Polski wkład do Europejskiej współpracy: infrastruktura helowa i badania materiałowe na UW
09 10 2025
Kategoria: Infrastruktura badawcza IDUB, Konferencje, Wydarzenia
Zastosowanie pól magnetycznych jest nieodzownym elementem badań nowoczesnych materiałów. Badacze z Uniwersytetu Warszawskiego od kilkudziesięciu lat bardzo aktywnie wykorzystują je, aby odkryć nowe właściwości materiałów i struktur półprzewodnikowych. Aktualnie największą uwagę środowiska przyciągają optyczne pomiary nanostruktur półprzewodnikowych i materiałów dwuwymiarowych. Wymagają one zwykle zapewnienia warunków niskiej temperatury i pola magnetycznego.
Ciekły hel i zrównoważona infrastruktura Wydziału Fizyki
Niezbędnym elementem zapewniającym takie warunki jest ciekły hel – ciecz o temperaturze wrzenia równej 4,2 K, która wykorzystywana jest także do chłodzenia magnesów nadprzewodzących. Wydział Fizyki UW jest jedynym ośrodkiem akademickim w Polsce, który dysponuje infrastrukturą umożliwiającą wykorzystanie ciekłego helu w zrównoważony sposób. Gaz powstały po odparowaniu ciekłego helu jest odzyskiwany, a następnie skraplany. System ten pozwala na niebagatelne oszczędności, a także na minimalizację śladu środowiskowego. Gaz, który ulotniłby się do atmosfery, zostałby bezpowrotnie utracony z punktu widzenia jego zastosowania. Infrastruktura helowa Wydziału Fizyki jest z tego powodu kluczowym elementem umożliwiającym prowadzenie badań w dziedzinie nowoczesnych materiałów.
Wspólny system dla całego Kampusu dzięki programowi IDUB
Dzięki wsparciu projektu finansowanego w ramach Działania I.4.1. „Wzmocnienie potencjału Core Facility na Kampusie Ochota – zakup lub wytworzenie infrastruktury badawczej” infrastruktura ta stała się infrastrukturą całego Kampusu. Połączenie Wydziału Fizyki i Centrum Nowych Technologii pozwoli na odzyskiwanie helu ze znajdujących się tam spektrometrów NMR. Prowadzone aktualnie prace pozwolą wkrótce na dołączenie również Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych. Potencjał instalacji skraplającej zostanie istotnie zwiększony przez nowe urządzenie, które wkrótce pojawi się na Wydziale Fizyki.
Polska w Europejskim Laboratorium Pól Magnetycznych
Infrastruktura helowa zapewnia także doskonałe warunki badań uczonym na Wydziale Fizyki, którzy znajdują się w czołówce badaczy wykorzystujących pola magnetyczne w kraju. Polska społeczność użytkowników silnych pól magnetycznych jest bardzo aktywna od kilkudziesięciu lat. Kluczowa w tym względzie jest współpraca z Europejskim Laboratorium Pól Magnetycznych (European Magnetic Field Laboratory, EMFL) – ośrodkiem dysponującym unikatową europejską infrastrukturą badawczą z laboratoriami we Francji, w Holandii i w Niemczech. Duża liczba wniosków o realizację projektów, przeprowadzonych eksperymentów i publikacji naukowych plasuje polskich badaczy w czołówce użytkowników EMFL. Uzasadnia to instytucjonalne uczestnictwo Polski w EMFL. Dołączenie Uniwersytetu Warszawskiego do EMFL w latach 2025–2029 stało się możliwe dzięki projektowi EMFL-Poland finansowanemu przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego (Umowa 2025/WK/01). Uniwersytet reprezentuje konsorcjum skupiające czołowe ośrodki naukowe w kraju zainteresowane tą dziedziną. Podobne badania pozwoliły w przeszłości ujawnić szereg nieoczekiwanych właściwości takich materiałów i kilkukrotnie przyniosły ich autorom Nagrodę Nobla.
Nowe możliwości współpracy międzynarodowej
Oprócz statusu członka EMFL obecny projekt wspiera możliwości współpracy międzynarodowej, które okazały się bardzo skuteczne w kończącym się projekcie ISABEL (871106) finansowanym w programie Horyzont 2020. Potencjalni użytkownicy EMFL będą mogli ubiegać się o dostęp do laboratoriów badawczych Wydziału Fizyki w celu realizacji pierwszego etapu badań w warunkach umiarkowanego pola magnetycznego. W ramach tego samego wniosku możliwa będzie również aplikacja o dostęp do najwyższych pól magnetycznych zapewnianych przez instalacje EMFL w Grenoble, Nijmegen, Tuluzie i Dreźnie.
Eksperymenty w specjalnych warunkach
Doświadczona grupa badawcza, zaawansowany układ eksperymentalny i magnesy nadprzewodzące o indukcji do 17 T umożliwiają przeprowadzanie eksperymentów optycznych w konfiguracji Faradaya lub Voigta. Możliwe są pomiary w szerokim zakresie temperatur – od pokojowej do temperatury pompowanego helu (około 1,5 K) – co znacznie poszerza spektrum badanych własności. Więcej szczegółów dotyczących badań właściwości materiałów w polach magnetycznych można znaleźć na stronie Laboratorium Spektroskopii Optycznej.
Pierwsze spotkanie EMFL-Poland
Aktualny projekt wspiera także społeczność badaczy poprzez aktywności upowszechniające wiedzę. Pierwszym kamieniem milowym wyznaczającym kierunek tej działalności stała się konferencja EMFL-Poland Kick-off Meeting, która odbyła się na Wydziale Fizyki 30 września 2025 r. Rozpoczęcie tego wydarzenia uświetniły wystąpienia prof. dra hab. Zygmunta Lalaka – prorektora ds. badań UW i kierownika programu IDUB – oraz prof. dra hab. Wojciecha Satuły – dziekana Wydziału Fizyki UW – którzy zwracali uwagę na znaczenie infrastruktury Uniwersytetu dla jakości prowadzonych tu badań. Ponad czterdziestu słuchaczy miało możliwość zapoznania się z najnowszymi osiągnięciami badawczymi i możliwościami eksperymentalnymi oferowanymi przez laboratoria EMFL. Spotkanie pozwoliło także na nawiązanie bezpośredniego kontaktu z przedstawicielami tych jednostek, w tym dyrektora HMFL-FELIX z Nijmegen, prof. Marca Baldusa. Wyniki tych rozmów bez wątpienia przyczynią się do dalszego rozwoju prowadzonych w Polsce badań materii skondensowanej w polach magnetycznych.
