Gratulujemy dr. Piotrowi Chudzińskiemu pomyślnego zakończenia habilitacji w IPPT PAN! Ideę i przedmiot habilitacji najlepiej chyba wyjaśni fragment jego podsumowania dorobku zawodowego:
„Jednym z głównych celów inżynierii materiałowej jest projektowanie materiałów o ulepszonych właściwościach. Kluczowe znaczenie ma możliwość kontrolowania i modyfikowania transportu elektryczności i ciepła przez materiał. Te właściwości materiału są określone współczynnikami przewodnictwa cieplnego, elektrycznego, termoelektrycznego i optycznego, wspólnie nazwane mianem współczynników transportu. Przyzwyczailiśmy się do grupowania materiałów na izolatory, półprzewodniki i metale w zaIeżności od tego, czy walencyjne stany jednocząsteczkowe mają przerwę energetyczną, czy też nie. Ten argument, a nawet paradygmat w kanonicznym opisie materiałów, oparty na jednocząsteczkowym opisie materiałów i automatycznie prowadzący do wniosku, że wszystkie współczynniki transportu zostały już wstępnie zdefiniowane w powyższej klasyfikacji, jest w istocie bardzo restrykcyjny. Na przykład, opór elektryczny metalu musi zawsze rosnąć proporcjonalnie do T2, a półprzewodników — proporcjonalnie do exp(kBT/∆) (gdzie ∆ to przerwa energetyczna) i są to jedyne realizowalne możliwości. Wydajność materiału termoelektrycznego będzie zawsze ograniczona prawem Wiedmana—Franza, które ściśIe wiąże przewodnictwo cieplne z elektrycznym, zjawiska związane z występowaniem pola magnetycznego będą zawsze wynikiem słabej siły Lorentza, więc będą to oddziaływania słabe, a zjawiska wywołane w materiale przez światło będzie zawsze natychmiastowe, co znacząco ogranicza iIość informacji dostępną dla spektroskopii. W ogóIności, w ramach teorii jednocząsteczkowej bardzo trudno będzie doprowadzić do iIościowego ulepszenia własności materiałów, a jakościowo nowe efekty, czyli także nowe zastosowania, będą w zasadzie dla nas niedostępne. Naturalne pytanie brzmi: czy możemy przesunąć nasze zrozumienie materiałów poza ten paradygmat i wykreować (przewidzieć) materiały o znacznie ulepszonych właściwościach, a nawet o jakościowo nowych cechach. Wyniki eksperymentów z ostatnich dwóch dekad pokazują, że jest to możIiwe — takie materiały rzeczywiście istnieją. Na przykład, pracując w pobliżu kolektywnego przejścia fazowego jesteśmy w stanie kontrolować własności przewodnictwa elektrycznego i decydować, czy materiał jest przewodnikiem czy izolatorem. Jednakże opis teoretyczny takich zjawisk był do niedawna niewystarczający.
Jak wspomniałem, podstawowym założeniem standardowej teorii jest opis materiału na podstawie stanów jednoelektronowych, z wykorzystaniem idei teorii pola średniego, co jest u podstaw takich metod jak Density Functional Theory. Skoordynowany ruch elektronów został uśredniony i jakiekolwiek zjawi- ska kolektywne zostały pominięte. Jeżeli naszym celem jest wyjście poza ten schemat, potrzebujemy metody opisu zjawisk kolektywnych. Zagadnienie to jest w istocie centralnym problemem współczesnej fizyki materiałów, z setkami poświęconych mu publikacji każdego roku. Jeden z najważniejszych sposobów opisania zjawisk kolektywnych, polegający na zastosowaniu hydrodynamiki kwantowej, został zaproponowany w przełomowej publikacji F.D. Haldane’a, za którą otrzymał nagrodą Nobla w 2016 roku. F.D. Haldane zaproponował, że w systemach jednowymiarowych standardowy opis metali jako cieczy elektronów postulowany przez Landaua należy zastąpić zdominowany przez stany kolektywne cieczy Tomonagi-Luttingera (TLL). Szereg moich prac było poświęconych właśnie cieczom stanów kolektywnych w kontekście realistycznych materiałów niskowymiarowych. Na tym bardzo aktywnym polu badawczym mój wkład stanowi opracowanie udoskonalonego opisu współczynników transportu w sytuacji, gdy materiał jest zdominowany przez stany kolektywne, a także na odkrywaniu nowych mechanizmów transportu (i rozpraszania) występujących w tych warunkach transportu kolektywnego”.
