Functional Nanostructures Research Group

Research topics

The Functional Nanostructures Research Group (formerly: Department of Nuclear Solid State Physics) focuses its research on the physical properties of magnetic nanostructures and biological / biomimetic membranes. Activities include experimental studies of these systems by nuclear solid state spectroscopies, promarily by neutron reflectometry, synchrotron-based reflectometries and Mössbauer spectroscopy. Development of the used methodologies theoretically and experimentally is also a field of interest for the group. Staff members closely collaborate with colleagues in the Institute of Technical Physics and Material Science, the Institute for Solid State Physics and Optics of the Wigner Centre for Physics, the University of Debrecen and participate in physics education in collaboration with colleagues at the Roland Eötvös University of Sciences (ELTE, Budapest) and the Budapest University of Technology and Economics (BUTE). We offer practical training, diploma and thesis tutorship for undergraduate, graduate and PhD students.

Our most important internatinal collaborators are the Europian Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble) the Institut Laue-Langevin (ILL, Grenoble), the Heinz Maier-Leibnitz Centre (JCNS, Garching), the Max-Planck-Institute für Festkörperforchung, (MPI FKF, Stuttgart and Garching) and the Joint Institute for Nuclear Research (JINR, Dubna).

Scientific staff
Merkel, Dániel Géza     Research Fellow, Head of research group
Bazsó Gábor

On long term leave
Research Activity

A NUCSSP osztály jelenlegi fő tevékenysége a vékonyrétegek, azok felületeinek és interfészeinek vizsgálatára irányul. A konkrét anyagtudományi kutatások mellet folyamatosan dolgozunk ki új, ill. próbáljuk tökéletesíteni a már rendelkezésre álló kísérleti módszereket, elméleti leírást, kiértékelő algoritmust és kiértékelő programokat fejlesztünk a tudományos közösség számára. Kísérleteinkben termikus neutronok vagy fotonok szóródási képéből kapott információk alapján próbáljuk meghatározni a rétegek mélységfüggő atomi és fizikai szerkezetét, a bennük kialakuló laterális struktúrákkal együtt.

A vizsgált vékonyrétegeket az RMKI molekulanyalábok csoportjával együttműködve, molekulasugaras epitaxia (MBE) technikával állítjuk elő, amely módszer biztosítja a szinte atomi pontossággal sík felületek, interfészek létrejöttét. Síkfelületű és laterálisan homogén vékonyrétegek esetén a fő információt a spekuláris szórás szolgáltatja, ezért csoportunkban alkalmazott egyik fő módszerünk a reflektometria, a használt sugárzás szerint neutronreflektometriáról és Röntgen-reflektometriáról beszélünk. Laterális inhomogenitások diffúz szórást (más néven nem-spekuláris vagy diffúz reflexiót) okoznak, melynek intenzitása információt ad az inhomogenitások statisztikai jellegéről (átlagos méret, szimmetria, anizotrópia, stb)

A termikus neutronok a magokon nukleáris szórással és mágneses mintákban mágneses szórással is rugalmasan szóródhatnak. A fotonok az atomi elektronokon (Thomson-szórás) és a magokon is képesek szóródni. A magokon való szóródás esetén a foton energiája egybeeshet a magnívók közti átmeneti energiák egyikével, így bizonyos további magfizikai és szilárdtestfizikai feltételek teljesülése esetén visszalökésmentes rezonanciaabszorpció, vagy más szóval Mössbauer-szórás, vagy szinkrotron források esetén nukleáris rezonanciaszórás történhet. Előreszórásban klasszikus abszorpciós vagy emissziós Mössbauer-spektroszkópiáról (MS), nukleáris rezonancia előreszórásról (NRFS), a spekuláris szórást detektálva szinkrotron Mössbauer-reflektometriáról (SMR) beszélünk.

Software developement

The nuclear solid state group developed a general data evaluation program, FitSuite which is suitable for simutaneous fitting/simulations of different types of experimental spectra providing the statistical correctness and consistency of the fit results. The program has a user-friendly graphics user interface. FitSuite is freely available for the scientific community.

FitSuite

    The current downloadable version is V1.0.4, which is capable for simultaneous fitting of the model parameters to spectra of:
  • absoption and emission Mössbauer spectroscopy,
  • specular X-ray reflectometry,
  • nuclear resonance forward scattering of synchrotron radiation: time differential mode,
  • nuclear resonance forward scattering of synchrotron radiation: stroboscopic detection,
  • specular synchrotron Mössbauer reflectometry: time-differential,
  • time-integral and
  • stroboscopic modes,
  • specular polarized and unpolarized neutron reflectometry,
  • off-specular polarized neutron reflectometry,
  • off-specular synchrotron Mössbauer reflectometry.
  • Operation system : Linux, MS Windows XP
  • For further details see:

  • User Manual of FitSuite (pdf version is available here) or
  • Adobe Flash Demos.
  • Download: from FitSuite web pages.

Contact: Szilárd Sajti (sajti at wigner.mta.hu)

EFFI

EFFI, the predecessor of FitSuite was developed in collaboration with Prof. Hartmut Spiering. The program was written in Fortran and C language and is currently used for testing the new theoretical routines. Following the implementation of its routinnes in FitSuite, EFFI was developed on different routes.

Features:

  • the same as above for FitSuite, but
  • no advances graphical interface
  • Supported operation system : Linux

Download: from our server.

Contact:László Deák (deak at wigner.mta.hu)

Latest results

Reciprocity violation in nuclear resonant scattering

text...