Doktoriõpe
Instituudis toimuvat doktoriõpet reguleerib ülikooli doktoriõppe eeskiri.
Doktoriõppe korraldus ning doktoriõppe kavandamine, läbimine ja lõpetamine on loodus- ja täppisteaduste valdkonna jaoks ühine.
Ülevaate doktoriõppesse kandideerimisest ja juhised kandideerimisdokumendite ettevalmistamiseks leiab doktoriõppesse sisseastumise lehelt.
Doktorantide juhendamist puudutav informatsioon ja soovitused juhendajale on leitavad TÜ doktorantide juhendamise lehelt. Värske võimalusena on võimalus osaleda teadmussiirde doktorantuuris.
Doktoritöö esitamist ja kaitsmist puudutava info on kokku kogutud dokumenti:
Füüsika instituudis toimus kuni 2022/2023 aastani vastuvõtt Füüsika õppekaval, Materjaliteaduse õppekaval ning Keskkonnatehnoloogia õppekaval ja nende õppekavade doktorandid jätkavad lähiaastatel õpinguid. Alates 2022/2023 osaleb füüsika instituut järgnevates doktoriõppe programmides:
Programm sisaldab järgnevaid erialasid:
1. füüsika (füüsika instituut)
2. keemia (keemia instituut)
3. kosmoseteadus ja -tehnoloogia (Tartu observatoorium)
Programm sisaldab järgnevaid erialasid:
1. arvutitehnika (tehnoloogiainstituut)
2. jätkusuutlik energeetika (keemia instituut)
3. keskkonnatehnoloogia (ökoloogia ja maateaduse instituut)
4. materjaliteadus (füüsika instituut)
5. molekulaarne biotehnoloogia (tehnoloogiainstituut)
Atesteerimisel järgime Loodus- ja täppisteaduste valdkonna atesteerimiskorda:
Alates 2022/2023. õppeaastast avatud programmidel õppivate doktoriõppes õppijate edasijõudmist hinnatakse atesteerimisel väljundipõhiselt (mitte ainepunktides).
Atesteerimisel tuleb esitada perioodiplaan ja atesteerimisaruanne vastavalt ettenähtud vormile:
Atesteerimise aruanne ja järgmise aasta tegevuskava pdf-vormingus koos doktorandi ja juhendaja(te) digiallkirjadega saatke atesteerimiskomisjoni juhile prof Jaak Kikas (jaak.kikas@ut.ee) hiljemalt 5. juuniks. Samas kirjas võib ka teada anda, kas nendel kuupäevadel on osalemiseks mingeid kellaajalisi piiranguid. Atesteerimise ajakava kuulutatakse välja hiljemalt 8. juuni õhtul. Atesteerimine toimub Physicumi (W. Ostwaldi 1) auditooriumis A111. Ühe doktorandi atesteerimise arvestuslikuks kestvuseks on 15 min, millest kuni 5 min väheste slaididega ettekandele, millele järgneb komisjoni küsimustele vastamine.
Doktoriprojektid 2023
Doktoriõppesse vastuvõtt toimub TÜ loodus- ja täppisteaduste valdkonnas projektipõhiselt.
Füüsika instituudi poolt 2023. aasta II taotlusvooru edukad doktoriprojektid on loetletud alljärgnevalt. Projektidele sai kandideerida 15. maini.
Edaspidi doktorantuuri astuda soovijatel on soovitatav potentsiaalsete juhendajatega aegsasti ühendust võtta, et sobiv doktoriprojekt järgmisel aastal valmis oleks.
Enamik arvutusliku kuva meetodeid teisendab objekti teabe nihutatud ja skaleeritud skalaarsete optiliste väljade liitmiseks. Saadud pildisensori poolt loetud intensiivsuse jaotus rekonstrueeritakse objektiteabeks. Doktoriõppe projekti "Arvutuslik kuva mikro-/nano-optilistest seadmetest genereeritud vektoroptiliste kiirte abil" eesmärk on kasutada vektoroptilisi välju intensiivsuse jaotuse ehituskividena. Selle tulemusel ei ole liitmine enam skalaarne liitmine, vaid vektor, mis muudab selle tundlikuks objekti polarisatsiooni muutuste suhtes 3D ruumiliste ja spektraalsete mõõtmetega. Olemasolevad arvutusliku rekonstrueerimise meetodid sobivad ainult skalaarsete optiliste väljade jaoks. See doktoritöö loob uusi teadmisi vektori konvolutsiooni ja korrelatsiooni kohta. Vektoroptilised väljad genereeritakse uudsete polarisatsioonitundlike mikro-/nano-optiliste modulaatorite abil. Modulaatorid toodetakse täiustatud litograafiaprotseduuride abil ja rakendatakse eksperimentaalseks katseteks. See võimaldab luua uudsed mitmemõõtmelisi, kompaktseid, kergeid mikroskoope, kasutades uusi vektorkorrelatsiooni põhimõtteid, mis on kõrgemad praeguse tehnika tasemest.
Vastutav juhendaja on dr. Vijayakumar Anand(vijayakumar.anand@ut.ee) füüsikalise optika laborist ja juhendaja on dr. Aile Tamm.
Füüsika eriala.
Kvantarvutus on uudne arvutamise paradigma, mis võimaldab lahendada konventsionaalsete arvutite jaoks ületamatuid probleeme. Näiteks suudavad kvantarvutid efektiivselt simuleerida suuri kvantsüsteeme --- see on ülesanne, mida pole võimalik lahendada konventsionaalsete arvutite abil isegi kui tegu on ülivõimsate superarvutitega. Nimetatud kvantsüsteemid on olulised kvantkeemia ja materjaliteaduse jaoks, mis on aluseks farmaatsia- ja keemiatööstusele ning samuti uute materjalide arendamisele. Kui veatolerantsete kvantarvutite loomine võtab veel vähemalt dekaadi, siis lähiaja kvantarvutid, mis sisaldavad sadu kvantbitte, on saamas reaalsuseks juba nüüd. Antud projekt keskendub kvantkeemias ja tahkiseteoreetias kasutatavate kvantsüsteemide simuleerimisele lähiaja kvantarvutitel, kasutades variatsioonilist kvantalgoritmide paradigmat, aga samuti kombineerides seda veatolerantsete algoritmidega. Projektis viiakse läbi simuleerimiseks vajalike algoritmide ja meetodite analüüs, testimine ja arendus, et arvutada elektronstruktuure ja energiapindu eesmärgiga teha edusamme kvantsimuleerimises lähiaja kvantarvutitel.
Vastutav juhendaja on dr. Veiko Palge (veiko.palge@ut.ee) teoreetilise füüsika laborist ja juhendajad on dr. Dirk Oliver Theis (arvutiteaduste instituut) ja dr. Juhan Matthias Kahk.
Füüsika eriala.
Viimastel aastatel on kliimamuutustest tingitud nähtused, näiteks põuad ja intensiivse päikesekiirgusega perioodid, muutunud järjest sagedasemaks. Jätkusuutliku põllumajanduse arenguks on kliimamuutustega vaja kohaneda. Üks võimalus ekstreemsetes tingimustes toimetulemiseks on uurida fotosünteesis asetleidvaid natiivseid kohanemismehhanisme, kus on oluline roll fotokatiivsetel valkudel, mis osalevad taimede fotosünteesis. Kaks paljulubavat biokaitsjat on trehaloos ja glütserool, mis on fotoaktiivse valgu jaoks vastavalt stabilisaator ja plastifikaator.
Trehaloos on spetsiifiline suhkur, mida leidub organismides, mis suudavad üle elada ekstreemsed tingimused, näiteks väga äärmuslikud temperatuurid või põuaperioodid. On näidatud, et trehaloos suudab säilitada natiivse fotosünteesiva valgu funktsioneerimise isegi dehüdreeritud seisundis. Glütserool on hüdrofiilne ühend, millel on võime olla vastastikmõjus veega ja seega suurendada valgu pinna märgumist. Plastifitseeriv mõju tagab valgu funktsioneerimiseks olulise painduvuse ja takistab kahjulikku agregatsiooni või valgu valesti voltumist. Samas, trehaloosi ja glütserooli kaitsemehhanismide mõistmiseks molekulaartasandil on veel tõlgendamisruumi.
Neutronhajumise meetodid sobivad nanoskaalas valgu struktuuri ja peaaegu natiivsetel tingimustel liikuvuse uurimiseks. Lisaks sellele saab neutronhajumise meetoditega uurida valkude ja biokaitsjate vahelisi interaktsioone. Trehaloosi või glütserooli molekulide asukohta valgu pinna ja hüdraatkatte suhtes uuritakse väiksenurgalise neutronhajumise meetodiga koos kontrasti sobitamise analüüsiga, et paremini mõista molekulide interaktsiooni mehhanisme. Lisaks struktuursele terviklikkusele peavad valgud funktsioneerimiseks säilitama ka teatud painduvuse. Valkude painduvust ekstreemsetel tingimustel ja biokaitsjate juuresolekul uuritakse kvaasielastse neutronhajumise meetodiga.
Vastutav juhendaja on prof. Jörg Pieper (jorg.pieper@ut.ee) neutronhajumise töörühmast.
Füüsika eriala.
Stsintillaatorid on materjalid, mis muudavad ioniseeriva kiirguse ja osakeste energia pikalaineliseks kiirguseks, mida registreeritakse fotodetektoritega. Käesoleva uuringu eesmärgiks on leida tahkistes sellised protsessid, mis võimaldaksid luua uue põlvkonna ülikiireid stsintillaatoreid ajalise lahutusega pikosekundite piirkonnas. Selliste materjalide leidmiseks kasutatakse nn keerukate valentstsoonidega materjalide tsoonistruktuuri modifitseerimist, et saada veelgi intensiivsemaid hästi lühikese sub-nanosekundilise elueaga omakiirgusi, kross- ja tsooni sisest luminestsentsi. Sobivad materjalid valitakse välja kasutades avatud andmebaase (nt AFLOW), kuhu koondatud teoreetiliste uuringute tulemused materjalide omaduste kohta, ja varasemate eksperimentaaltulemuste alusel. Valitud materjalid sünteesitakse nii puhaste ühendite kui ka nende tahkete lahustena, nende omadusi modelleeritakse ning uuritakse eksperimentaalselt kodulaboris ja suurtes uurimiskeskustes (MAX IV Labor, DESY Photon Science) kasutades aeglahutusega luminestsentsspektroskoopiat sub-nanosekund skaalal maailma tipptasemel. Ülikiireid stsintillaatoreid vajatakse väga erinevates tehnoloogiavaldkondades nagu kõrge energia füüsikas (CERN), julgeolek, kontrollitud tuumasünteesi uuringutel, aga eriti meditsiinilises diagnostikas. Märgatavalt parem ajaline lahutus tekitab arenguhüppe positronemissioon tomograafias, luues võimalused rasedate, imikute ja laste madala doosiga uuringuteks, mis võimaldavad varajast kasvajate ja muude haiguste kuluefektiivset diagnoosimist igas suuremas haiglas.
Vastutav juhendaja on prof. Marco Kirm (marco.kirm@ut.ee) ioonkristallide füüsika laborist.
Füüsika eriala.
Doktoritöö keskendub puhaste ja sihipäraselt legeeritud hapnikupõhiste spinelliühendite AB2O4 kombineeritud eksperimentaalsetele ja teoreetilistele uuringutele. Ühendid AB2O4 on tehnoloogiliselt olulised funktsionaalsed materjalid valgustustites, optilistes termomeetrites, kiirgusdetektorites, dosimeetrites ning isegi optilistes akendes termotuumasünteesi reaktorites. Doktoritöö võimaldab koguda teadmisi soovitud optiliste ja mehaaniliste omadustega uudsete materjalide loomiseks. Kavandatavatest tulemustest lähtuvalt näeme ette mitme suure kirjeldava ja ennustava jõuga „struktuur-omadus“ ja „omadus-omadus“ seaduspärasuse avastamist, mis annavad märgatava panuse nii fundamentaal- kui ka rakendusuuringutesse.
Vastutav juhendaja on prof. Mikhail Brik (mikhail.brik@ut.ee) ja juhendajad on prof. Aleksandr Luštšik ioonkristallide füüsika laborist ja dr. Anatolijs Popovs (Läti Ülikool).
Füüsika eriala.
Doktoritöö projekt käsitleb A15 intermetalliliste ühendite, juhtivate oksiid- ja hüdriidsüsteemide funktsionaalseid omadusi. Töö lähtekohaks on kristallkeemia postulaat, et materjali füüsikalisi omadusi saab muuta ja kontrollida, mõjutades kristallstruktuuri iooni- või aatomivahelisi keemilisi sidemeid (nt metalli ja ligandi vahelise laenguülekande kaudu, ligandi ja metalli vastastikmõju tugevuse kaudu jne).
Uuringu peamine eesmärk koosneb kahest osast: esimene on mõista, millised muutused koostises ja struktuuris võivad viia kõrgemale üleminekutemperatuurile ülijuhtivates ühendites nagu A15. Teine osa on tuua esile sügavaid paralleele ülijuhtivuse mehhanismide vahel ühendites A15 (nt Nb3Sn) ja mitmetes juhtivates oksiid- ja hüdriidsüsteemides (nt mitte täielikult oksüdeerunud stabiilsed vormid mõnedest binaarsetest oksiididest ja oksühüdriididest).
Lähtudes nende materjalide kristallkeemiliste omaduste võrdlemisest ja erinevate eksperimentaalsete ja teoreetiliste andmete analüüsist, on püstitatud meie poolt hüpotees et nende materjalide ülijuhtivuse mehhanism on kontseptuaalselt samasugune. See võimaldab uurida ülijuhtivust nendes süsteemides ühe teoreetilise modelleerimisviisi raamestikus.
Saadud tulemusi saab rakendada modifitseeritud või uute ülijuhtivate materjalide väljatöötamiseks, mis vastavad ülijuhtivuse tehnilise elektrodünaamika nõuetele. Projekti väljundid saavad ka leida rakendust uute ülijuhtivate mähiste ja juhtmete väljatöötamisel, mis töötavad vesiniku keemispunktile lähedasel temperatuuril.
Projekt on interdistsiplinaarne ning ühendab ühelt poolt tahkete kehade teooriat ja eksperimentaalset tööd materjalifüüsika valdkonnas ning teiselt poolt ülijuhtiva elektrotehnika rakenduslikke aspekte.
Vastutav juhendaja on dr. Aleksandr Pištšev (aleksandr.pishtshev@ut.ee) ja juhendajad on dr. Artjom Vargunin tahkiseteooria laborist ning dr. Smagul Karazhanov (Norra).
Materialiteaduse eriala.
Projekti eesmärk on disainida mõne aatomi paksustest kahemõõtmelistest materjalidest uudseid struktuure, millel on täiustatud gaasitundlikud omadused, nagu kõrge selektiivsus konkreetsete gaaside suhtes ja pikaajaline stabiilsus. Heterostruktuurid põhinevad grafeenil kui ülitundlikul elektrimuunduril ja selle peal oleval dielektrik- või pooljuhtmaterjalil, mis toimib gaasiretseptori ja kaitsekihina. Struktuurid valmistatakse laseri-indutseeritud ülekandega (LIFT) ning 2D materjalide virnastamisel teiste ülekandemeetoditega.
Vastutav juhendaja on dr. Raivo Jaaniso (raivo.jaaniso@ut.ee) ja juhendaja dr. Margus Kodu sensortehnoloogiate laborist.
Materialiteaduse eriala.
