| Tematikos pavadinimas |
Galimi moksliniai vadovai |
Finansavimo šaltinis |
|
Dvimatės tauriųjų nanodalelių struktūros nanofotonikai
|
prof. habil. dr. Sigitas TAMULEVIČIUS |
valstybės finansuojama |
Tyrimų tematikos aprašas.
Yra žinoma, kad šviesa gali stipriai sąveikauti su tauriųjų metalų nanodalelėmis, sužadindama kolektyvinius laidumo elektronų svyravimus, vadinamus paviršiaus plazmonų rezonansu (Localized Surface Plasmon Resonance - LSPR). LSPR smailės intensyvumas ir plotis atspindi energijos nuostolių spartą sistemoje, kuri turi įtakos įvairiems taikymams biojutikliuose, fotokatalizėje ir nanodalelių lazeriuose. Pavienės nanodalelės nuostolių procesų, susijusių su radiaciniu slopinimu ir depoliarizacija, paprastai turi plačius LSPR. Taigi jų kokybės faktorius (Q) retai viršija 10. Tačiau mes parodėme, kad nanodalelių kokybės faktorių galima galima žymiai pagerinti jas dėliojant į tvarkingus masyvus. Difrakcijos periodinėje dalelių sistemoje dėka šiuos svyravimus pavyko susieti ir fiksuoti jog tvarkinga dvimatė nanodalelių sistema svyruoja sinchroniškai kaip kolektyvinė grupė, todėl registruojamas LSPR susiaurėja, o tokia sistema tampa tinkama lazerinei generacijai užtikrinti.
Šio projekto tikslas yra ištirti savirankos būdu formuojamų nanodalelių matricų kolektyvinį optinį elgesį, jų vidinius fotofizikinius procesus ir ištirti galimybes tokai struktūras naudoti plazmonų nanolazeriams.
Norint pasiekti tikslą, planuojama išspręsti šiuos uždavinius: (1) ištirti, kaip nanodalelių (NP) masyvų modelis ir simetrija veikia paviršiaus gardelių rezonansą (Surface Latice Resonance SLR), ir pritaikyti metodus, leidžiančius aktyviai reguliuoti SLR bangos ilgį; (2) ištirti vidinius SLR fotofizinius procesus, lyginant NP masyvuose ir NP tirpale; (3) naudoti šiuos nanodalelių masyvus kuriant paviršiaus plazmonų nanolazerį.
|
| Masės pernešimo procesų mechanizmai plazminio metalų lydinių azotinimo ir cementavimo metu |
prof. habil. dr. Arvaidas GALDIKAS |
valstybės finansuojama |
| Bismuto titanatų plonų dangų sintezė ir jų savybių tyrimas |
doc. dr. Aleksandras ILJINAS |
valstybės finansuojama |
|
Multiferoinių magnetoelektrikų plonų sluoksnių supergardelių formavimas ir tyrimas
|
doc. dr. Vytautas STANKUS |
valstybės finansuojama |
Tyrimų tematikos aprašas.
Naujame tūkstantmetyje pradėtas skirti didelis dėmesys naujoms medžiagoms. Daugelis jutiklių, valdančių įrenginių, transformuojančių informaciją ir energiją yra sėkmingai diegiami jau dabar. Viena iš tokių medžiagų klasių yra neorganiniai sudėtingi metalų oksidai, pasižymintys vadinamosiomis aktyviomis savybėmis. Dažnai jas vadina „smart materials“ – išmaniomis medžiagomis. T.y. medžiagos transformuojančios įvairius fizikinius poveikius (mechaninį, šiluminį, spinduliuotės, šviesos, elektrinio ar magnetinio lauko ir kt.) į elektrinį signalą, kurį galima fiksuoti ir registruoti. Negana to, šios medžiagos pasižymi ir atvirkštiniu efektu – veikiamos elektriniu lauku jos keičia savo būseną – stebimi feroelektrinai, feroelastiniai, elektrostrikcijos, piroelektriniai, magnetoelektriniai, elektrooptiniai, elektrokaloriniai ir kiti reiškiniai. Ilgą laiką (apie 20 metų) mokslo ir technologijos pasaulio dėmesyje šios medžiagos buvo akcentuojamos kaip reikalingi feromagnetikai arba feroelektrikai. Tačiau pirma multiferoinė medžiaga, pasižyminti ferroelektrinėmis ir (nors ir silpnomis) feromagnetinėmis savybėmis buvo susintezuota 2003‘iais metais, tai bismuto feritas BiFeO3 (BFO). Jungtinis efektas, kad tos medžiagos pasižymėtų abejomis savybėmis (ir feroelektrinėmis ir feromagnetinėmis kambario temperatūroje) buvo atrastas tik 2014‘ais metais. Panaudojant feromagnetinius papildomus pasluoksnius, mokslininkų grupė iš JAV sukūrė daugiasluoksnę supergardelinę struktūrą, pasižyminčią magnetoelektrinėmis savybėmis. Kaip teigiama literatūroje, tai yra pirmoji atrasta struktūra, pasižyminti stipriai pasireiškiančiomis magnetoelektrinėmis savybėmis kambario temperatūroje, tačiau šis efektas buvo ir yra per silpnas, norint taikyti tokius sluoksnius gamyboje. Šios savybės įgalina žvelgti į šias medžiagas, kaip į visiškai naujo tipo atminties elementus, kurių įmagnetėjimą (ir kryptį) galima keisti tik elektriniu lauku. Negana to, dėl liktinio įmagnetėjimo efekto, informacijos išlaikymui šiose atmintyse nereikės energijos palaikymo. Šia tema siūlomas mokslinis darbas bus atliekamas sintezuojant multiferoinius magnetoelektrinius sluoksnius reaktyviuoju magnetroninio dulkinimo nusodinimo būdu. Bus formuojamos struktūros, sudarytos iš feroelektrinių ir feromagnetinių sluoksnių ir tiriamas magnetoelektrinis efektas.
|
|
Šviesa aktyvuotų jutiklių metalų oksidų nanodalelių pagrindu tyrimas
|
dr. Simas Račkauskas |
valstybės finansuojama |
Tyrimų tematikos aprašas.
Šiame darbe metalo oksido nanodalelių (ZnO, CuO) paviršius bus funkcionalizuojamos (Au, Ag dalelėmis, grafenu), siekiant gauti kambario temperatūros šviesa aktyvuojamus jutiklius. Bus tiriamos jų fizinės savybės, tokios kaip užtvarinio sluoksnio pasikeitimas dėl šviesos poveikio ir paviršiaus adsorbcijos.
Puslaidininkinės metalo oksido nanovielos yra plačiai naudojamos jutikliuose dėl jų reguliuojamų elektronų transportavimo savybių ir dėl didelio paviršiaus ir tūrio santykio. Nanovielų elektrinėms savybėms didelę įtaką daro nedideli paviršiaus netolygumai. Anksčiau buvo įrodyta, kad nanovielų jutikliai turi daug didesnį stabilumą, palyginti su kitais nanodalelių analogais. Didelį jautrumą ir stabilumą galima gauti integruojant daug nanovielų, nanovielos skersmuo turi didelę įtaką jutiklio veikimui . Tačiau metalo oksido dujų jutikliams reikia aukštos darbinės temperatūros (paprastai 300–500 °C), beto, ribotas selektyvumas panašioms dujoms riboja jų taikymą realiose situacijose. Šviesos aktyvinimas buvo parodytas kaip alternatyva šilumos aktyvinimui, atveriant kambario temperatūros jutiklio matavimo galimybes, tačiau jautrumas ir selektyvumas yra mažesnis, palyginti su aktyvinimu kaitinant.
ZnO nanovielas dažnai naudojami chemirezistiniam jutimui dėl daugybės privalumų, tokių kaip didelis jutimo atsakas ir ilgalaikis stabilumas. Be kitų struktūrų, ZnO tetrapodai (struktūra, sudaryta iš 4 prijungtų nanovielų) taip pat yra įdomūs chemirezistiniam jutimui ir buvo naudojami UV jutimo ir dujų jutikliuose. Didelis ZnO nanostruktūrų paviršiaus ir tūrio santykis bei poringumas gali prisidėti prie kambario temperatūros dujų jutiklio vystymo.
|
| Krūvio pernašos mechanizmai tiesiogiai sintezuoto grafeno/Si heterodariniuose ir jų taikymas bio- bei fotojutikliams |
vyr.m.d. dr. Šarūnas MEŠKINIS |
valstybės finansuojama |
|
Išoriniu stimulu valdomų optinių savybių metapaviršiai
|
prof. dr. Tomas TAMULEVIČIUS |
valstybės finansuojama |
Tyrimų tematikos aprašas.
Šviesos sklaidos ir sugerties reiškiniai metapaviršiuose pastaruoju metu susilaukia itin daug susidomėjimo. Nepaisant litografijos technologijų pažangos, vis dar sudėtinga realizuoti metapavišius veikiančius regimajame spektro ruože, kur tikimasi plačiausių jų taikymų. Kitas iššūkis jog šios precizinės fotoninės struktūros dažniausiai yra statiškos ir nereaguoja į išorinį poveikį. Doktorantūros studijų metu numatoma vystyti saviranka grįstus metapaviršių formavimo metodus bei kurti derinamų savybių optinius prietaisus, kuriuose optiniai rezonansai būtų valdomi pvz.: mechaniniu poveikiu, elektriniu lauku ar temperatūra. Savirankos metodų naudojimas leistų pasiūlyti alternatyvius metapaviršių formavimo metodus išvengiant sudėtingų litografijos procesų. Šie sprendimai leistų priartinti metapaviršių tyrimus prie realių taikymų bei fotoninių prietaisų vystymuisi. Šių periodinių struktūrų sąveikos su šviesa tyrimams bei interpretacijai ne mažiau svarbūs teoriniai metodai. Numatoma parinkti elektromagnetinių bangų sąveikos su fotoninėmis struktūromis modeliavimo metodus leidžiančius paaiškinti eksperimentiškai stebimus fizikinius šviesos sugerties bei sklaidos reiškinius.
Tyrimai bus vykdomi naudojant KTU Medžiagų mokslo institute esančią atvirosios prieigos analitinę ir technologinę įrangą bei tyrėjų sukurtus unikalius eksperimentinius stendus ir teorinius modeliavimo metodus. Numatyti tyrimai siejasi su tarptautiniu KTU MMI koordinuojamu M-ERA.NET finansuojamu projektu.
|
