J. Fabián: Centrom môjho výskumu sú spinové vlastnosti elektrónov v reálnych materiáloch

27. 05. 2015

prof. RNDr. Jaroslav Fabián, PhD.Prof. RNDr. Jaroslav Fabián, PhD., patrí k najúspešnejším slovenským fyzikom. Je svetovo uznávaným odborníkom a priekopníkom v oblasti spintroniky. Úspech a uznanie získal vďaka objaveniu mechanizmov spinovej relaxácie v kovoch aj v graféne, aj vďaka zavedeniu princípov bipolárnych spinových tranzistorov. V roku 2004 publikoval významný prehľadový článok o spintronike v prestížnom Reviews of Modern Physics. Ten článok je teraz v prvej päťke najviac citovaných článkov v histórii tohto časopisu. O dôležitosti vedeckých prác Jaroslava Fabiána svedčí ich viac ako 10 000 citácií, podľa Google Scholar. Stal sa jedným z najčastejšie citovaných Slovákov.

Jaroslav Fabián (1967), pochádza zo Spišskej Novej Vsi. Študoval teoretickú fyziku na Matematicko-fyzikálnej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave. V roku 1993 získal prestížne Fulbrightovo štipendium, vďaka ktorému nastúpil na postgraduálne štúdium na univerzite v Stony Brooku, v štáte New York. Po trojročnom pôsobení na univerzite v Marylande sa v roku 2000 vrátil do Európy, keď prijal ponuku výskumnej práce na Inštitúte Maxa Plancka v Drážďanoch a neskôr na univerzite Karla Franza v Grazi. V roku 2004 bol  menovaný profesorom na univerzite v Regensburgu, kde v súčasnosti pôsobí na Inštitúte teoretickej fyziky.

Jaroslav Fabián sa so spintronikou, ktorá ho preslávila vo svete, oboznámil v Spojených štátoch. Priekopníkom rodiaceho sa vedného odvetvia sa stal po tom, ako objasnil mechanizmus, ktorým sa postupne stráca „pamäť” elektrónu. Neskôr vymyslel funkčný prototyp tzv. spinového tranzistora, ktorý by mal v budúcnosti nahradiť bežné tranzistory.

Prof. Jaroslav Fabián bude dňa 28. mája 2015 o 17.00 hod. hosťom vedeckej kaviarne, ktorú pod názvom Veda v CENTRE už tradične organizuje Národné centrum pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti pri Centre vedecko-technických informácií SR. Pri tejto príležitosti sme ho požiadali o rozhovor.

M. BARTOŠOVIČOVÁ: Mohli by ste stručne a populárnou formou priblížiť obsah vášho vystúpenia na tému Materiály tenké ako atóm a vysvetliť pojem spintronika?

J. FABIÁN: Na prednáške predstavím grafén, čo je dvojrozmerná, atómovo tenká štruktúra uhlíkových atómov usporiadaných do hexagonálnej mriežky. Táto štruktúra má jedinečné elektrické, mechanické, optické aj spinové vlastnosti. Napríklad, elektróny sa v graféne pohybujú podobne ako relativistické častice čo nemajú hmotnosť. To je unikátne z pohľadu tradičnej fyziky tuhých látok. Predstavím však aj ďalšie dvojrozmerné materiály, ktoré sú možno menej exotické a správajú sa ako tradičné polovodiče, a preto môžu mať využitie v informačných technológiách alebo v slnečných článkoch.

Centrom môjho výskumu sú spinové vlastnosti elektrónov v reálnych materiáloch, ako grafén. Elektrónový spin, čo si voľne predstavujeme ako rotáciu elektrónu, dáva, podobne ako náboj, elektrónom ich identitu. Magnety sú magnetmi, pretože elektróny v nich majú spiny orientované jedným smerom. V nemagnetoch sú zasa spiny elektrónov orientované náhodne. Spintronika skúma fundamentálne vlastnosti spinov v materiáloch, ale aj to, ako tie vlastnosti využiť v elektronike. 

Čo vás ovplyvnilo pri rozhodovaní sa pre štúdium teoretickej fyziky na Matematicko-fyzikálnej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave?

J. FABIÁN: Na gymnáziu ma začala fascinovať fyzika, hlavne kvantová fyzika, aj keď som vtedy veľa o nej nevedel, a štúdium na matematicko-fyzikálnej fakulte bol, a zrejme doteraz je, najlepším prostriedkom ako sa o tom na Slovensku dozvedieť viac.

Aká bola vaša cesta k vede?

J. FABIÁN: Veľmi ma ovplyvnilo postgraduálne štúdium na Štátnej univerzite New Yorku v Stony Brooku. Tam som sa začal zaoberať teoretickým výskumom reálnych materiálov, ako boli uhlíkové molekuly alebo amorfný kremík. Ďalší významný krok bola moja práca vedeckého asistenta (postdoka) na Marylandskej Univerzite v College Parku, kde som mal možnosť pracovať v jednej z najvýznamnejších výskumných skupín v teoretickej fyzike tuhých látok  – u profesora Sankara Das Sarmu. Tam som začal robiť na spintronike, doslova v jej začiatku. To potom máte veľkú šancu stať sa ‚priekopníkom‘.  

Ktoré svoje vedecké úspechy považujete za najvýznamnejšie?

J. FABIÁN: Vo vedeckej komunite sú najviac cenené moje objavy mechanizmov spinovej relaxácie v elektronických materiáloch. Nedávno sa nám dokonca podarilo objasniť dlhoročnú záhadu ultrarýchlej spinovej relaxácie v graféne a jeho štrukturách. Odhalili sme tiež pôvod spin-orbitálnej interakcie grafénu. Ďalšie významné príspevky vidím v tzv. bipolárnej spintronike, ktorú sme v podstate vytvorili teoretickým návrhom spinových diód, solárnych článkov, ako aj spinových transistorov. No máme aj dôležité práce v oblasti výskumu fyzikálnych realizácií kvantových stupňov informácie (qubits) v polovodičových kvantových bodkách, transporte náboja a spinu v nanoštruktúrach alebo atómových vibrácií v amorfných materiáloch. 

V zahraničí pôsobíte vyše 20 rokov. Ako hodnotíte toto obdobie? Verili ste, že tam budete úspešný?

J. FABIÁN: Keď som odchádzal v 93-om, vôbec som netušil čo som mnou o 20 rokov bude. Odchádzal som kvôli možnostiam, ktoré zahraničie, vtedy hlavne USA, poskytovalo začínajúcim vedcom. Veľmi mi pomohlo Fulbrightovo štipendium, ktoré mi PhD štúdium v Stony Brooku umožnilo. Na významnej univerzite má tiež každý možnosť lepšie si uvedomiť mieru, prípadne hranice svojich možností a svojho talentu, keďže sa môžete porovnať so skvelými študentmi z celého sveta. Som veľmi rád, že som touto skúškou prešiel, aj že ju mám už dávno za sebou. Na úspech tiež potrebujete výborných spolupracovníkov, ktorých som vždy mal, ale aj šťastie. Nie každý zaujímavý objav sa stane dôležitý a nie každý dôležitý objav je zaujímavý. Prekvapenia vo vede sú časté.

Čomu sa venujete v súčasnosti? 

J. FABIÁN: Celá moja vedecká skupina sa teraz venuje štúdiu dvojrozmerných materiálov – grafénu, fosforénu, a dvojrozmerným polovodičom. Snažíme sa pochopiť ich elektronické, optické, a spinové vlastnosti. Skúmame tie materiály zvlášť, ale aj ich kombinácie, ktoré si môžete poskladať ako lego. Každá nová štruktúra má nové vlastnosti. Je to úžasný nový svet, ktorý čaká na svojich objaviteľov.

Čo by, podľa vás, prospelo k zvýšeniu záujmu mladých ľudí o štúdium prírodovedných a technických vied?

J. FABIÁN: Spoločenská objednávka a tým aj spoločenská prestíž. Štúdium fyziky začalo byť kedysi zaujímavé vďaka jadrovým a vesmírnym programom. Dnes je to aj kvôli nanotechnológiam. Ak chce spoločnosť z tohto trendu profitovať, musí posilniť záujem o prírodné a technické vedy podporou v základnom a strednom školstve aj spoločenskou kampaňou – hry, súťaže, popularizačné programy – vo verejnoprávnych médiách, zameranou na túto vekovú kategóriu. To je prvoradé, keďže v tomto veku sa záujmy prebúdzajú. No je nevyhnutné mať aj silné výskumné zázemie na univerzitách vo forme vedeckých skupín posobiacich vo svetovo konkurenčnom prostredí na ďalšie podchytenie, výchovu a motiváciu mladých vedeckých talentov.

Ďakujem vám za rozhovor.

Rozhovor pripravila: PhDr. Marta Bartošovičová

Fotozdroj:

http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/fabian/pages/index_people.html

Kľúčové slová:
CVTI SR, fyzikálne vedy, popularizácia vedy a techniky, osobnosti vedy

Odbory vedy a techniky:
Prírodné vedy

Tlač