FZU je mezinárodně významným a uznávaným centrem vědecké excelence. Výzkumné týmy ve FZU se zabývají širokou škálou výzkumných aktivit, mají velké mezinárodní zastoupení a podíl žen činí přibližně 30 %. Většina týmů dosahuje světově špičkových a mezinárodně excelentních výsledků a některé týmy patří k absolutní špičce výzkumu a vývoje na celosvětové úrovni, zejména v oblastech spintroniky, strukturní analýzy a krystalografie, atomárních a molekulárních struktur, dále v oblasti klasické a kvantové optiky. [2]
FZU se dělí na 5 sekcí[34], z nichž každá obsahuje několik oddělení. Sekce fyziky pevných látek se nachází v pražských Střešovicích, Sekce výkonových laserů v Dolních Břežanech; ostatní tři jsou umístěny převážně v areálu hlavní budovy v Praze 8 - Libni (s výjimkou některých společných laboratoří).
Sekce fyziky elementárních částic
Sekce fyziky elementárních částic je umístěna v Praze v ulici Na Slovance. Zahrnuje pět oddělení: oddělení astročásticové fyziky, oddělení experimentální fyziky částic, oddělení teorie elementárních částic, oddělení vývoje detektorů a zpracování dat, oddělení kosmologie a gravitační fyziky.
Náplní práce sekce je zkoumání struktury hmoty na úrovni subatomárních částic a sil, které mezi nimi působí. Účastní se na experimentu ATLAS na urychlovači LHC v CERN a experimentu z oblasti astročásticové fyziky prováděného Observatoří Pierra Augera v Argentině.
V rámci mezinárodního projektu CALICE se podílí na vývoji detektorů pro plánovaný Mezinárodní lineární srážeč elektronů a pozitronů ILC. Má také nezanedbatelný podíl na přípravě a budování gama observatoře CTA (Cherenkov Telescope Array).[35]
Menší měrou se sekce účastní i na dalších experimentech v CERN (ALICE, TOTEM), na neutrinovém experimentu NOvA[36], projektu Observatoře Very C. Rubin[37] a kosmického detektoru gravitačních vln LISA.
Servery Výpočetního střediska FZU
Laboratoř pro testování křemíkových detektorů (detail testovací sondy)
Sekce fyziky kondenzovaných látek má šest oddělení, z toho pět je umístěných v budově FZU v Praze Na Slovance: oddělení magnetických měření a materiálů (jeho součástí je též společná laboratoř magnetických studií s MFF UK), oddělení dielektrik, oddělení materiálové analýzy, oddělení funkčních materiálů, oddělení chemie.
Oddělení teorie kondenzovaných látek je umístěné v budově Ústavu teorie informace a automatizace AV ČR, v.v.i., v ulici Pod Vodárenskou věží.
Většina sekce sídlí v Praze v ulici Cukrovarnická 112/10 a má celkem 7 oddělení: oddělení povrchů a molekulárních struktur, oddělení spintroniky a nanoelektroniky (jeho součástí je též společná laboratoř optospintroniky s MFF UK), oddělení strukturní analýzy, oddělení magnetik a supravodičů, oddělení tenkých vrstev a nanostruktur, oddělení polovodičů a oddělení optických materiálů
Výzkum je zde zaměřen především na magneticky a opticky aktivní materiály, nanokrystalické formy křemíku, polovodičů III-V, diamantu a grafitu a nanostruktury pro biologické, lékařské a mikroelektronické aplikace.
Sekce optiky má čtyři oddělení umístěné v budově Na Slovance: oddělení analýzy funkčních materiálů, oddělení optických a biofyzikálních systémů, oddělení nízkoteplotního plazmatu a oddělení optických a mechanických dílen.
Sekce se zaměřuje jak na zkoumání vlastností optického záření, tak výzkum optických materiálů a struktur (včetně dopovaných oxidů a jejich povrchů, vícevrstvých systémů a nanostrukturovaných keramik a krystalů). V oboru klasické optiky řeší problémy interferometrie, holografie, fraktálové optiky, koherenčního a statistického chování světelných svazků.
Kromě toho se podílí na vývoji aplikací pro vědecké a medicínské použití včetně rentgenové optiky pro synchrotronní záření.
Plazmatický systém pro reaktivní depozici tenkých vrstev v oddělení nízkoteplotního plazmatu
Vědkyně u “Spinning disk” konfokálního mikroskopu pro snímání buněčných struktur
3D tisk z kovu a kovových slitin
Sekce výkonových laserů – Centrum HiLASE
Sekce výkonových laserů – Centrum HiLASE má celkem 7 oddělení: v areálu ústavů AV ČR na Slovance sídlí oddělení radiační a chemické fyziky (badatelské centrum PALS provozované společně s Ústavem fyziky plazmatu AV ČR) a část oddělení technické podpory PALS. Dalších pět oddělení sídlí v budově Centra HiLASE v Dolních Břežanech: oddělení vývoje pokročilých laserů, oddělení průmyslových aplikací laserů, oddělení vědeckých aplikací laserů a dále oddělení inženýrské a technické podpory a oddělení řízení projektů.
Sekce se věnuje základnímu výzkumu laserového plazmatu vytvářeného impulsními výkonovými lasery emitujícími záření v infračervené, viditelné i měkké rentgenové oblasti.
Podílí se také na vývoji laserů, například kontinuálního supersonického chemického kyslík-jódového laseru (COIL) kilowattové třídy ve spolupráci s indickým Laser Science & Technology Centre, Indie a laserů založených na diodovém čerpání s vysokou opakovací frekvencí v rámci projektu HiLASE.
Centrum PALS
PALS - detail
Budova Centra HiLASE
Sekce realizace projektu ELI Beamlines
Sekce existovala v letech 2012[39] až 2022 a byla umístěna v Dolních Břežanech (Za Radnicí 835). Jejím hlavním účelem byla příprava a realizace laserového centra ELI Beamlines, které je od ledna 2023 součástí evropského konsorcia ELI ERIC.[40][41]
Budova ELI Beamlines v Dolních Břežanech
Experimentální zařízení ELIMAIA
Laserový systém L3 HAPLS
Dvořákova přednáška
FZU od roku 2009 pořádá Dvořákovy přednášky, které se konají 1x ročně a přednášejícím je mezinárodně uznávaná autorita v některém z oborů fyziky. Přednáška je pojmenována po Vladimíru Dvořákovi, fyziku v oboru pevných látek a též řediteli FZU v letech 1993-2001. Mezi přednášejicími byli: Yoshihiro Ishibashi, Anton Zeilinger, Dieter Vollhardt, Allan H. MacDonald, Peter Jenni, Orazio Svelto, Janos Hajdu, Marco Cavaglià, Paul Lecoq, Shaoyi Jiang, Ramamoorthy Ramesh, Jorge J. Rocca, Marko Topič.[42]
Popularizační aktivity
Fyzikální ústav se podílí na řadě aktivit popularizujících výzkum mezi veřejností, například prostřednictvím přednášek, exkurzí, workshopů pro studenty, apod. Mezi největší akce patří Veletrh vědy, Týden Akademie (Dny otevřených dveří) a Noc vědců. FZU se zúčastňuje také festivalů VědaFest, Zažít město jinak a řady dalších akcí v ČR.
Fyzikální ústav disponuje řadou zajímavých pomůcek, které pomáhají při objasňování pokročilých fyzikálních témat – například mlžná komora, laserové bludiště, model supravodivé dráhy, či fotovoltaický stan.[43]
Fyzikální ústav je dlouhodobě aktivní v přenosu znalostí a technologií z výzkumného prostředí do praxe. Vědci a vědkyně z FZU jsou každoročně autory, či spoluautory řady patentů a užitných vzorů.[44]
Fyzikální ústav AV ČR má dvě spin-off společnosti pro přenos technologií a znalostí z výzkumného prostředí do aplikované sféry – v roce 2016 spoluzaložil firmu CARDAM s.r.o. zabývající se aditivní výrobou, zakázkovým vývojem, matematickými výpočty a simulacemi pro průmysl, digitalizací a optimalizací procesů ve výrobě.[45] V roce 2021 FZU spoluzaložil firmu Hi-Beams, s.r.o., která se zabývá inovativními způsoby povrchových úprav materiálů pomocí laserových technologií.[46]
V červenci 2023 byla otevřena budova evropského digitálního inovačního centra Brain4Industry (B4I) v Dolních Břežanech, které provozuje FZU společně s partnery z průmyslové i výzkumné sféry. B4I podporuje spolupráci mezi vědou, výzkumem a průmyslem, zejména malými a středními firmami.[47]
Historie ústavu
Ústav má komplikovanou historii, protože docházelo k mnoha reorganizacím, slučováním, přejmenováváním jednotlivých fyzikálních pracovišť.[48] Současná podoba ústavu je víceméně stabilní od roku 1979.
V roce 1954 vznikl Fyzikální ústav ČSAV sloučením Laboratoře pro nukleární fyziku ČSAV a Laboratoře pro experimentální a teoretickou fyziku ČSAV. Prvním ředitelem ústavu byl Čestmír Šimáně. V roce 1955 se od ústavu oddělila část pracovišť, z nichž vznikl Ústav jaderné fyziky ČSAV. Fyzikální ústav ČSAV během 50. a 60. let sídlil v několika menších pracovištích po Praze, v roce 1970 proběhlo stěhování do nově postavené budovy v ulici Na Slovance v Praze 8, kde velká část FZU sídlí dodnes.
V roce 1962 byl Ústav technické fyziky ČSAV (sídlící v Cukrovarnické ulici) přejmenován na Ústav fyziky pevných látek ČSAV. V roce 1979 došlo ke sloučení Fyzikálního ústavu ČSAV, Ústavu fyziky pevných látek ČSAV a Oddělení nízkých teplot Ústavu jaderné fyziky. Ředitelem ústavu se stal Bohumil Kvasil.
↑Evaluation of research and professional activity of research-oriented institutes of the Czech Academy of Sciences for the period 2015–2019 [online]. [cit. 2024-02-07]. Kapitola Summary Final Report (Name of the Institute: Institute of Physics of the CAS, v. v. i.), s. 1–8. Dostupné online.
↑BRÁZDA, Petr; PALATINUS, Lukáš; BABOR, Martin. Electron diffraction determines molecular absolute configuration in a pharmaceutical nanocrystal. Science. 2019-05-17, roč. 364, čís. 6441, s. 667–669. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN0036-8075. DOI10.1126/science.aaw2560. (anglicky)
↑MALLADA, B.; GALLARDO, A.; LAMANEC, M. Real-space imaging of anisotropic charge of σ-hole by means of Kelvin probe force microscopy. Science. 2021-11-12, roč. 374, čís. 6569, s. 863–867. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN0036-8075. DOI10.1126/science.abk1479. (anglicky)
↑PALATINUS, L.; BRÁZDA, P.; BOULLAY, P. Hydrogen positions in single nanocrystals revealed by electron diffraction. Science. 2017-01-13, roč. 355, čís. 6321, s. 166–169. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN0036-8075. DOI10.1126/science.aak9652. (anglicky)
↑WUNDERLICH, Jörg; PARK, Byong-Guk; IRVINE, Andrew C. Spin Hall Effect Transistor. Science. 2010-12-24, roč. 330, čís. 6012, s. 1801–1804. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN0036-8075. DOI10.1126/science.1195816. (anglicky)
↑SEDMÁK, P.; PILCH, J.; HELLER, L. Grain-resolved analysis of localized deformation in nickel-titanium wire under tensile load. Science. 2016-08-05, roč. 353, čís. 6299, s. 559–562. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN0036-8075. DOI10.1126/science.aad6700. (anglicky)
↑THE PIERRE AUGER COLLABORATION; AAB, A.; ABREU, P. Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above 8 × 10 18 eV. Science. 2017-09-22, roč. 357, čís. 6357, s. 1266–1270. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN0036-8075. DOI10.1126/science.aan4338. (anglicky)
↑LI, Qian; STOICA, Vladimir A.; PAŚCIAK, Marek. Subterahertz collective dynamics of polar vortices. Nature. 2021-04, roč. 592, čís. 7854, s. 376–380. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1476-4687. DOI10.1038/s41586-021-03342-4. (anglicky)
↑PENG, Jinbo; CAO, Duanyun; HE, Zhili. The effect of hydration number on the interfacial transport of sodium ions. Nature. 2018-05, roč. 557, čís. 7707, s. 701–705. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1476-4687. DOI10.1038/s41586-018-0122-2. (anglicky)
↑SUGIMOTO, Yoshiaki; POU, Pablo; ABE, Masayuki. Chemical identification of individual surface atoms by atomic force microscopy. Nature. 2007-03, roč. 446, čís. 7131, s. 64–67. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1476-4687. DOI10.1038/nature05530. (anglicky)
↑LEE, June Hyuk; FANG, Lei; VLAHOS, Eftihia. A strong ferroelectric ferromagnet created by means of spin–lattice coupling. Nature. 2010-08, roč. 466, čís. 7309, s. 954–958. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1476-4687. DOI10.1038/nature09331. (anglicky)
↑KLAR, Paul B.; KRYSIAK, Yaşar; XU, Hongyi. Accurate structure models and absolute configuration determination using dynamical effects in continuous-rotation 3D electron diffraction data. Nature Chemistry. 2023-06, roč. 15, čís. 6, s. 848–855. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1755-4349. DOI10.1038/s41557-023-01186-1. (anglicky)
↑SONG, Shaotang; PINAR SOLÉ, Andrés; MATĚJ, Adam. Highly entangled polyradical nanographene with coexisting strong correlation and topological frustration. Nature Chemistry. 2024-02-19. Dostupné online [cit. 2024-02-21]. ISSN1755-4330. DOI10.1038/s41557-024-01453-9. (anglicky)
↑ŽELEZNÝ, J.; WADLEY, P.; OLEJNÍK, K. Spin transport and spin torque in antiferromagnetic devices. Nature Physics. 2018-03, roč. 14, čís. 3, s. 220–228. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1745-2481. DOI10.1038/s41567-018-0062-7. (anglicky)
↑JUNGWIRTH, T.; SINOVA, J.; MANCHON, A. The multiple directions of antiferromagnetic spintronics. Nature Physics. 2018-03, roč. 14, čís. 3, s. 200–203. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1745-2481. DOI10.1038/s41567-018-0063-6. (anglicky)
↑WADLEY, Peter; REIMERS, Sonka; GRZYBOWSKI, Michal J. Current polarity-dependent manipulation of antiferromagnetic domains. Nature Nanotechnology. 2018-05, roč. 13, čís. 5, s. 362–365. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1748-3395. DOI10.1038/s41565-018-0079-1. (anglicky)
↑AMIN, O. J.; POOLE, S. F.; REIMERS, S. Antiferromagnetic half-skyrmions electrically generated and controlled at room temperature. Nature Nanotechnology. 2023-08, roč. 18, čís. 8, s. 849–853. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1748-3395. DOI10.1038/s41565-023-01386-3. (anglicky)
↑PARK, Jae Whan; DO, Euihwan; SHIN, Jin Sung. Creation and annihilation of mobile fractional solitons in atomic chains. Nature Nanotechnology. 2022-03, roč. 17, čís. 3, s. 244–249. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1748-3395. DOI10.1038/s41565-021-01042-8. (anglicky)
↑OLSHTREM, A.; PANOV, I.; CHERTOPALOV, S. Chiral Plasmonic Response of 2D Ti 3 C 2 T x Flakes: Realization and Applications. Advanced Functional Materials. 2023-07, roč. 33, čís. 30. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1616-301X. DOI10.1002/adfm.202212786. (anglicky)
↑SANTHINI, Vijai M.; STETSOVYCH, Oleksandr; ONDRÁČEK, Martin. On‐Surface Synthesis of Polyferrocenylene and its Single‐Chain Conformational and Electrical Transport Properties. Advanced Functional Materials. 2021-01, roč. 31, čís. 5. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1616-301X. DOI10.1002/adfm.202006391. (anglicky)
↑PUSHKAREV, Vladimir; NĚMEC, Hynek; PAINGAD, Vaisakh C. Charge Transport in Single‐Crystalline GaAs Nanobars: Impact of Band Bending Revealed by Terahertz Spectroscopy. Advanced Functional Materials. 2022-01, roč. 32, čís. 5. Dostupné online [cit. 2024-02-07]. ISSN1616-301X. DOI10.1002/adfm.202107403. (anglicky)
↑DE LA TORRE, Bruno; ŠVEC, Martin; FOTI, Giuseppe. Submolecular Resolution by Variation of the Inelastic Electron Tunneling Spectroscopy Amplitude and its Relation to the AFM/STM Signal. Physical Review Letters. 2017-10-16, roč. 119, čís. 16. Dostupné online [cit. 2024-05-20]. ISSN0031-9007. DOI10.1103/PhysRevLett.119.166001. (anglicky)
↑AAB, A.; ABREU, P.; AGLIETTA, M. Measurement of the Fluctuations in the Number of Muons in Extensive Air Showers with the Pierre Auger Observatory. Physical Review Letters. 2021-04-16, roč. 126, čís. 15. Dostupné online [cit. 2024-05-20]. ISSN0031-9007. DOI10.1103/PhysRevLett.126.152002. (anglicky)
↑YAO, Yugui; KLEINMAN, Leonard; MACDONALD, A. H. First Principles Calculation of Anomalous Hall Conductivity in Ferromagnetic bcc Fe. Physical Review Letters. 2004-01-22, roč. 92, čís. 3. Dostupné online [cit. 2024-05-20]. ISSN0031-9007. DOI10.1103/PhysRevLett.92.037204. (anglicky)
↑AAB, A.; ABREU, P.; AGLIETTA, M. A Search for Ultra-high-energy Neutrinos from TXS 0506+056 Using the Pierre Auger Observatory. The Astrophysical Journal. 2020-10-01, roč. 902, čís. 2, s. 105. Dostupné online [cit. 2024-05-20]. ISSN0004-637X. DOI10.3847/1538-4357/abb476.
↑AAB, A.; ABREU, P.; AGLIETTA, M. Cosmic-Ray Anisotropies in Right Ascension Measured by the Pierre Auger Observatory. The Astrophysical Journal. 2020-03-10, roč. 891, čís. 2, s. 142. Dostupné online [cit. 2024-05-20]. ISSN0004-637X. DOI10.3847/1538-4357/ab7236.
↑The NOvA Experiment [online]. Fermi National Accelerator Laboratory [cit. 2018-01-05]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2018-01-05. (anglicky)
↑ Sky Surveys - Vera C. Rubin Observatory (LSST) | FZU. www.fzu.cz [online]. [cit. 2023-11-17]. Dostupné online. (anglicky)[nedostupný zdroj]
↑Společná laboratoř optiky Univerzity Palackého v Olomouci a Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR [online]. Univerzita Palackého v Olomouci [cit. 2018-01-05]. Dostupné online.
↑Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. Výroční zpráva o činnosti a hospodaření za rok 2012 [online]. [cit. 2023-11-23]. Dostupné online.
↑ Evropská komise ustavila konsorcium ELI ERIC - Akademie věd České republiky. www.avcr.cz [online]. [cit. 2023-11-17]. Dostupné online.
↑ Od ledna se centrum ELI Beamlines proměnilo v The Extreme Light Infrastructure ERIC | FZU. www.fzu.cz [online]. 2023-01-25 [cit. 2023-11-17]. Dostupné online.