Perły Nauki na badania nad związkami metali przejściowych
Mgr inż. Szymon Królak z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej Politechniki Gdańskiej został laureatem programu „Perły Nauki” Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Doktorant otrzyma dofinansowanie na badania z obszaru inżynierii materiałowej poświęcone magnetyzmowi i nadprzewodnictwu związków metali przejściowych.
MNiSW dofinansuje kwotą 239,8 tys. zł projekt mgr. inż. Szymona Królaka pn. „Warstwowe oksypniktydki metali przejściowych: układy Kondo, magnetyzm i nadprzewodnictwo”. Badania będą realizowane w Zakładzie Silnie Skorelowanych Układów Elektronowych na WFTIMS pod opieką prof. Tomasza Klimczuka.
Celem projektu jest synteza wybranych związków z rodziny R3T4Pn4O2 (R – ziemia rzadka; T = Cu, Ni; Pn = P, As) oraz opis ich właściwości fizycznych: podatności magnetycznej, oporu elektrycznego oraz ciepła właściwego.
– Co w nich szczególnie ciekawego? Przede wszystkim mają budowę warstwową, a więc w ich strukturze można wyróżnić „kanapki” atomów ułożonych jedna na drugiej. Kluczową rolę odgrywają tu atomy fosforu/arsenu, które łączą sąsiednie warstwy. Okazuje się, że te „łączące” atomy mogą tworzyć ze sobą wiązania – mówi Szymon Królak. – Powstanie wiązania między warstwami silnie wpływa na transfer elektronów w warstwach, a tym samym na stopień utlenienia metalu przejściowego, przez co w związkach tych przyjmuje on wartości pośrednie. Dzięki temu mamy do czynienia z układami, w których zmienne strukturalne (długość wiązania fosfor – fosfor) i zmienne elektronowe (stopień utlenienia metalu) są ze sobą mocno powiązane. Dzięki tej silnej, wzajemnej zależności, związki te są idealnymi kandydatami do badania zależności wpływu struktury krystalicznej na właściwości fizyczne, takie jak: nadprzewodnictwo, magnetyzm i efekt Kondo – tłumaczy.
Wyniki badań mogą przyczynić się do rozwoju nadprzewodników wysokotemperaturowych.
Badania materiałów kwantowych
Mgr inż. Szymon Królak naukowo zajmuje się głównie materiałami kwantowymi, w szczególności badaniem, jak chemia oddziaływań międzyatomowych wpływa na występowanie interesujących stanów podstawowych, jak np. magnetyzm czy nadprzewodnictwo. Brał udział w projektach naukowych Narodowego Centrum Nauki (OPUS, SONATA) oraz IDUB (Radium i Technetium). Jest autorem publikacji naukowych (pierwszy autor: „Ferromagnetism in Pr-rich binary Pr7Ru3 intermetallic compound”; drugi autor artykułu pt. „Superconductivity of Ta-Hf and Ta-Zr alloys: Potential alloys for use in superconducting devices”. W 2023 r. zdobył tytuł najlepszego studenta PG, a także stypendium naukowe ówczesnego Ministra Edukacji i Nauki.
Pod kierunkiem opiekuna naukowego
Program „Perły Nauki II” ma na celu wspieranie podmiotów systemu szkolnictwa wyższego i nauki w tworzeniu wybitnie uzdolnionym studentom studiów drugiego stopnia warunków rozwoju poprzez umożliwienie im prowadzenia badań naukowych pod kierunkiem opiekuna naukowego.
Program jest następcą „Diamentowego Grantu”, który wcześniej zdobyło m.in. dwoje innych studentów prof. Tomasza Klimczuka (w 2017 – dr inż. Karolina Górnicka i w 2018 r. – dr inż. Leszek Litzbarski”). Łącznie laureatami „Diamentowego Grantu” w latach 2013-2024 zostało 9 osób z Politechniki Gdańskiej.