Когда вода в бутылке замерзает, молекулы отдаляются друг от друга, что приводит к деформации, которая в конечном итоге может разбить стекло. Точно так же различные кристаллы, которые сплавлены вместе, могут быть подвергнуты стрессу, как если бы они были сжаты или растянуты под давлением, во много раз превышающим давление на дне океана.
Макроскопические объемные кристаллы не могут выдерживать такие высокие напряжения, которые вызывают дислокации или даже могут разрушать кристаллы. Однако кристаллы нанокристаллов нанометрового размера способны выдерживать такое встроенное напряжение, которое существенно изменяет физические свойства атомов, встроенных в эти нанокристаллы. Это явление уже использовалось, например, для оптимизации быстродействия транзистора путем интеграции наноструктур с разным межатомным расстоянием.Томаш Смоленский и его сотрудники с физического факультета Варшавского университета изучили, как на свойства атомов железа влияет высокая деформация, создаваемая полупроводниковыми наноструктурами.
Хотя железо обычно ассоциируется с магнетизмом, уже с 60-х годов известно, что атом железа с зарядовым состоянием 2+ становится немагнитным после включения в типичный полупроводник. Чтобы быть более конкретным, электроны d-оболочки атома железа имеют только одну конфигурацию с наименьшей энергией, в которой полный магнитный момент железа исчезает даже при приложении небольшого внешнего магнитного поля. Однако оказалось, что под действием достаточно большой деформации энергетический спектр электронных состояний железа качественно иной и включает два низкоэнергетических спиновых состояния. Как следствие, ненулевой магнитный момент атома железа, помещенного в напряженную среду, может быть легко индуцирован крошечным магнитным полем.
Это открытие было только что опубликовано в исследовательском журнале Nature Communications.И эксперимент, и теоретическое моделирование проводились в Варшавском университете.
Используя молекулярно-лучевую эпитаксию, Томаш Смоленский и его сотрудники изготовили кристаллы селенида цинка, интегрированные с нанокристаллами селенида кадмия с большей постоянной решетки. Это привело к росту сильно деформированных квантовых точек селенида кадмия, встроенных в барьер из селенида цинка. Кроме того, при формировании квантовых точек было добавлено надлежащим образом отрегулированное количество атомов железа, так что некоторые из них содержали ровно один атом железа.
Наличие такого атома в силу его магнитных свойств изменило характер излучения света такими квантовыми точками. Следовательно, с помощью исследований фотолюминесценции одиночной квантовой точки, содержащей отдельный атом железа, можно было определить как электронную конфигурацию, так и магнитные свойства атома железа. Кроме того, было также обнаружено, что магнитный момент этого атома может быть индуцирован светом. Следовательно, новая система — квантовая точка с одним атомом железа — стала следующим отличным кандидатом для приложений, связанных с хранением и обработкой квантовой информации как в области спинтроники — электроники, использующей спины вместо электрических зарядов, так и солотроники. — оптоэлектроника на основе одиночных легирующих добавок.
Физика и астрономия впервые появились в Варшавском университете в 1816 году на тогдашнем философском факультете. В 1825 г. была основана Астрономическая обсерватория. В настоящее время на физическом факультете имеются институты экспериментальной физики, теоретической физики, геофизики, кафедра математических методов и астрономическая обсерватория. Исследования охватывают практически все области современной физики, от квантовых до космологических.
Научно-педагогический состав факультета включает ок. 200 преподавателей вуза, из них 88 сотрудников со званием профессора.
Физический факультет Варшавского университета посещают ок. 1000 студентов и более 170 докторантов.