Współpraca dla rozwoju materiałoznawstwa
Układy silnie skorelowanych elektronów (SCE) należą do najbardziej fascynujących i najtrudniejszych tematów badawczych fizyki materii skondensowanej. Tlenki metali przejściowych to jedne z najciekawszych materiałów SCE, które można by wykorzystać w nowej generacji urządzeń mikro- i nanoelektronicznych. W tym właśnie celu finansowany przez UE projekt ATHENA (Advanced theories for functional oxides: New routes to handle the devices of the future) wspiera współpracę między czołowymi laboratoriami z Europy i Indii. Europejscy partnerzy projektu najpierw opracowali metodologie analiz ab initio, czyli modele "pierwszej zasady". Skoncentrowali się na teorii funkcjonału gęstości — jednym z najpopularniejszych narzędzi obliczeniowych, służących do badania i przewidywania zachowania odizolowanych cząsteczek i materiałów jednorodnych. Partnerzy indyjscy zajmowali się natomiast modelowaniem z użyciem modeli wielociałowych, takich jak hamiltoniany Hubbarda, na których oparta jest większość opisów transportu elektronów skorelowanych. Następnie partnerzy połączyli siły, aby zastosować opracowane metodologie i techniki w badaniu kluczowych strukturalnych, elektronicznych, magnetycznych i termodynamicznych właściwości układów SCE. Wyniki prac wykazały, że połączone modele pierwszej zasady pozwoliły zbadać podstawowe elektroniczne, magnetyczne i transportowe właściwości niejednorodnych struktur magnetycznych tlenków. Naukowcy ocenili nowo opracowane podejście w opisie różnych interfejsów o różnych funkcjonalnościach. Celem było określenie, czy przy użyciu zintegrowanego schematu modelu pierwszej zasady można opisać i projektować układy tlenków o zwiększonej funkcjonalności. W ramach projektu prowadzono ośrodek szkolący w zakresie metod teoretycznych stosowanych w pracy z materiałami SCE. W działaniach tych uczestniczyli głównie doktoranci i młodzi doktorzy. Wyniki badań opublikowano w międzynarodowych czasopismach naukowych i zaprezentowano na kilku krajowych i międzynarodowych konferencjach. Projekt ATHENA pozwolił zgromadzić masę krytyczną specjalistów z Indii i Europy zajmujących się badaniem SCE. Dzięki temu grupy zajmujące się materią skondensowaną i ciałami stałymi będą miały dostęp do innowacyjnych i najnowocześniejszych metodologii oraz zasobów w trakcie prac nad nowatorskimi urządzeniami mikro- i nanoelektronicznymi.
Słowa kluczowe
Materiałoznawstwo, elektronika, tlenki metali przejściowych, elektron silnie skorelowany, tlenki funkcjonalne
