logo IOP

ZPRÁVA O ČINNOSTI Fyzikálního ústavu AVČR
ZA ROK 2005

1. Vědecká činnost pracoviště a uplatnění jejích výsledků

1a) Stručná charakteristika vědecké činnosti pracoviště

Základní činností Fyzikálního ústavu AVČR je výzkum především v oblastech fyziky elementárních částic, kondenzovaných systémů, pevných látek, optiky a laserového plazmatu.
Postupná modernizace laboratoří FZÚ umožňuje jeho badatelům nejen lépe se zapojovat do světového fyzikálního výzkumu, ale též přijímat zahraniční pracovníky i na delší pracovní pobyty, zejména pak doktorandy z Evropské unie, kteří v rámci různých programů „Marie Curie“ přicházejí získat v našem ústavu odborné zkušenosti. Nadále pokračuje spolupráce s předními zahraničními laboratořemi, jako jsou např. CERN, DESY, FERMILAB, Institut Laue Langevin, synchrotrony ESFR v Grenoblu, ELETTRA v Terstu a APS v Chicagu. Významná je účast společné s ÚFP laboratoře PALS v konsorciu předních evropských laserových laboratoří LASERLAB-EUPROPE a náš podíl na mezinárodním projektu "Pierre Auger Observatory". Regionální výpočetní centrum pro fyziku částic, které je součástí výpočetního centra ústavu, je certifikovanou částí mezinárodní výpočetní gridové sítě projektů EGEE (Enabling Grid for E-sciencE) a CERN LCG (LHC Computing Grid), slouží pro potřeby fyziky částic celé ČR a jeho služby se stále rozšiřují. Nedávno modernizované laboratoře, jako jsou laboratoř MBE, která se věnuje přípravě vícevrstvých struktur polovodičů, laboratoř diamantových vrstev či laboratoř tenkých vrstev, svými výsledky významně přispívají k rozvoji spintroniky a výzkumu nanostruktur. I další laboratoře FZÚ jsou aktivně zapojeny do významných evropských i mimoevropských výzkumných programů.
Výzkumná činnost a provoz FZÚ byly finančně zajišťovány především pěti výzkumnými záměry, čtyřmi Centry základního výzkumu programu MŠMT, 134 projekty podporovanými domácími poskytovateli a dalšími 29 granty a projekty financovanými ze zahraničí. Zvýšená pozornost je trvale věnována výchově nové vědecké generace, popularizaci výsledků fyzikálního výzkumu a možnostem jejich praktického využití.
Bohatá je spolupráce s vysokými školami zejména Univerzitou Karlovou, Universitou Palackého v Olomouci, ČVUT a VŠCHT, a to nejen v oblasti výzkumu, ale i v pedagogické činnosti a výchově doktorandů. Společný výzkum je provozován v rámci Center základního výzkumu, společných laboratoří s VŠ a společných výzkumných projektů. Současně je FZÚ školícím pracovištěm pro studenty magisterského a doktorského studia. Péče Fyzikálního ústavu o zahraniční doktorandy byla kromě jiného podporována projekty EU.

1b) Výčet vybraných nejdůležitějších výsledků vědecké činnosti pracoviště a jejich aplikací

Z řady výsledků vědeckých pracovníků a badatelských kolektivů je v příloze k této zprávě uveden formou anotace jeden příspěvek za každý výzkumný záměr FZÚ, a to:

Pružný rozptyl protonů při vysokých energiích.
Infračervené světlo odhaluje feroelektrické uspořádání nanometrických rozměrů.
Magneto-kalorické jevy v intermetalických sloučeninách za vysokých tlaků.
Nízkoteplotní plazmová depozice oxidových tenkých vrstev.
Rentgenová holografie s atomárním rozlišením.

 

Z dalších významných výsledků FZÚ ještě jako příklady uvádíme:

1.             Byly připraveny 100 až 2000 nm tenké vrstvy nanokrystalického diamantu. Samo-nosné membrány získané z tohoto materiálu jsou velice hladké, homogenní (30–100 nm zrna) a transparentní pro UV až IČ záření. Byla prokázána existence nového typu defektu ve struktuře těchto membrán a byly uskutečněny první úspěšné pokusy s využitím těchto vrstev jako bio-čipů pro DNA analýzu. - Diamond Relat. Mat. 14: 393-397 (2005). (C).
2.             Byla pozorována kolosální tunelová neizotropní magnetická rezistence v laterální nanokonstrikci (Ga,Mn)As. - Phys. Rev. Lett. 94: 127202 (2005). (B).
3.             V laboratoři PALS byla změřena s nanometrovým rozlišením pomocí interferometrie využívající RTG laserový svazek o vlnové délce 21,2 nm deformace tenkých vrstev niobu pod vlivem vysokého napětí až 80 MV/m. - J. Appl. Phys. 98: 044308 (2005). (B).
4.             Byla použita nová kombinace anorganické amorfní matrice dopované organickými barvivy pro velmi rychlé scintilační materiály se spektrálně laditelnou odezvou, která je vhodná pro polovodičové fotodetektory. - Appl. Phys. Lett. 86: 101914 (2005). (C).
5.             Byl rozšířen program TB-DFT-MD Fireball sloužící k manipulaci s atomy při interakci hrotu se vzorkem. Analýzou STM/AFM záznamů se podařilo objasnit elektronové struktury a transportní procesy v nanostrukturách hliníku a na površích křemíku. - Nanotechnology 16: 1023 (2005); Phys. Rev. B71: 113402 (2005) a 235101 (2005). (B).
6.             Byla vyvinuta nová metoda zobecňující “charge-flipping” techniku pro ab initio rekonstrukci krystalových struktur ve více než trojdimenzionálním prostoru. - Acta Cryst. A60: 604-610 (2005). (B).
7.             Analýzou dat získaných z více než miliardy případů srážek antiprotonu s protonem, které byly zaznamenány v rámci experimentu D0 na urychlovači Tevatron ve Fermilab u Chicaga a z významné části zpracovány v Regionálním výpočetním centru FZÚ, se podařilo objasnit řadu otázek týkajících se produkce částic obsahujících b-kvark. - Phys. Rev. Lett. 95:171801, 2005.(B).
8.             Sledováním skluzu přes dvojčatovou hranici zrn během deformace bikrystalů Fe-Si v elektronovém mikroskopu se podařilo prokázat, že mechanizmus skluzu má více forem než se dosud předpokládalo přičemž některé z nich nejsou důsledkem reakcí dislokací v hranici. - J. Mat. Sci. 40: 3247-3254 (2005). (B).
9.             Byl vypracován pravděpodobnostní model biologických účinků ionizujících částic, který započítává poškození buněčné DNA jednotlivými částicemi, kolektivní účinek dopadu mnoha částic a buněčné reparační procesy. - Phys. Med. Biol. 50: 1433-1447 (2005). Článek byl nakladatelstvím Institute of Physics Publishing, Bristol zařazen do seznamu prací, které přinášejí podstatný pokrok. (B).
10.         Byl nalezen nový způsob růstu křemíkových vrstev pomocí permanentních magnetů umístěných pod substrát. Magnetické pole, ovlivňující výboj ve směsi silanu a vodíku, tak vytváří podmínky pro růst mikrokrystalických oblastí v jinak amorfním křemíku. - Appl. Phys. Lett. 87: 011901 (2005). (C).
11.         Byla navržena a realizována nová metoda pěstování orientovaných bikrystalů slitinových materiálů se zkrutovou hranicí zrn. Navíc se podařilo pomocí řízeného žíhání bikrystalu při teplotách pod bodem tání odstranit nežádoucí makrosegregaci složek. – J. Crystal Growth 275: e1597–e1602 (2005). (C).
12.         Byla vypracována teorie středního pole pro dvoučásticové rozptylové procesy elektronů v silně znečistěných kovech a kovových slitinách. Na rozdíl od existujících přístupů se podařilo konsistentně popsat různé typy přechodů kov-izolátor včetně vymizení difuse a vzniku Andersonovy lokalizace. - Phys. Rev. B71, 033103 a 245106 (2005). (B).
13.         Kombinací ab initio výpočtů elektronové struktury a metody GPM byla studována fázová stabilita a uspořádání v binárních bcc slitinách Mo-Ta, Ta-W a Mo-W. Srovnáním s experimentálními daty a s jinými teoretickými výsledky bylo ukázáno, že tento kombinovaný přístup je velmi dobře aplikovatelný i pro ternární systémy (Mo-Ta-W). - Phys. Rev. B71, 094206 (2005). (B).
14.         Byla změřena disperze Rayleighových vln na různě drsných površích GaAs krystalů pomocí nedestruktivního laserového-akustického analyzátoru. Výsledky měření jsou v dobré schodě s předloženým modelem. - Thin Solid Films 491: 184 (2005). (B).
15.         Novou metodou MAPLE – Matrix Assisted Pulsed Laser Evaporation – byly připraveny organické vrstvy materiálů jako fibrinogen, pullulan, polyvinylalkohol, kryoglobulin, InAcAc, ftalocyaniny (PhNi, PhFE and PhCo) a porphyrin (CuTTP). Výsledky naznačují, že tato metoda bude vhodná pro přípravu optických biosenzorů. - Thin Solid Films 495: 308-311 (2006.) (C).
16.         Byly změřeny rychlosti ablace různých organických polymerů pomocí 46.9 nm laserového záření a bylo doloženo, že za klíčový ablační proces lze považovat radiolýzu polymerních řetězců XUV fotony. - Appl. Phys. Lett. 495: 034109 (2005).(C).
17.         Byl navržen a vyvinut vysoce laditelný frekvenční filtr v sub-THz spektrální oblasti, který využívá kombinace optických vlastností tzv. fotonických krystalů a dielektrických vlastností feroelektrik a opto-THz polovodičový přepínač a modulátor. - Opt. Lett. 30: 1992-1994 (2005). (C).
18.         Pomocí metody založené na dekonvoluci „time-of-flight“ spekter iontových proudů byly poprvé stanoveny časové závislosti proudů iontů jednotlivých nábojů emitovaných z laserem generovaného plazmatu. - Plasma Phys. Control. Fusion 47: 1339-1349 (2005). (B).
19.         Byla vypracována nová metoda přípravy supravodiče (Sm0.33Eu0.33Gd0.33)Ba2Cu3Oy, který levituje již při teplotě kapalného kyslíku 90,2 K. Tato metoda, která může ovlivnit průmyslovou výrobu vysoce kvalitních supravodičových magnetů, je založena na redukci rozměrů nesupravodivých částic Gd2BaCuO5 až do rozsahu několika nanometrů. - Supercond. Sci. Technol. 18: L9-L12 (2005). (C).
20.         Poprvé byla popsána silná lokální dielektrická anizotropie v polárních nanoklastrech relaxačních feroelektrik se strukturou perovskitu. - J. Appl. Phys. 98: 074103 (2005). (B).

1c) Nejvýznamnější popularizační aktivity pracoviště:

Letošní ročník Československého časopisu pro fyziku, jehož vydavatelem je FZÚ, byl věnován Mezinárodnímu roku fyziky 2005 a laureátům Nobelovy ceny za fyziku v roce 2004. Časopis podal zevrubný přehled o fyzikálním výzkumu v České i Slovenské republice. Spolu s nejdůležitějšími fyzikálními fakultami, jakými jsou MFF UK a FJFI ČVUT v Praze, využila tuto jedinečnou příležitost prezentovat na domácí půdě své výzkumné aktivity většina kateder fyziky jak českých tak i slovenských vysokých škol. Dalšími články se představila pracoviště AVČR, přičemž výsledkům výzkumu ve FZÚ z posledních dvou let bylo věnováno celé 4. číslo časopisu.
Během letošního Týdne vědy a techniky, kterému dominovala fyzika, přednášeli v budově Akademie věd na Národní třídě RNDr. T. Jungwirth, PhD: „Spinový Hallův jev a spintronika“, Prof. RNDr. I. Pelant, DrSc.: „Nanotechnologie, křemík a informatika“ a RNDr. F. Slanina, CSc.: „Sítě kolem nás a v nás: od Internetu k DNA“. K diskusi u Kulatého stolu „O moderní fyzice a jejích interdisciplinárních vazbách“ byli přizváni RNDr. T. Jungwirth, PhD a student J. Hron, stážista FZÚ. Kromě toho vystupovali naši pracovníci i ve sdělovacích prostředcích včetně televizní upoutávky na Dny otevřených dveří. V těch dnech si laboratoře FZÚ prohlédli 544 návštěvníci a s ÚFP společnou laboratoř PALS další 383 zájemci, přičemž většinu z nich tvořili středoškolští studenti.
Exkurze domácích i zahraničích studentů probíhaly ovšem ve FZÚ během celého roku 2005. Ústav pravidelně navštěvuje např. třída žáka, který velmi dobře uspěje v celo-pražské soutěži „O klobouk kouzelníka Pokustóna“ nebo vybraní středoškoláci z celé ČR - účastníci „Fyzikálního týdne“ pořádaného FJFI ČVUT. Naši badatelé jsou naopak zváni jako přednášející na různé akce pořádané středními i vysokými školami.
Fyzikální ústav se také podílí na projektu „Otevřená věda“, jehož nositelem je KAV. Řada našich badatelů přispívá svými přednáškami k dalšímu vzdělávání středo-školských profesorů a na svých pracovištích vede stáže středoškoláků.
Nakladatelství ELSEVIER vydalo knihu prof. J. Šestáka, DrSc. „Science of Heat and Thermophysical Studies“ a nakladatelství ACADEMIA vydalo knihu „Physics in Prague“, jejímiž editory jsou Ing. Jiří Janata, CSc. a prof. Ing. Jiří Niederle, DrSc.
Fyzikálnímu ústavu věnovaly i letos pozornost sdělovací prostředky jako ČT, ČRo, BBC, vzdělávací časopisy a deníky s celorepublikovou i regionální působností. Pracovníci ústavu přibližovali nejširší veřejnosti aktuální témata fyziky řadou interview, popularizačních článků a přednášek. Například na ČT1 v pořadu České hlavy již byly odvysílány tyto reportáže z našich laboratoří: Měření na cestě do doby sluneční, Baterie nové generace, Suprehladká zrcadla, Senzor butanu, Počítače bez chlazení, Nejjasnější rentgenový paprsek, Jak vidět atom, Textilie s pamětí, Spiny mění elektroniku, Supermagnety, Laser se sílou hvězdy.
 

 

1d) Domácí a zahraniční ocenění zaměstnanců pracoviště:

 

 

1e) Závažné specifické informace o pracovišti, změnách v jeho struktuře a vědecké orientaci, o výsledcích atestací a o překážkách a problémech v činnosti pracoviště:

V letošním roce zahájila svoji činnost ve FZÚ čtyři Centra základního výzkumu programu MŠMT. Jsou to: Centrum laserového plazmatu, Centrum částicové fyziky, Centrum nanotechnologií a materiálů pro nanoelektroniku a Centrum biomolekul a komplexních molekulových systémů, jehož koordinátorem je ÚOCHB AVČR .
Vědecká rada FZÚ schválila zřízení nového vědeckého oddělení nízkoteplotního plazmatu v sekci Optika.

2.  Vědecká a pedagogická spolupráce pracoviště s vysokými školami

2a)  Nejvýznamnější vědecké výsledky pracoviště vzniklé ve spolupráci s vysokými školami

V rámci projektu cíleného výzkumu „Nedestruktivní testování struktur litiny magnetickou adaptivní metodou“ (AVČR č. 1QS100100508), který řešíme společně s Technickou universitou v Liberci, jsme se věnovali přípravě litinových a ocelových vzorků a optimalizaci podmínek spolehlivé aplikace měřících/magnetizačních hlav, a to jak numericky, tak i experimentálně. - Rev. Sci. Instrum. 76: 104701 (2005).
Ve spolupráci s MFF UK byla rozšířením metody středního pole spočtena elektronová struktura d fáze plutonia. Při porovnání s nedávnými experimentálními výsledky byl získán překvapivě dobrý souhlas. - Europhys. Lett. 69: 588 (2005).
Společně s VŠCHT Praha byly stanoveny podmínky růstu bikrystalů Fe–Si s vysokoenergetickými hranicemi zrn a popsána jejich migrace. - Mater. Sci. Forum 482: 199–202 (2005) a J. Crystal Growth 275: e1591–e1596 (2005).
Fyzikální vlastnosti laserové struktury, která byla připravena metodou organokovové epitaxe na bázi GaAs/InAs, byly změřeny ve spolupráci s FEL ČVUT nejen pomocí standardních charakterizačních technik, ale i pomocí unikátní techniky fotomodulační reflektanční spektroskopie. - phys. stat. sol. (c) 2: 1319-1324 (2005).

2b)  Nejvýznamnější výsledky činnosti výzkumných center a dalších společných pracovišť ústavu s vysokými školami

Nesporně nejvýznamnějším výsledkem pracovníků Centra nanotechnologií a materiálů pro nanoelektroniku - LC510 je objev spinového Hallovu jevu, kterého bylo dosaženo v rámci širší mezinárodní spolupráce - Phys. Rev. Lett. 94: 047204 (2005). Kromě toho se velmi dobře rozvíjí výzkum tenkovrstvých feromagnetických polovodičů (Ga,Mn)As. Vybrané feromagnetické vrstvy byly v rámci Centra poskytnuty laboratoři MFF UK pro studium časově a spinově rozlišené laserové spektroskopie. Ve dnech 12. a 13. prosince 2005 byl uspořádán pracovní seminář o spintronice a magnetických polovodičích s početnou účastí spolupracujících expertů z Velké Britanie a USA. - Phys. Rev. B 72: 165204 (2005).
Laboratoř THz spektroskopie oddělení dielektrik je spoluřešitelem projektu Centrum biomolekul a komplexních molekulárních systémů - LC512. Experimenty realizované v rámci tohoto výzkumného centra, tzv. optické excitace – THz sondování, umožňují studium ultrarychlé odezvy kondenzovaných látek v daleké infračervené oblasti. Matematicky a fyzikálně korektní zpracování experimentálních dat musí brát v úvahu velké množství jevů, zejména míchání frekvencí spojené s ultrarychlým vývojem studovaného systému, efekty šíření a dramatické změny tvaru volně se šířících ultrakrátkých THz pulsů a odezvu THz senzoru. Poprvé byl přesně odvozen vztah mezi touto komplexní odezvou a skutečnou dynamikou nositelů náboje. Spektra interpretovaná touto metodou umožňují jednoduše analyzovat charakter pozorovaných procesů, jako je např. dynamika lokalizovaných či delokalizovaných stavů. Touto metodou byly poprvé studovány mechanismy fotoionizace atmosférických plynů pomocí THz záření s pikosekundovým časovým rozlišením. Byla vyvinuta nová metoda a postaveno nové experimentální uspořádání pro THz mikroskopii v blízkém poli s mikronovým prostorovým rozlišením. - J. Chem. Phys 122: 104503 a 104504 (2005), J. Appl. Phys. 98: 014910 1–5 (2005).
Významnou součástí činnosti Centra částicové fyziky - LC527 je vývoj detektorů částic pro experimenty plánované na existujících i budovaných urychlovačích. V roce 2005 jsme dosáhli např. těchto výsledků:

  • Dokončili jsme vývoj komponent pro detektor experimentu ATLAS na urychlovači LHC v CERN a podíleli se na jejich instalaci. Dále jsme dokončili vývoj, výrobu a testování zdrojů nízkého napětí a 128 těchto zdrojů jsme instalovali do hadronového kalorimetru TILECAL. - Nucl. Instrum. Meth. A 546: 99-10 (2005).

  • Při vývoji detektoru pro budoucí lineární urychlovač ILC jsme převzali zodpovědnost za vývoj a výrobu kalibračního systému hadronového kalorimetru a pokračovali ve vývoji křemíkových senzorů pro elektromagnetický kalorimetr. Zkonstruovali jsme prototyp kalibrační elektroniky.

  • Na urychlovači HERA v DESY jsme pro experiment H1 vyvinuli a zkonstruovali elektronické bloky pro vrcholový detektor FST. Mezi nejvýznamnější výsledky patří stanovení účinných průřezů produkce kvarků c a b. - Phys. Lett. B621: 56-71 (2005) .

    Společná s Ústavem fyziky plazmatu laboratoř PALS úspěšně zajišťovala realizaci dvou velkých projektů Centra laserového plazmatu - LC528 programu MŠMT a společného čtyřletého projektu konsorcia 17 evropských laserových pracovišť s názvem LASERLAB-EUROPE (kontrakt RII3-CT-2003-506350), zahrnutého do 6. Rámcového programu EU (specifický program Structuring the European Research Area, podprogram Integrated Infrastructure Initiative) včetně přístupu experimentálních týmů z EU ke spolupráci na výkonových laserových zařízeních PALS. Kromě toho se zúčastňujeme společných výzkumných aktivit (Joint Research Activities - JRA) tohoto konsorcia. V laboratoři SOFIA se pokračuje ve vývoji vysokovýkonových femtosekundových laserových systémů (aktivita Overcoming the Technology Barriers – OTTER). K dalším společným aktivitám konsorcia patří i akce Management a Networking. 31. srpna jsme v rámci Lasernet uspořádali mezinárodní poradu na téma radiační bezpečnost laserových zařízení a ve dnech 1. a 2. září pak jsme v rámci „Networking“ zorganizovali mezinárodní Workshop o plazmových rentgenových laserech. Kromě toho se na pracovištích Centra v rámci projektu Marie Curie Training Site vystřídalo několik zahraničních doktorandů, kteří pod vedením jednotlivých pracovníků Centra dosáhli významných výsledků, zejména ve využití laserového plazmatu jako zdroje rentgenového koherentního i nekoherentního záření a urychlených vysoce ionizovaných iontů. Kladem je i to, že domácí experimentální činnost mohla být recipročně doplněna např. o náš přístup k nově spuštěnému laseru na volných elektronech v DESY Hamburk. Team z PALS se svým projektem laserové ablace povrchů měkkým RTG zářením je prozatím jedním jen ze dvou zahraničních, které získaly přístup k tomuto unikátnímu experimentálnímu zařízení. - Laser Part. Beams 23: 177-182 (2005); Plasma Phys. Control. Fusion 47: B503-B512 (2005); Appl. Phys. Lett. 86: 081502 (2005); J. Plasma Phys. 71; 35-51 (2005).
    Spolupráce SLO s PřF UP v Olomouci se soustředila na vývoj metody měření statistiky počtu fotonů kvantových polí pomocí intenzifikované CCD kamery. Metoda byla aplikována na mnohabodové pole získané parametrickou fluorescencí v krystalu LiIO3. Byl prokázán kvantový charakter pole jak pomocí rekonstrukce kvantového stavu tak i přímo z experimentálních dat - Phys. Rev. A71: 033815 (2005), New J. Phys. 7: 125 (2005). Dále byla věnována pozornost zjednodušení experimentálního uspořádání pro měření klonování neznámých fotonových stavů. Bylo navrženo experimentální uspořádání pro kódování informace do jednofotonových stavů světla a byl vybudován vláknový interferometr, který je schopen přenést kódování informace do třídimenzionálního kvantového stavu. - Acta Phys. Hung. B 23: 11 a 143 (2005), Mod. Phys. Lett. B 1: 195 (2005).
    V rámci společné laboratoře s MFF UK bylo teoreticky popsáno energetické spektrum 4f elektronů v manganitech. Tím byl učiněn důležitý krok k pochopení mikroskopických interakcí a procesů určujících význačné vlastností těchto materiálů včetně tzv. kolosální magnetoresistence. - Phys. Rev. B 71: 024417 (2005). Dále bylo na základě magnetických měření za vysokých tlaků na optimalizovaném složení UCo1-z(Ni0.5Fe0.5)zAl prokázáno v souladu s předpovědí ab-initio výpočtů elektronové struktury, že stabilizace ferromagnetického uspořádání je způsobena anisotropní změnou mřížkových parametrů. - Phys. Rev. B 71: 094437(2005).

    • 2c)  Informace o spolupráci s vysokými školami na uskutečňování doktorských studijních programů (DSP) a magisterského a bakalářského studia

    FZÚ vychovává doktorandy společně s MFF UK, FJFI a FEL ČVUT Praha, Přírodovědeckou fakultou UP Olomouc a VŠCHT Praha ve 4 programech (fyzika, aplikace přírodních věd, elektrotechnika a informatika, chemie a technologie materiálů), které mají řadu akreditovaných oborů: biofyzika, chemická a makromolekulární fyzika; fyzika kondenzovaných látek a materiálový výzkum; fyzika plazmatu a ionizovaných prostředí; fyzika povrchů a rozhraní; kvantová optika a optoelektronika; subjaderná fyzika; teoretická fyzika, astronomie a astrofyzika; fyzikální inženýrství; elektronika; elektrotechnologie a materiály; aplikovaná fyzika; fyzika kondenzovaných látek; optika a optoelektronika; obecná fyzika a matematická fyzika; materiálové inženýrství; metalurgie.
    Při uskutečňování magisterského studia na Matematicko-fyzikální fakultě UK, Přírodovědecké fakultě UP Olomouc, Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské, Fakultě biomedicínského inženýrství a Stavební fakultě ČVUT, VŠCHT Praha, 2. lékařské fakultě UK Motol a dále na Západočeské univerzitě v Plzni a Technické univerzitě v Liberci pracovníci ústavu přednášeli a působili jako členové oborových rad studijních programů i státních zkušebních komisí pro magisterské a doktorandské studium. Na vedení diplomových prací se podíleli jako školitelé a konzultanti.

    3. Spolupráce pracoviště s dalšími institucemi a s podnikatelskou sférou

    3a)  Společné projekty výzkumu a vývoje podpořené z veřejných prostředků

    Probíhala spolupráce na projektu MPO Progres FF-92/053 „Výzkum a vývoj ocelí s vysokými užitnými vlastnostmi“ společně s VŠB TU Ostrava, Vítkovice-výzkum a vývoj, spol. s r.o. a Třinecké železárny, a.s. Byla dokončena metoda předpovědi termo-dynamických parametrů segregace (entalpie DHI0 a entropie DSI0) libovolné příměsi na jednotlivých hranicích zrn v a-Fe. Byly vypočteny termodynamické parametry segregace 51 prvku na speciálních, obecných a přilehlých hranicích zrn v a-Fe s přesností ±5 kJ mol-1 pro entalpii a ±5 J mol-1 K-1 pro entropii. Metoda byla úspěšně aplikována na předpověď složení obecných hranic zrn v nízkolegovaných ocelích. - Mater. Sci. Technol. 21: 393–398 (2005) a Z. Metallkde 96: 1129–1133 (2005).
    Spolupracujeme s CRYTUR spol. s r.o., Turnov na projektu: „Vývoj nového scintilačního materiálu - monokrystalu LuAl5O12Ce“ v rámci Programu podpory projektů cíleného výzkumu AVČR. Jde o výzkum a vývoj nových scintilačních materiálů na bázi cerem dopovaných Al perovskitů a granátů, při kterém jsou optimalizovány kvantový výtěžek a doba dosvitu se zřetelem na čistotu vstupních surovin a jejich teplotní zpracování.
    S firmou ON Semiconductor Czech Republic spol. s r.o., Rožnov pod Radhoštěm spolupracujeme na vývoji silikon-wolframového kalorimetru pro urychlovač ILC (International Linear Collider) a vyvíjíme detektory pro různé aplikace v lékařství.
    Účast na projektu cíleného výzkumu: „Nové hybridní magnetické materiály pro vybrané aplikace v lékařství, zobrazovací magnetickou rezonanci a magnetickou hypertermii“. Poskytovatel: AVČR. Partnerská organizace: ÚMCH AVČR, příjemce výsledků: IKEM. Byly připraveny magnetické nanočástice manganatých perovskitů o definovaných rozměrech (30 – 50 nm). Testy jejich použití při fluidní magnetické hypertermii a zobrazovací magnetické rezonanci prokázaly mnohem lepší vlastnosti, než mají doposud používané materiály.
    Ve spolupráci s firmou Solartec spol. s r.o., Rožnov pod Radhoštěm byl úspěšně dokončen projekt Ministerstva životního prostředí ČR: „Výzkum a pilotní projekt využití fotovoltaických modulů pro přímou integraci do budov“. Především byly proměřeny optické vlastnosti všech materiálů použitých k zapouzdření modulů do budov a byly navrženy optimální způsoby jejich integrace.
    Ve spolupráci s Výzkumným ústavem rostlinné výroby byl řešen projekt GA ČR „Studium závislostí a možností ovlivnění tvorby biologických skel pro uchování biodiversity rostlin“. Výsledkem je předpověď kritické rychlosti mražení rostlin bez poškození jejich buněčné tkáně, což umožňuje vytvoření banky vybraných rostlinných jedinců schopných znovuoživení. Zvaná přednáška prof. J. Šestáka, DrSc.: „Biological glasses“ na International Conference on Thermal Analysis, Zakopané 2005. J. Thermal Anal. Calor. 2006, v tisku.

    3b)  Výsledky výzkumu a vývoje pro ekonomickou sféru

    Vynálezu Ing. M. Nikla, CSc. a prom. fyz. P. Boháčka: „Scintilátor na bázi wolframanu olovnatého“ byl udělen patent č. 295948.
    Pro akciovou společnost Integrita a bezpečnosť oceľových konštrukcií, a.s., Bratislava jsou zkoumány degradační procesy ocele používané pro silnostěnné trubky v tepelných elektrárnách v rámci projektu „Nedestruktivní měření kumulované plastické deformace ocele ČSN 12021“ pro období 2004-2006. Doposud byly úspěšně splněny tři z pěti etap projektu: experimentální práce na dodaných vzorcích a konstrukce měřícího zařízení.
    Ve spolupráci s Ústavem fyziky materiálů AVČR, Brno a se synchrotronem Elettra, Sincrotrone Trieste úspěšně pokračoval výzkum segregace prvků ze slitin na bázi železa, prioritně z křemíkové ocele. - steel research int. 76: 435-439 (2005).
    Ve spolupráci s Výzkumným a zkušebním leteckým ústavem v Praze a HVM Plasma spol. s r.o., Praha byla měřena průměrná drsnost a homogenita povlaků oceli, které by měly být odolné proti korozi v solném prostředí. Povlaky by měly nahradit běžně používané Cd povlaky, které ohrožují životní prostředí.
    Ve spolupráci s Výzkumným ústavem pletařským a 1. Kardiochirurgickou klinikou UK byl řešen grant Ministerstva průmyslu a obchodu s cílem pokrytí textilních cévních náhrad diamantu podobným uhlíkem.
    Pro INDEL spol. s r.o. Košice a Povitec GmbH, SRN byly vyvinuty a vyrobeny optické boroskopy pro vizualizaci plamene a měření barevné teploty taveniny v elektrárenských, teplárenských a cementářských pecích v reálném čase.
    Pro MUBEA a.s. Prostějov bylo navrženo, vyrobeno a na výrobní lince zprovozněno zařízení pro kontrolu barevného značení automobilových vinutých pružin.

    3c)  Nové firmy, které vznikly na základě výsledků činnosti ústavu v oblasti aplikovaného výzkumu

    Žádné.

    3d)  Odborné expertizy zpracované v písemné formě pro státní orgány a instituce: uvést celkový počet a jmenovitě ty, které pracoviště považuje za nejvýznamnější

    Jde především o vypracovávání oponentských posudků pro grantové agentury nebo ministerstva ČR (např. GA AV, GA ČR, GA UK nebo MŠMT, MPO. MŽP), ústavy, vysoké školy apod. Jejich celkový počet však není známý zejména z důvodu požadované anonymity oponenta.

    4. Mezinárodní vědecká spolupráce pracoviště

    4a) Přehled mezinárodních projektů, které pracoviště řeší v rámci mezinárodních vědeckých programů:

    Ve FZÚ bylo řešeno celkem 29 zahraničních projektů. V rámci European Commission jde o 23 granty, např.:

    Synthesis and Orbital Magnetism of Core-shell Nanoparticles - SyntOrbMag - MRTN-CT-2004-005567.
    Integrated European Laser Laboratories - EUROPE - RII3-CT-2003-506350.
    Health monitoring of aircraft by Nonlinear Elastic Wave Spectroscopy - AERO-News - AST3-CT-2003-502927.
    Diamond Research on Interfaces for Versatile Electronics - DRIVE - MRTN-CT-2004-512224.
    Spin,Charge and Orbital Orderind in Transition Metal Oxides - SCOOTMO - HPRN-CT-2002-00293.

    Dále vybíráme ze zahraničních grantů získaných mimo European Commission:
    NATO GCL – Nanokrystalický diamant pro biomedicínské a optické aplikace.
    USAF EOARD – Vývoj nového generátoru singletového kyslíku pro COIL.

    Spoluúčast na projektech mimořádného významu:
    ELETTRA v Terstu; ESRF a Institut Laue-Langevin v Grenoble, spolupráce ČR s CERN, podpora aktivit českých pracovišť fyziky elementárních částic v mezinárodním projektu H1 v laboratoři DESY v Hamburku; příspěvek ČR na provoz detektoru D0 ve FERMILAB, USA; zabezpečení účasti českých fyziků v astrofyzikálním projektu Pierre Auger Observatory.

    4b)  Nejvýznamnější vědecké výsledky dosažené v rámci mezinárodní spolupráce

    V rámci akce Transnational Access konsorcia Integrated European Laser Laboratories (projekt RII3-CT-2003-506350) - LASERLAB-EUROPE byly v laboratoři PALS realizovány 3 mezinárodní projekty, a to: „Interactions of high-intensity soft x-ray pulses with matter” (IOP MUT, Warsaw);. „Soft X-ray laser interferometric probing of multilayer structures excited to damage threshold by intense IR/VIS and X-ray radiation” (LIXAM, Orsay) a „Radiative shocks of astrophysical interest” (LUTH/Observatoire de Paris). Dalších 8 projektů se nachází ve stadiu hodnocení přičemž vybrané projekty budou realizovány v letech 2006 –2007.
    Spolupráce dislokované SLO Olomouc s Dipartimento di Energetica, Universita „La Sapienza“ di Roma byla v letošním roce zaměřena na detailní studium vlastností fotonových párů generovaných v procesu spontánní sestupné parametrické frekvenční konverze v nelineárních fotonických strukturách se zakázaným pásem. Bylo ukázáno, že nelineární fotonické struktury jsou perspektivními zdroji kvantově-korelovaných fotonových párů. Námi používaný model byl zobecněn na plně vektorový popis interagujících optických polí. - Phys. Rev. A 72: 033806 (2005).
    Ve spolupráci s US Air Force Research Laboratory při Kirtland AF Base v Novém Mexiku byl navržen nový typ generátoru singletového kyslíku pro výkonový chemický kyslík-jodový laser (COIL) na principu aerosolového reaktoru s odstředivým separátorem plynné a kapalné fáze. 3-D počítačové modelování proudění a kinetiky chemických reakcí aktivní laserové směsi plynů umožnilo dosáhnout požadované výtěžnosti. - 36th AIAA Plasmadynamics and Laser Conference, Toronto 2005, AIAA Paper 5166-2005; Proc. SPIE 5958: 288-298 (2005).
    Ve spolupráci s Ústavem fyziky a chemie materiálů ve Strasbourgu (Francie) jsme se po prokázání kladného optického zisku zaměřili na aplikaci tzv. rozložené zpětné vazby, kdy aktivní materiál je opticky excitován interferenčním polem dvou koherentních laserových svazků, s cílem realizovat laser s křemíkovými nanokrystaly. - Optical Materials 27: 750-755 (2005), Appl. Phys., v tisku.
    Ve spolupráci s Institut für Schichten und Grenzflächen, Forschungszentrum Jülich, GmbH, Center of Nanoelectronics and Information Technology, Jülich, byl vyvinut nový typ antény a byla vypracována nová metoda terahertzového zobrazování v blízkém poli s rozlišením podstatně lepším než je vlnová délka záření (l/200). - J. Appl. Phys. 98: 014910 (2005) a společná patentová přihláška 10 2004 056 241.5 podaná v Německu.

    4c)  Akce s mezinárodní účastí, které pracoviště organizovalo nebo v nich vystupovalo jako spolupořadatel

    Pořadatel mezinárodních konferencí

    Spolupořadatel mezinárodní školy a workshopu:

    Pořadatel mezinárodních pracovních schůzek:

     

    4d) Ve výčtu jmen nejvýznamnějších zahraničních návštěvníků FZÚ vybíráme jen jako příklad zlomek z jejich celkového počtu:

    Prof. J. W. Cronin, Enrico Fermi Institute, University of Chicago, USA, nositel Nobelovy ceny za fyziku;
    Prof. Andrew R. Lang, H.H.Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Anglie;
    Prof. Xin Yao, Jiao-Tong University Shanghai, Čína;
    Prof. Michael Tringides, Ames Laboratory, Iowa State University, Ames, USA;
    Prof. O. H. Duparc, Ecole Polytechnique, Francie;
    Prof. Jos Engelen, Chief Scientific Officer, Deputy Director-General at CERN;
    Prof. Dr. Klaus-Jürgen Witte, Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Garching, SRN.

    4e)  Počet fungujících meziústavních dvoustranných dohod

    Z 15 dohod Fyzikálního ústavu se zahraničními institucemi uvádíme jako příklad dohody s následujícími ústavy nebo universitami:
    Ruské federální jaderné centrum - Všeruský vědecko-výzkumný institut experimentální fyziky, Sarov, Rusko
    Ruské vědecké centrum "Kurčatovský institut", Moskva, Rusko
    Universidad National de San Luis, San Luis, Argentina
    Universidade de Aveiro, Aveiro, Portugalsko
    Institute of Metal Physics, RAS - Ural Division, Yekaterinburg, Rusko
    Graduate School of Materials Science, Nara Institute of Science and Technology, Nara, Japonsko
    Sincrotrone Trieste: Czech Material Science Beamline u zdroje synchrotronového záření Elettra v Terstu
    A. F. Ioffe Physico-Technical Institute, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Rusko
    Universita Nova de Lisbona, Faculdade de Ciencias e Tecnologia, Portugalsko.

    5. Přílohy

    Anotace (česká verze a anglická verze)
    Příloha II Tabulky       [Excel]


    Praha, 13. ledna. 2006
    doc. Ing. Eduard Hulicius, CSc.
    předseda  VR 
    Ing. Karel Jungwirth, DrSc. 
    ředitel  FZÚ 

    Jste 3698 . návštěvníkem od 18.1.2006

    I. Vávra  ( 23.01.2006 )