znanost 13.11.2015 8:23

Z raziskavami na področju kvantnih nečistoč do novega načina hrambe podatkov

Ljubljana, 13. novembra - Doktor Rok Žitko je raziskovalec Odseka za teoretično fiziko na Institutu Jožef Stefan (IJS), v okviru katerega se zadnja štiri leta ukvarja predvsem s področjem kvantnih nečistoč. Raziskave na tem področju bi lahko pripeljale tudi do novega načina hrambe podatkov.

Ljubljana, IJS.
Raziskovalec Odseka za teoretično fiziko na Institutu Jože Stefan (IJS) Rok Žitko.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana, IJS.
Raziskovalec Odseka za teoretično fiziko na Institutu Jože Stefan (IJS) Rok Žitko.
Foto: Anže Malovrh/STA

Ljubljana, IJS.
Raziskovalec Odseka za teoretično fiziko na Institutu Jože Stefan (IJS) Rok Žitko.
Foto: Anže Malovrh/STA

Žitko, ki sicer poučuje tudi na ljubljanski fakulteti za matematiko in fiziko, trenutno s sodelavci na IJS raziskuje pojave, do katerih pride zaradi magnetnih nečistoč v kovinah. Danes je možno z vrstičnimi tunelskimi mikroskopi neposredno pomeriti lastnosti posameznih magnetnih atomov na površini snovi, kar nudi veliko boljši vpogled kot merjenje povprečnih lastnosti nečistoč, razporejenih po celotnem vzorcu, je pojasnil Žitko.

"Vse skupaj postane še posebej zanimivo, če je kovina superprevodna. V tem primeru vsaka magnetna nečistoča delno 'pokvari' superprevodnost v svoji bližini, zaradi česar nastanejo dodatna vzbujena energijska stanja, ki ustrezajo vezavi elektronov iz superprevodnika na nečistočo. Z dovajanjem energije lahko nečistočo preklopimo iz osnovnega v vzbujeno oz. Shibovo stanje. Pri zadosti nizkih temperaturah je vzbujeno kvantno stanje zelo dolgoživo, zato bi bilo na ta način možno hraniti podatke," je pojasnil Rok Žitko.

Miniaturizacija medijev za magnetno hranjenje podatkov po besedah Žitka vodi k temu, da je en bit informacije zapisan v čedalje manjše magnetno območje, ki bo do konca desetletja doseglo fizikalno mejo oziroma superparamagnetno limito. Na ta način se bo na bitno oblikovanih nosilcih oz. "bit-patterned media" z nanotehnološkimi postopki izdelalo magnetne otočke, ki bodo veliki vsega nekaj tisoč ali le nekaj sto atomov, je še razložil Žitko.

"Da bo hranjenje podatkov zanesljivo, bo potrebno bolje razumeti magnetne lastnosti takšnih malih magnetnih območij, katerih lastnosti se razlikujejo tako od razsežnih magnetnih materialov, kot od majhnih skupkov magnetnih nečistoč, in za katere bo ustrezne teoretične metode opisa potrebno šele razviti."

Nekatere izmed njegovih napovedi o vplivu magnetne anizotropije na vzbujena stanja so bile pred kratkim eksperimentalno potrjene v skupini za tunelsko mikroskopijo na Freie Universität Berlin. Potrditev napovedi teoretskih fizikov so po besedah Žitka posebno zadoščenje, ki jih kot teoretik lahko imaš.

Eksperimentalna in teoretična fizika sta po Žitkovem mnenju sicer močno prepleteni, razliko opaža predvsem na področju metodologije. "Pred desetletji je mogoče veljalo, da je bil tisti, ki je izvajal eksperiment, sposoben sam razviti teorijo. Danes pa so ta teoretična orodja že tako sofisticirana, da posamezniki zares obvladamo zgolj svojo nišo."

Žitko je pojasnil, da teoretične fizike zanimajo pojavi sami po sebi in ne toliko njihove aplikacije. "Jaz gledam na fiziko kot na neko področje, ki teši našo radovednost, ki ima sicer pogosto uporabno vrednost, ni pa to v ospredju našega dela," je še dodal Žitko.

Kljub veliki znanstveni aktivnosti teoretičnih fizikov pa po mnenju Žitka primanjkuje ljudi. "Ti problemi, s katerimi se ukvarjamo, so postali tako kompleksni, da kot posameznik težko kaj veliko narediš, saj potrebuješ neko kritično maso dobrih, zelo sposobnih ljudi, da se problemov lotiš."

O Odseku za teoretično fiziko
Odsek za teoretično fiziko Instituta Jožef Štefan deluje že od začetka 60. let, trenutno pa ga vodi doktorica Svjetlana Fajfer. Oddelek obsega tri večje skupine, ki se ukvarjajo s teorijo trdnih snovi in statistično fiziko, s teorijo jedra ter osnovnih delcev in polj ter z biofiziko in mehko kondenzirano snovjo. Trenutno je na odseku 37 sodelavcev, od tega 10 mladih raziskovalcev. V lanskem letu je pet sodelavcev zagovarjalo svoje doktorske disertacije, je pojasnila vodja odseka Fajferjeva.

Odsek za teoretično fiziko se lahko pohvali z velikim številom evropskih projektov, v zadnjih petih letih so sodelovali v raziskavah v okviru šestih evropskih projektov. V letu 2014 so člani odseka objavili 105 člankov, med drugim v najbolj uveljavljenih mednarodnih revijah z visokim faktorjem vpliva, kot sta na primer Nature in Science. V zadnjih desetih letih so trije člani odseka prejeli najvišje državne nagrade za dosežke v znanosti - Zoisove nagrade.

Osrednja dejavnost odseka je reševanje aktualnih teoretičnih problemov v fiziki trdnih snovi, statistični fiziki, fiziki jedra, osnovnih delcev in polj ter biofiziki in fiziki mehke kondenzirane snovi. Raziskave potekajo v tesnem sodelovanju z eksperimentalnimi skupinami na institutu ter z domačimi in tujimi univerzami in inštituti ter so vključene v številne mednarodne projekte, piše na spletni strani odseka.

Raziskovalec Rok Žitko
Doktor Rok Žitko je raziskovalec Odseka za teoretično fiziko na Institutu Jožef Stefan (IJS), na institutu sicer deluje že od leta 2002. Za uspešnost in odmevnost doktorskega svojega dela Večdelčni pojavi pri resonančnem tuneliranju elektronov skozi nanostrukture je leta 2008 prejel tudi nagrado zlati znak Jožefa Stefana, ki velja za najpomembnejšo nagrado za mlade doktorje znanosti.

Diagram sodelovanja Roka Žitka

Vir: Atlas slovenske znanosti