Projekty badawcze

Projekty krajowe/National projects

• 2026 - 2028 Poszukiwanie cząstek aksjonopodobnych za pomocą czujników kwantowych 2025/57/N/ST2/03464
  Kierownik: Grzegorz Łukasiewicz
  Źródło finansowania/Financial source: Narodowe Centrum Nauki/National Science Centre
  Popular description
  popular_eng.pdf
  Opis projektu:

  Jednym z największych wyzwań współczesnej fizyki jest zrozumienie natury ciemnej materii, która nie emituje światła, nie oddziałuje z materią w sposób, który możemy bezpośrednio zaobserwować, a mimo to stanowi aż 85% całej materii we Wszechświecie. O jej istnieniu wiemy głównie dzięki efektom grawitacyjnym, jakie wywiera na galaktyki i gromady galaktyk. Wciąż jednak nie wiemy, z czego jest zbudowana.

  Wśród najbardziej obiecujących kandydatów na ciemną materię znajdują się tzw. ultralekkie cząstki, np. cząstki aksjonopodobne (ang. axion-like particles - ALPs). Jeśli istnieją, mogłyby tworzyć niemal jednorodne, oscylujące pola niewidzialne dla naszych oczu, ale być może wyczuwalne przez odpowiednio czułe instrumenty.

  Celem tego projektu jest wykorzystanie bardzo czułych czujników kwantowych, a mianowicie magnetometrów atomowych do poszukiwania takich cząstek. Magnetometry tego typu potrafią wykrywać niezwykle małe zmiany w polu magnetycznym poprzez obserwację zachowania atomów. Gdy atomy znajdują się w takim polu, ich spiny (czyli kwantowe właściwości związane z magnetyzmem) mogą reagować nawet na bardzo słabe, egzotyczne oddziaływania, w tym potencjalne sygnały pochodzące od ciemnej materii.

  Projekt składa się z dwóch części. Po pierwsze, planujemy przeanalizować dane z międzynarodowego projektu GNOME (Global Network of Optical Magnetometers for Exotic physics), który wykorzystuje zsynchronizowane magnetometry rozmieszczone na całym świecie, by wykrywać globalne, skorelowane sygnały mogące świadczyć o obecności ciemnej materii. Interesować nas będą szczególnie interakcje, w których cząstki aksjonopodobne, które oddziałują ze spinami za pośrednictwem natężenia swojego pola, które zmienia się w czasie i przestrzeni. Do identyfikacji takich sygnałów wykorzystujemy metodę inspirowaną interferometrią natężeniową, czyli techniką znaną z astronomii.

  Po drugie, rozwijamy nowatorski rodzaj magnetometru zwany komagnetometrem z wirującym układem odniesienia (ang. Rotating-Wave - RoW). Jego unikalna cecha to możliwość dostrajania czułości sensora do konkretnych częstotliwości, na których spodziewamy się sygnałów od cząstek aksjonopodobnych. W przeciwieństwie do klasycznych układów, które najlepiej działają dla powolnych zmian, komagnetometer ten pozwoli wykrywać szybciej oscylujące sygnały, zachowując jednocześnie zdolność tłumienia zakłóceń magnetycznych.

  Połączenie analizy danych z globalnej sieci GNOME i rozwoju nowej technologii detekcji pozwoli nam poszerzyć wiedzę na temat ciemnej materii. Nawet jeśli nie znajdziemy jednoznacznych śladów tych cząstek, dowiemy się czegoś nowego na temat ich własności i pomożemy skierować przyszłe poszukiwania na właściwe tory. Co więcej, opracowane metody znajdą zastosowanie także poza fizyką ciemnej materii, np. w testach fundamentalnych symetrii i w rozwoju precyzyjnych technologii kwantowych.

• 2025 - 2026 QUANTEX: QUANTum vortEX imaging using nanodiamonds 2024/53/N/ST3/04343
  Kierownik: Saravanan Sengottuvel
  Źródło finansowania/Financial source: Narodowe Centrum Nauki
  Opis projektu:

  One of the attractive tools for magnetic sensing is the negatively charged nitrogen-vacancy (NV) color center in diamond. The NV center has emerged as a prominent sensor in recent years thanks to its high sensitivity, operation at ambient temperature, and biocompatibility. Moreover, NV nanodiamonds enable sensing with very high spatial resolution at the nanoscale. Traditional NV diamond magnetometry is based on the Optically Detected Magnetic Resonance (ODMR) technique, which requires the application of microwave signals. The requirement for microwaves may pose additional challenges for studying systems such as high-Tc superconductors, sensitive biological samples, and various thin conductive materials.

  Our novel approach is to explore the cross-relaxation feature of the NV centers at zero magnetic fields, sometimes called the zero-field resonance (ZFR) feature, for magnetometry applications. Specifically, we will use micro and/or nanodiamond powder containing NV centers to observe the ZFR feature. Our initial studies have shown that observing zero-field resonance, even at cryogenic temperatures, is feasible. Moreover, we have discovered a novel feature in the fluorescence of NV centers in nanodiamonds when scanning the magnetic field across zero, particularly at very low temperatures (< 10 K). The origin and mechanism of this newly discovered feature are yet to be fully understood and experimentally characterized. We anticipate these experimental observations will provide further insight into the physical nature of the ZFR and the preferable NV spin depolarization channels at low temperatures. In summary, the aim is to study the ZFR feature in detail and address the feasibility of using it to detect magnetic fields in various samples. This might provide an alternative to ODMR-based NV magnetometry. Using the ZFR magnetometry technique, we expect to achieve a magnetic field sensitivity of a few μT.

  The goal of the project is threefold: (1) to develop a novel near-zero-field optical magnetometry technique without microwaves; (2) to investigate and characterize the ZFR feature in nanodiamonds at low temperatures (< 10 K); and (3) to verify the feasibility of vortex imaging in type-II superconductors using the ZFR feature in nanodiamonds.

  Our approach to magnetometry using the ZFR feature in nanodiamonds combined with wide-field imaging might pave the way for a practical, all-optical, microwave-free, nanodiamond-based magnetometer to probe magnetic phenomena in materials and biological systems previously inaccessible with alternative magnetic sensing technologies.

• 2021 - 2025 Poszukiwania ultralekkiej ciemnej materii 2020/39/B/ST2/01524
  Kierownik: dr hab. Szymon Pustelny
  Źródło finansowania/Financial source: Narodowe Centrum Nauki
  Opis projektu:

  While a number of astronomical observations suggest existence of matter that neither emits, nor absorbs, nor scatters
  electromagnetic radiation, all to-date attempts to directly capture its existence have been unsuccessful. This led to a
  significant increase of competing models perdicting new dark-matter (DM) candidates and means of its interaction with
  ordinary matter. A particularly interesting DM constituent would be ultralight bosons (ULBs).
  Due to their extremely low mass (<<1 eV/c2, where c is the speed of light), ULBs should behave differently than other
  DM candidates. In fact, they would manifest as coherent ultralight fields (ULFs) with a high mode-occupation number,
  but not as individual particles. This feature must be reflected in ULB search strategies. To address this fact, we propose
  to exploit techniques of modern atomic physics and use one of the most sensitive quantum sensors known today –
  atomic magnetometers – as tools to search for those particles.

  The operation principle of an atomic magnetometer is based on the measurement of the spin state of atoms
  constituting its active medium, which typically is an alkali-metal atomic vapor. Although an atomic spin state is most
  prominently affected by the magnetic field, atomic magnetometers are generally sensitive to other spin couplings, too.
  In principle, they can be used to search for DM, assuming that it exhibits such a coupling.
  This project aims at searching for DM characterized with so-called pseudoscalar spin coupling. Such a coupling is
  expected of ULBs, if the corresponding field is spatially or temporarily inhomogeneous. Therefore, we propose to use
  atomic magnetometers to search for so-called wavy and clumpy DM. The first type of DM is oscillatory in nature and it
  would give rise to effects, manifesting as temporal oscillations in observed signals. The source of such oscillations could
  be, for example, various modes of the bosonic field, that we encounter as Earth moves through space. Alternatively,
  such oscillatory behavior could be observed when a burst of ULBs generated in a cataclysmic astrophysical events (e.g.,
  supernovae, black-hole merge, neutrino-star merger, fast radio burst), passes though Earth. This also opens means for
  further embracing capabilities of multrimessanger astronomy, with “exotic physics” channel. The second type of DM
  could be generated either due to self-interaction or gravity or due to phase transition of primordial boson field. In this
  case, a sensitive experiment would detect an DM interaction as a short exotic pulse, when Earth collides with DM stars
  or ULF domain wall.

  To increase the capabilities of DM searches using atomic magnetometers, we propose to embed the devices in a
  network. Such a network, existing in the form of the Global Network of Optical Magnetometers for Exotic physics
  searches (GNOME), have already demonstrated its capabilities by proving that the search sensitivity can be increased by
  a factor of N_s^(1/2), where N_s is the number of sensors in the network. It also reduced a false-positive rate by
  performing consistency checks based on specific spatio-temporal pattern of signals time and amplitudes in specific
  locations. We propose to further improve the capabilities of the network by studying, both theoretically and
  experimentally, the so-called advanced GNOME sensor with reduced magnetic sensitivity and thus enhanced sensitivity
  to the other spin couplings. With the development of the magnetometer, we plan to investigate models that have not
  been explored to date. In particular, we will be investigating models predicting the existence of domain walls of ULFs,
  DM stars, stochastic fluctuations of the randomized ULFs, and emission of ULFs during violent astronomical events. To
  test the models, regardless of theoretical and experimental investigations already discussed, we will work on methods
  of data analysis. We plan to analyze the data using already known techniques (e.g., Fourier transform, excess-power
  analysis), as well as develop techniques that have never been applied in this context (cyclostationarity, multi-node
  correlation). Based on them, we will be able to either sample the parameter space of unexplored models or significantly
  enhanced previous research.

   
  We are certain that with this research we will be able to significantly contribute to the field of DM searches and, in the
  most conservative scenario, limit the parameter space of the DM-candidates described above.

• 2020 - 2024 Nieniszcząca tomografia stanu kwantowego i pomiar oddziaływań... 2019/34/E/ST2/00440
  Kierownik: dr hab. Szymon Pustelny
  Źródło finansowania/Financial source: Narodowe Centrum Nauki
  Opis projektu:

  Understanding laws of physics, governing the world at a microscopic level, is one of the main drives of modern
  science and stimuli for develpment of quantum cryptography, computation, and engineering. Two crucial
  ingredients of most of quantum-information systems are the information carrier and the processor. Due to its
  robustness to environmental perturbation, photon is often considered as the carrier, but an optimal system for
  the processor is yet to be identified. One of the potential platform for that are atoms, so that light-“atom”
  interaction is a promising framework for quantum-information applications.

  Most of the systems hitherto developed for quantum-computation purposes has been complicated and bulky.
  This originates from the necessity of detecting and manipulating single quantum objects. Application of
  volumetric systems with a large number of parties has been also considered. A particular example of such a
  system are hot and cold atomic vapors. While ultra-cold atoms have been explored for the application, this
  medium does not solve the above-mentioned problem. The alternative are room-temperature atomic vapors,
  which are easy to handle and deal with. The problem of limited lifetime of quantum states in such media can
  be also overcome. Despite those advantages, however, an open question regarding the system is:
  Are hot atomic vapors "quantum enough" to be useful in quantum-computation applications?
  The main concern is to what extent the systems containing 10^9 atoms can be treated as a single quantummechanical
  object. Fundamentally, it cannot, as, for example, absorption of a single photon, rather than
  causing change of a single-atom internal state, generates entangled state of all the particles in the medium.
  Still, can tehy mimic such systems in a limitted way? There are other pressing questions regarding the vapor,
  for example:

  What is the role of inhomogeneous broadening and how far it compromises the “quantumness” of the medium?
  We will first tackle the question theoretically. By comparison between Landau’s single-particle density matrix
  and von Neumann’s collective density matrix, we will investigate the deviations of the two approaches, starting
  from low-number systems and successively enlarging them. With Monte-Carlo simulations, we will also
  investigate the role of the inhomogeneous broadening in the quantum-dynamics of the system.
  Simultaneously, with the theoretical investigations, we will construct the experimental setup for quantum-state
  tomography of a hot atomic vapor. The system will be based on light-atom interaction, where light will be used
  to prepare and monitor the quantum state of the system. The tomography will be done using weak continuous
  measurements (negligible back action). The polarization state of off-resonance probe light will provide
  information about optical properties of the medium and hence specific elements of the collective density matrix.
  To provide access to other elements, magnetic field, mixing the elements together, will be applied at the
  detection stage. In such a way, the full density matrix will be reconstructed. Completion of the task will require
  development of a theoretical treatment relating all density-matrix element of multilevel-structure with physical
  observables.

  Development of the reliable tomography technique will allow us to perform research on quantum manipulation.
  The system will be manipulated using static and oscillating magnetic fields. The fields will be appropriately
  tuned, timed, and oriented to controllably change the state of the system. In particular, we will demonstrate the
  ability to negate the system or perform Hadamard-gate operation. Next, we will explore more complicated
  operations, by selectively coupling ground-state magnetic sublevels, to fully demonstrate the capabilities of the
  system. Finally, we will demonstrate transfer of a quantum state between two hyperfine states.
  The envisioned studies will also allow us to study the spin dynamics of the system. By implementing pulsed
  optical pumping, special multipass cells, and dedicated data-processing algorithms, we will construct a
  magnetometer free from systematic errors, offering good temporal resolution.

  Realization of the project will provide theoretical and experimental tools enabling manipulation and tomography
  of a collective quantum state of hot atomic vapor and showto which extent the systems can be used in quantum-information purposes.

• 2022 - 2024 Struktura rozproszonego optycznego zegara atomowego dla... "Polska metrologia", PM/SP/0040/2021/1
  Kierownik: UJ: dr hab. tomasz Kawalec
  Źródło finansowania/Financial source: Ministerstwo Edukacji i Nauki
  Opis projektu:

  Optyczne zegary atomowe nie są komercyjnie dostępne i funkcjonują obecnie jedynie w kilku zaawansowanych laboratoriach metrologicznych na świecie. Dzięki wysiłkowi kilku instytucji naukowych tworzących Krajowe Laboratorium Fizyki Atomowej i Molekularnej (KL FAMO) zlokalizowane w Instytucie Fizyki na Wydziale Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK dwa takie zegary wykorzystujące atomy ⁸⁸Sr funkcjonują też w Polsce. Ich dostępność, zwłaszcza dla zastosowań metrologicznych, jest jednak ograniczona, ze względu na fakt, że prace z wykorzystaniem zegarów POZA muszą być prowadzone w KL FAMO. Niniejsza koncepcja rozproszonego zegara optycznego stwarza szansę na dramatyczną poprawę tej sytuacji.

  W KL FAMO częstotliwość wzorcowa generowana przez optyczny zegar atomowy (długość fali ok. 700 nm), zostanie, poprzez optyczny grzebień częstotliwości, przeniesiona do okna transmisyjnego światłowodu (ok. 1550 nm). Lokalny oscylator optyczny, stabilizowany do wysokiej jakości wnęki optycznej, zapewni stabilność krótkoczasową sygnału w podczerwieni. Wykorzystane zostaną łącza światłowodowe wyposażone w regeneracyjne stacje laserowe oraz dwukierunkowe wzmacniacze optyczne, udostępnione na potrzeby projektu przez Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe. Dzięki temu utworzona zostanie pętla o długości kilkuset km, przez którą wzorcowy sygnał optyczny wróci do KL FAMO, gdzie trafi do zdalnego terminala optycznego zegara atomowego. Terminal ten, wyposażony w bardzo podobny oscylator lokalny, będzie korzystał z sygnału przesłanego przez stabilizowane fazowo łącze światłowodowe. Wykorzystanie łącza światłowodowego w formie pętli pozwoli testować jakość transmisji sygnału wzorcowego w KL FAMO.

  Wymiernym efektem projektu będzie konkretne rozwiązanie, możliwe do wdrożenia jako system transferu wzorcowej częstotliwości optycznej pomiędzy KL FAMO a kampusem GUM w Kielcach. Ponadto wypracowane metody można będzie wykorzystać do ogólnokrajowego systemu przesyłania sygnału zegara POZA (lub innego zegara optycznego) do innych punktów, realizując w ten sposób koncepcję ogólnopolskiego rozproszonego optycznego zegara atomowego.

  

• 2019 - 2023 QUNNA: Quantum-effect-based Nanosensing and imaging: Novel glass-... TEAM-NET POIR.04.04.00-00-1644/18
  Kierownik: prof. dr hab. Wojciech Gawlik
  Źródło finansowania/Financial source: Fundacja na rzecz Nauki Polskiej
  Opis projektu:

  Celem projektu jest zastosowanie zjawisk z zakresu fizyki kwantowej do wdrożenia technologii opartej o wykorzystanie nanodiamentów do opracowania innowacyjnych sensorów znajdujących zastosowanie w badaniach optycznych oraz magnetycznych, elektronice oraz diagnostyce medycznej. Projekt ten realizowany będzie przez interdyscyplinarne konsorcjum, w skład którego wchodzą Uniwersytet Warszawski (lider), Uniwersytet Jagielloński, Politechnika Gdańska oraz Instytut Biotechnologii i Medycyny Molekularnej. Synergia czterech zespołów naukowych pozwoli na rozwój technologicznych platform z planarnymi matrycami szklanymi i strukturyzowanymi światłowodami z odpowiednio zorientowanymi defektami kwantowymi w diamencie. Umożliwi to wykorzystanie nieliniowej fotoniki oraz oddziaływań nano-magnetycznych do badania aktywności biologicznej. To nowatorskie połączenie metod nano-foto-magnetyczno-biologicznych, umożliwi lepsze poznanie i rozwinięcie możliwości spektroskopii, obrazowania i technik ultraszybkich wykorzystujących światło. Opracowane rozwiązania optoelektroniczne będą wdrażone do gospodarki i posłużą m.in. do diagnozowania chorób neurodegeneracyjnych i nowotworowych. 
• 2017 - 2021 Nowe urządzenia fotoniczne i kwantowe wykorzystujące nieliniowe i... 2016/21/B/ST7/01430
  Kierownik: prof. dr hab. Wojciech Gawlik
  Źródło finansowania/Financial source: NCN Opus 11
• 2020 - 2021 Pomiary czasu relaksacji podłużnej w nanodiamentach z centrami... K/MNT/000150
  Kierownik: dr Mariusz Mrózek
  Źródło finansowania/Financial source: NCN
  Opis projektu:

  Celem projektu jest systematyczne zbadanie zjawiska relaksacji spinowej centrów barwnych azot-wakancja (NV-) w nanodiamentach, w zależności od koncentracji centrów barwnych, przyłączonego do nich związku chemicznego np. biotyny, a także natężenia pola magnetycznego.

   

  Centra barwne (NV-) w diamentach przyciągają uwagę coraz większej liczby ośrodków naukowo-badawczych. Centra takie mogą być traktowane jako quasi atomy umieszczone w sieci krystalicznej diamentu. Niezwykle ważną ich cechą jest posiadanie niezerowego spinu (S=1) w stanie podstawowym oraz możliwość jego kontroli przez pola optyczne (w zakresie widzialnym) i mikrofalowe (zakres GHz). Centra NV- charakteryzują się także bardzo małymi szerokościami linii spektralnych w szerokim zakresie temperatur. Najczęściej wykorzystywaną ich zaletą jest silna i stabilna fotoluminescencja czerwonego światła (637 nm). Mechanizm pompowania optycznego za pośrednictwem stanów singletowych umożliwia spinową polaryzację stanu podstawowego i obsadzenie podpoziomu o ms=0. W rezultacie natężenie fluorescencji odzwierciedla stopień spolaryzowania stanu podstawowego, co pozwala na obserwacje i wykorzystanie optycznie wykrywanego rezonansu magnetycznego (ODMR). Pozwala to na wiele atrakcyjnych zastosowań - od markerów w systemach biologicznych, poprzez qubity w układach informatyki kwantowej po czujniki pól elektrycznych i magnetycznych.

   

  W szczególności niezwykłe właściwości spinowe i optyczne centrów NV- wydają się idealne dla potrzeb magnetometrii w skali makro, mikro, jak i atomowej. Dla osiągnięcia dużej czułości wykorzystuje się diamenty o wysokiej gęstości centrów NV-, zaś dla uzyskania wysokiej rozdzielczości przestrzennej mogą być używane nanodiamenty zawierające pojedyncze centra - co będzie głównym tematem badawczym tego projektu.
• 2016 - 2020 Nowe eksploracje wiązań w dwuatomowych molekułach van der Waalsa:... OPUS 9. UMO-2015/17/B/ST4/04016
  Kierownik: prof. dr hab. Jarosław Koperski
  Źródło finansowania/Financial source: Narodowe Centrum Nauki
  Opis projektu:

  Nowe eksploracje wiązań w dwuatomowych molekułach van der Waalsa: wysoko-rozdzielcza spektroskopia rotacyjna a zaawansowane obliczenia ab initio - w poszukiwaniu źródeł rozbieżności

  Projekt proponuje nowe doświadczalne badania rotacji (a więc efektu od rotujących jąder atomowych, mającego wpływ na oddziaływanie między atomami) w dwuatomowych molekułach vdW, prowadzone z wysoką zdolnością rozdzielczą, czyli taką, która pozwoli na zarejestrowanie najbardziej subtelnych energetycznych struktur molekularnych. Badania doświadczalne  wspomagane będą obliczeniami ab initio. Otrzymane wyniki przyczynią się do poznania właściwości wiązań molekularnych, umożliwią niekompletną klasyfikację potencjałów międzyatomowych podstawowych oraz nisko- i wysoko-wzbudzonych (rydergowskich) stanów elektronowych w molekułach tworzonych przez dwa atomy, które w stanie podstawowym mają całkowicie wypełnione powłoki elektronowe. 
  
  Wyniki projektu przyczynią się do zrozumienia i (być może) wyjaśnienia ciągle istniejącej dużej niezgodności potencjałów otrzymywanych doświadczalnie z potencjałami obliczanymi metodami ab initio. W założeniach projektu zakłada się, że nowe, precyzyjnie wyznaczone potencjały doświadczalne i wyniki nowych, zaawansowanych obliczeń ab initio opartych na metodach chemii kwantowej, stanowić będą wzajemnie stymulujące się źródła informacji prowadzące do pełnej klasyfikacji oddziaływań w molekułach vdW. Przyczynią się do interpretacji nieregularności potencjałów. Pomogą wprowadzić systematykę oddziaływań vdW, które można uporządkować biorąc pod uwagę rodzaj i stopień wzbudzenia oddziałujących atomów tworzących molekułę.

• 2016 - 2020 Magnetyczny rezonans jądrowy w bardzo słabym a nawet zerowym polu... 2015/19/B/ST2/02129
  Kierownik: dr Szymon Pustelny
  Źródło finansowania/Financial source: Narodowe Centrum Nauki
  Opis projektu:

  Celem niniejsze projektu jest opracowanie nowej techniki pomiarów magnetycznego rezonansu
  jądrowego (MRJ) w bardzo słabym lub wprost zerowym polu magnetycznym. Zadaniem projektu
  jest jednak nie tylko opracowanie samej metody, ale również demonstracja szeregu jej zastosowań w
  pomiarach podstawowych w tym w poszukiwania wciąż nieodkrytych dalekozasięgowych
  niemagnetycznych sprzężeń spinowych oraz badaniach dynamiki i struktury molekularnej w
  warunkach eksperymentalnych nieosiągalnych dotychczas dla MRJ.

  Dotychczasowe badania przy wykorzystaniu MRJ prowadzone były w bardzo silnych polach
  magnetycznych (>1 T). Pomiary w takich polach implikowane były przez w przybliżeniu kwadratową
  zależnością amplitudy obserwowanych sygnałów od indukcji zewnętrznego pola magnetycznego.
  Jednocześnie sama specyfika pomiarów MRJ wymagała bardzo wysokiej jednorodności tych pól.
  Stawia to bardzo duże wymagania techniczne przed metodą, co komplikuje pomiary, a urządzenia, w
  których jest ona wykorzystywana czyni drogimi i niemobilnymi. Z tego też względu, idea pomiarów w
  dużo słabszych polach pozostawała w obszarze zainteresować społeczności MRJ od dłuższego czasu.
  Pomiary takie nie były jednak do niedawna możliwe.

  Wspomniana wyżej zależność amplituda sygnału MRJ – amplituda pola magnetycznego jest z jednej
  strony skutkiem zastosowania polaryzacji termicznej próbki (polaryzacja skaluje się liniowo z indukcją
  pola), z drugiej zaś strony z indukcyjną detekcją sygnałów MRJ (wyższe pole – szybsza precesja spinów
  – szybsza zmiana pola – wyższa czułość). Chcąc zatem prowadzić badania w ramach zeropolowego
  MRJ niezbędne jest rozwiązanie obu problemów. W ramach niniejszego projektu problemy te
  planujemy zaadresować przez (a) prepolaryzację próbki oraz (b) zastąpienie detekcji indukcyjnej
  magnetometrią optyczną. W układzie takim badana próbka początkowo podlegać będzie
  prepolaryzacji w polu magnesu stałego (2 T), a następnie pneumatycznego transportowana będzie do
  obszaru detekcyjnego, tj. obszaru zerowego pola magnetycznego. W taki sposób silne pole
  magnetyczne, które nie musimy być jednorodne, aplikowane jest do próbki podczas jej polaryzacji, zaś
  sam pomiar odbywają się w bardzo dobrze kontrolowanym słabym/zerowym polu magnetycznym.
  Podstawową zaletą spektroskopową MRJ jest istnienie przesunięcia chemicznego, które m.in. pozwala
  na badanie struktury i topologii molekuł. W zerowym polu magnetycznym przesunięcie chemiczne
  jednak znika. Tym niemniej sam MRJ nie tracie przez to swoich możliwości analitycznych, ponieważ
  w tak słabych polach dominującym staje się oddziaływanie typu J, będące oddziaływaniem spin
  jądrowy – spin jądrowy mediowanym przez elektron. To właśnie natura tego oddziaływania sprawia, że
  pomiar zeropolowego MRJ dostarcza bardzo istotnych informacji analitycznych o molekule.

  Bardzo ważnymi zaletami zeropolowego MRJ jest ultrawąska szerokość rejestrowanych rezonansów
  (rzędu 10 mHz) oraz rejestracja informacji o oddziaływaniu typu J pomiędzy wszystkimi jądrami
  jednocześnie. Umożliwia to uzyskanie bardzo precyzyjnej informacji o molekule np. detekcję zmian
  wewnątrzmolekularnych, pomiar zmian w oddziaływaniach międzymolekularnych (wywołanych
  m.in. przez zmianę czynników środowiskowych) czy wykrycie zmian wywołanych zewnętrznymi
  polami (np. polem magnetycznym czy hipotetycznym oddziaływaniem niemagnetycznym). W ramach
  projektu planujemy wykorzystać opracowaną technikę do badań strukturalnych, konformalnych i
  funkcjonalnych molekuł. W szczególności planujemy stworzyć „bibliotekę” widma zeropolowego
  MRJ pozwalającą na rozpoznawanie substancji chemicznych, w tym ciekłych materiałów
  wybuchowych. Planujemy w końcu podjąć szereg badań podstawowych w ramach fizyki
  (poszukiwania anomalnych sprzężeń spinowych) oraz chemii (pomiar przesunięcia chemicznego
  w zerowym polu magnetycznym). Warto w końcu zwrócić uwagę, że jedną z podstawowych zalet
  opracowanej metody będzie otwarcie nowych możliwości badań w ramach dobrze ukonstytuowanej
  techniki, jaką jest MRJ.