Odsek med letoma 1970 in 1974

V tem letu so na odseku delovali trije laboratoriji:

• laboratorij za elektronsko mikroskopijo,
• laboratorij za magnetno resonanco in
• laboratorij za fiziko plazme.

Slika: Mikroskop, ki so ga uporabljali za preiskave defektne zgradbe kristalov.

Omeniti velja dva pomembna znanstvena dosežka:

• v sodelovanju s prof. Hadžijem je bil postavljen prvi spektrometer za meritve laserskega ramanskega efekta;
• zgrajena je bila aparatura za dvojno jedrsko magnetno resonanco v laboratorijskem in rotirajočem sistemu.

Skupaj z Institutom Boris Kidrič iz Vinče je Odsek organiziral prvo Jugoslovansko letno šolo za magnetno resonanco, ki je potekala v Beogradu, na šoli za radioaktivne izotope, od 29. 9. do 3. 10. 1969.

Slika: Laserski ramanski spektrometer, ki je bil postavljen v sodelovanju s Kemijskim institutom Borisa Kidriča v Ljubljani.

Leto 1971

Odsek za fiziko trdne snovi so še vedno sestavljali isti trije laboratoriji, in sicer laboratorij za elektronsko mikroskopijo, laboratorij za magnetno resonanco, in laboratorij za fiziko plazme.

Največji je bil laboratorij za magnetno resonanco, v katerem je delo podobno kot v prejšnjih letih potekalo v treh glavnih smereh:

• raziskave feroelektrikov in antiferoelektrikov z vodikovimi vezmi,
• raziskave tekočih kristalov in
• razvoj merilnih metod ter uporaba izkušenj, pridobljenih iz osnovnih raziskav za aplikacijo na področju medicine, kmetijstva in biofizike.

V letu 1971 so raziskovalci prišli do mnogih pomembnih ugotovitev, med drugim so:

• z ramanskim sipanjem in meritvami dielektrične disperzije ugotovili razliko med visokofrekvenčno in nizkofrekvenčno Curiejevo temperaturo;
• ugotovili, da kritičnih lastnosti feroelektrikov z vodikovimi vezmi ne določa le feroelektrična elementarna ekscitacija, temveč tudi t. i. centralna ekscitacija pri frekvenci 0;
• z meritvijo depolarizacije ramansko sipane laserske svetlobe dobili pomembne podatke o fluktuaciji urejenosti molekul v tekočih kristalih – te meritve so bile prve tovrstne meritve na svetu;
• v okviru nadaljnjega razvoja metode dvojne jedrske resonance zgradili spektrometer za dvojno jedrsko resonanco.

Slika: Aparatura za dvojno jedrsko magnetno resonanco. Na sliki Radko Osredkar.

Odsek se je vse bolj povezoval z drugimi znanstvenimi področji. V sodelovanju z Medicinsko fakulteto je bila uvedena metoda termografije kože na osnovi holesterinskih tekočih kristalov, v okviru biofizikalnih oziroma medicinskih raziskav pa so raziskovali lastnosti mehkih in trdih tkiv z elektronsko paramagnetno resonanco. Ugotovili so še, da lahko z jedrsko magnetno resonanco določimo rakasto tkivo, kar je prav tako pomemben raziskovalni dosežek.

Omeniti velja tudi mednarodno sodelovanje Instituta Jožefa Stefana s Centralnim institutom za pospeševanje kmetijstva v New Delhiju. Za ta Institut so na odseku izdelali nov tip pulznega NMR spektrometra za nedestruktivno določanje vsebnosti olja in vlage v rastlinskih semenih.

Slika: Predsednica indijske vlade Indira Gandhi ob NMR spektrometru, ki je bil izdelan na Institutu Jožefa Stefana. Na sliki še prof. Osredkar, predstavnik Združenih narodov in direktor indijskega instituta.

Leto 1972

Na odseku so še vedno delovali isti trije laboratoriji, v okviru katerih so se nadaljevale raziskave, ki so privedle do številnih pomembnih ugotovitev in rezultatov.

Na področju raziskav laboratorija za magnetno resonanco moramo omeniti razvijanje novih merilnih metod, še posebej Brillouinove spektrometrije. Zgrajen je bil Brillouinov spektrometer, ki je meril elementarna gibanja v kondenziranih snoveh v frekvenčnem območju 1 GHz–100 GHz (npr. hiperzvočne valove v kristalih, fluktuacije urejenosti pri faznih prehodih v feroelektrikih in tekočih kristalih).

Slika: Brillouinov spektrometer.

Še vedno je potekalo tudi mednarodno strokovno povezovanje. Med drugim so na Odseku izdelali pulzni NMR spektrometer za nedestruktivno določanje vsebnosti olja in vlage v organskih sistemih za zagrebški Institut za biologijo.

Delo laboratorija za elektronsko mikroskopijo je v letu 1972 potekalo v treh smereh:

ˇ      

ˇ      

ˇ      

Slika: Dvojčki v urejeni zlitini NiMn. (100 000-kratna povečava)

Laboratorij za fiziko plazme je razširil raziskave nelinearnih efektov v plazmi na ionsko-zvočne valove in driftne valove. Te raziskave so bile narejene na plazmi v obliki stebra, ki nastane z difuzijo plazme vzdolž magnetnega polja. Plazma difundira iz plazemskega izvora, v katerem nastane zaradi segrevanja plina na osnovi elektronske ciklotronske resonance.

Leto 1973

Na Odseku za fiziko trdne snovi so še vedno delovali laboratorij za magnetno resonanco, laboratorij za elektronsko mikroskopijo in laboratorij za fiziko plazme.

Laboratorij za magnetno resonanco je izkušnje, pridobljenih pri osnovnih raziskavah, vedno bolj uspešno prenašal na področja medicine, študija tkiv, biofizike, kemijske industrije in kmetijstva, kar je še povečalo aplikativno razsežnost tega laboratorija. Omeniti velja tudi raziskave na področju tekočih kristalov – z novo metodo, ki je bila prvič razvita v Ljubljani, so raziskovalci opravljali meritve anizotropije tenzorja lastne difuzije v nematski fazi ter smektični A in B fazi. Eden od pomembnejših rezultatov raziskovanja tekočih kristalov je bila določitev parametra urejenosti in dinamike vrste pri termotropnih in liotropnih tekočih kristalih.

V laboratoriju za magnetno resonanco so se ves čas ukvarjali tudi z razvojem merilnih metod. Leta 1973 so razvili novo dvojno resonančno metodo, s katero je možno meriti naravno širino resonančnih črt. Pomemben dosežek je bila tudi uporaba termografije s tekočimi kristali za diagnostiko obolenj predsapnice ter prekrvavitvenih motenj pri obolenjih ožilja okončin. Pomemben dosežek je bil tudi razvoj prototipne naprave in uvedba kriokirurgije za uničevanje malignih tkiv v sodelovanju z Onkološkim inštitutom. Pri raziskavah trdnih tkiv z magnetno resonanco velja omeniti raziskovanje urejenosti mikrokristalov hidroksiapatita ter odkritje povezave med kinetiko rekombinacij vodikovih atomov in odpornostjo proti kariesu oz. zobni gnilobi.

V tem letu so na odseku izdelali dve izpopolnjeni verziji NMR spektrometra, enega so poslali Institutu za poljedelska raziskovanja v Novem Sadu, drugega pa ministrstvu za kmetijstvo v Teheranu. Ta spektrometra sta bila izpopolnjeni verziji spektrometra, ki ga je odsek leta 1971 poslal v New Delhi in leta 1972 v Zagreb.

Slika: Pulzni NMR analizator, s katerim se na osnovi jedrske magnetne resonance določa vsebnost olja in vlage v semenih žitaric. Prikazana aparatura je bila izdelana na institutu in poslana v Teheran po naročilu iranskega ministrstva za kmetijstvo.

Delo laboratorija za elektronsko mikroskopijo je bilo v letu 1973 usmerjeno v raziskave strukturnih defektov v kristalih, poškodb pri ionskem obstreljevanju snovi, lastnosti tankih plasti in prehodov kovina-polprevodnik. Za raziskavame v okviru projekta ťMikroelektronikaŤ je bila izdelana naprava za naprševanje, ki omogoča pripravo tankih plasti iz poljubnih materialov. Raziskave so bile usmerjene predvsem v raziskave lastnosti prevodnih plasti iz zlata in tantala in v optimizacijo depozicijskih parametrov za te plasti.

Slika: Katodno napršena plast zlata. Argon, ki se vgrajuje med naprševanjem, se med pregrevanjem izloča v majhnih mehurčkih. (150 000-kratna povečava)

V laboratoriju za plazmo so se raziskovalci ukvarjali predvsem z raziskavami nelinearnih efektov v plazmi, v kateri so povzročeni driftni valovi.

Leto 1974

Na Odseku za fiziko trdne snovi so še vedno delovali laboratorij za magnetno resonanco, laboratorij za elektronsko mikroskopijo in laboratorij za fiziko plazme.

Delo laboratorija za magnetno resonanco je v tem letu potekalo v štirih glavnih smereh:

• raziskave feroelektrikov in antiferoelektrikov,
• raziskave tekočih kristalov,
• razvoj novih magnetnoresonančnih metod in
• prenos izkušenj, pridobljenih pri osnovnih raziskavah v fiziki trdne snovi, na aplikacije s področja medicine, agronomije, kemijske tehnologije in biofizike.

Pri raziskavah feroelektrikov in antiferoelektrikov so v laboratoriju nadaljevali študij dinamike faznih prehodov v sistemih vrste red-nered, ki se lahko popišejo z Issingovim modelom v transverzalnem tunelskem polju, in izračunali dinamično susceptibilnost takega sistema. Omeniti velja tudi odkritje novega feroelektrika CsD₂PO_4, katerega Curiejeva temperatura znaša -5,5°C, medtem ko znaša Curiejeva temperatura CsH₂PO₄ le -119°C. Izotopski efekt tega feroelektrika je eden največjih, kar jih je bilo doslej odkritih.

Pri raziskavah tekočih kristalov so tega leta določili tenzor lastne difuzije v smektični A in smektični C fazi tekočega kristala TBBA. Rezultati te raziskave so pokazali, da model ťdvodimenzionalne tekočineŤ, ki je bil do takrat v veljavi za popis smektične A faze, ni povsem ustrezen.

Tudi na področju razvoja novih magnetnoresonančnih metod so znanstveniki dosegali nova odkritja. Eno od pomembnejših je bilo odkritje nove dvojnoresonančne metode za raziskovanje redkih izotopov in sistemov s slabim razmerjem signal-šum s pomočjo ťsolidŤ efekta.

Aplikativne raziskave so pripomogle k praktični uresničitvi sodelovanja s tovarno Salonit iz Anhovega. S pomočjo NMR metode, ki so jo razvili na odseku, so lahko v tovarni določili vsebnost proste in vezane vode v cementih. Na odseku so izdelali pulzni NMR spektrometer za nedestruktivno določanje vsebnosti olja in vlage v rastlinskih zrnih za Bhabha Atomic Research Center v Bombaju. Na področju medicine so uvedli metodo spinskih označevalcev v EPR. Z njo so raziskovali mehanizme delovanja encimov in transporta skozi zobno sklenino.

Slika: Novi pulzni NMR spektrometer s supraprevodnim magnetom (magnetno polje do 70 kilogaussov).

Laboratorij za elektronsko mikroskopijo je deloval na štirih glavnih področjih:

• raziskave strukturnih defektov v kristalih in poškodb pri ionskem bombardiranju,
• raziskave faznih prehodov kovina-polprevodnik,
• raziskave priprave in lastnosti tankih plasti in
• uporaba elektronsko mikroskopskih in rentgenografskih metod na področju kemijske, cementne in elektronske industrije in kemije.

Slika: Trdnost cementa je odvisna od sestave, velikosti in porazdelitve delcev novih faz, ki nastanejo med hidratacijo. Elektronsko mikroskopska slika prikazuje skupino etringitovih kristalov, obdanih s kristaliti hidratiziranega kalcijevega silikata.

Laboratorij je pridobil novo napravo za ionsko erozijo, ki je omogočala tanjšanje raznih kompleksnih materialov za transmisijsko elektronsko mikroskopijo. Tako so v sodelovanju z laboratorijem za magnetno resonanco začeli raziskovati urejenost mikrokristalov v zobni sklenini v povezavi z odpornostjo proti kariesu.

Težišče dela v laboratoriju za plazmo je temeljilo na izdelavi nove naprave za raziskovanje plazme v magnetnem polju. Ukvarjali so se tudi z elektronskimi vezji, s katerimi je mogoče simulirati nekatere nelinearne pojave v plazmi. Zanimal jih je tudi problem nastanka magnetnih polj pri obsevanju snovi z lasersko svetlobo.