Fizyka w skali attosekundowej i nanometrycznej

Nasze motywacje dość dobrze wyjaśniają słowa Richarda Feynmana zaczerpnięte z jego słynnego "Na dole jest dużo miejsca": Jakie są możliwości małych, ale ruchomych maszyn? Mogą być przydatne lub nie, ale z pewnością byłoby fajnie je wykonać.

Z grubsza rzecz biorąc, wybieramy tematy badań, które są intrygujące i wymagające dla nas. Wśród tych znajdują się procesy, dla których charakterystyczną skalą czasową są attosekundy a skalą przestrzenną nanometry. W chwili obecnej w centrum naszych zainteresowań są oddziaływania atomów i molekuł z silnymi, krótkimi impulsami laserowymi, które prowadzą do generacji wysokich harmonicznych czy niesekwencyjnej jonizacji.

Dla przykładu, proces generacji wysokich harmonicznych ma miejsce w wyniku oddziaływania atomu/molekuły/ciała stałego z silnym impulsem laserowym a emitowane światło ma częstości, które są wielokrotnościami częstości fali nośnej impulsu laserowego. Żeby dodać pikanterii całej sytuacji, są wielokrotnościami od rzędu kilku dziesiątek do rzędu kilku setek częstości fali nośnej (w szczególnych przypadkach mogą sięgać nawet tysiąca wielokrotności). Wykorzystując to zjawisko możliwe jest wytwarzanie impulsów laserowych o fali nośnej w zakresie ekstremalnego ultrafioletu i miękkiego promieniowania X, które są długości attosekund. To zaś daje możliwość badania zjawisk zachodzących w skali czasowej naturalnej dla procesów laserowo-indukowanych. Badamy, np. wpływ obecności stanów wzbudzonych czy procesów wieloelektronowych na zjawisko generacji wysokich harmonicznych. Nadto analizujemy możliwości kontrolowania własności generowanych harmonicznych przy wykorzystaniu wielu impulsów laserowych czy też nanostruktur posiadających własności plazmonowe. W tym celu stale rozwijamy autorskie oprogramowanie do rachunków kwantowo-mechanicznych konfrontując otrzymane przy jego użyciu wyniki z obecnymi na naukowym rynku wynikami eksperymentów, wynikami obliczeń analitycznych (kiedy jest to możliwe) oraz wynikami obliczeń otrzymanymi w ramach innych modeli czy metod numerycznych.

Ponadto, wśród naszych zainteresowań są metody automatycznej analizy dużych ilości danych oraz uczenia maszynowego, które chcielibyśmy wykorzystać do analizowania obrazów i widm otrzymanych mikroskopami sondy skanującej, jak również do analizowania wyników otrzymywanych przy wykorzystaniu naszego oprogramowania do rachunków kwantowo-mechanicznych.

Jeśli masz interesujący problem, nie jest wykluczone, że zainteresuje on również i nas. Jesteśmy otwarci na szeroką współpracę. Mamy spore doświadczenie – zajmowaliśmy się tak odległymi tematami jak: kwantowa informatyka - stany splątane (JPB), procesy w silnych polach laserowych (JPB,MM), mikroskopia bliskich oddziaływań (JPB), reakcje polimeryzacji na powierzchniach tlenków metali (JPB), tworzenie nanostruktur organicznych i funkcjonalizacja powierzchni (JPB), zastosowanie fizyki do potrzeb konserwacji i restauracji dzieł sztuki (JPB), związek zjawisk krytycznych z geometriogenezą (MM), procesy stochastyczne i wpływ szumu na dynamikę układu (MM).

Rozkłady pędu elektronu w sekwencji klatka po klatce ilustrujące efekt oddziaływania atomu z polem laserowym w trakcie eksperymentu typu pump-and-probe
Rozkłady pędu elektronu w sekwencji klatka po klatce ilustrujące efekt oddziaływania atomu z polem laserowym w trakcie eksperymentu typu "pump-and-probe"
Ostatnie prace
  1. Prauzner-Bechcicki JS, Zajac L, Olszowski P, Jöhr R, Hinaut A, Glatzel T, et al. Scanning probe microscopy studies on the adsorption of selected molecular dyes on titania. Beilstein Journal of Nanotechnology. 2016;7:1642-53.
  2. Efimov DK, Maksymov A, Prauzner-Bechcicki JS, Thiede JH, Eckhardt B, Chacón A, et al. Restricted-space ab initio models for double ionization by strong laser pulses. Phys Rev A. 2018;98(1): 013405.
  3. Kolmer M, Prauzner-Bechcicki JS. Aryl–Aryl Covalent Coupling on Rutile TiO2 Surfaces. In: de Oteyza DG, Rogero C, editors. On-Surface Synthesis II. Cham: Springer International Publishing; 2018. p. 153-77.
  4. Prauzner-Bechcicki JS, Kolmer M, Szymonski M. Aryl–Aryl Coupling on Semiconductor Surfaces In: Wandelt K, editor. Encyclopedia of Interfacial Chemistry. Oxford: Elsevier; 2018. p. 204-9.
  5. Thiede JH, Eckhardt B, Efimov DK, Prauzner-Bechcicki JS, Zakrzewski J. Ab initio study of time-dependent dynamics in strong-field triple ionization. Phys Rev A. 2018;98(3): 031401.
  6. Amini K, Biegert J, Calegari F, (…) Prauzner-Bechcicki J, (…) Lewenstein M. Symphony on strong field approximation. Rep. Prog. Phys. 2019, 82: 116001.
  7. Efimov DK, Prauzner-Bechcicki JS, Thiede JH, Eckhardt B, Zakrzewski J. Double ionization of a three-electron atom: Spin correlation effects. Phys Rev A. 2019, 100: 063408.
  8. Mandrysz M, Kubel M, Zakrzewski J, Prauzner-Bechcicki JS. Rescattering effects in streaking experiments of strong-field ionization. Phys Rev A. 2019, 100: 063410.
  9. Efimov DK, Prauzner-Bechcicki JS, Zakrzewski J. Strong-field ionization of atoms with p3 valence shell: Two versus three active electrons. Phys Rev A. 2020, 101: 063402.
  10. Woźniak AP, Lesiuk M, Przybytek M, Efimov DK, Prauzner-Bechcicki JS, (…), Moszyński R. A systematic construction of Gaussian basis sets for the description of laser field ionization and high-harmonic generation. The Journal of Chemical Physics. 2021, 154: 094111.
  11. Prauzner-Bechcicki JS, Efimov DK, Mandrysz M, Zakrzewski J. Strong-field triple ionization of atoms with p3 valence shell. J. Phys. B. 2021
Członkowie grupy
  • dr hab. Jakub S. Prauzner-Bechcicki - Kierownik
  • mgr inż. Michał Mandrysz - doktorant
Kontakt
dr hab. Jakub S. Prauzner-Bechcicki
pokój: B-1-10
tel: 12 664 45 85
email: jakub.prauzner-bechcicki@uj.edu.pl