Loading

Nanotechnologie, fotonika i alternatywne źródła energii Maria Kamińska (Uniwersytet Warszawski)

Trudno jest dzisiaj wyobrazić sobie rozwój fizyki materii skondensowanej bez zaawansowanych prac w zakresie technologii materiałowej.

Wytwarzanie innowacyjnych materiałów i struktur pozwala odkrywać niezbadane obszary fizyki, ale także stwarza zastosowania, którym zawdzięczamy postęp cywilizacyjny. W Polsce intensywnie rozwijane są technologie półprzewodników, a tradycja ta sięga prac wielkiego polskiego uczonego Jana Czochralskiego, który opracował metodę powszechnie stosowaną do otrzymywania monokryształów krzemu, materiału bez którego nie byłoby elektroniki i fotowoltaiki.

Naszą narodową specjalnością stały się azotki.

Pionierskie prace dotyczące technologii materiałów objętościowych zostały zainicjowane w Instytucie Wysokich Ciśnień Unipress PAN przez Sylwestra Porowskiego. Na Uniwersytecie Warszawskim prowadzono pierwsze badania w zakresie homoepitaksji azotków, zaś Robert Dwiliński opracował ammonotermalną metodę wzrostu azotku galu (GaN). Wynikiem dalszych prac, prowadzonych z jego inicjatywy już w firmie AMMONO, były kryształy GaN, które zachwyciły świat.

Unipress, wykorzystując swoje doświadczenia oraz potencjał firmy AMMONO, jest obecnie światowym liderem w zakresie opracowań szeregu niskowymiarowych struktur optoelektronicznych. Uniwersytet Warszawski prowadzi prace nad technologią otrzymywania warstw azotku boru (BN).

Te prace technologiczne w zakresie warstw i struktur półprzewodnikowych to nanotechnologia, wymagająca kontroli wzrostu kryształów na poziomie pojedynczych atomów.

Fizyką materii rządzi tu mechanika kwantowa z pełnym posmakiem jej egzotycznego piękna.

Nanotechnologia to również osiągnięcia Włodzimierza Strupińskiego, ojca polskiego grafenu, czyli pojedynczej warstwy atomów węgla. Opracował on nowatorską technologię na podłożu z węglika krzemu (SiC). Przyczyniło się to do rozwoju badań nad zrozumieniem pierwszego materiału o dwuwymiarowej strukturze atomowej, z wyjątkową - liniową zależnością energii kinetycznej elektronów od pędu.

Od tego czasu fizyka nanomateriałów rozpoczęła dynamiczny rozwój obejmując pozagrafenowe materiały dwuwymiarowe.

Na Uniwersytecie Warszawskim opracowano na przykład epitaksję dwuwymiarowych dihalogenków metali przejściowych o właściwościach tak dobrych jak warstwy eksfoliowane.

Współpraca Uniwersytetu Warszawskiego z Wojskową Akademią Techniczną owocuje konstrukcją wnęk kwantowych zawierających studnie kwantowe, dla których badane jest silne sprzężenie foton (światło) z parą cząstek elektron-dziura (materia). Konstrukcja umożliwia strojenie siły tego sprzężenia. Jednocześnie prowadzone są prace teoretyczne nad strukturami sprzęgającymi światło z materią nie tylko w postaci ekscytonów, ale również plazmy, czy fononów.

Takie silne sprzężenia pozwalają na wygenerowanie nowych quazicząstek o niespotykanych w przyrodzie właściwościach.

Znane wszystkim krzemowe fotoogniwa zastępuje dziś fotowoltaika II i III generacji wykorzystująca materiały niskowymiarowe. W polskich ośrodkach otrzymuje się i bada polimerowe ogniwa organiczne, perowskitowe i CIGS, a także hybrydowe ogniwa na bazie krzemu i nanostruktur tlenku cynku.

Osiągnięcia te mają szanse w niedługiej przyszłości przełożyć się na tanie i ekologiczne źródła energii.

Maria Kamińska jest fizykiem doświadczalnym, specjalistą z zakresu fizyki materiałowej.

Pracuje w Instytucie Fizyki Doświadczalnej na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

Przez wiele lat jej zainteresowania badawcze koncentrowały się wokół półprzewodników ważnych z punktu widzenia zastosowań elektronicznych, optoelektronicznych i spintronicznych.

Celem badań była identyfikacja podstawowych defektów naturalnych oraz konfiguracji intencjonalnych domieszek, decydujących o właściwościach elektrycznych, optycznych i magnetycznych materiałów. Kierowała pierwszymi pracami nad badaniami amonotermalnego azotku galu.

Obecnie prowadzi prace badawcze z zakresu fotowoltaiki organicznej, izolatorów topologicznych i grafenu.

Prof. Maria Kamińska bierze aktywny udział w pracach zewnętrznych instytucji związanych z nauką – między innymi przez wiele lat reprezentowała Polskę w European Science Foundation, była członkiem panelu European Research Council w zakresie fizyki ciała stałego i innych ciał eksperckich do oceny projektów Komisji Europejskiej, ponadto członkiem ciał doradczych w Ministerstwie Nauki i Szkolnictwa Wyższego, w tym Komitetu Polityki Naukowej.

17 października 2020 r., godz. 12:00

Audytorium Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego

Credits:

Created with an images by Andreas Gücklhorn, and Maria Kamińska