Prowadzone zajęcia

Chemia - studia licencjackie

• Fizyka 0, A i B
• Podstawy obliczeń fizycznych
• Test z fizyki - pomoc w wyborze przedmiotów na 1 roku

• Spektroskopia B (laboratorium)

Chemia - studia magisterskie

• Ultraszybka spektroskopia czasowo-rozdzielcza w badaniach wewnętrznej i zewnętrznej dynamiki cząsteczek
• Fizykochemia nanomateriałów (laboratorium)
• Zaawansowane metody spektroskopowe (laboratorium)

• Pracownia specjalizacyjna zakładu chemii fizycznej i radiochemii

Inżynieria nanostruktur - studia magisterskie

• Analiza instrumentalna i spektroskopia (laboratorium)
• Spektroskopia molekularna z elementami chemii kwantowej (laboratorium)

• Zaawansowana pracownia inżynierii nanostruktur cz. II (laboratorium)

Energetyka i chemia jądrowa - studia magisterskie

• Spektroskopia molekularna z elementami chemii kwantowej (laboratorium)

Studia doktoranckie / PhD Studies

• Physical chemistry of condensed matter: foundations and research techniques

Ćwiczenia laboratoryjne

• Femtosekundowy optyczny efekt Kerra w prostych układach molekularnych
  Skrypt
  W trakcie ćwiczenia obserwowana jest dynamika molekularna cząsteczek zsynchronizowanych za pomocą femtosekundowego impulsu laserowego o mocy chwilowej 0.5 MW. Zaburzona impulsem laserowym próbka staje się dwójłomna w bardzo krótkim zakresie czasu i mierzona jest ewolucja tejże dwójłomności. W mierzonym sygnale możemy wyróżnić składowe pochodzące od hiperpolaryzowalności cząsteczek, drgań wewnątrzcząsteczkowych, drgań chwilowych struktur międzymolekularnych oraz reorientacji cząsteczek. Badany jest wpływ temperatury próbki na czas rozfazowania drgań i reorientacji cząsteczek. W trakcie ćwiczenia omawiany jest wpływ budowy cząsteczek takich, jak CCl₄, CHCl₃, czy C₂Cl₄, na rodzaj i liczbę składowych obserwowanych w sygnale. Ponadto na podstawie sygnału wyznaczane jest niskoczęstościowe widmo ramanowskie, które jest porównywane z widmami uzyskanymi poprzez stacjonarne rozpraszanie Ramana dla polaryzacji prostopadłej oraz równoległej.
  W trakcie ćwiczenia studenci mają również możliwość oszacowania czasu trwania impulsu, wykorzystując proces generacji drugiej harmonicznej.
  Możliwe rozszerzenia ćwiczenia:
  • Zastosowanie teorii grup w badaniu drgań normalnych cząsteczek
  • Wykorzystanie obliczeń w Gaussianie do wyznaczenia drgań normalnych cząsteczek


• Elektryczny efekt Kerra
  Skrypt podstawowy, Skrypt rozszerzony
  Po przyłożeniu do próbki izotropowej odpowiednio silnego stałego pola elektrycznego uwidacznia się nieliniowość współczynnika załamania światła. Gdy nieliniowy współczynnik załamania światła, zależny od kwadratu przyłożonego pola, jest różny dla światła spolaryzowanego równolegle i prostopadle do pola, ośrodek staje się optycznie dwójłomny. Wielkość uzyskanego efektu jest opisywana przez stałą Kerra. W trakcie ćwiczenia stała ta jest wyznaczana dla CCl₄, CHCl₃, czy C₂Cl₄ oraz omawiane są właściwości cząsteczek, mające wpływ na badany efekt - polaryzowalność, hiperpolaryzowalność, trwały i indukowany moment dipolowy.


• Optyczny i elektryczny efekt Kerra
  Skrypt
  Ćwiczenie to jest dwuczęściowe i jest połączeniem ćwiczeń z optycznego i elektrycznego efektu Kerra. Dodatkowym zadaniem dla studentów jest tutaj konfrontacja efektu wywołanego długotrwałą obecnością stałego pola elektrycznego oraz efektu wywołanego przez chwilową obecność szybkozmiennego pola elektrycznego pod postacią ultrakrótkiego impulsu laserowego


• Optyczny efekt Kerra w nanocząstkach złota
  Notatki, Instrukcja do sprawozdania
  Nanocząstki złota wykazują charakterystyczne pasmo absorbcji związane z rezonansem plazmonowym. W trakcie ćwiczenia nanocząstki złota są naświetlane femtosekundowym impulsem laserowym w zakresie widmowym odpowiadającym rezonansowi plazmonowemu, a następnie obserwowana jest ultraszybka relaksacja próbki. W zarejestrowanym sygnale można zaobserwować efekt redystrybucji energii pomiędzy elektronami, przekaz energii od elektronów do sieci krystalicznej oraz przekaz energii do otoczenia nanocząstki. Pomieważ przekaz energii do sieci krystalicznej nanocząstki jest bardzo szybki, powoduje to gwałtowny wzrost jej objętości i pojawienie się zsynchronizowanych drgań nanocząstek. Częstość i czas życia takich drgań niosą w sobie informację o średnim rozmiarze i rozrzucie wielkości nanocząstek.


• Wyznaczanie stałych rotacyjnych na podstawie sygnału koherencji rotacyjnej w gazie
  Skrypt
  Femtosekundowy impuls laserowy wywołuje chwilową orientację cząsteczek gazu, dzięki której próbka staje się dwójłomna. W rejestrowanym sygnale początkowa dwójłomność bardzo szybko zanika, a następnie pojawia się okresowo. Okresowość pojawiania się sygnału wynika z kwantowania momentu pędu rotujących cząsteczek. Impuls laserowy wproadza pewną synchronizację w ruchu cząsteczek, jednak ze względu na ich różne prędkości kątowe, chwilowa orientacja cząsteczek okresowo pojawia się i znika. W trakcie ćwiczenia przedstawiany jest kwantowy opis zjawiska oraz omawiany jest wpływ statystyki spinowej na stosunek składowych odpowiadających parzystym i nieparzystym funkcjom rotacyjnym. Dla dłuższych czasów sygnał dwójłomności staje się coraz bardziej zniekształcony, co wynika z niesztywności rotatorów. Na podstawie sygnału w domenie czasu wyznaczane są również rotacyjne widma Ramana. Zadaniem studentów jest analiza sygnału koherencji rotacyjnej cząsteczek N₂ i wyznaczenie na jego podstawie stałej rotacyjnej, stałej odkształcenia odśrodkowego oraz częstości drgań własnych cząsteczek


• Badanie dynamiki rekombinacji ekscytonów w zawiesinach półprzewodnikowych kropek kwantowych PbS
  Skrypt
  Ćwiczenie ma na celu zapoznanie studentów z nowoczesnym układem do czasowo-rozdzielczych pomiarów absorpcji przejściowej i z jego zastosowaniem w badaniu ultraszybkich procesów zachodzących w materii (skale czasu znacznie krótsze niż pikosekunda). Dodatkowo w ramach zajęć zostają omówione podstawowe założenia pasmowej teorii ciała stałego. W trakcie pracowni studenci badają zawiesinę półprzewodnikowych kropek kwantowych (QDs) PbS w toluenie, za pomocą stacjonarnej spektroskopii absorpcyjnej i emisyjnej oraz wykonują pomiary sygnału absorpcji przejściowej (ΔA) w funkcji długości fali (450 - 800 nm) i czasu (0 - 1 ns). Analiza danych spektralnych, w szczególności czasowej ewolucji widm absorpcji przejściowej, w połączeniu z danymi pochodzącymi z matematycznego dopasowania zarejestrowanych zaników sygnału ΔA za pomocą funkcji dwu-eksponencjalnych, umożliwia stworzenie modelu procesów rekombinacji fotowzbudzonych ekscytonów w PbS.


• Badanie efektu izotopowego w widmie Ramana czterochlorku węgla
  Ze względu na wysoką abundancję izotopów chloru ³⁵Cl i ³⁷Cl, można wyróżnić znaczącą obecność 5 izotopologów cząsteczki CCl₄. Skład izotopowy cząsteczki wpływa na jej częstości drgań własnych. W trakcie ćwiczenia zadaniem studentów jest pomiar stacjonarnego widma Ramana CCl₄ o wysokiej rozdzielczości. Na podstawie dopasowania rozszczepionego piku drgania symetrycznego rozciągającego studenci określają zawartość poszczególnych izotopologów i porównują ją z obliczoną wartością teoretyczną. W trakcie ćwiczenia wyznaczane są również częstości drgań normalnych poszczególnych izotopologów poprzez obliczenia kwantowo-mechaniczne w programie Gaussian.


• Generacja drugiej harmonicznej w próbce proszkowej oraz w krysztale
  Ćwiczenie to dotyczy podstawowego efektu optyki nieliniowej, jakim jest generacja drugiej harmonicznej. W pierwszej części ćwiczenia mierzona jest druga harmoniczna w różnych próbkach proszkowych. W kolejnej części studenci mierzą intensywność generowanej drugiej harmonicznej w funkcji orientacji kryształu i znajdują orientację odpowiadającą dopasowaniu fazowemu.


• Wymuszone rozpraszanie Ramana
  Zadaniem studentów jest pomiar wymuszonego rozpraszania Ramana w prostych cieczach, jak np. toluen. Ze względu na warunek dopasowania fazowego promieniowanie rozproszone dla różnych częstości drgań własnych jest emitowane w stożek o różnym kącie rozwarcia. Zadaniem studentów jest przypisanie poszczególnych drgań normalnych konkretnym kierunkom rozchodzenia się promieniowania.


• Wyznaczanie hiperpolaryzowalności cząsteczek
  W trakcie ćwiczenia studenci wykonują pomiary rozpraszania hyper-Rayleigha oraz pomiary nieliniowego współcznynnika załamania światła techniakami Z-scan oraz optycznego efekty Kerra. Na podstawie wykonanych pomiarów wyznaczane są niezmienniki tensorów hiperpolaryzowalności cząsteczek drugiego i trzeciego rzędu.