Παπαγγελής Κωνσταντίνος, Καθηγητής
Παπαγγελής Κωνσταντίνος

Παπαγγελής Κωνσταντίνος
Καθηγητής

ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ54124,ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

Διδασκόμενα Μαθήματα

Εργαστήρια - Σπουδαστήρια

Ερευνητική Δραστηριότητα

Δραστηριότητες:

  • Δυναμική και κινηματική φαινομένων σε άτακτα συστήματα της συμπυκνωμένης ύλης και σε φράκταλς.
  • Δυναμική νευρωνικών δικτύων και μετάδοση σήματος.
  • Υπολογισμός ηλεκτρονικών και οπτικών ιδιοτήτων παραδοσιακών και νέων ημιαγωγικών υλικών με τεχνολογικές εφαρμογές.
  • Μελέτη διεπιφανειών (συμμετρία, ενεργειακές και δομικές ιδιότητες) σε πολυκρυσταλλικά υλικά με βάση το πρότυπο του πλέγματος.
  • Μελέτη τριπλών συμφύσεων κρυσταλλιτών σε πολυκρυσταλλικά υλικά.
  • Yπολογισμός ηλεκτρονικών και δυναμικών ιδιοτήτων σε κρυστάλλους, άμορφα υλικά και υπερδομές.
  • Ιδιότητες, μεταφορά και διάχυση σε ιοντικούς κρυστάλλους και σε μη ομογενή στερεά, κρίσιμα φαινόμενα.
  • Δυναμική πλέγματος κρυσταλλικών υλικών (3D και 2D) με τη χρήση φαινομενολογικών δυναμικών και μεθόδων από πρώτες αρχές. Εφαρμογή της θεωρίας ομάδων στην ερμηνεία φασμάτων Raman και υπερύθρου.
  • Μαθηματικά πρότυπα διάχυσης, τυχαίες διαδρομές, κινητικά και δυναμικά φαινόμενα σε περίπλοκα συστήματα (complex systems), συστήματα χαμηλών διαστάσεων, fractals, φαινόμενα παγίδευσης.
  • Εφαρμογές μεθόδων Στατιστικής Φυσικής σε δυναμικά προβλήματα όπως προβλήματα δυναμικής απορρόφησης φαρμάκων, νευρωνικά δίκτυα, δίκτυα, φαινόμενα εξάπλωσης (spreadint phenomena), κινητική πληθωρισμών, οικονομική φυσική κλπ.

Εξοπλισμός:

Νησίδα ηλεκτρονικών υπολογιστών παράλληλης επεξεργασίας. Αποτελείται από 32 Η/Υ βασισμένους σε αρχιτεκτονική Intel Core 2 Duo με 64 επεξεργαστές, συνολική μνήμη RAM 128 Gb, αποθηκευτικό χώρο 6.7 Tb με λειτουργικό σύστημα Scientific Linux.

ΕΡΕΥΝΗΤΕΣ

Ερευνητικά Ενδιαφέροντα:

1) Τα φαινόμενα “Speckle”: Τα οποία αφορούν τις ιδιότητες (από στατιστική άποψη) του φωτός (συμφωνία και μερική συμφωνία) και τη στατιστική των επιφανειών στις οποίες ανακλάται ή διαθλάται. Οι εργασίες μας εδώ αφορούν προβλήματα συμβολομετρίας “Speckle” και οπτικής επεξεργασίας πληροφοριών με φορείς τους “κόκκους” του “Speckle”.
2) Eπεξεργασία οπτικών πληροφοριών: Η οποία βασίζεται σε μια γενικευμένη άποψη της βαθμωτής θεωρίας της περίθλασης του φωτός της κλασσικής οπτικής. Πρόκειται για τη λεγόμενη Οπτική Fourier. Οι εργασίες μας εδώ αφορούν κυρίως την ανάδειξη μεθόδων παρατήρησης αντικειμένων φάσης (δηλ. διαφανών υλικών με μεταβλητό δείκτη διάθλασης).
3) Φωτοδιαθλαστικοί κρύσταλλοι: Στους κρυστάλλους αυτούς είναι δυνατόν να εγγραφούν φράγματα φάσης. Τα τελευταία αποτελούν φορείς καταγραφής, αποθήκευσης και επεξεργασίας οπτικών πληροφοριών. Σε ειδικές τομές αυτών των κρυστάλλων καταγράφονται φράγματα συναρτήσει του προσανατολισμού του διανύσματος φράγματος και της υψηλής τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα τους. Με πρόσπτωση στο φράγμα κατάλληλης δέσμης φωτός, αναπαράγεται μέσω περίθλασης η καταγραμμένη πληροφορία. Μελετούμε την περιθλαστική ικανότητα των φραγμάτων και τις πολωτικές ιδιότητες της περιθλώμενης δέσμης, συναρτήσει της κατάστασης πόλωσης της προσπίπτουσας, καθώς και άλλες ιδιότητες των φραγμάτων φάσης.
4) Μετρήσεις των συντελεστών διαφόρων φυσικών ιδιοτήτων των κρυστάλλων: Εδώ ασχολούμαστε με κρύσταλλους που είναι Οπτικά ενεργοί Ηλεκτροοπτικοί (Pockel effect), Φωτοελαστικοί (μέσω του αντιστρόφου πιεζοηλεκτρικού φαινομένου), Ηλεκτροστροφικοί, εμφανίζουν Ηλεκτροοπτικό φαινόμενο δεύτερης τάξης (Kerr effect) κ.ά. Με τη βοήθεια ειδικών διατάξεων μετρούμε: Τον διασκεδασμό (συναρτήσει του μήκους κύματος) για την ορατή περιοχή του Η/Μ φάσματος: α) Των δείκτων διάθλασης, β) Της οπτικής ενεργότητας, γ) Τους ηλεκτροοπτικούς και δ) Τους ηλεκτροστροφικούς συντελεστές τους.
Υλικοτεχνική υποδομή
1) Οπτικές τράπεζες και μηχανικά συστήματα ελεγχόμενα από Η/Υ.
2) Οπτικά εξαρτήματα και συστήματα.
3) Πηγές φωτός και Lasers.
4) Ηλεκτρονικά συστήματα (Παλμογράφοι, τροφοδοτικά κλπ).
5) Μονοχρωμάτορες, φασματογράφοι.
6) Πλήρης σειρά μικροσκοπίων.
7) Περιθλασίμετρα, συμβολόμετρα και άλλα οπτικά όργανα.

ΕΡΕΥΝΗΤΕΣ

Με τη χρήση φασματοσκοπικών τεχνικών (Raman, IR, Απορρόφησης, Φωτοφωταύγειας) και τη συνέργεια θεωρητικών υπολογισμών (φαινομενολογικά πρότυπα, μέθοδοι από πρώτες αρχές, εφαρμογή της θεωρίας διακριτών ομάδων) μελετώνται οι οπτικές ιδιότητες πληθώρας υλικών όπως (ημιαγωγοί, φουλερένια, νανοσωλήνες, γρανάτες, χαμηλοδιάστατα υλικά κ.α.) και μέσω αυτών αφ΄ ενός μεν χαρακτηρίζονται τα εν λόγω υλικά (ταυτοποίηση, διάφορες φάσεις, κρυσταλλικότητα, ύπαρξη μηχανικών τάσεων, χημική τροποποίηση, ηλεκτρονική νόθευση κ.α.), αφετέρου δε μελετώνται διάφορα φυσικά φαινόμενα (αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων-φωνονίων, ανωμαλίες Kohn, μελέτη αλληλεπιδράσεων αμέσου γειτονίας κ.λ.π.).

Επίσης, η επίδραση εξωτερικών παραμέτρων (θερμοκρασία, μονοαξονική και διαξονική μηχανική παραμόρφωση ή τάση, υδροστατική πίεση, ηλεκτροχημική νόθευση) μεταβάλει δραστικά τις οπτικές ιδιότητες και συνεπώς η μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων, εκτός της εμβάθυνσης στην κατανόηση αυτών καθ΄ εαυτών των φυσικών φαινομένων, επιτρέπει τη σπουδή των περιοχών δομικής ευστάθειας των υλικών ως επίσης και των επαγομένων από την πίεση δομικών ή ηλεκτρονικών μεταβολών φάσεως.

  • Ενδεικτικές δραστηριότητες:
    1. Μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων σε κανονικές συνθήκες, υπό υψηλές πιέσεις και ως συνάρτηση της θερμοκρασίας υλικών όπως ημιαγωγοί (ΙΙΙ-V, II-VI), φουλερένια και παράγωγά τους, χημικά τροποποιημένοι νανοσωλήνες άνθρακα και ενώσεις της δομής Scheelite (ABO4, Α = Ca, Sr, Ba και B = W, Mo).
    2. Μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων δισδιάστατων υλικών όπως γραφένια (μονοστρωματικά ή πολυστρωματικά), BN, διχαλκογενίδια μετάλλων μετάπτωσης (MoS2, WS2, Mo1-xWxS2, MoSe2) συναρτήσει της αλληλεπίδρασης τους με διάφορα υποστρώματα, φυσικής ή ηλεκτροχημικής ηλεκτρονικής νόθευσης, μηχανικής παραμόρφωσης και υδροστατικής πίεσης.
    3. Μελέτη με φασματοσκοπία Raman των νιτριδίων της ομάδας ΙΙΙ του περιοδικού πίνακα (AlN, GaN, InN) και των κραμάτων τους: επίδραση στο πλέγμα της εμφύτευσης ιόντων και της εισαγωγής προσμίξεων (doping) καθώς και των τάσεων που επάγονται από την επιταξιακή ανάπτυξη.
    4. Μελέτη της δυναμικής πλέγματος γρανατών του αργιλίου, γαλλίου και στερεών διαλυμάτων αυτών (RE3Al5O12 και RE3Ga5O12, όπου RE σπάνια γαία).
  • Εξοπλισμός:
    1. Διάταξη Raman και φωταύγειας DILOR ΧΥ αποτελούμενη από δύο συζευγμένους μονοχρωμάτορες και ένα φασματογράφο εστιακής απόστασης 500 mm εφοδιασμένων με φράγματα περίθλασης των 1800 γραμμών/mm. Η ανίχνευση του φωτός πραγματοποιείται με κρυογενικό ανιχνευτή CCD με ενσωματωμένο dewar υγρού αζώτου.
    2. Φασματόμετρο Raman RAMALOG 5, τριπλού μονοχρωμάτορα με φωτοπολλαπλασιαστή GaAs ψυχώμενο από συστημα ψύξης Peltier, που καλύπτει την περιοχή 12.000-28.000 cm-1 (8500 - 3500 Å), πλήρως αυτοματοποιημένο και ελεγχόμενο από υπολογιστή.
    3. Δυο Lasers Ar+ της Spectra Physics 2W.
    4. Laser Kr της Lexel 1.5 W.
    5. Ένας κρυοστάτης με την αντίστοιχη αντλία διαχύσεως της Cryogenic έως 20 Κ.
    6. Κυψελίδες άκμονος διαμαντιού υψηλής πίεσης τύπου μεμβράνης, μικροδιατάξεις εφαρμογής μηχανικής παραμόρφωσης (μονοαξονική, διαξονική).

 

ΕΡΕΥΝΗΤΕΣ

Μελέτη της νανοδομής (αποστάσεις πλησιεστέρων γειτόνων, αριθμός συναρμογής, γωνίες δεσμών) και των οπτικών ιδιοτήτων (πυκνότητα μη κατειλημμένων καταστάσεων) υλικών στην περιοχή των μαλακών και σκληρών ακτίνων Χ με τις φασματοσκοπίες απορρόφησης ακτίνων Χ EXAFS & NEXAFS.

Στοιχειακή χαρτογράφηση με τη χρήση της φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων Χ (XRF mapping) και XAFS με μεγάλη χωρική διακριτική ικανότητα (micro - XAFS)

Η δραστηριότητα καλύπτει τη μελέτη:
i) ενώσεων του Si (με έμφαση στο SiNx)
ii) νιτριδίων της ομάδας ΙΙΙ του περιοδικού πίνακα (GaN, AlN, InN και κραμάτων τους)
iii) υαλοποιημένων στερεών βιομηχανικών αποβλήτων (περισσότερες πληροφορίες για τα δείγματα στη σελίδα του ΔΙΣΤΕΒΑ http://web.auth.gr/wfenv-net
iv) βιολογικών δειγμάτων για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητάς τους σε ιχνοστοιχεία

Επίσης, πραγματοποιούνται μετρήσεις μη ελαστικής σκέδασης ακτίνων Χ (και εναλλακτικά νετρονίων) για την μελέτη των καμπύλων διασποράς και της πυκνότητας καταστάσεων κρυσταλλικών υλικών.

Οι πειραματικές μετρήσεις γίνονται σε εργαστήρια ακτινοβολίας Σύγχροτρον
BESSY http://www.hasylab.de,
HASYLAB http://www.bessy.de,
ELETTRA http://www.elettra.trieste.it,
ESRF http://www.esrf.fr.

ΕΡΕΥΝΗΤΕΣ

© 2018 ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ, ΑΠΘ.