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, dwuwarstwy grafenowe skręcone o kąt magiczny itp.), 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 (przykład 1, przykład 2). W prowadzonych badaniach wykorzystywany jest komputer o dużej mocy obliczeniowej TeraACMiN.

 

Kierownik

  • dr hab. inż. Michał Zegrodnik, prof. AGH (Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

Członkowie

  • dr Andrzej Biborski (Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
  • dr hab. inż. Michał Nowak, prof. AGH (Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

 

Aparatura badawcza

 

Otwarte tematy na prace doktorskie

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

  • Własności pojedynczych warstw dichalkogenków metali przejściowych: transport elektronowy (praca magisterska, Daniel Gut) 
  • 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

 

Lista publikacji

2021

  1. 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
  2. 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, published online (2021), tekst: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-648X/abcff6

2020

  1. 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
  2. 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
  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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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 
  8. 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
  9. 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 

2017

  1. Universal properties of high-temperature superconductors from real-space pairing: Role of correlated hopping and intersite Coulomb interaction within the t−J−U model, Michał Zegrodnik, Józef Spałek, Phys. Rev. B 96, 054511 (2017), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.054511
  2. Antiferromagnetism, charge density wave, and d-wave superconductivity in the extended t-J-U model: role of intersite Coulomb interaction and a critical overview of renormalized mean field theory, Marcin Abram, Michał Zegrodnik, Józef Spałek, J. Phys.: Condens. Matter 29 365602 (2017), tekst: https://doi.org/10.1088/1361-648X/aa7a21
  3. Metallization of solid molecular hydrogen in two dimensions: Mott-Hubbard-type transition, Andrzej Biborski, Andrzej P. Kądzielawa, Józef Spałek, Phys. Rev. B 96, 085101 (2017), tekst: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.085101
  4. Effect of interlayer processes on the superconducting state within the t−J−U model: Full Gutzwiller wave-function solution and relation to experiment, M. Zegrodnik, J. Spałek, PHYSICAL REVIEW B 95 024507 (2017), tekst: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.95.024507
  5. Universal properties of high-temperature superconductors from real-space pairing: t-J-U model and its quantitative comparison with experiment, J. Spałek, M. Zegrodnik, J. Kaczmarczyk, PHYSICAL REVIEW B 95 024506 (2017), tekst: http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.95.024506
  6. Atomistic origin of the thermodynamic activation energy for self-diffusion and order-order relaxation in intermetallic compounds II: Monte Carlo simulation of B2-ordering binaries, P. Sowa, A. Biborski, M. Kozłowski, R. Kozubski, I. V. Belova, G. E. Murch, Philosophical Magazine 97, 1375 (2017), tekst: http://dx.doi.org/10.1080/14786435.2017.1296199
  7. Atomistic origin of the thermodynamic activation energy for self-diffusion and order-order relaxation in intermetallic compounds I: analytical approach, P. Sowa, A. Biborski, M. Kozłowski, R. Kozubski, I. V. Belova, G. E. Murch, Philosophical Magazine 97, 1361 (2017), tekst: http://dx.doi.org/10.1080/14786435.2017.1302101

2016

  1. Interplay between quantum confinement and Fulde–Ferrell–Larkin–Ovchinnikov phase in superconducting nanofilms, P. Wójcik, M. Zegrodnik, Physica E 83, 442-449 (2016), tekst: http://dx.doi.org/10.1016/j.physe.2016.01.020
  2. Tunneling conductance through the half-metal/conical magnet/superconductor junctions in the adiabatic and non-adiabatic regimes: Self-consistent calculations, P. Wójcik, M. Zegrodnik, B. Rzeszotarski, J. Adamowski, Physica E 83, 466-476 (2016), tekst: http://dx.doi.org/10.1016/j.physe.2015.12.021
  3. Dot-ring nanostructure: Rigorous analysis of many-electron effects, A. Biborski, A. P. Kądzielawa, A. Gorczyca-Goraj, E. Zipper, M. M. Maśka and J. Spałek, Scientific Reports 6, 29887 (2016), tekst: http://dx.doi.org/10.1038/srep29887

2015

  1. Spontaneous Appearance of the Spin-Triplet Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov Phase in a Two-Band Model: Possible Application to LaFeAsO1−x Fx, M. Zegrodnik, J. Spałek, Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 28, 1155-1160 (2015), tekst: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10948-014-2800-0
  2. Even-parity spin-triplet paired states by combined effect of Hund’s rule and correlations in two-band Hubbard model: a brief overview, M. Zegrodnik, Philosophical Magazine 95, 574-582 (2015), tekst: http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14786435.2014.965767
  3. Fifty years of Hubbard and Anderson lattice models: from magnetism to unconventional superconductivity - A brief overview, J. Spałek, Philosophical Magazine 95, 661-681 (2015), tekst: http://dx.doi.org/10.1080/14786435.2014.969352
  4. Fulde-Ferrell state induced by the orbital effect in a superconducting nanowire, P. Wójcik, M. Zegrodnik, J. Spałek, PHYSICAL REVIEW B 91, 224511 (2015), tekst: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.224511
  5. Orbital effect on the in-plane critical field in free-standing superconducting nanofilms, P. Wójcik, M. Zegrodnik, Physica Status Solidi B 252, 2096-2103 (2015), tekst: http://dx.doi.org/10.1002/pssb.201552067
  6. Combined shared and distributed memory ab-initio computations of molecular-hydrogen systems in the correlated state: Process pool solution and two-level parallelism, A. Biborski, A. P. Kądzielawa , J. Spałek, Computer Physics Communications 197, 7-16 (2015), tekst: http://dx.doi.org/10.1016/j.cpc.2015.08.001
  7. Discontinuous transition of molecular-hydrogen chain to the quasiatomic state: Combined exact diagonalization and ab initio approach, A. P. Kądzielawa, A. Biborski, and J. Spałek, PHYSICAL REVIEW B 92, 161101(R) (2015), tekst: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.92.161101
  8. Criticalities in the itinerant ferromagnet UGe2, M. M. Wysokiński, M. Abram, and J. Spałek, PHYSICAL REVIEW B 91, 081108(R) (2015), tekst: http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.91.081108

2014

  1. Even-parity spin-triplet pairing by purely repulsive interactions for orbitally degenerate correlated fermions, M. Zegrodnik, J. Bünemann and J. Spałek, Journal of New Journal of Physics 16, 033001 (2014), tekst: http://iopscience.iop.org/1367-2630/16/3/033001
  2. Influence of the electron density on the thickness-dependent energy gap oscillations in superconducting metallic nanofilms, P. Wójcik and M. Zegrodnik, Physica Status Solidi B 251, 1069–1075 (2014), tekst: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pssb.201350407/abstract
  3. Quantum size effect on the paramagnetic critical field in free-standing superconducting nanofilms, P. Wójcik and M. Zegrodnik, Journal of Physics: Condensed Matter 26, 455302 (2014), tekst: http://iopscience.iop.org/0953-8984/26/45/455302
  4. Spontaneous appearance of nonzero-momentum Cooper pairing: Possible application to the iron-pnictides, M. Zegrodnik and J. Spałek, PHYSICAL REVIEW B 90, 174507 (2014), tekst: http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.90.174507
  5. Semigrand Canonical and Kinetic Monte Carlo simulations of binary B2-ordered nano-films with triple defects, P. Sowa, A. Biborski, R. Kozubski, E.V. Levchenko, A.V. Evteev, I.V. Belova, G.E. Murch, Intermetallics 55, 40–48 (2014), tekst: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0966979514001976
  6. SiC (0001) and (0001¯) surfaces diffusion parameters estimated by means of atomistic Kinetic Monte Carlo simulations, M. Kozlowski, P. Sowa, A. Biborski, R. Kozubski, Materials Letters 132, 413–416 (2014), tekst: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X1401177X
  7. “Order-Order” Kinetics in Triple-Defect B2-Ordered Binary Intermetallics: Kinetic Monte Carlo Simulation, A. Biborski, R. Kozubski, V. Pierron-Bohnes, Diffusion Foundations 2, 191–220 (2014), tekst: http://www.scientific.net/DF.2.191
  8. H2 and (H2)2 molecules with an ab initio optimization of wave functions in correlated state: electron–proton couplings and intermolecular microscopic parameters, A. P. Kądzielawa, A. Bielas, M. Acquarone, A. Biborski, M. M. Maśka and J. Spałek, New Journal of Physics 16, 123022 (2014) , tekst: http://iopscience.iop.org/1367-2630/16/12/123022/
  9. Ferroelectric quantum criticality, S. E. Rowley, L. J. Spałek, R. P. Smith, M. P. M. Dean, M. Itoh, J. F. Scott, G. G. Lonzarich and S. S. Saxena, NATURE PHYSICS 10, 367–372 (2014), tekst: http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys2924.html
  10. High-temperature superconductivity in the two-dimensional t–J model: Gutzwiller wavefunction solution, J. Kaczmarczyk, J. Bünemann and J. Spałek, New Journal of Physics 16, 073018 (2014), tekst: http://iopscience.iop.org/1367-2630/16/7/073018
  11. Effect of thermodynamic fluctuations of magnetization on the bound magnetic polaron state in ferromagnetic semiconductors, H. Bednarski and J. Spałek, New Journal of Physics 16, 093060 (2014), tekst: http://iopscience.iop.org/1367-2630/16/9/093060