Fyzika tuhých látok

Fyzika tuhých látok je v súčasnej dobe jednou z najväčších a najrýchlejšie sa rozvíjajúcich oblastí fyziky, a to na poli teórie aj experimentu. Zameriava sa na skúmanie javov v systémoch mnohých častíc, ktoré sú blízko seba a navzájom silne interagujú. V takýchto systémoch môžu spontánne vznikať rôzne druhy usporiadania, ktoré spôsobujú vznik nových kolektívnych (tzv. emergentných) vlastností, akými sú napr. magnetizmus alebo supravodivosť. Teoretický základ pre pochopenie týchto javov poskytuje kvantová a štatistická mechanika. Unikátne vlastnosti tuhých látok sú základom veľkého počtu dôležitých aplikácií, najmä v oblasti elektronických súčiastok, nových progresívnych materiálov, nanotechnológií a kvantových technológií. Študijný program Fyzika tuhých látok ponúka študentom možnosť naučiť sa moderné teoretické prístupy, používať aktuálne metódy počítačových simulácií ako aj zvládnuť experimentálne a diagnostické techniky. V rámci diplomových prác sú študenti zapojení do riešenia domácich aj zahraničných projektov, v rámci ktorých majú možnosť pracovať v špičkovo vybavených laboratóriách u nás aj v zahraničí. Po absolvovaní štúdia nachádzajú uplatnenie v základnom a aplikovanom výskume na pracoviskách SAV a univerzitách, ako aj v súkromnom sektore.

Študent magisterského študijného programu Fyzika tuhých látok si spravidla vyberie jedno z troch zameraní: Teória a simulácie tuhých látok, Experimentálna fyzika tuhých látok, Fyzika materiálov a nanotechnológie. Študijný program pozostáva z povinných, povinne voliteľných a výberových predmetov. Zoznam všetkých predmetov je uvedený v študijnom pláne. Absolvovaním povinných predmetov (vrátane predmetov súvisiacich s diplomovou prácou a štátnou skúškou) študent získa 59 kreditov. Z ponuky povinne voliteľných predmetov musí získať najmenej 32 kreditov, pričom pre každé z troch zameraní sa odporúča absolvovať vybrané povinne voliteľné predmety. V odôvodnených prípadoch je po dohode s garantom študijného programu a vedúcim diplomovej práce možný aj iný výber povinne voliteľných predmetov z ponuky UK. Zvyšné kredity (takmer štvrtinu z celkového počtu 120 kreditov) študent získa z výberových predmetov. Študijný program je navrhnutý tak, že dáva študentovi značnú mieru variability pri výbere predmetov a na základe individuálnych preferencií umožňuje zapísať si aj výberové predmety z iných programov na FMFI (z fyziky, matematiky aj informatiky).

Diplomovou prácou má študent preukázať schopnosť samostatne získavať teoretické a praktické poznatky založené na súčasnom stave vedy a tvorivo ich uplatňovať, používať a rozvíjať. Záverečnú prácu vypracuje študent pod vedením vedúceho záverečnej práce. Vedúci záverečnej práce vypracuje na záverečnú prácu písomný posudok a navrhne jej hodnotenie. Záverečnú prácu posudzuje oponent. Oponent vypracuje na záverečnú prácu písomný posudok a navrhne jej hodnotenie. Vysokú úroveň a aktuálnosť vedeckej práce, do ktorej sú študenti zapojení v rámci diplomovej práce (mnohé práce sú napísané v angličtine), dokazuje aj viacero nedávnych článkov v karentovaných medzinárodných časopisoch, v ktorých boli publikované výsledky získané v diplomovej práci.

Príklady úspešných nedávno publikovaných záverečných prác našich študentov:

• Katarína Viskupová: Stoichiometry, Structure and Mechanical Properties of TaB2±∆ Coatings Deposited by dc Magnetron Sputtering, 2021
• Viktor Šroba: Structure evolution and mechanical properties of ternary Ta-Al-B2 hard thin films, 2021 
• Martin Baránek: Conductivity of strongly disordered ultra-thin MoC superconducting films, 2020 
• Samuel Kern: Kvantovo-limitované parametrické zosilňovače na báze supravodivých metamateriálov, 2020 
• Marián Janík: Structural analysis of tantalum-alloyed Ti-Al-N hard coatings, 2017 
• Tomáš Hudec: Low friction thin films prepared by means of highly ionized deposition technologies, 2017 
• Dominika Melicherová: Štúdium štruktúrnych a fyzikálnych vlastností amorfného dusíka, 2017 

Absolvent študijného programu mFTL ovláda široké spektrum súčasných teoretických poznatkov, simulačných metód a experimentálnych techník používaných vo fyzike tuhých látok. Teoretickým základom štúdia sú poznatky z kvantovej a štatistickej mechaniky a fyziky tuhých látok, ktoré umožňujú pochopiť štruktúru látky v rôznych formách a na jej základe vypočítať fyzikálne vlastnosti. Špeciálna pozornosť sa pritom venuje mechanickým, elektrickým, optickým, magnetickým a supravodivým vlastnostiam, ako aj ich využitiu v rôznych vedeckých a priemyselných aplikáciách. Absolvent vie pracovať s pokročilými simulačnými metódami, ktoré sa v súčasnosti využívajú na skúmanie materiálov aj hľadanie nových materiálov so špeciálnymi vlastnosťami. V experimentálnej oblasti sa oboznámi s pokročilými metódami merania a diagnostiky tuhých látok a ovláda moderné metódy ich prípravy. Vzhľadom k veľkému významu polovodičov a polovodičových súčiastok pre priemysel absolvent ovláda princípy ich fungovania a je schopný z nich navrhovať zložitejšie elektronické obvody. Súčasťou štúdia sú aj moderné nanotechnológie a možnosti ich aplikácie v rôznych oblastiach. Absolvent je pripravený pracovať s pokročilým softvérom aj takýto softvér vyvíjať. Dokáže flexibilne aplikovať získané vedomosti a zručnosti, vie efektívne pracovať s rozsiahlou literatúrou, osvojovať si nové poznatky a tvorivo ich rozvíjať. 

Fyzika tuhých látok a nanotechnológie sú základom mnohých kľúčových progresívnych technológií v súčasnom priemysle (elektrotechnika, strojárstvo, stavebníctvo, atď.) a možno očakávať, že si túto pozíciu v budúcnosti nielen udržia, ale aj ďalej posilnia. Absolvent je pripravený sa priamo uplatniť v rôznych oblastiach priemyslu, ktoré sa zaoberajú výskumom, vývojom, výrobou a využitím progresívnych materiálov, nanotechnológií, kvantových technológií, senzorov apod., ako aj sofistikovaných elektronických zariadení. Vo všetkých oblastiach ide o výrobu s vysokou pridanou hodnotou. Študijný program je kompatibilný s podobnými programami na iných vysokých školách doma aj v zahraničí a umožňuje absolventovi pokračovať v štúdiu na ich 3. stupni.  

S uplatnením absolventov študijného programu Fyzika tuhých látok spravidla nie sú nijaké problémy a absolventi sa dokážu zamestnať ihneď po skončení štúdia. Časť absolventov programu pokračuje v štúdiu na treťom stupni v odbore Fyzika kondenzovaných látok a akustika na vysokých školách v SR a ústavoch SAV, ako aj na analogických pracoviskách v zahraničí. Viacerí z absolventov sa uplatnia aj v súkromných firmách zameraných na vývoj a aplikáciu nových materiálov a technológií. Okrem fyzikálnych vedomostí a zručností sú v tejto skupine absolventov obvykle vysoko cenené aj ich matematické vedomosti a skúsenosti s počítačovým modelovaním fyzikálnych procesov.