Članovi Akademije

Buljan Hrvoje, akademik

Akademske titule:

• akademik
• profesor doktor znanosti

Institucije:

• redoviti profesor u trajnom zvanju – Fizički odsjek, Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Zagrebu

Članstvo u Akademiji:

• redoviti član – Razred za matematičke, fizičke i kemijske znanosti (16.5.2024. – …)

---

Životopis

Hrvoje Buljan rođen je 17.10.1972. godine u Zagrebu, Republika Hrvatska. Osnovnu školu pohađao je u Vrbovcu. Pohađao je srednju školu MIOC (danas XV gimnazija) u Zagrebu prve tri godine (1987.-1990.), dok je zadnju godinu srednje škole (1990.-1991.) proveo na razmjeni u SAD-u gdje je završio South Lyon High, South Lyon, Michigan. Prirodoslovno-matematički fakultet (PMF) Sveučilišta u Zagrebu, smjer inženjerska fizika, diplomirao je u Zagrebu 1997. godine nakon čega odlazi na odsluženje vojnog roka.

Doktorsku disertaciju naslovljenu „Topološka obilježja i mjere kaotičnih mapa sa suženim područjem definicije i njihova  primjena“ izradio je pod mentorstvom akademika Vladimira Paara. U tom periodu od 1998. do 2002. godine radi kao asistent na Fizičkom odsjeku PMF-a, a glavne teme istraživanja su mu teorija kaosa i nelinearni dinamički sustavi. Nakon obrane doktorske disertacije odlazi na usavršavanje u Izrael, na Technion – Israel Institute of Technology, gdje radi kao postdoktorand od 2002. do 2004. godine sa akademikom Mordechai Segevom u području nelinearne optike. Po završetku postdoktorskog usavršavanja izabran je u znanstveno-nastavno zvanje docenta na Fizičkom odsjeku PMF-a, na koji se vraća u jesen 2004. godine, te tamo razvija svoju znanstvenu karijeru kao docent (2004.-2009. godine), izvanredni profesor (2009.-2013. godine), redoviti profesor (2013.-2019. godine), te redoviti profesor u trajnom zvanju (2019. godine do danas).

Služio je kao prodekan za znanost i doktorske studije na PMF-u (2016. – 2018.), pročelnik Fizičkog odsjeka (2014. – 2016.) te predstojnik Zavoda za teorijsku fiziku PMF-a (2022. – 2024.). U listopadu 2023. godine izabran je za Predsjednika Nacionalnog vijeća za znanost, visoko obrazovanje i tehnološki razvoj.

U svojoj karijeri radio je kao gostujući profesor na Nankai University, Tianjin, Kina (2019. – 2022., 2023.-), te kao gostujući znanstvenik na Massachusetts Institute of Technology, SAD (2018.-2019.).

Na PMF-u je bio nositelj kolegija Matematičke metode fizike i Klasična elektrodinamika, te niza drugih obaveznih i izbornih kolegija. Bio je mentor 7 uspješno obranjenih doktorskih disertacija i preko 40 diplomskih radova.

Bio je voditelj (glavni istraživač) na osam znanstvenih projekata od kojih se ističu projekti Znanstvenog centra izvrsnosti QuantiXLie koji je financiran iz EU strukturnih fondova sa oko 37 milijuna kuna, projekti Hrvatske zaklade za znanost i fonda Jedinstvo uz pomoć znanja. Uz bazične znanstvene projekte surađuje i sa gospodarskim subjektima u RH na projektima istraživanja i razvoja.

Dobitnik je Godišnje državne nagrade za znanost 2010. godine, Nagrade Andrija Mohorovičić Sveučilišta u Zagrebu 2019. godine i Nagrade Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti 2023. godine.

Za redovitog člana Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti izabran je 2024. godine.

Glavne teme istraživanja su mu iz područja fotonike, fizike kondenzirane tvari, te kvantnih ultrahladnih atomskih plinova. Od znanstvenih postignuća izdvajamo:

Plazmoni u grafenu. Grafen je 2D materijal načinjen od atoma ugljika organiziranih u strukturu pčelinjeg saća. Eksperimentalno je realiziran 2005. godine te je za njegovo otkriće 2010. podijeljena Nobelova nagrada. Jedno od važnih pitanja nakon otkrića tog materijala bilo je da li grafen, koji je polumetal bez energetskog procjepa, podržava plazmone: hibridna kolektivna pobuđenja elektrona i svjetlosti, te koja su svojstva tih pobuđenja u novom materijalu. Buljan je teorijski predvidio (sa svojim doktorandom M. Jablanom i suradnikom Soljačićem) kako ta pobuđenja imaju snažan potencijal za daljnji razvoj nanofotonike, budući da imaju znatno manje valne duljine od valnih duljina svjetlosti na istoj frekvenciji u vakuumu, te da u dovoljno čistim uzorcima istovremeno mogu istovremeno imati i relativno dugo vrijeme poluživota, što nije slučaj za plazmone u metalima gdje Ohmski otpori uguše plazmone u tom režimu. Kasniji eksperimenti su nedvosmisleno potvrdili predviđanje jake lokalizacije tj. vrlo male valne duljine plazmona, a u čistim su uzorcima viđeni plazmoni sa istovremeno velikim propagacijskim duljinama (nekoliko desetaka plazmonskih valnih duljina).

Topološke rešetke. Topologija je u fizici kondenzirane tvari od izuzetne važnosti od otkrića kvantnog Hallovog efekta. Otkrićem topoloških fotoničkih sustava 2009. godine, otkrićem umjetnih magnetskih polja u ultrahladnim atomskim sustavima te otkrićem grafena koji ima topološki singularitet u k-prostoru, utjecaj topologije na razvoj fizike je dodatno narastao, a Buljanovi znanstveni radovi u posljednjih deset godina pripadaju tom području. Buljan je napravio niz važnih doprinosa tim istraživanjima uključujući: (i) razvoj teorije za opis nelinearnih topoloških sustava [4], (ii) provedba prvog istraživanja međuigre topologije, nelinearnost i ne-Hermitičnosti sustava (u suradnji sa Z. Chenom), (ii) uvođenje koncepta sub-simetrije (SubSy) za opis topoloških faza koje štiti simetrija, (iv) prijedlog za eksperimentalnu realizaciju Weylovih fermiona u optičkim rešetkama (u suradnji sa M. Soljačićem i W. Ketterleom, dobitnikom Nobelove nagrade 2001. g.), (v) prijedlog za eksperimentalnu realizaciju anyona u ne-međudjelujućim 2D sustavima, što je promjena paradigme za te kvazičestice, te (vi) prijedlog eksperimentalne realizacije četverodimenzionalnih (4D) fotoničkih rešetki.

Jednodimenzionalni kvantni sustavi izvan ravnoteže. Razvojem eksperimentalnih sustava kvantnih plinova, početkom ovog stoljeća postalo je moguće istraživati niskodimenzionalne kvantne sustave izvan ravnoteže u kontroliranim uvjetima. To je otvorilo put eksperimentalnoj realizaciji egzaktno rješivih višečestičnih kvantnih sustava. Budući da su takvi modeli rijetkost u kvantnoj fizici, postalo je relevantno istražiti njihovo ponašanje izvan ravnoteže odnosno vremensku dinamiku tih sustava. Dva sustava su bila od posebnog interesa znanstvenoj zajednici: Lieb-Liniger plin i Tonks-Girardeau plin. Buljan je sa suradnicima (i) prvi objavio egzaktna rješenja za vremenski ovisan Lieb-Liniger plin, (ii) izveo algoritam za vrlo efikasno računanje jednočestične matrice gustoće za Tonks-Girardeau plin (koja sadrži sve jednočestične eksperimentalne observable za taj bozonski plin), te (iii) ukazao da metoda srednjeg polja, tj. Gross-Pitaevskii teorija koju koristi većina autora za opis Bose-Einsteinovih kondenzata, može dati kvalitativno pogrešne rezultate kada su kvantne ili termalne fluktuacije nezanemarive, što je pogotovo važno u kvazi-jednodimenzionalnim sustavima.

Djelomično koherentni valovi u fotoničkim materijalima. Razumijevanje prostiranja svjetlosti u materijalima je od neprocjenjivog značaja za modernu znanost i tehnološke primjene. Razvojem lasera, većina istraživanja bavi se propagacijom koherentne svjetlosti, tj. one kod koje poznavanje amplitude i fazu u jednoj točki omogućuje njihovo poznavanje u svim ostalim točkama. Međutim, važno je razumjeti kako se prostire djelomično koherentna svjetlost (npr. ona iz žarulje) u tim materijalima, kako iz temeljnih razloga tako i za primjenu. Buljan je ostvario niz značajnih doprinosa razumijevanju prostiranja djelomično koherentne svjetlosti u nelinearnim materijalima. Ističu se (i) razvoj prvog teorijskog modela koji opisuje propagaciju nekoherentne bijele svjetlosti u nelinearnom mediju sporog odziva, (ii) teorijski opis glavnih značajki nekoherentnih bijelih solitona, (iii) teorijsko predviđanje modulacijske nestabilnosti bijele svjetlosti, koje je kasnije eksperimentalno potvrđeno, (iv) teorijsko predviđanje nekoherentnih solitona u nelinearnim fotoničkim rešetkama, koji su kasnije eksperimentalno opaženi.

Kaotične mape sa više rupa. Kaos je neizostavan element većine nelinearnih sustava, pogotovo u režimu jakih nelinearnosti. Kaotični atraktori kod tjeranih i gušenih nelinearnih sustava često imaju fraktalnu strukturu, a tipična kaotična putanja kad-tad prođe proizvoljno blizu svakog dijela atraktora. Paar i Pavin su prvi počeli proučavati mape s rupama, kod kojih nakon nekog vremena putanja upadne u rupu i kaos prestaje, tj kaos je tranzijentan. Buljan je (u suradnji sa akademikom Paarom) prvi analizirao mape sa puno rupa te efekte interakcije među rupama i topologiju mapa s rupama. Njegovi su radovi pružili matematičke temelje za razumijevanje tranzijentnog kaosa za mapa s rupama.

Hrvoje Buljan – osobna stranica

---

Bibliografija

Hrvoje Buljan – CroRIS