Fyzikální ústav Akademie věd ČR

V oblasti pevných látek je výzkum zaměřen na nové formy pevných látek, nové fyzikální jevy a principy mikroelektronických komponent. Vlastnosti nových materiálů jsou určovány povrchem, defekty, nanometrickou, vrstevnatou či aperiodickou strukturou. Charakteristické je propojení pokročilých technologií přípravy materiálů, unikátních metod jejich charakterizace v rozsáhlém oboru vnějších podmínek až do nanometrické i atomární úrovně a zpracování výsledků pomocí mikrofyzikálních i ab-initio teoretických výpočtů. Výrazně jsou zastoupeny magneticky a opticky aktivní materiály, nanokrystalické formy křemíku, polovodičů III-V, diamantu a grafitu a nanostruktury pro biologické, lékařské a mikroelektronické aplikace.

Pomocí chemické deposice z organokovových sloučenin (MOCVD) jsou připravovány systémy tzv. kvantových teček, využitelné pro širokou škálu optoelektronických aplikací, například nové typy laserů a detektorů. Metodou epitaxního růstu z molekulárního svazku (MBE) jsou vytvářeny zředěné feromagnetické polovodiče na bázi GaMnAs, které se ukazují být vhodné např. pro konstrukci polem řízených transistorů nové generace v tzv. spinové elektronice (spintronice). Při přípravě těchto materiálů bylo dosaženo rekordně vysokých teplot, při kterých pracují z nich vytvořené součástky. S využitím rentgenové, elektronové a neutronové difrakce je prováděna strukturní analýza zejména materiálů s porušenou translační symetrií, využívající unikátní program JANA. Výsledkem jsou nejen polohy atomů v krystalu a jejich modulace, ale také informace o přítomnosti domén a uspořádání magnetických momentů, které jsou získávány i z rentgenové spektroskopie. Se znalostí struktury látek úzce souvisí výpočty jejich tvrdosti z prvních principů. Jsou vyvíjeny nové hybridní magnetické nanočástice využitelné v diagnostice i magnetické fluidní hypertermii, je prováděn výzkum vybraných magnetických materiálů v extrémních podmínkách, za vysokých tlaků, nízkých teplot a ve vysokých magnetických polích. Experimentálně jsou studovány teplotně stabilní termoelektrické materiály pro konverzi tepelné energie v elektrickou. Teoretické výpočty zahrnují jak studium elektronové struktury, tak numerické simulace v magnetických materiálech a látkách se silnou elektronovou korelací. Metoda chemické deposice pomocí vysokofrekvenčního plazmatu (PE-CVD) je využívána pro přípravu nanokrystalického Si, vhodného pro fotovoltaické články; Si nanokrystaly jsou studovány také pro teoreticky předpovězený křemíkový laser. Unikátní výsledky byly dosaženy při vytváření nanostruktur cílenou manipulací jednotlivých atomů. Intensivně jsou studovány různé formy nanodiamantů připravené technikou mikrovlnného PE-CVD, slibné zejména pro bioaplikace. Experimentálně i teoreticky je studován pozoruhodný jev objevený v těchto materiálech a to nekonvenční supravodivost. K tradičním oborům těsně navázaným na pracoviště CERN a český průmysl patří příprava a charakterizace nových scintilačních materiálů.