Zakład Materiałów Funkcjonalnych i Nanomagnetyzmu

Profil badawczy

Interdyscyplinarny obszar zainteresowań naukowych Zakładu Materiałów Funkcjonalnych i Nanomagnetyzmu łączy zagadnienia i metodologię z zakresu fizyki materii skondensowanej, fizyki teoretycznej, inżynierii materiałowej, nanotechnologii, chemii nieorganicznej i fizykochemii i biomimetyki. Zajmujemy się wytwarzaniem i charakteryzowaniem własności materiałów o wymiarach nanometrycznych, koncentrując się w szczególności na modyfikacji własności magnetycznych i elektronowych w wyniku nanostrukturyzacji. Prowadzimy również badania możliwości sterowania własnościami funkcjonalnymi materiałów poprzez ograniczanie ich rozmiarów i/lub wymiarowości – np. w roztworach i kompozytach nanocząstek oraz anizotropowych nanostrukturach wykonanych technikami litograficznymi oraz depozycji z fazy gazowej indukowanej zogniskowaną wiązką jonów (FIBID). Ponadto, w naszej grupie badawczej zajmujemy się modelowaniem właściwości materiałów, hybryd i heterozłącz oraz procesów osadzania cienkich warstw, w szczególności metodą ALD (atomic layer deposition).

 

Kompetencje

  • Charakterystyka własności magnetycznych materiałów litych, monokryształów, cienkich warstw i roztworów nanocząstek przy użyciu magnetometrii wibracyjnej i magnetooporu.
  • Badanie składu fazowego materiałów oraz lokalnych własności magnetycznych, strukturalnych i elektronowych przy użyciu technik spektroskopii gamma (efekt Mössbauera) i rentgenowskiej (XAS, XES, XMCD, RIXS).
  • Wytwarzanie nanostruktur przy użyciu techniki trawienia zogniskowaną wiązką jonów (FIB) oraz depozycji z fazy gazowej indukowanej zogniskowaną wiązką elektronów i jonów (FEBID/FIBID).
  • Wytwarzanie nanostruktur technikami litografii elektronowej i optycznej.
  • Synteza nanocząstek ferrytowych o kontrolowanej morfologii i rozmiarze, wytwarzanie roztworów nanocząstek magnetycznych (ferrofluidów).
  • Charakterystyka morfologii nanocząstek w oparciu o techniki mikroskopii elektronowej (SEM, TEM) i niskokątowego rozpraszania rentgenowskiego (SAXS).
  • Badanie hipertermii magnetycznej i właściwości reologicznych faz ciekłych (w szczególności roztworów nanocząstek).
  • Wpływ środowiskowy i zagadnienia normalizacyjne w odniesieniu do metod wytwarzania i zastosowań nanocząstek.
  • Modelowanie z pierwszych zasad w oparciu o metodę DFT (density functional theory) i TD-DFT (time dependent DFT) właściwości elektronicznych i optoelektronicznych nowych funkcjonalnych materiałów, hybryd i heterozłącz.
  • Teoretyczne badania procesów osadzania warstw atomowych (ALD): energetyka, termodynamika i kinetyka reakcji powierzchniowych, w tym obliczenia DFT.
  • Badanie przemian fizycznych i/lub chemicznych zachodzących w nanocząstkach lub wielofazowych układach polimerowych z wykorzystaniem metod termoanalitycznych.

 

Zespół5

  • dr inż. Katarzyna Berent
  • mgr inż. Adrianna Kania
  • dr Sylwia Klejna
  • mgr inż. Juliusz Kuciakowski
  • dr inż. Angelika Kmita
  • mgr inż. Krzysztof Maćkosz
  • mgr inż. Krzysztof Pitala
  • mgr inż. Wojciech Salamon
  • dr hab. inż. Marcin Sikora (kierownik)
  • dr inż. Joanna Stępień
  • dr inż. Aleksandra Szkudlarek
  • mgr Elżbieta Trynkiewicz
  • dr Jan Żukrowski

 

Wykorzystywane laboratoria

 

Lista publikacji

2020

  1. Selective magnetometry of superparamagnetic iron oxide nanoparticles in liquids, J. Kuciakowski, A. Kmita, D. Lachowicz, M. Wytrwal-Sarna, K. Pitala, S. Lafuerza, D. Koziej, A. Juhin, M. Sikora, Nanoscale 12, 16420-16426 (2020), tekst: https://doi.org/10.1039/d0nr02866e 
  2. Direct evidence of uneven dxz and dyz orbital occupation in the superconducting state of iron pnictide, D. Rybicki, M. Sikora, J. Stępień, Ł. Gondek, K. Goc, T. Strączek, M. Jurczyszyn, C. Kapusta, Z. Bukowski, M. Babij, M. Matusiak, M. Zając, Phys. Rev. B 102, 195126 (2020), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.195126
  3. High-entropy perovskites as multifunctional metal oxide semiconductors: synthesis and characterization of (Gd0.2Nd0.2La0.2Sm0.2Y0.2)CoO3, P. A. Krawczyk, M. Jurczyszyn, J. Pawlak, W. Salamon, P. Baran, A. Kmita, Ł. Gondek, M. Sikora, C. Kapusta, T. Strączek, J. Wyrwa, A. Żywczak, ACS Applied Electronic Materials 2, 3211-3220 (2020), tekst: https://doi.org/10.1021/acsaelm.0c00559
  4. Studies of surface states in Bi2Se3 induced by the BiSe substitution in the crystal subsurface structure, M. Jurczyszyn, M.Sikora, M.Chrobak, L. Jurczyszyn, Applied Surface Science 528, 146978 (2020), tekst: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.146978 
  5. Fe dopants and surface adatoms versus nontrivial topology of single-crystalline Bi2Se3, M. Chrobak, K. Maćkosz, M. Jurczyszyn, M. Dobrzański, K. Nowak, T. Slezak, M. Zając, M. Sikora, M.M. Rams, T. Eelbo, J. Stępień, M. Waśniowska, O. Mathon, F. Yakhou-Harris, D.G. Merkel, I. Miotkowski, Z. Kakol, A. Kozlowski, M. Przybylski, and Z. Tarnawski, New Journal of Physics 22, 063020 (2020), tekst: https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab890d
  6. Cobalt-platinum nanomotors for local gas generation, A. Szkudlarek, K. E. Hnida-Gut, K. Kollbek, M. M Marzec, K. Pitala, M. Sikora, Nanotechnology 31, 07LT01 (2020), tekst: https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab53bd
  7. Structural, magnetic and toxicity studies of ferrite particles employed as contrast agents for magnetic resonance imaging thermometry, N. Alghamdia, J. Strouda, M. Przybylski, J. Żukrowski, A. Cruz, H. Jared, M.Brown, J. H.Hankiewicz, Z. Celinski, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 497, 165981 (2020), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.165981
  8. Site-resolved hyperfine and lattice dynamical properties of a single-crystal Fe3Si, S. M. Dubiel, J. Żukrowski, Journal of Alloys and Compounds 817, 152756 (2020), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152756
  9. Evaluation of pyrolysis and combustion products from foundry binders: potential hazards in metal casting, A. Kmita, A. Benko, A. Roczniak, M. Holtzer, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 140, 2347–2356 (2020), tekst: https://doi.org/10.1007/s10973-019-09031-9
  10. Mössbauer spectroscopic study of σ-Fe68V32 compound, S. M. Dubiel, J. Żukrowski, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 502, 166567 (2020), tekst:  https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166567
  11. Bad neighbour, good neighbour: how magnetic dipole interactions between soft and hard ferrimagnetic nanoparticles affect macroscopic magnetic properties in ferrofluids, N. Daffé, J. Zečević, K.N. Trohidou, M. Sikora, M. Rovezzi, C. Carvallo, M. Vasilakaki, S. Neveu, J.D. Meeldijk, N. Bouldi, V. Gavrilov, Y. Guyodo, F. Choueikani, V. Dupuis, D. Taverna, P. Sainctavit, A. Juhin, Nanoscale 12, 11222-11231 (2020), tekst: https://doi.org/10.1039/D0NR02023K
  12. Revealing magnetic component in crystalline Fe-gluconate, S. M. Dubiel, J. Żukrowski, M. Bałanda, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 507, 166815 (2020), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166815 
  13. Magnetic field controlled C60-TEMPO catalyst for the oxidation of alcohols, P. Piotrowski, J. Żukrowski, A. Kaim, New J. Chem. 44, 1971 (2020), tekst: https://doi.org/10.1039/C9NJ05567C 
  14. Possible absence of trimeron correlations above the Verwey temperature in Fe3O4, H. Elnaggar, R. Wang, S. Lafuerza, E. Paris, A. C. Komarek, H. Guo, Y. Tseng, D. McNally, F. Frati, M. W. Haverkort, M. Sikora, T. Schmitt, and F. M. F. de Groot, Physical Review B 101, 085107 (2020), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.085107 
  15. Cooperative Large-Hysteresis Spin-Crossover Transition in the Iron(II) Triazolate [Fe(ta)2] Metal−Organic Framework , M. Grzywa, R. Röß-Ohlenroth, C. Muschielok, H. Oberhofer, A. Błachowski, J. Żukrowski, D. Vieweg, H.-A. Krug von Nidda, and D. Volkmer, Inorg. Chem. 2020, 59, 15, 10501–10511 (2020), tekst: https://dx.doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c00814
  16. Mössbauer spectroscopic study of amorphous Fe-gluconate, S. M. Dubiel, Ł. Gondek, J. Żukrowski, Inorganica Chimica Acta 510, 119760 (2020), tekst: https://doi.org/10.1016/j.ica.2020.119760

2019

  1. Debye temperature of single-crystal Cr with incommensurate and commensurate magnetic structure , S. M. Dubiel, J. Żukrowski, Europhysics Letters 127, 26002 (2019), tekst: https://doi.org/10.1209/0295-5075/127/26002
  2. Kinetics of phase separation, border of miscibility gap in Fe–Cr and limit of Cr solubility in iron at 832 K, S. M. Dubiel, J. Żukrowski, Materials Characterization 158, 109937 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2019.109937
  3. Magnetic Contrast at Spin-Flip Excitations: An Advanced X-Ray Spectroscopy Tool to Study Magnetic-Ordering, H. Elnaggar, R.-P. Wang, S. Lafuerza, E. Paris, Y. Tseng, D. McNally, A. Komarek, M. Haverkort, M. Sikora , T. Schmitt, and F.M.F. de Groot, ACS Appl. Mater. Interfaces 11, 36213 (2019), tekst: https://doi.org/10.1021/acsami.9b10196
  4. Noncollinear Ordering of the Orbital Magnetic Moments in Magnetite, H. Elnaggar, Ph. Sainctavit, A. Juhin, S. Lafuerza, F. Wilhelm, A. Rogalev, M.-A. Arrio, Ch. Brouder, M. van der Linden, Z. Kakol, M. Sikora , M.W. Haverkort, P. Glatzel, and F.M.F. de Groot, Phys. Rev. Lett. 123, 207201 (2019), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.207201
  5. Room-Temperature Ferromagnetism in InSb-Mn Nanowires, K. E. Hnida, A. Żywczak, M. Sikora, M. Marciszko, M. Przybylski, Nano Lett. 19, 7144-7148 (2019), tekst: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b02690
  6. Gradient of zinc content in the core-shell zinc ferrites nanoparticles – precise study on composition and magnetic properties, D. Lachowicz, R. Wirecka, W. Górka-Kumik, M. Marzec, M. Gajewska, A. Kmita, J. Żukrowski, M. Sikora, S. Zapotoczny, A. Bernasik, Phys. Chem. Chem. Phys. 21, 23473-23484 (2019), tekst: https://doi.org/10.1039/C9CP03591E
  7. The decomposition process and kinetic analysis of commercial binder based on phenol-formaldehyde resin, using in metal casting, A. Kmita, W. Knauer, M. Holtzer, K. Hodor, G. Piwowarski, A. Roczniak, K. Górecki, Applied Thermal Engineering 156, 263-275 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.03.093
  8. Synthesis of CuFeS2−xSex – alloyed nanocrystals with localized surface plasmon resonance in the visible spectral range, P. Kowalik, P. Bujak, M. Penkala, K. Kotwica, A. Kmita , M. Gajewska , A. Ostrowski, A. Prona, Journal of Materials Chemistry C 7, 6246-6250 (2019), tekst: https://doi.org/10.1039/C9TC01242G
  9. Microwave system with sensor utilizing GO-based gas-sensitive layer and its application to acetone detection, K. Staszek, A. Szkudlarek, M. Kawa, A. Rydosz, Sensors and Actuators 297, 126699 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.126699
  10. Peptides of human body fluids as sensors of corrosion of titanium to titanium dioxide : SERS application, A. Tąta, A. Szkudlarek, J. Pacek, M. Molenda, E. Proniewicz, Applications of Surface Science 473, 107–120 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.12.158
  11. One-Step Synthesis of Long Term Stable Superparamagnetic Colloid of Zinc Ferrite Nanorods in Water, A. Kmita, D. Lachowicz, J. Żukrowski, M. Gajewska, W. Szczerba, J. Kuciakowski, S. Zapotoczny, and M. Sikora, Materials 12, 1048 (2019), tekst: https://doi.org/10.3390/ma12071048
  12. Enhanced hyperthermic properties of biocompatible zinc ferrite nanoparticles with a charged polysaccharide coating, D. Lachowicz, W. Górka, A. Kmita, A. Bernasik, J. Żukrowski, W. Szczerba, M. Sikora, C. Kapusta, and S. Zapotoczny, Mater. Chem. B 7, 2962 (2019), tekst: https://doi.org/10.1039/c9tb00029a
  13. Ions-free electrochemically synthetized in aqueous media flake-like CuO nanostructures as SERS reproducible substrates for the detection of neurotransmitters, E. Proniewicz, A. Tąta, M. Starowicz, A. Szkudlarek, J. Pacek, M. Molenda, P. Kuśtrowski, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 215, 24-33, (2019), tekst: ttps://doi.org/10.1016/j.saa.2019.02.051
  14. Role of Austenitization Temperature on Structure Homogeneity and Transformation Kinetics in Austempered Ductile Iron, M. Górny, G. Angella, E. Tyrała, M. Kawalec, S. Paź, A. Kmita, Metals and Materials International 25, 956–965 (2019), tekst: https://doi.org/10.1007/s12540-019-00245-y
  15. Highly Luminescent Ag–In–Zn–S Quaternary Nanocrystals: Growth Mechanism and Surface Chemistry Elucidation, P. Bujak, Z. Wróbel, M. Penkala, K. Kotwica, A. Kmita, M. Gajewska, A. Ostrowski, P. Kowalik, A. Pron, Inorg. Chem. 58, pp 1358–1370 (2019), tekst: https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.8b02916
  16. Microstructural anisotropy, phase composition and magnetic properties of as-cast and annealed Ni-Mn-Ga-Co-Cu melt-spun ribbons, A. Brzoza, M. Kowalczyk, A. Wierzbicka-Miernik, P. Czaja, W. Maziarz, A. Wójcik, J. Wojewoda-Budka, M. Sikora, J. Dutkiewicz, and M. J. Szczerba, Journal of Alloys and Compounds 776, 319 (2019), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.10.231

2018

  1. Electronic sensitization of CuO thin films by Cr-doping for enhanced gas sensor response at low detection limit, A. Szkudlarek, K. Kollbek, S. Klejna, and A. Rydosz, Mater. Res. Express 5, 126406 (2018), tekst: https://doi.org/10.1088/2053-1591/aae0d8
  2. A Hybrid System for Magnetic Hyperthermia and Drug Delivery: SPION Functionalized by Curcumin Conjugate, D. Lachowicz, A. Kaczyńska, R. Wirecka, A. Kmita, W. Szczerba, A. Bodzoń-Kułakowska, M. Sikora, A. Karewicz, S. Zapotoczny, Materials 11(12), 2388 (2018), tekst: https://doi.org/10.3390/ma11122388
  3. Effect of low Zn doping on the Verwey transition in magnetite single crystals: Mössbauer spectroscopy and x-ray diffraction, V. Chlan, J. Żukrowski, A. Bosak, Z. Kąkol, A. Kozłowski, Z. Tarnawski, R. Rezniček, H. Štepánková, P. Novák, I. Biało, and J. M. Honig, Phys. Rev. B 98, 125138 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.125138
  4. Mössbauer-effect study of dynamic, magnetic, and electronic properties of C14 Laves phase Nb0.975 Fe2.025, Jan Żukrowski and Stanisław M. Dubiel, Journal od Applied Physics, 123 (2018) 223902, tekst: https://doi.org/10.1063/1.5023342
  5. Mössbauer studies of β → α phase transition in Sn-rich solder alloys, Piotr Zachariasz, Agata Skwarek, Balázs Illés, Jan Żukrowski, Tamás Hurtony, Krzysztof Witek, Microelectronics Reliability 82, 165-170 (2018), tekst: https://doi.org/10.1016/j.microrel.2018.01.016
  6. Magneto‐Structural Properties of Multielement Ni–Cu–Co–Mn–Sn Heusler Bulk Alloys, A. Wojcik, W. Maziarz, M. Szczerba, M. Sikora, A. Żywczak, L. Hawelek, E. Cesari, Physica Status Solidi A 1800358 (2018), tekst: https://doi.org/10.1002/pssa.201800358
  7. Adhesive hybrid nanocomposites for potential applications in moulding sands technology, A. Kmita, D. Drożyński, A. Roczniak, M. Gajewska, M. Marciszko, K. Górecki, A. Baczmański, Composites. Part B, Engineering 146, 124–131 (2018), tekst: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.03.046
  8. Sn-BEA zeolites prepared by two-step postsynthesis method: Physicochemical properties and catalytic activity in processes based on MPV reduction, N. O. Popovych, P. I. Kyriienko, Y. Milott., L. Valentin, J. Gurgul, R. P. Sochac, J. Żukrowski, S. O. Solovieva, S. Dzwigaj, Microporous and Mesoporous Materials 268, 178–188, (2018), tekst: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2018.04.026
  9. Mössbauer study of Eu0.57Ca0.43Fe2As2 and Eu0.73Ca0.27(Fe0.87Co0.13)2As2: A comparison to ‘122’ iron-based superconductors parent compounds EuFe2As2 and CaFe2As2, K. Komendera, A. Błachowski, K. Ruebenbauer, J. Żukrowski, S.M. Dubiel, L. M. Tran, M. Babij, Z. Bukowski, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 457, 1–7 (2018), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.02.079
  10. Effect of 0.25 and 2.0 MeV He-Ion Irradiation on Short-Range Ordering in Model (EFDA) Fe-Cr Alloys, S. M. Dubiel, J. Żukrowski, and Y. Serruys, Metallurgical and Materials Transactions A 49A, 3729-3737 (2018), tekst: https://doi.org/10.1007/s11661-018-4656-6
  11. High Bragg reflectivity of diamond crystals exposed to multi-kW mm2 X-ray beams, Kolodziej Tomasz, Shvydko Yuri, Shu Deming, Kearney Steven, Stoupin Stanislav, Liu Wenjun, Gog Thomas, Walko Donald A., Wang Jin, Said Ayman, Roberts Tim, Goetze Kurt, Baldini Maria, Yang Wenge, Fister Timothy, Blank Vladimir, Terentyev Sergey, and Kim Kwang-Je, Journal of Synchrotron Radiation 25, 1022-1029 (2018), tekst: https://doi.org/10.1107/S1600577518007695
  12. Determination of oxygen vacancy limit in Mn substituted yttria stabilized zirconia, Joanna Stępień, Marcin Sikora, Czesław Kapusta, Daria Pomykalska, and Mirosław M. Bućko, Journal of Applied Physics 123, 185108 (2018), tekst: https://doi.org/10.1063/1.5019984
  13. Interplay of local structure, charge, and spin in bilayered manganese perovskites, Damian Rybicki, Marcin Sikora, Janusz Przewoznik, Czesław Kapusta, and John F. Mitchell, Physical Review B 97, 115158 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.115158
  14. Development of Ferrite-Based Temperature Sensors for Magnetic Resonance Imaging: A Study of Cu1−xZnxFe2O4, N. A. Alghamdi, J. H. Hankiewicz, N. R. Anderson, K. F. Stupic, R. E. Camley, M. Przybylski, J. Żukrowski, and Z. Celinski, Physical Review Applied 9, 054030 (2018), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.9.054030
  15. Research of Emission of Commercial Binders Used in ALPHASET Technology – Estimated Quantitative Analysis, A. Roczniak, M. Holtzer, A. Kmita, Archives of Foundry Engineering 18, 109 (2018), tekst: link
  16. Pyrolysis of organic ester cured alkaline phenolic resin: Identification of products, A. Kmita, A. Benko, A. Roczniak, A. Frączek-Szczypta, M. Holtzer, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 129, 6-12 (2018), tekst: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2017.12.014
  17. Thermal decomposition of foundry resins: A determination of organic products by thermogravimetry–gas chromatography–mass spectrometry (TG–GC–MS), A.Kmita, C.Fischer, K.Hodor, M.Holtzer, A.Roczniak, Arabian Journal of Chemistry 11, 380-387 (2018), tekst: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2016.11.003
  18. Comparative study of post-growth annealing of Cu(hfac)2,Co2(CO)8 and Me2Au(acac) metal precursors deposited by FEBID2, M. V. Puydinger dos Santos, A. Szkudlarek , A. Rydosz, Carlos Guerra-Nuñez, F. Béron, K. R. Pirota, S. Moshkalev, J. Alexandre Diniz, and I. Utke, Beilstein Journal of Nanotechnology 9, 91–101 (2018), tekst: https://doi.org/10.3762/bjnano.9.11
  19. 1s2p Resonant Inelastic X-ray Scattering Magnetic Circular Dichroism as a probe for the local and non-local orbitals in CrO2 , P. Zimmermann, N. Bouldi, M.O.J.Y. Hunault, M. Sikora , J.M. Ablett, J.-P. Rueff, B. Lebert, P. Sainctavit, F.M.F. de Groot, and A. Juhin, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 222, 74 (2018), tekst: https://doi.org/10.1016/j.elspec.2017.08.004