Rozvrh hodin KIPL

Rozvrh hodin pro zimní semestr 2017/2018 je publikován zde

Seminář FPL

Aktuální program pro zimní semestr 2017/2018 je publikován zde

Konference FPL

Centrum AdMat

Úspěchy a ocenění

  • Oceněné práce - zde
  • Úspěchy na konferencích - zde

Seznam aktuálních publikací

Seznam aktuálních publikací naleznete zde

Užitečné odkazy

SU

FJFI

CVUT

jaderka

SU

EU

You are here

Historie FPL na ČVUT

kraus
kochanovska
valenta
frank


Fyzika pevných látek na ČVUT
Kraus Ivo, ČVUT-FJFI


Fyzika pevných látek je část fyziky kondenzovaného stavu popisující makroskopické fyzikální a mechanické vlastnosti pevných těles z hlediska jejich mikroskopické stavby. Kvantově mechanické modely uvažují pevnou látku jako soubor velkého počtu částic (elektronů, atomů, iontů, molekul), na který se aplikuje statistická fyzika a využívají i další fyzikální obory - mechanika, termodynamika, elektromagnetizmus, teorie vlnění, atomová fyzika a další. Vznik tohoto oboru je spojen s úspěchy přírodních věd 20. století, zejména s metodami určení krystalové struktury a objevem zákonitostí kvantové mechaniky.
V současné době se fyzika pevných látek člení na velký počet specializací: podle pásové struktury objektů na fyziku kovů, polovodičů a izolantů, podle uspořádanosti stavebních částic na fyziku krystalů nebo amorfních látek, podle studovaných charakteristik na oblast vlastností mechanických, elektrických, optických, magnetických aj.
Na počátku jednadvacátého století má fyzika pevných látek mezi všemi ostatními fyzikálními obory dominantní postavení v počtu pracovníků (cca 50 %), kteří si ji zvolili za své povolání, i institucí, kde se s látkami tuhého skupenství experimentuje, pro pozorované zákonitosti jejich chování hledá teoretické vysvětlení a o nových vlastnostech vytvářejí hypotézy. Bez konkurence jsou pevné látky také ve spektru časopisů, kam se o nich dá psát, v počtu publikací i možnostech praktického uplatnění.
Vzpomeneme-li na objevy dvacátého století, které změnily náš život doslova od samých základů (štěpení uranu, polovodiče a lasery), jsou dva z nich připsány fyzikům pevných látek. První se podařil koncem čtyřicátých let trojici amerických fyziků William Shockley-John Bardeen-Walter Brattain; Nobelovu cenu za fyziku převzali v roce 1956 za studium polovodičů a objev tranzistorového jevu. Druhým z největších úspěchů, který v nedávné minulosti vzešel z pracoven fyziků, je laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – zesílení světla stimulovanou emisí záření); Nobelovou cenou za něj byli v roce 1964 vyznamenáni Američan Charles Hard Townes a Rusové Nikolaj Gennadijevič Basov s Alexandrem Michajlovičem Prochorovem.

Fyzika pevných látek jako samostatný obor fyziky
Historie české (československé) fyziky pevných látek začíná roku 1951 v Liblicích, kde bylo na poradě, někdy označované jako První národní konference fyziků, dohodnuto, že další rozvoj fyziky u nás se soustředí na fyziku pevných látek a jadernou fyziku.
V následujících letech byl tento záměr uskutečněn založením nových vědeckých a pedagogických institucí. V Československé akademii věd vznikl Ústav technické fyziky (1954) a Ústav jaderných výzkumů (1955) a na Univerzitě Karlově dvě nové fakulty: Matematicko-fyzikální (1952), která se oddělila od Přírodovědecké fakulty, a Fakulta technické a jaderné fyziky (1955).
Vědecká práce v oblasti fyziky pevných látek byla v období 1955-1970 orientována v ÚTF ČSAV např. na transportní jevy v polovodičích, zářivé a nezářivé přechody v pevných látkách, strukturu energetických hladin elektronů, určování krystalové struktury, vliv mřížkových poruch na fyzikální i mechanické vlastnosti pevných látek, na tenké feromagnetické vrstvy, transportní jevy ve feromagnetikách, doménovou struktura dielektrik aj.

Počátky vysokoškolské výuky fyziky pevných látek
České a slovenské vysoké školy zařadily fyziku pevných látek do svých studijních programů v druhé polovině padesátých let. Roku 1956 se tento nový obor osamostatnil na Matematicko-fyzikální fakultě UK, o čtyři roky později na Fakultě technické a jaderné fyziky ČVUT.
Matematicko-fyzikální fakulta při tom navázala na tradice Katedry fyziky, kterou převzala z Přírodovědecké fakulty. V roce 1954 se KF vedená prof. L. Zachovalem rozdělila na Katedru mechaniky a základů fyziky (L. Zachoval), Katedru vysoké frekvence a vakuové techniky (V. Kunzl) a Katedru atomové fyziky a fyziky pevných látek (V. Votruba, M. Valouch), z níž po další reorganizaci (1956) vznikly Katedra teoretické fyziky (M. Brdička, Č. Muzikář, A. Hladík) a Katedra fyziky pevných látek (M. Valouch).
Na Českém vysokém učení technickém je studium fyziky pevných látek nabízeno posluchačům od podzimu 1960. Cílem výuky byla hned od počátku příprava vysokoškolsky vzdělaných odborníků schopných nové fyzikální poznatky aplikovat v inženýrské praxi. Tak vznikla nová kvalifikace - fyzikální inženýr. O výuku nového oboru se první léta v Kabinetu fyziky pevných látek starali tři interní učitelé - fyzikové Luboš Valenta a Ivo Kraus a elektrotechnický inženýr Vladimír Janda - spolu s externisty z pražských ústavů ČSAV. Z Kabinetu FPL vznikla časem samostatná katedra, která má od roku 1967 název Katedra inženýrství pevných látek. Základem výuky byly předměty Úvod do fyziky pevných látek, Teorie pevných látek, Fyzika polovodičů a Fyzika magnetických látek. S  dalšími obory jako např. technologie polovodičů, fyzika nízkých teplot, supravodivost nebo strukturní rentgenografie se měli posluchači možnost seznámit ve speciálních přednáškách zajišťovaných např. Adélou Kochanovskou, Zdeňkem Málkem, Milošem Matyášem, Miroslavem Trlifajem, později ještě Helmarem Frankem. Součástí výuky se staly kromě toho také pravidelné semináře, na nichž byly pozvanými specialisty prezentovány novinky ve fyzice pevných látek i výsledky výzkumných úkolů řešených na akademických pracovištích i v rezortních výzkumných ústavech, např. TESLA-VÚST A. S. Popova.
Na odborný profil katedry měly rozhodující vliv jak objektivní faktory (rozvoj oboru), tak působení osob v čele kolektivu učitelů, vědeckých a odborných pracovníků. V období 1960-1967, kdy katedru vedl Luboš Valenta, byla vědecká činnost orientována především na teorii pevných látek, teorii magnetizmu a na technologii magnetických látek, potom se výzkum rozšířil také do oblasti technologie polovodičů, polovodičových detektorů, rentgenografie, neutronografie, optické spektroskopie a v poslední době i aplikované fotoniky.
Do povědomí naší i zahraniční fyzikální veřejnosti se katedra dostala už v šedesátých letech minulého století dvěma vědeckými úspěchy. Prvním bylo vypracování teorie spontánní magnetizace tenkých feromagnetických vrstev, druhý měl technologický charakter: příprava tenkých vrstev napařovací metodou, a to pro feromagnetické prvky ze skupiny železa a z řady lanthanoidů. Ve spolupráci s Ústavem magnetických látek v Jeně se začala rozvíjet také technologie a základní magnetostatická měření nových magnetických materiálů na bázi uranových sloučenin.
Po reorganizaci fakulty v roce 1967 došlo ke změnám i na katedře. Z Katedry fyziky pevných látek se stala Katedra inženýrství pevných látek, byla posílena laboratoř rentgenové difrakce a vzniklo nové polovodičové pracoviště orientované na technologii speciálních součástek a vývoj měřících metod. Během několika dalších let se podařilo vypracovat originální postup sledování dotace epitaxních a difúzních vrstev křemíku pomocí metody odporu šíření, navrhnout a realizovat měření Hallova jevu střídavým magnetickým polem a napětím různé frekvence a pro průmyslové účely zavést homogenní legování křemíku tepelnými neutrony.
Nejdelší, už téměř půlstoletou tradici má na katedře výzkum v oblasti průmyslového využití rentgenografických difrakčních metod, který navazuje na zkušenosti zakladatelky československé aplikované rentgenografie Adély Kochanovské.
Výjimečnou úlohu, a to nejen na fakultě, ale i v celé České republice, má pracoviště katedry zaměřené na využití difrakce tepelných neutronů ve fyzice pevných látek a pro materiálový výzkum. Těžištěm výzkumu neutronografické laboratoře je určování textur, stanovení poloh lehkých atomů ve struktuře, studium magnetického uspořádání a fázových přechodů.
Nezávisle na tom, že pracoviště, které na Českém vysokém učení technickém vychovává inženýry-fyziky pevných látek, změnilo už dvakrát svůj název, zůstávají jeho cíle stále stejné: na rozvoj oboru pružně reagovat jak zaváděním nových předmětů do výuky, tak inovacemi témat vědecké činnosti. Absolvent Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské zaměřený na fyziku pevných látek musí mít kvalitní matematicko-fyzikální vzdělání, aby mohl samostatně řešit výzkumné úkoly. Zároveň mu však nesmí chybět schopnost předvídat, jak by se daly získané výsledky prakticky využít např. ke zdokonalení měřících metod, k lepšímu pochopení podstaty fyzikálních dějů, optimalizaci dosavadních výrobních postupů apod.

Osobnosti FPL na ČVUT

  • Prof. RNDr. Helmar Frank, DrSc., *10. 5. 1919 (Brno). Vystudoval (1943) a v letech 1943-1945 pracoval na pražské německé univerzitě, po válce byl zaměstnancem vojenské správy, vědeckým pracovníkem Výzkumného ústavu sdělovací techniky v Praze (1950–68), od roku 1969 působí na FJFI ČVUT; osm let (1973-1981) vedl Katedru inženýrství pevných látek. Významných vědeckých úspěchů dosáhl zejména ve fyzice a technice polovodičů, má zásluhy o vznik a rozvoj československého polovodičového průmyslu. Je čestným doktorem Slovenské technické univerzity v Bratislavě (1999). Uveřejnil přes 150 vědeckých prací v domácích i zahraničních časopisech, napsal monografie Polovodiče v teorii a praxi (1955), Fyzika a technika polovodičů (1990) a spolu s V. Šnejdarem Krystalové elektronky (1959, rusky 1960, rozšířená verze německy 1964 a 1965) a Principy a vlastnosti polovodičových součástek (1976).


  • Prof. RNDr. Adéla Kochanovská, DrSc., *8. 3. 1907 (Slezská Ostrava), †5. 7. 1985 (Praha), zakladatelka československé školy aplikované rentgenografie, členka korespondentka ČSAV. Studovala matematiku a fyziku na Přírodovědecké fakultě UK, od roku 1935 působila ve Fyzikálním výzkumu Škodových závodů (později Ústav technické fyziky ČSAV, Ústav fyziky pevných látek ČSAV, dnes Fyzikální ústav AV ČR), v letech 1968–1973 vedla Katedru inženýrství pevných látek FJFI ČVUT. Věnovala se zejména průmyslovým aplikacím rentgenových difrakčních metod. V našich i zahraničních vědeckých časopisech uveřejnila přes 70 původních vědeckých prací, napsala několik vysokoškolských učebních textů a příručku Zkoušení jemné struktury materiálu rentgenovými paprsky (1943, 1946).


  • Doc. RNDr. Zdeněk Málek, CSc., *11. 5. 1930 (Plzeň), †1. 5. 1984 (Praha). V letech 1953-1965 se ve Fyzikálním ústavu ČSAV zabýval vlivem poruch na koercitivní pole feromagnetik, tenkými magnetickými vrstvami a od roku 1962 feroelektriky. Krátkodobě působil v Ústavu magnetických materiálů v Jeně (1959) a na univerzitě v Bagdádu (1961-1962). Roku 1965 přešel do Ústavu radiotechniky a elektroniky ČSAV a po dalších 7 letech do Výzkumného ústavu silnoproudé elektrotechniky v Běchovicích. Současně přednášel na MFF UK a na FJFI ČVUT. Do povědomí československých fyziků se zapsal i úspěchy ve fyzice a technice nízkých teplot a při vývoji kryochirurgických zařízení. V letech 1968-1974 se jako vedoucí redaktor Československého časopisu pro fyziku zasloužil o novou koncepci tohoto odborného periodika.


  • Doc. RNDr. Miloš Matyáš, DrSc., *16. 8. 1923 (Praha), †6. 10. 2005 (Praha). V letech 1945-1948 studoval fyziku a chemii na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy, od roku 1953 působil v Akademii věd (ČSAV, AV ČR), a to v Ústavu technické fyziky (později ÚFPL a FzÚ). Roku 1967 se na ČVUT habilitoval (docent pro obor experimentální fyzika), za další dva roky obhájil doktorskou disertaci (DrSc.) a v roce 1975 byl zvolen členem korespondentem ČSAV. Na FJFI přednášel v letech 1959-2005 Základy fyziky pevných látek, Fyziku kovů a Chemické aspekty pevných látek. Zabýval se zejména transportními a magnetickými vlastnostmi krystalických a amorfních polovodičů, oxidací kovů a slitin, molekulární elektronikou.
    Napsal monografii Povrchová oxidace kovů a slitin v plynné atmosféře (1958), vysokoškolská skripta Fyzika pevných látek (FJFI ČVUT, 1978) a Amorfní polovodiče (MFF UK, 1984), je autorem nebo spoluautorem kolem sta původních vědeckých prací uveřejněných v domácích i zahraničních časopisech a sbornících z konferencí. Byl předsedou Jednoty československých matematiků a fyziků (1969-1972), členem a viceprezidentem výkonné rady Mezinárodní unie pro čistou a užitou fyziku (1981-1988), členem redakčních rad několika vědeckých časopisů, odborných komisí aj.


  • Prof. RNDr. Miroslav Trlifaj, DrSc., *18. 12. 1921 (Vysoké Mýto), †10. 2. 1982 (Praha). Po absolvování Přírodovědecké fakulty UK (1948) pracoval až do roku 1982 ve Fyzikálním ústavu ČSAV a externě přednášel na MFF UK a na FJFI ČVUT. V roce 1960 byl zvolen členem korespondentem ČSAV a roku 1966 jmenován profesorem. Zabýval se teorií pevných látek, zejména teorií excitonů, jejich difúzí, interakcí s poruchami, s fonony, šířením excitonů v molekulárních krystalech a biexcitony.


  • Prof. RNDr. Luboš Valenta, DrSc.,*26. 1. 1924 (Praha), †21. 10. 1994 (Praha). Vystudoval Přírodovědeckou fakultu UK (1949), po ukončení aspirantury u prof. Zdeňka Matyáše (1953) byl vědeckým pracovníkem Ústavu technické fyziky (nyní FzÚ) ČSAV, v letech 1955-68 působil na FTJF (založil a vedl katedru fyziky pevných látek), ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně, na Moskevské státní univerzitě, jako hostující profesor Univerzity Friedricha Schillera v Jeně (vedoucí katedry kvantové chemie); v roce 1968 přešel na MFF UK (vedoucí katedry teoretické fyziky). Zabýval se především teorií magnetizmu. Byl členem a funkcionářem řady vědeckých společností a redakčních rad odborných časopisů. Za svou teorii spontánní magnetizace tenkých vrstev dostal v roce 1964 Státní cenu, za významný přínos v oblasti teoretické fyziky pevných látek mu Lodžská univerzita udělila čestný titul dr. h. c. (1993). Je autorem několika desítek článků v prestižních zahraničních časopisech a rozsáhlé monografie Festkörpertheorie: Eine Einführung (spolu s E. Jägrem, 2. vydání 1997).


Použitá literatura:
KRAUS, Ivo, O fyzice pevných látek na FJFI. In: Moderní směry ve fyzice, KLUIBER, Zdeněk (ed), Nakladatelství ARSCI, Praha 2003, s. 26-31.
ZACHOVAL, Ladislav, Naše fyzika v letech 1945-1965. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie 10, 1965, s. 125-130.
KRAUS, Ivo, Půl století výchovy jaderných a fyzikálních inženýrů na FJFI ČVUT. Čs. čas. fyz. 55, 2005, s. 409-414.

Nabídky práce

Přehled jednotlivých nabídek práce pro studenty a absolventy naleznete zde

SGS ČVUT