Tematyka badań

Nasze zainteresowania naukowe:

• Rozwój teorii funkcjonału gęstości;
• Transport spinowy w hybrydowych strukturach jednomolekułowych magnesów oraz dwu-wymiarowych materiałów;
• Wertykalne (van der Waalsa) i lateralne heterostruktury dwu-wymiarowych materiałów;
• Teoria ab initio wzbudzeń elektronowych w dichalkogenkach metali przejściowych;
• Badania spintronicznych, termoelektrycznych i optycznych własności nowej rodziny wartwowych dwu-wymiarowych materiałów MXenes;
• Własności dwu-wymiarowych stopów C-B-N;
• Funkcjonalizacja materiałów 2D;
• Oddziaływanie światło-materia oraz plazmonika w systemach dwuwymiarowych.

Stosowana metodologia badań — Wieloskalowe Modelowanie na Skali Atomowej, w tym

• Obliczenia ab initio w ramach teorii funkcjonału gęstości;
• Dynamika Molekularna;
• Metody Monte Carlo;
• Metody potencjału pól siłowych;
• Metoda silnego wiązania;
• Nierównowagowa Funkcja Greena do problem transportu;
• Modele ciągłe (np. wielopasmowa metoda k.p …).

Obecnie realizowane projekty naukowe:

• NCN - OPUS-12, Hybrydowe struktury jednomolekułowych magnesów i warstwowych dwu-wymiarowych materiałów, kierownik – J. A. Majewski
• NCN - OPUS-12, Teoretyczne badania strukturalnych, elektronowych, magnetycznych oraz optycznych własności heterostruktur van der Waalsa złożonych z warstwowych materiałów dwuwymiarowych, kierownik – Magda Popielska
• NCN - PRELUDIUM, Stabilność, uporządkowanie, diagramy fazowe i struktura elektronowa dwuwymiarowych stopów węgiel-bor-azot o strukturze heksagonalnej, kierownik – Agnieszka Jamróz
• NCN - SONATA BIS, Badania właściwości przeciwnowotworowych nano-kryształów 2D karbidków i azotków tytanu - faz MXenes, kierownik – Agnieszka Jastrzębska; Smart Nanomaterials Group jest partnerem w konsorcjum, kierownik ze strony FUW – J. A. Majewski

Pracownicy i doktoranci

• prof. dr hab. Jacek A. Majewski
• dr Manel Mabrouk
• dr Magdalena Popielska (Birowska)
• dr Patryk Zaleski-Ejgiert
• mgr Agnieszka Jamróz (doktorantka)
• mgr Aleksei Koshevarnikov (doktorant)
• mgr Mariusz Popielski (doktorant)
• mgr Mikołaj Sadek (doktorant)
• mgr Tomasz Tarkowski (doktorant)
• mgr Przemysław Trędak (obecnie w NVIDIA, Kalifornia)
• mgr Wojciech Wegner (student MISDoMP, drugi opiekun: Wojciech Grochala)
• mgr Agnieszka Starobrat (studentka MISDoMP, drugi opiekun: Wojciech Grochala)
• Filip Chudzyński (magistrant)
• Przemysław Zieliński (magistrant)
• Maciej Marchwiany (współpracownik, otwarty przewód doktorski, wcześniejszy doktorant, obecnie zatrudniony w Interdyscyplinarnym Centrum Modelowania Komputerowego UW)

Ostatnie rezultaty i publikacje

Symulacje Monte Carlo z użyciem metody pól siłowych opisujących oddziaływanie pomiędzy atomami dla dwuwymiarowej warstwy stopu C_0.8B_0.1N_0.1. Przypadkowo rozmieszczone atomy N oraz B w sieci grafenu (lewy panel) na początku symulacji oraz końcowe położenia atomów (prawy panel) po osiągnięciu stanu równowagi termodynamicznej. Czerwone kropki oznaczają atomy boru, niebieskie - azotu, a szare - węgla. Symulacje wyjaśniają tworzenie się obszarów domenowych grafenu i heksagonalnego azotku boru w równowadze termodynamicznej odpowiadającej niskiej temperaturze.

Dynamika molekularna ab initio zastosowana do problemu odwodorniania molekuły metanu przy powierzchni grafenu. Profile względnej energii swobodnej kolejnych kroków odwodorniania molekuły CH₄
(a) idealny grafen (bez defektów),
(b) grafen z defektem Stona-Walesa, oraz
(c) grafen z podstawieniową domieszką azotu w miejscu węgla.
Krzywe zostały przesunięte na skali energii, tak, że zero energii odpowiada globalnemu minimum. Parametrem reakcji CH_n —> CH_n-1 + H jest odległość pomiędzy atomami C–H (długość wiązania).

Ostatnie publikacje

• M Wlazło, J. A. Majewski, Free energy landscape of dissociative adsorption of methane on ideal and defected graphene from ab initio simulations, J. Chem. Phys. 148 (2018) 094703
• T. Tarkowski, J. A. Majewski, N. Gonzalez Szwacki, Energy decomposition analysis of neutral and negatively charged borophenes, FlatChem 7 (2018) 42
• Agnieszka Jamróz, Jacek A. Majewski, Ordering effects in 2D hexagonal systems of binary and ternary C-B-N alloys, Computational Materials Science 147 (2018) 113
• M. Birowska, C. Śliwa, J. A. Majewski, Energetic, electronic, and magnetic properties of Mn pairs on reconstructed (001) GaAs surfaces, Phys. Rev. B95 (2017) 115311
• C. Sznajder, N. Huszka, M. Grabowski, J. A. Majewski, Comparative ab initio studies on morphology and stability of the C/BN and SiC/GaN heterostructure interfaces, Mat. Res. Express 4 (2017) 045902
• M. Wlazło, A. Siklitskaya, J. A. Majewski, Ab initio studies of carbon dioxide affinity to carbon compounds and minerals, Energy Procedia 125 (2017) 450
• S. Yastrebov, M. Chekulayev, A. Siklitskaya, J. A. Majewski, R. Smith, Froehlich resonance in carbon nanospiroids and the 2175 A interstellar absorption feature, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B393 (2017) 393
• Magda Birowska, Influence of the different strains’ components on the uniaxial magnetic anisotropy parameters for a (Ga, Mn)As bulk system: A first-principles study, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 432 (2017) 390