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, aby dával 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). Takéto predmety môžu podstatne rozšíriť obzor, poskytnúť alternatívny pohľad na problémy a taktiež sprostredkovať informácie o ďalších metódach, ktoré sa dajú využiť vo fyzike tuhých látok aj inde. Pri výbere týchto predmetov sú vyučujúci ochotní študentom kedykoľvek poradiť.

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 ocenených záverečných prác našich študentov: 

• Anna Khylenko: Charakterizácia mikrovlnných supravodivých nelineárnych vlnovodov pre parametrické zosilňovače, 3. miesto na česko-slovenskej ŠVK, 2024
• Richard Vrablec: Štruktúra a vlastnosti TiB1+x vrstiev, cena dekana + 2. miesto na česko-slovenskej ŠVK, 2025
• Marcel Polák: Fyzika heteroštruktúry Altermagnet / Supravodič / Altermagnet, cena rektora UK 2025 

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 

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.