Laboratorij za mehko snovEksperimentalne raziskave

Inštitut Jožef StefanOdsek za fiziko kondenzirane snovi

Skupina za fiziko mehke in delno urejene snoviTeorija, modeliranje in simulacije

Raziskovalno delo & študij, doktorati, magisteriji, diplome, seminarji,… (mladi raziskovalci, podoktorski raziskovalci, asistenti,…)

mednarodno sodelovanje in raziskovalo-študijski obiski ter izmenjava

Zakaj?Zanimiva fizika ter navezava na nove tehnologije in bio-medicinka področja

Obe skupini sta med vodilnimi v svetu na področju: mednarodna vpetost,

odmevne objave,mednarodne nagrade

Kritična masa in primerna raziskovalna infrastruktura.

FIZIKA TOPOLOŠKE MEHKE SNOVI

Kondenzirana snov

Ograjeni tekoči kristali, koloidni tekoči kristali,…

TOPOLOŠKA MEHKA SNOV

stabilni defekti v polju ureditvenega parametra: topologija in dinamika dinamika defektov,….

nano mezo mikro makro

trdne snovi

vmesne faze,

kapljevine mehka snov

kompleksne tekočine tekoči kristalipolimeri

koloidikompozitibio sistemi

S. Žumer, vodja

G. SkačejA. ŠarlahD. Svenšek

D. Seč(FMF/IJS + Priv.)

M. Ravnik

T. Porenta (FMF+Lek d.d.)

http://softmatter.fmf.uni-lj.siPisarne FMF J19: 102, 411, 412, 413, 502.

S. Čopar

S. Wang

Teorija, modeliranjein simulacije:

Eksperimenti:

Ž. KosM. ČančulaI. BajcJ. Aplinc

I. Muševič, vodja

M. Škarabot G. Mirri M. Humar

M. Nikkhou G. Posnjak M. Vitek

I. Kvasić

Pisarne in laboratorij: IJS odsek F5

Večfazni mehki sistemi M. Ravnik

Danes vroča tema so kompleksne tekočine z ultra-nizko površinsko napetostjo kar omogoča tvorbo mikro-objektov-kapljic kompleksnih oblik.

Zanimajo nas večfazni sistemi tekočin, kjer je ključna sklopitev med notranjo strukturo tekočine ter geometrijo in topologijo objekta

Pairam et al,PNAS 110, 9295 (2013)

Skupina I. Muševič, IJS 2014

ZANIMIVA ODPRTA VPRAŠANJA:

Možna topologija polj in topologija kapljic? Ali je lahko zavozlana kapljica stabilna?

Dinamično spreminjanje oblike?

Površinska sklopitev med več fazami?

Zelo možno mesto MR z začetkom 2015

Seminar, magisterij, DR

Fotnika mehkih materialov M. Ravnik

Kompleksne tekočine omogočajo nov način kontrole toka svetlobe.

Uporabiti in raziskati strukture v kompleksnih tekočinah kot nove fotonske materiale - npr “mehki metamateriali“ -

IZZIV:

ZANIMIVA ODPRTA VPRAŠANJA:

Pomen topologije in mikro-anizotoropije za tok svetlobe?

Modeliranje STED (Nobelova nagrada 2014)?

Laserji na osnovi več resonatorskih votlin?

Seminarji, magisteriji, DR

Ultra-hitri pojavi v mehki snovi M. Ravnik

Ultrahitri (ns, ps, fs) optični pulzi omogočajo vzbuditev novih neznanih dinamičnih pojavov.

Delo v povezavi s skupino I Muševiča (IJS). Zanima nas povezava med inherentno anizotorpijo kompleksnih mehkih materialov in vzbuditvijo (Kerrov pojav) z ultrahitrimi svetlobnimi pulzi

ZANIMIVA ODPRTA VPRAŠANJA:

Na ultrahitrih časovnih skalah (ps, fs) raziskati: (i) kakšen je pomen optične anizotropije, (ii) kateri so ključni fizikalni mehanizmi, (iii) kakšen je pomen ograjenosti.

Zahtevna nova tema, ki je izziv na svetovnem nivoju

Aktivni materiali in fluidika M. Ravnik

Organizacija in kolektivna dinamika aktivnih snovi je danes svetovno vroče področje raziskav.

Zanimajo nas vplivi gostote, ograditve in pojava topoloških defektov v aktivnih kompleksnih tekočinah.

ZANIMIVA ODPRTA VPRAŠANJA:

Kakšni topološki defekti se pojavijo v aktivni mehki snovi?

Kakšen pomen ima dimenzionalnost?

Kakšni so tokovni vzorci v kompleksnih mikro-votlinah?

Ali/kako se aktivni nematikisklapljajo z zunanjimi polji?

Seminar, magisterij, DR

Mikro-plavanje in mikro-preoblikovanje M. Ravnik

Mikro-objekti lahko plavajo, se premikajo, popravljajo oz celo gradijo nove objekte.

Zanimala nas bo aktivnost mikro-objektov, posebej koloidnih delcev v kompleksnih tekočinah, ki jih lahko poganja npr optično polje?

MIT (2013) M-Blocks Modular Robots(http://www.youtube.com/watch?v=6aZbJS6LZbs)

Spremenljivi koloidi, Ravnik&Zumer, to be published 2014

PNAS 111, 2464 (2014)

Nature Comm. 4, 1489 (2013)

ZANIMIVA ODPRTA VPRAŠANJA:

Mikro-plavanje v anizotropnih tekočinah?

Topološko spremenljivi mikro-objekti?

Samo-sestavljanje in samo-zdravljenje?

Seminarji, magisteriji, DR

Topologija defektov v tekočem kristalu (S. Čopar)

http://softmatter.fmf.uni-lj.si

• Defekti okrog koloidnih delcev• 2D in 3D koloidni kristali• Vozlanje in spletanje defektov• Topološka pravila• Vozli v drugih geometrijah?• Drugačni materiali in delci?

Koloidni delciTopologija defektov Teorija vozlov

Topologija defektov v tekočem kristalu (S. Čopar)

http://softmatter.fmf.uni-lj.si

Numerične simulacije vozlov v tekočekristalnih kapljicah

• Kiralni nematik – vijačna ureditev• Vozli nepravilnih oblik• Kako so strukture sorodne?• Kakšna je hierarhija med njimi?

?

?

X

?

Tekočekristalni elastomeri (G. Skačej)

• predlog teme: mrežno modeliranje izotropno-nematskega prehoda v azobenzenskemtekočem kristalu

• odzivnost na dražljaje (temperatura, UV svetloba, električno polje)

Novi modeli: plastoviti sistemi (smektik) D. Svenšek

• Q(r) tenzor (orientacija) + plastovitost u(r)

• u je realna funkcija

Odprto: transformacija ravnih plasti v:

• cilindre

• čebulice

Novi modeli: pakiranje DNA v kapsidah virusov

• kontinuumski opis pakiranja dolgih nematskih verig

• dejstvo, da so monomeri povezani v verigo, se makroskopsko pokaže kot vez med orientacijskimi deformacijami in gostoto polimera – kontinuitetna enačba:

Odprto:

• tenzorske konfiguracije v sferi

• tenzorski kondenzati

• nov(!) tenzorski ohranitveni zakon:

?ab

initi

o!

možne tudi teme iz matematičnofizikalne akustike:• optimalni Helmholtzev absorber• optimalni membranski absorber