Почетна

ИСТРАЖИВАЊА: Лов на Холштајнове полароне

10/27/2022

Петар Митрић, др Вељко Јанковић, др Ненад Вукмировић и др Дарко Танасковић, Фото: Бојан Џодан/ИПБ

Истраживачи Института за физику у Београду остварили су још један резултат који је запажен широм света, нарочито међу физичарима који проучавају електронске структуре. Наиме, тим који чине Петар Митрић, др Вељко Јанковић, др Ненад Вукмировић и др Дарко Танасковић, објавио је рад у престижном часопису Physical Review Letters који се сматра једним од најутицајнијих публикација у свету физике. У раду под насловом Spectral Functions of the Holstein Polaron: Exact and Approximate Solutions, објављеном у августу 2022. године, наши истраживачи су показали да теорија динамичког средњег поља, за коју је опште прихваћено да даје добро решење Холштајновог модела, али само у димензијама већим од две, пружа одлично апроксимативно решење за спектралне функције овог модела у читавом опсегу параметара, без обзира на број димензија посматраног система.

Да би се разумело зашто је овај резултат веома значајан, нужно је подсетити се шта су Холштајнови поларони. Наиме, физичари користе различите концепте којима врло успешно описују сложене процесе у кристалним структурама, а један од најважнијих је такозвани поларон, квазичестица којом се описује интеракција електрона са вибрацијама јона у кристалној решетки.

Како подсећају појам поларона су увели тридесетих година прошлог века совјетски физичари Лав Ландау и Соломон Пекар. Они су запазили да је кретање електрона кроз кристал праћено деформацијом решетке тог кристала што физичари препознају као облак фонона. Како би то описали, они су увели квазичестицу коју су назвали поларон, а која је носилац налекетрисања у полупроводнику. Наиме, кретање поларона одређује колика ће бити струја у одређеном материјалу, па тако одређује карактеристике свих електронских уређаја.

Мерење покретљивости поларона једно је од најједноставнијих мерења које физичари могу да изврше у експерименту. Са друге стране, и поред тога што су теоријски физичари у претходним деценијама успели да израчунају разне незамисливе ствари, још увек није могуће поуздано теоријски, односно нумерички, одредити покретљивост ових квазичестица.

Како би то превазишли и да би развили свеобухватну теорију поларона, физичари пре свега покушавају да реше поједностављене моделе. Један важан пример је модел Холштајновог поларона који описује краткодометну интеракцију електрона са Ајнштајновим фононима (вибрацијама кристалне решетке), а који носи назив по америчком физичару Теодору Холштајну који је модел први разматрао 1959. године.

„Овај модел има велику улогу у разумевању транспортних процеса у реалним материјалима и у развоју аналитичких и нумеричких метода у физици квантних многочестичних система“, објашњава др Дарко Танасковић, један од четворице аутора рада.

Истраживачи из Института подсећају да се Холштајнов модел не може решити аналитички осим у лимесу слабе електрон-фонон интеракције и такозваном атомском лимесу. Међутим, развој рачунара претходних деценија омогућује је да се много тога сазна кроз нумеричке симулације. Зато се истраживања фокусирају на развој нумеричких метода које треба прецизно да израчунају статичка и динамичка својства модела и то у што ширем опсегу параметара. Ипак, поуздано решење за спектралне функције у Холштајновом моделу није било могуће до објављивања рада истраживача из Института за физику у Београду.

Тим је дошао на идеју да решење овог модела у широком опсегу може да пружи такозвана теорија динамичког средњег поља (DMFT). Ова згодна алатка се иначе користи у оним ситуацијама где електрони не могу да се посматрају као да су слободни и где се не понашају као идеалан гас. У DMFT приступу се са малим бројем претпоставки сложени модел, чија се динамика одвија на целој кристалној решетки, сведе на једноставнији проблем само једног чвора кристалне решетке и ефективне средине. „Главна новина нашег рада је развој ефикасних аналитичких и нумеричких процедура које су нам омогућиле да применимо DMFT на решетке ниске димензионалности дајући нам квантитативне предикције у једној или две димензије“, каже др Танасковић.

Посебно је интересантно да читав истраживачки тим који је објавио овај рад долази из Института за физику у Београду имајућу у виду да је у раду коришћено неколико различитих и веома сложених нумеричких метода. Наиме, за овакве радове је, према њиховим речима, обично неопходно формирати тим из више различитих институција како би свако допринео својим експертизама у различитим нумеричким методама. „Рад на развоју метода у претходних неколико година унутар наше институције омогућио је да се целокупно истраживање спроведе овде“, тврди др Танасковић.

Добијено DMFT решење може у будућности да се примени на системе различитих димензија и драгоцено је приликом утврђивања опсега применљивости других метода које треба да омогуће прецизно рачунање покретљивости носилаца наелектрисања. То може имати примену у развоју оптималних полупроводника за примене у соларним ћелијама, ЛЕД диодама и термоелектричним уређајима, сматрају аутори овог рада.

За резултат до ког је истраживачки тим Института дошао, било је потребно сачекати прави тренутак. Наиме, неопходно је коришћење више метода за прорачун интерагујућих вишечестичних квантних система. „Тешко је замислити да би до овог решења могло да се дође пре деценију или више. Развој идеја и алгоритама последњих година омогућио је вршење прецизних прорачуна за овако сложене системе“, каже др Танасковић и закључује да је то било кључно како би се потврдила хипотеза о задовољавајућој тачности добијених DMFT решења.

Текст: Јована Николић и Слободан Бубњевић / Одељење комуникација ИПБ

Spectral Functions of the Holstein Polaron: Exact and Approximate Solutions

Вести, Врт физике, Новости

ВРТ ФИЗИКЕ Специјал: Швајцарскa и Институт за физику

10/24/2022

„Честитам на важном послу који радите овде на Институту. Надам се да ћете наставити да сарађујете са Швајцарском и њеним институцијама”, рекао је швајцарски амбасадор Урс Шмид, обраћајући се истраживачима и запосленима у Институту за физику у Београду, током посете која је организована у понедељак, 17. октобра 2022. године. Том приликом десеточлана делегација се сусрела са управом и истраживачима обишавши више лабораторија. Посета је завршена коктелом у башти Института где су се присутнима обратили амбасадор Урс Шмид, др Петар Аџић из Републичке комисије за сарадњу Србије са ЦЕРН-ом и др Александар Богојевић, директор Института за физику.

—-

Аутори: Јована Николић, Марија Ђурић и Слободан Бубњевић
Камера: Бојан Живојиновић (Twotech Solutions)
Режија и монтажа: Бојан Живојиновић

Производња: Институт за физику у Београду, 2022.

Вести, Новости

ГОСТИ: Делегација амбасаде Швајцарске у Институту

10/19/2022

Амбасадор Швајцарске у Србији Урс Шмид са својим тимом посетио је Институт за физику у Београду у понедељак, 17. октобра 2022. године. Током вишесатне посете, десеточлана швајцарска делегација сусрела се са управом, али и са бројним појединачним истраживачима, обишавши притом више лабораторија и башту Института.

„Честитам на важном послу који радите овде на Институту. Надам се да ћете наставити да сарађујете са Швајцарском и њеним институцијама”, рекао је швајцарски амбасадор Урс Шмид, обраћајући се истраживачима и запосленима у Институту за физику. „Биће ми драго да подржим сарадњу између Швајцарске и Србије у научном домену увек када постоји заједнички интерес”, истакао је амбасадор.

„Институт за физику, као први институт од националног значаја за Републику Србију, сада прераста у институцију са широм друштвеном релевантношћу“, рекао је директор Института, др Александар Богојевић, подсећајући како од оснивања до данас Институт посебно негује изврсност на пољу истраживања, иновација и образовања. Он је указао на снажне корене и важну заоставштину претходних генерација, али и на стратешки пут даљег развоја и трансформације Института у будућности.

Представници Института су госте дочекали у читаоници библиотеке „Др Драган Поповић” где је директор укратко представио мисију и активности Института. У истом простору је организован сусрет амбасадора са истраживачима Института који већ годинама интензивно сарађују са научним институцијама у Швајцарској или су део своје каријере провели у овој земљи. Ови сусрети су изазвали посебну пажњу амбасадора који се интересовао колико је боравак у његовој земљи и на који начин утицао на животе научника.

Делегација је потом обишла лабораторије у четири центра изврсности Института: Центру за чврсто стање и нове материјале, Центру за неравнотежне процесе, Центру за изучавање комплексних система и Центру за фотонику. У сваком од центара, амбасадор се упознао са истраживачима и научном опремом коју користе, док су руководиоци представили главне истраживачке теме у сваком од центара. Делегација је потом обишла и Иновациони центар где су посетиоци имали прилику да се упознају са активностима Института на пољу иновација и комерцијализације. Амбасадор је овде обишао и Канцеларију за индустријску сарадњу са ЦЕРН-ом, након чега се разговор наставио у башти Института.

„Импресивно је оно што смо видели данас. Желим да изразим захвалност, али и дивљење према ономе што радите. Као дипломати, моје поље рада је сасвим другачије од вашег, али срећом увек постоје мостови преко којих се можемо повезати”, рекао је амбасадор Шмид објашњавајући да је и за науку и за дипломатију важна комуникација са јавношћу, али и посматрање шире слике света.

Током посете амбасадора Швајцарске, међу угледним гостима на Институту је боравио и др Петар Аџић из Републичке комисије за сарадњу Србије са ЦЕРН-ом. Он је присутне подсетио на снажне везе Србије и ЦЕРН-а чије се седиште иначе налази код Женеве у Швајцарској. Мисија ЦЕРН-а, по његовим речима, ослања се на три стуба од којих је први истраживање, првенствено у области физике високих енергија и физике честица. “Други стуб су иновације и примена нових технологија, а трећи стуб је образовање људи из различитих делова света”, рекао је др Аџић и нагласио да ће будући Верокио центар, који се гради на Институту за физику, приближити Србији знања и технологије које су развијене у ЦЕРН-у.

“Желимо да са представицима Швајцарске убудуће разговарамо како Србија може да развије и ојача интегрисани национални систем истраживања и развоја”, рекао је др Богојевић подсећајући на важну улогу Швајцарске у изградњи интегрисаног иновационог система у Србији и додајући да на том плану Србија може још много тога да научи од Швајцарске.

Посета је завршена коктелом у башти Института, на обали Дунава.

Фото: Бојан Џодан/ИПБ

Вести, Новости

ДОКТОРАТИ: Милица Винић

10/10/2022

Наша колегиница Милица Винић одбранила је у четвртак, 29. септембра 2022. године на Факултету за физичку хемију Универзитета у Београду своју докторску дисертацију под називом „Примена спектроскопије ласерски индуковане плазме за одређивање трагова метала у уљима“.

Комисија за одбрану докторске дисертације била је у саставу: др Јелена Савовић, др Ивана Стојковић Симатовић, др Мирослав Ристић. Ментори су др Миливоје Ивковић и др Мирослав Кузмановић.

Честитамо!

Најаве, Новости

СЕМИНАР: др Дарија Обрадовић

10/03/2022

У оквиру семинара Центра за изучавање комплексних система Института за физику у Београду, у четвртак, 06. октобра 2022. године у 14 часова путем Zoom платформе, др Дарија Обрадовић (Лабораторија за биомиметику, Институт за физику у Београду ), одржаће предавање:

Modeling the retention and molecular mechanisms in chromatography: fundamentals and applicability in drug development and discovery

САЖЕТАК:

The discovery and development of new drugs is a complex time-consuming, multi-step process. The first phases of drug discovery are increasingly dependent on advanced computer simulations, and laboratory technologies. Technological progress has made it possible to reliably select the most effective drugs-candidates in the first stages, which will further enter animal and human testing. In this way, production costs and ethical risks are reduced, while efficiency is increased. The liquid chromatography techniques can be used as laboratory models for preliminary screening in drug discovery. The types of interactions that can occur in a chromatographic system often correspond to drug interactions in the living environment. The successful application of chromatography is ensured by understanding the physical aspects of the leading mechanisms that affect the drug behavior in the system (e.g., entropy-controlled behavior), by mathematical modeling – predicting the drug behavior in relation to the system parameters, derivation of chromatographic parameters and their physico-chemical meaning, and by defining the main molecular mechanisms (e.g., van der Waals interactions). So far, there are no general patterns by which the drug behavior in the chromatographic system can be predicted and defined. Depending on the type of system and group of compounds, it is necessary to determine reliable conditions and models regarding the main fundamental processes.

In this talk, we will discuss methods for modeling and understanding the chromatographic behavior of drugs that have central neural activity for the system of dual hydrophilic/reversed-phase interactions, and supercritical liquid chromatography [1-4].

[1] D. Obradović et al., J. Chromatogr. A 1678, 463340 (2022).
[2] D. Obradović et al., J. Chromatogr. A 1619, 460951 (2020).
[3] D. Obradović et al., J. Chromatogr. A 1603, 371 (2019).
[4] D. Obradović et al., J. Chromatogr. A 1585, 92 (2019).

Приступите предавању
Meeting ID: 831 5700 4145
Passcode: 151410

Вести

ДОКТОРАТИ: Даница Стојиљковић

09/21/2022

Наша колегиница Даница Стојиљковић одбранила је у понедељак, 19. септембра 2022. године на Физичком факултету Универзитета у Београду своју докторску дисертацију под називом „Кинетика и морфологија депозиције честица на хетерогеним површинама“.

Комисија за одбрану докторске дисертације била је у саставу: проф. др Сунчица Елезовић Хаџић, проф. др Ђорђе Спасојевићи др Јулија Шћапановић. Ментор је др Слободан Врховац.

Честитамо!

Вести, Новости

ПОСЕТЕ: Италијански аташе за науку у Институту

09/21/2022

Аташе за науку у амбасади Италије у Београду, Лучано Катани, посетио је Институт за физику у уторак, 20. септембра 2022. године. Посета је организована са циљем даљег јачања сарадње, повезивања кроз инфраструктурне пројекте и оснаживања веза између италијанских и српских истраживача.

Сусрету са Катанијем присуствовали су др Александар Богојевић, директор Института, Иван Петковић, саветник директора за капиталне инвестиције и пројекте и Слободан Бубњевић, руководилац Одељења комуникација.

Током разговора, Катани се упознао са радом Института, исказујући спремност да подстакне јачање узајамних веза. Директор Института је представио капиталне пројекте и подсетио да је један од стратешких партнера Института италијански INFN.

Институт и амбасада Италије већ годинама негују узајамне везе, а Институт је активно учествовао и у научнопопуларним програмима амбасаде.

Најаве, Новости

СЕМИНАР: Ана-Марија Недић

09/16/2022

У оквиру семинара Центра за изучавање комплексних система Института за физику у Београду, у четвртак, 22. септембра 2022. године у 14 часова путем Zoom платформе, Ана-Марија Недић (Државни универзитет Ајове и Национална лабораторија Ејмс), одржаће предавање:

Z3 Potts order in stacked models with continuous SO(3) symmetry

САЖЕТАК:

In this talk we will propose stacked lattice designs of coupled antiferromagnetic triangular and ferromagnetic six-fold symmetric sublattices that show an emergent Z3 Potts order on a triangular layer from a bilinear-biquadratic spin-rotationally invariant model. Tuning the biquadratic coupling, our model interpolates between the Heisenberg and Ising limits of a triangular lattice in a magnetic field. Using the combination of analytical and classical Monte Carlo calculations, we will map out the zero-temperature phase diagram, the finite-temperature phase diagram above Z3-ordered phase, and study the criticality of Z3 Potts transition. Finally, we will show that the biquadratic terms that stabilize the emergent Z3 Potts phases can be induced by thermal and quantum fluctuations from the bilinear Heisenberg model.

Приступите предавању
Meeting ID: 821 6252 3390
Passcode: 342157

Најаве, Новости

СЕМИНАР: др Татјана Вукашинац

09/05/2022

У оквиру семинара Групе за гравитацију, честице и поља Института за физику у Београду, у петак, 09. септембра 2022. године у 11 часова у читаоници „Драган Поповић“ Института за физику, др Татјана Вукашиац (Грађевински факултет, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Morelia, Мексико), одржаће предавање:

Hamiltonian analysis of general relativity in first order formalism (in self-dual variables) in the presence of a weakly isolated horizon

САЖЕТАК:

We perform a canonical analysis of general relativity in first order formalism (in self-dual variables), for spacetimes with a weakly isolated horizon (WIH) as an internal boundary. Isolated horizons are quasilocal generalizations of event horizons and their definition is purely geometrical. On the other hand, the covariant action and the Hamiltonian formulation of the theory are sensitive to the choices of variables and boundary terms. We show that the choice of dynamical variables on WIH is not unique and use this freedom to construct different consistent canonical formulations.

Вести, Најаве, Новости

ДОГАЂАЈИ: Балканска унија физичара у Београду

08/26/2022

Од 28. августа до 1. септембра 2022. године у Београду је одржана једанаеста Међународна конференција Балканске уније физичара. Овај важан научни скуп организован је уз пресудан допринос Природно-математичког факултета у Нишу, а једну од кључних улога међу организаторима има Институт за физику у Београду.

Како се наводи у књизи апстраката, конференција има дванаест организатора међу којима су Српска академија наука и уметности, Физички факултет у Београду и све друге водеће институције у којима се истражују физика и сродне науке. Како се наводи у саопштењу САНУ, у научном делу посебно је значајан допринос Института за физику у Београду.

На конференцији су предавања држали врхунски истраживачи са Балкана али и њихове колеге из више од 30 земаља са четири континента. Своје резултате истраживања представили су и млади истраживачи од којих већина долази из балканских земаља. У оквиру конференције одржано је и пет округлих столова под називима „Каријера у физици“, „Квантне и нове технологије“, „Интеграција и проширена партиципација“, „Мапа пута и будућност физике високих енергија“, „Модели студија физике на европским универзитетима – специфичности балканских земаља“.

Конференција је одржана у хибридном формату и окупила је више од 400 учесника, а део програма биле су и радионице за наставнике физике као и сесија „Frontiers“.

Захваљјујући издавачима окупљеним око The European Physical Journal (EPJ), на овогодишњој конференцији су први пут додељене награде за најбоље постер презентације.

Књига апстраката
Фото: Бојан Џодан/ИПБ