Profil badawczy
Główna działalność naukowa Zakładu Teorii Układów Kwantowych związana jest z modelowaniem układów nano- i mezo-skopowych. W obszarze zainteresowań grupy znajdują się niekonwencjonalne stany materii w układach silnie skorelowanych elektronów (nadprzewodniki wysokotemperaturowe, skręcone układy van der Waalsa), stałe fazy wodoru (molekularna i jej metalizacja), oraz nanowarstwy metaliczne czy interfejsy LaAlO3/SrTiO3. Grupa bada także zjawiska związane z transportem elektronowym w nanoskopowych strukturach półprzewodnikowych i hybrydach półprzewodnik-nadprzewodnik w kontekście poznania fundamentalnych własności układów, w których badane są egzotyczne kwazicząstki, oraz takich, które mogą zostać wykorzystane w budowie elektroniki nowej generacji. Metody oraz pakiety obliczeniowe wykorzystywane w badaniach to: metoda zrenormalizowanego pola średniego (RMFT), metoda diagramatycznego rozwinięcia funkcji falowej Gutzwillera (DE-GWF), metoda kwantowego wariacyjnego Monte Carlo (VMC), metoda EDABI (Exact Diagonalization Ab Initio Approach), oprogramowanie VASP oraz WANNIER90, a także biblioteka Kwant. Wykorzystujemy kody pisane samodzielenie, pakiety obliczeniowe oraz nowoczesne środowiska do pracy zdalnej. W prowadzonych badaniach wykorzystywany jest komputer o dużej mocy obliczeniowej TeraACMiN.

Kierownik
- dr hab. inż. Michał Zegrodnik, prof. AGH (michal.zegrodnik@agh.edu.pl)
Członkowie
- dr Andrzej Biborski (andrzej.biborski@agh.edu.pl)
- dr hab. inż. Michał Nowak, prof. AGH (mpnowak@agh.edu.pl)
- dr Jorge Correa (jorge@agh.edu.pl)
- dr Sakineh Vosoughi-nia
- mgr Dibyendu Kuiri (kuiri@agh.edu.pl)
- mgr Shalini Maji (maji@agh.edu.pl)
- mgr Waseem Akbar (akbar@agh.edu.pl)
Aparatura badawcza
- Superkomputer TeraACMiN
- Lokalne wielordzeniowe serwery obliczeniowe
Prowadzimy ciągły nabór na realizację prac magisterskich, inżynierskich a także praktyk studenckich w naszej grupie. Osoby zainteresowane zapraszamy do kontaktu.
Prace dyplomowe oraz praktyki zrealizowane w grupie
- Mikroskopia bramki skanujacej przepływu pradu nadprzewodzacego w planarnym złaczu Josephsona (praca inżynierska, Kacper Kaperek)
- Własności pojedynczych warstw dichalkogenków metali przejściowych: transport elektronowy (praca magisterska, Daniel Gut)
- Symulacje transportu elektronowego w jednowarstwowych dichalkogenkach metali przejściowych: mikroskopia bramki skanującej (praca magisterska, Michał Prokop)
- A comparision of ab initio methods for calculating the properties of selected ligh-atom based systems in correlated state (praca inżynierska, Michał Suchorowski)
- Symulacje transportu elektronowego przez nanostruktury półprzewodnikowe (praktyki studenckie, Daniel Grzelec)
- Analiza transportu elektronowego w układach opartych o interfejsy LaAlO3/SrTiO3 w zewnętrznym polu magnetycznym (praktyki studenckie, Wojciech Sokołowski)
- Ogniskowanie magnetyczne kwazicząstek w złączach półprzewodnik-nadprzewodnik (praktyki studenckie, Kacper Kaperek)
Dydaktyka
- Computational Methods for Nanosystems (syllabus, USOS)
- Superconducting nanostructures in science and technology
Lista publikacji
2023
- Thermodynamics evaluation of half-metallic ferromagnetism in N-doped XTiO3 (X = Ca, Sr, and Ba) systems: DFT calculations
I. Elahi, Y. O. Ciftci, W. Akbar, Materials Today Communications 34, 105321 (2023), tekst: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.105321
2022
- Interplay between extended s-wave symmetry of the gap and spin-orbit coupling in the low electron concentration regime of quasi-two-dimensional superconductors
M. Zegrodnik and P. Wójcik, Phys. Rev. B 106, 184508 (2022), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.184508
- Controlling Andreev bound states with the magnetic vector potential
C. M. Moehle, P. K. Rout, N. A. Jainandunsing, D. Kuiri, C. Ting Ke, D. Xiao, C. Thomas, M. J. Manfra, M. P. Nowak, S. Goswami, Nano Lett. 22, 8601 (2022), tekt: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c03130
- Theory of scanning gate microscopy imaging of the supercurrent distribution in a planar Josephson junction
K. Kaperek, S. Heun, M. Carrega, P. Wójcik, and M. P. Nowak, Phys. Rev. B 106, 035432 (2022), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.035432
- Superconductivity in high-Tc and related strongly correlated systems from variational perspective: Beyond mean field theory
J.Spałek, M.Fidrysiak, M.Zegrodnik, A.Biborski, Physics Reports 959, 1-117 (2022), tekst: https://doi.org/10.1016/j.physrep.2022.02.003
2021
- Correlation-induced d-wave pairing in a quantum dot square lattice
A. Biborski, M. P. Nowak, and M. Zegrodnik
Phys. Rev. B 104, 245430 (2021)
tekst: https://doi.org/10.1016/J.JMST.2021.09.019 - Impact of spin-orbit interaction on the phase diagram and anisotropy of the in-plane critical magnetic field at the superconducting LaAlO3/SrTiO3 interface
P. Wójcik, M. P. Nowak, and M. Zegrodnik
Phys. Rev. B 104, 174503 (2021)
tekst: https://doi.org/10.3390/molecules26133862
Zakład: ZTUK - Superconductivity in the three-band model of cuprates: nodal direction characteristics and influence of intersite interactions
M Zegrodnik, A Biborski, M Fidrysiak, J Spałek
Journal of Physics: Condensed Matter 33 (41), 415601 (2021)
tekst: https://doi.org/10.1088/1361-648X/abcff6
Zakład: ZTUK - Gate-controlled Supercurrent in Ballistic InSb Nanoflag Josephson Junctions
S. Salimian, M. Carrega, I. Verma, V. Zannier, M. P. Nowak, F. Beltram, L. Sorba, S. Heun
Appl. Phys. Lett. 119, 214004 (2021)
tekst: https://doi.org/10.3390/molecules26133862
Zakład: ZTUK - Helical and topological phase detection based on nonlocal conductance measurements in a three-terminal junction
P. Wójcik, D. Sticlet, P. Szumniak, and M. P. Nowak
Phys. Rev. B 104, 125410 (2021)
tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.125410
Zakład: ZTUK - Shadow-wall lithography of ballistic superconductor–semiconductor quantum devices
S. Heedt, M. Quintero-Pérez, F. Borsoi, A. Fursina, N. van Loo, G. P. Mazur, M. P. Nowak, M. Ammerlaan, K. Li, S. Korneychuk, J. Shen, M. A. Y. van de Poll, G. Badawy, S. Gazibegovic, N. de Jong, P. Aseev, K. van Hoogdalem, E. P. A. M. Bakkers, L. P. Kouwenhoven
Nat Commun 12, 4914 (2021)
tekst: https://doi.org/10.1038/s41467-021-25100-w
Zakład: ZTUK - Single-shot fabrication of semiconducting-superconducting nanowire devices
F. Borsoi, G. P. Mazur, N. van Loo, M. P. Nowak, L. Bourdet, K. Li, S. Korneychuk, A. Fursina, J.-Y. Wang, V. Levajac, E. Memisevic, G. Badawy, S. Gazibegovic, K. van Hoogdalem, E. P. A. M. Bakkers, L. P. Kouwenhoven, S. Heedt, M. Quintero-Pérez
Adv. Funct. Mater. 2102388 (2021)
tekst: https://doi.org/10.1002/adfm.202102388
Zakład: ZTUK - Superconducting dome with extended s-wave pairing symmetry in the heavily hole-overdoped copper-oxide planes
M. Zegrodnik, P. Wójcik, and J. Spałek
Phys. Rev. B 103, 144511 (2021)
tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.144511
Zakład: ZTUK
2020
- SQUID pattern disruption in transition metal dichalcogenide Josephson junctions due to nonparabolic dispersion of the edge states, D. Sticlet, P. Wójcik, and M. P. Nowak, Phys. Rev. B 102, 165407 (2020), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.165407
- Superconductivity and intra-unit-cell electronic nematic phase in the three-band model of cuprates, M. Zegrodnik, A Biborski, J. Spałek, The European Physical Journal B 93, 183 (2020), tekst: https://doi.org/10.1140/epjb/e2020-10290-3
- Superconducting dome in LaAlO3/SrTiO3 interfaces as a direct consequence of the extended s-wave symmetry of the gap, M. Zegrodnik and P. Wójcik, Phys. Rev. B 102, 085420 (2020), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.085420
- Superconducting dome in doped 2D superconductors with broken inversion symmetry, P.Wójcik, M.P.Nowak, M.Zegrodnik Physica E 118, 113893 (2020), tekst: https://doi.org/10.1016/j.physe.2019.113893
- Valley polarized current and resonant electronic transport in a nonuniform MoS2 zigzag nanoribbon, D. Gut, M. Prokop, D. Sticlet, and M. P. Nowak, Phys. Rev. B 101, 085425 (2020), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.085425
- Scanning gate microscopy mapping of edge current and branched electron flow in a transition metal dichalcogenide nanoribbon and quantum point contact, M. Prokop, D. Gut, M. P. Nowak, J. Phys.: Condens. Matter 32, 205302 (2020), tekst: https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab6f83
- Superconducting properties of the hole-doped three-band d−p model studied with minimal-size real-space d-wave pairing operators, A. Biborski, M. Zegrodnik, and J. Spałek, Phys. Rev. B 101, 214504 (2020), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.214504
2019
- Superconductivity in the three-band model of cuprates: Variational wave function study and relation to the single-band case, M. Zegrodnik, A. Biborski, M. Fidrysiak, and J. Spałek, Phys. Rev. B 99, 104511 (2019), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.104511
- Intersubband pairing induced Fulde-Ferrell phase in metallic nanofilms, P. Wójcik, M. P. Nowak, M. Zegrodnik, Phys. Rev. B 100, 045409 (2019), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.045409
- Probing Andreev reflection reach in semiconductor-superconductor hybrids by Aharonov-Bohm effect, M. P. Nowak, P. Wojcik, Appl. Phys. Lett. 114, 043104 (2019), tekst: ttps://doi.org/10.1063/1.5063975
- Supercurrent carried by non-equlibrium quasiparticles in a multiterminal Josephson junction, M. P. Nowak, M. Wimmer, A. R. Akhmerov, Phys. Rev. B 99 075416 (2019), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.075416
2018
- Durability of the superconducting gap in Majorana nanowires under orbital effects of a magnetic field, P. Wójcik and M. P. Nowak, Phys. Rev. B 97, 235445 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.235445
- Incorporation of charge- and pair-density-wave states into the one-band model of d-wave superconductivity, M. Zegrodnik and J. Spałek, Phys. Rev. B 98, 155144 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.155144
- Realistic estimates of superconducting properties for the cuprates: reciprocal-space diagrammatic expansion combined with variational approach, M. Fidrysiak, M. Zegrodnik, and J. Spałek, J. Phys.: Condens. Matter 30, 475602 (2018), tekst: https://doi.org/10.1088/1361-648X/aae6fb
- Unconventional topological superconductivity and phase diagram for an effective two-orbital model as applied to twisted bilayer graphene, M. Fidrysiak, M. Zegrodnik, and J. Spałek, Phys. Rev. B 98, 085436 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.085436
- Stability of the coexistent superconducting-nematic phase under the presence of intersite interactions, M. Zegrodnik, J. Spałek, New J. Phys. 20, 063015 (2018), tekst: https://doi.org/10.1088/1367-2630/aac6f7
- Valley dependent anisotropic spin splitting in silicon quantum dots, R. Ferdous, E. Kawakami, P. Scarlino, M. P. Nowak, D. R. Ward, D. E. Savage, M. G. Lagally, S. N. Coppersmith, M. Friesen, M. A. Eriksson, L. M. K. Vandersypen and R. Rahman, npj Quantum Information 4, 26 (2018), tekst: https://doi.org/10.1038/s41534-018-0075-1
- Renormalization of the Majorana bound state decay length in a perpendicular magnetic field, M. P. Nowak, P. Wójcik, Phys. Rev. B 97, 045419 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.045419
- Spin–Orbit Interaction and Induced Superconductivity in a One-Dimensional Hole Gas, F. K. de Vries, J. Shen, R.J. Skolasinski, M. P. Nowak, D. Varjas, L. Wang, M. Wimmer, J. Ridderbos, F. A. Zwanenburg, A. Li, S. Koelling, M. A. Verheijen, E. P. A. M. Bakkers, L. P. Kouwenhoven, Nano Lett., 18, 6483–6488 (2018), tekst: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b02981
- Atomization of correlated molecular-hydrogen chain: A fully microscopic variational Monte Carlo solution, A. Biborski, A. P. Kądzielawa, and J. Spałek, Phys. Rev. B 98, 085112 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.085112