Maciej Śmiertka, doktorant z Katedry Fizyki Doświadczalnej jest głównym autorem publikacji, która ukazała się w prestiżowym Nature Communications. Praca dotyczy nowoczesnych materiałów 2D, w których ekscytony mogą być nośnikami informacji lub energii. 

Maciej Śmiertka w Laboratorium Optycznej Spektroskopii Nanostruktur 

Zespół naukowców, którym kieruje prof. Paulina Płochocka (Katedra Fizyki Doświadczalnej) bada podstawowe własności elektroniczne i optyczne nowoczesnych materiałów dwuwymiarowych. Szczególną rolę w ich pracach odgrywają tzw. ekscytony - wytwarzane światłem kwazicząstki niezwykle czułe na zmiany właściwości ciał stałych (takich jak porządek magnetyczny, drgania sieci krystalicznej czy naprężenia).

Artykuł „Distinct magneto-optical response of Frenkel and Wannier excitons in CrSBr” powstał przy współpracy zespołu naszych fizyków z naukowcami i inżynierami z Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych w Tuluzie (LNCMI). Naukowcy prowadzili pomiary stosując spektroskopię optyczną w bardzo wysokim polu magnetycznym (do ok. 85–90 T ) korzystając z unikalnej aparatury dostępnej właśnie w tym ośrodku. 

Obiektem eksperymentu były ekscytony (kwazicząsteczki – związana elektrostatycznie para elektron-dziura) w warstwowym materiale magnetycznym CrSBr, który należy do rodziny materiałów dwuwymiarowych, podobnie jak grafen. CrSBr ma wiele zalet materiałów dwuwymiarowych – np. dużą wytrzymałość, dobrą stabilność chemiczną (nie degraduje się w powietrzu), ale dodatkowo wyróżnia się silnym sprzężeniem światła z magnetyzmem. 

Stosując spektroskopię optyczną oraz obliczenia teoretyczne prowadzone we współpracy z teoretykami z National Laboratory of the Rockies w USA - nasi fizycy wykazali współistnienie dwóch odmiennych typów ekscytonów. 

- W jednym materiale widzimy dwa zupełnie różne typy ekscytonów, które inaczej reagują na magnetyzm – opisuje efekty badań Maciej Śmiertka. - To daje nowe możliwości wykorzystania światła jako narzędzia do badania i kontroli właściwości magnetycznych materiałów 2D.

Maciej Śmiertka - badania

Jak dodaje prof. Paulina Płochocka – praca naszych badaczy pokazuje, że ekscytony mogą pełnić rolę czułych sond optycznych stanu magnetycznego oraz oddziaływań fononowych (kluczowy mechanizm wpływający na własności transportowe i optyczne) w materiale, co otwiera nowe możliwości zastosowań.  – Na przykład umożliwia to precyzyjne sterowanie spinami i przepływem informacji kwantowej, co z kolei otwiera drogę do budowy nowej generacji komputerów kwantowych i urządzeń do przetwarzania danych – mówi prof. Płochocka. 

Prof. Paulina Płochocka pracuje w Katedrze Fizyki Doświadczalnej WPPT, jest także zatrudniona na stanowisku badawczym we Francuskiej Akademii Nauk (fr. Centre national de la recherche scientifique – CNRS). Od 2012 prowadzi grupę badawczą Elektroniki Kwantowej (ang. Quantum Electronics). Zajmuje się badaniem struktury elektronowej i właściwości optycznych nowych materiałów półprzewodnikowych ze szczególnym uwzględnieniem bardzo wysokich pól magnetycznych i ultraniskich temperatur w zakresie mK. Jest autorką i współautorką ponad 100 artykułów naukowych opublikowanych w prestiżowych czasopismach specjalistycznych o międzynarodowym zasięgu, w tym w czasopismach o wysokim współczynniku oddziaływania (ang. impact factor), np. Energy & Environmental Science, Nature Materials, Nature Physics, Nano Letters i Physical Review Letters. Prowadzi badania w Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych w Tuluzie (LNCMI), a od 2019 roku zaczęła również budować swoją grupę badawczą w Katedrze Fizyki Doświadczalnej, która rozwija tę samą tematykę, co jej zespół w Tuluzie. 

 prof. Paulina Płochocka