materiałach, które są znacząco różne od typowych nadprzewodzących metali. Istniejące teorie opisujące to zjawisko muszą zostać poddane weryfikacji, ponieważ opierają się na szeregu założeń, które mogą być nie spełnione w tych związkach.
- Nadprzewodniki zawierające ciężkie pierwiastki i nadprzewodniki niecentrosymetryczne. W układach tych planujemy dokładnie zbadać rolę relatywistycznego oddziaływania spin-orbita na własności materiału, anizotropowego oddziaływania elektron-fonon i własności fazy nadprzewodzącej, wychodząc poza model BCS, w kierunku rozważań ilościowych, opartych na dokładnych obliczeniach numerycznych.
- Nieuporządkowane stopy o wysokiej entropii - ta nowa klasa materiałów posiada niezwykle złożoną budowę chemiczną (od 5 to kilkunastu pierwiastków chemicznych), a jednocześnie formuje niezwykle proste struktury krystaliczne np. bcc czy fcc, to znaczy takie, jak kryształy metalicznego żelaza czy miedzi. Odkryte niedawno nadprzewodnictwo tych stopów zdaje się również wykraczać poza standardowe ramy, a niezwykła budowa tych układów otwiera szerokie możliwości optymalizacji własności związku, poprzez modyfikację składu i podstawienia innych pierwiastków.
Nasze badania opierać się będą na numerycznych obliczeniach własności realnych związków o zadanej strukturze krystalicznej i składzie. Wyznaczone z pierwszych zasad własności elektronowe i fononowe posłużą do dalszej, ilościowej analizy własności nadprzewodzących, w oparciu o obecnie najdokładniejsze teorie mikroskopowe nadprzewodnictwa indukowanego oddziaływaniem elektron-fonon. Pozwoli to na zrozumienie własności badanych materiałów, prognozowanie wystąpienia nadprzewodnictwa w nowych materiałach, oraz stworzenie uniwersalnych narzędzi teoretycznych mogących służyć nowemu zespołowi do zaawansowanych badań teoretycznych przez szereg kolejnych lat.
Nasze badania teoretyczne prowadzimy w bliskiej współpracy z polskimi i zagranicznymi grupami doświadczalnymi.
Środki, przyznane w ramach projektu, zostaną spożytkowane m.in. na zakup wieloprocesorowego klastra obliczeniowego, stypendia dla doktorantów i magistrantów, wyjazdy na konferencje, materiały i sprzęt komputerowy.