Novi funkcionalni materijali

Objavljen rad u časopisu Applied Surface Science te prijavljen patent

26. 02. 2021. Novi funkcionalni materijali

Znanstvenici Laboratorija za molekulsku fiziku i sinteze novih materijala IRB-a, doktorand Vlatko Gašparić mag. phys., dr. sc. Davor Ristić, dr. sc. Hrvoje Gebavi i dr. sc. Mile Ivanda objavili su u prestižnom časopisu Applied Surface Science (IF: 6.182) rad pod naslovom “Resolution and signal enhancement of Raman mapping by photonic nanojet of a microsphere”.

Fizičari objavili rad u časopisu Applied Surface Science te prijavili patent

U radu se po prvi puta primijenilo svojstvo tzv. fotonskog nanomlaza za pojačanje rezolucije i signala mapiranja u Ramanovoj spektroskopiji pomoću mehanički učvršćene mikrosfere, a konstruirana izvedba učvršćene mikrosfere prijavljena je i kao patent.

Ramanova spektroskopija nezaobilazna je metoda karakterizacije tvari u laboratoriju i na terenu, no zbog malog udarnog presjeka Ramanovog raspršenja, odziv je vrlo slabog intenziteta. Stoga su razvijene brojne metode pojačanja ove spektroskopske tehnike, od kojih je među najnovijima metoda koja koristi fotonski nanomlaz mikrosfere.

Fotonski nanomlaz (photonic nanojet – PNJ) izrazito je uzak i intenzivan snop svjetlosti koji nastaje uslijed obasjavanja dielektrične mikrosfere laserskim snopom ili ravnim valom svjetlosti. PNJ je zadobio pozornost znanstvenika od 2004. godine i našao je primjenu u raznim područjima. Da bi se iskoristio kao metoda pojačanja Ramanovog raspršenja pod mikroskopom, mikrosfere odgovarajućeg materijala i veličine potrebno je dovesti na površinu uzorka koji se istražuje te fokusirati upadni laserski snop iz mikroskopskog objektiva odgovarajuće širine i valne duljine kroz mikrosferu na uzorak.

Mikrosfere se deponiraju na uzorak kapanjem na podlogu, čime se njihove lokacije ne mogu kontrolirati. Međutim, na taj način moguće je prikupiti spektre samo izoliranih lokacija uzorka točno ispod mikrosfera.

Rad fizičara predstavlja novi pristup i izvedbeno rješenje u kontroliranju lokacije mikrosfere, na način da se mikrosfera pričvrsti na vrh stanjenog optičkog vlakna koje je stabilizirano drugim, okomito pričvršćenim stanjenim vlaknom, a pozicija se regulira mikropozicijskim podijima.

doktorand Vlatko Gašparić mag. phys., dr. sc. Davor Ristić, dr. sc. Hrvoje Gebavi i dr. sc. Mile Ivanda

Inovacija je nazvana Two stemmed microsphere (TSMS). Korištenjem učvršćenja mikrosfere TSMS izvedbom, izbjegava se onečišćenje uzorka kapanjem tisuća mikrosfera, a mikrosferu je moguće dovesti na bilo koje mjesto na uzorku te održati pod upadnim snopom dok se uzorak pomiče. Drugim riječima, omogućuje se korištenje pojačanja fotonskog nanomlaza za ramansko mapiranje.

Rezultati istraživanja pokazali su tri puta bolju rezoluciju mapiranih površina, te četiri puta jači intenzitet signala spektara korištenjem TSMS-a s kvarcnom mikrosferom promjera 5 µm, u odnosu na isti eksperimentalni postav bez učvršćene mikrosfere. Eksperimentalna saznanja podržana su analitičkim simulacijama, za što su autori razvili računalni program na temelju Generalizirane Lorenz-Mie teorije upada laserske gausijanske zrake na mikrosferu. TSMS inovacija, te povezane varijante kontroliranja mikrosfere, prijavljene su i kao patent Državnom zavodu za intelektualno vlasništvo Republike Hrvatske.

Navedeni rezultati otvorili su novi put na području mapiranja u Ramanovoj spektroskopiji, čime je stvoren temelj za daljnje usavršavanje i usvajanje TSMS inovacije, kao i drugih inovacija za kontroliranje mikrosfere i upotrebe fotonskog nanomlaza.

Izravna foto-kapacitivna neurostimulacija organskim pigmentima

03. 05. 2018. Novi funkcionalni materijali, Istraživačke jedinice

Lokalizirana stimulacija neurona na siguran i učinkovit način važna je u istraživanjima kao i za terapijske svrhe. Trenutno dostupna rješenja utemeljena na mikro- i nano-elektrodama, kao i na platformama za dostavu iona za električnu komunikaciju s neuronima dovela su do bioelektroničkih terapija, te otvorila novi prozor istraživanja u neuro-znanostima. Bitno ograničenje ovoga pristupa je potreba dovođenja električnog signala žicama do elektroda na mjestu neurostimulacije. Motivacija za bežičnim pristupom do mjesta stimulacije dovela je do optogenetičkih pristupa, za što je nužno genetski modificirati ciljane neurone za ekspresiju svjetlosno osjetljivih ionskih kanala. Konvencionalni pristupi rješavanju problema bežičnog dovođenja signala koji ne uključuje genetsku modifikaciju uključuju foto-električnu stimulaciju u kojoj su silicijeve sunčeve ćelije mikrometarskih dimenzija vezane sa elektrodama za pobudu neurona. Ova rješenja koriste se u kliničkoj primjeni kao umjetne mrežnice koje se ugrađuju slijepim pacijentima sa oštećenim fotoreceptorima u mrežnici.

Elektroda za izravnu fotokapacitivnu stimulaciju a) i d) raspodjela električnog potencijala oko elektrode izrađene od b) organskih pigmenata p-tima (H2PC) i n-tipa (PTCDI). c) Energijski dijagram elektrode, e) shematski prikaz rada elektrode.

Novi pristup električnoj pobudi neurona dolazi iz Laboratorija za organsku elektroniku sa Sveučilišta u Linköpingu u Švedskoj. Znanstvenici u grupi prof.dr. Erica Glowackog, u kojoj kao poslijedoktorand sudjeluje i član CEMS-a Vedran Đerek, predstavili su novi pristup foto-električnoj pobudi neurona kod koje se koriste tanki slojevi organskih poluvodiča – jeftinih pigmenata kakvi se koriste u kozmetici i industriji boja (Advanced Materials, https://doi.org/10.1002/adma.201707292). Ovi pigmenti predstavljaju razred novih funkcionalnih materijala koji su stabilni u fiziološkim uvjetima, pa ih nije potrebno zaštititi od utjecaja vode enkapsulacijom. Priroda pobude u potpunosti je kapacitivna, što znači da aktivni materijali – pigmenti – ne sudjeluju u kemijskim reakcijama tijekom pobude, stoga je uređaj trajan i ne može unijeti štetne tvari u organizam. Princip rada pokazali su suradnici iz grupe dr. Hanein iz Izraela na modelu slijepih pilećih mrežnica, gdje je in-vitro demonstrirana neurostimulacija neurona mrežnice.

Za izračun trodimenzionalne distribucije električnog potencijala oko foto-kapacitivne pobudne elektrode korišten je softverski paket Robin Hood Solver, što je omogućio jedan od autora paketa, Ruđerovac dr. Predrag Lazić. Uspješan iskorak CEMS-a u bioelektroničkom smjeru uz upotrebu novih funkcionalnih materijala može biti motivacija za buduća istraživanja u kojim bi bilo moguće koristiti i do sada razvijene i istraživane materijale u okvirima CEMS-a.

Foto: Thor Balkhed, LiU
Ilustracija preuzeta iz članka (https://doi.org/10.1002/adma.201707292).

[SEMINAR] Glass based structures fabricated by rf-sputtering

26. 05. 2017. Novi funkcionalni materijali

Dr. Alessandro Chiasera (Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto di Fotonica e Nanotechologie) će održati predavanje naslova: “Strukture na bazi stakla proizvedene pomoću Rf-sputteringa”. Predavanje će obuhvaćati opis proizvodnje jednodimenzionalnih fotoničkih kristala pomoću rf-sputteringa te njihovu karakterizaciju u vidu prostorno ovisne luminiscencije navedenih fotoničkih struktura i njihova lasiranja. Predavanje će biti održano u dvorani “Ivan Supek” u prvom krilu IRB-a u utorak 30.5.2017 u 12h 30 min.

[SEMINAR] Kemijska pohrana vodika u kondenziranoj materiji

08. 11. 2016. Novi funkcionalni materijali

Pozivamo Vas na predavanje dr.sc. Nikole Biliškova naslova “Kemijska pohrana vodika u kondenziranoj materiji” u srijedu 9.11.2016. u 14 sati u predavaonici I krila IRB-a.

Vodik se kroz zadnjih nekoliko desetljeća razmatra kao efikasan nosilac energije, koji bi unaprijedio efikasnost obnovljivih izvora energije. No, konvencionalnom pohranom vodika u plinskoj i tekućoj fazi osigurava se samo vrlo ograničeni sadržaj energije. Zato se razvija koncept kemisorpcijske pohrane u kondenziranoj materiji kao najefikasniji način pohrane vodika. Poteškoće povezane s razvojem takvih sustava za pohranu vodika učinile su tu problematiku jednom od ključnih suvremenih znanstvenih i tehnoloških izazova pri realizaciji široke upotrebe vodika kao nosača energije u bezugljičnoj „vodikovoj ekonomiji“. Iako je taj problem uglavnom kemijske naravi, pronalazak efikasnih sustava, koji zadovoljavaju sve zacrtane tehnološke potrebe, zahtijeva interdisciplinarni pristup.
Predavač će dati pregled dosadašnjih istraživanja na tom polju, koja se provode u Laboratoriju za kemiju čvrstog stanja i kompleksnih spojeva u kontekstu međunarodnih trendova na tom polju, uz naročit naglasak na najnovije rezultate. Također, bit će izneseni i planovi za budućnost, koji su se dijelom već počeli realizirati.

Priopcenje za javnost povodom opstruiranja financiranja iz EU fondova od strane MZOS-a

08. 06. 2016. Fizika i tehnologija ionskih snopova, Fotonika i kvantna optika, Novi funkcionalni materijali, Znanost o grafenu i srodnim 2D strukturama

PRIOPĆENJE ZA JAVNOST – Zagreb, 7. lipnja 2016.

Otvoreno pismo ministru znanosti, obrazovanja i sporta Predragu Šustaru:

‘‘Opstruiranjem financiranja iz EU fondova hrvatskih znanstvenih centara izvrsnosti ugrožava se 50 milijuna eura iz strukturnih fondova i radna mjesta za hrvatske znanstvenike – traži se hitna reakcija ministra Šustara!‘‘

Pedeset milijuna eura, upitna radna mjesta za čak tri stotine doktoranada i postdoktoranada, te riskiranje penala od Europske komisije, samo su dio crne statistike koja ozbiljno prijeti Republici Hrvatskoj (RH), a odvija se u sjeni problema s kurikularnom reformom.

Deset znanstvenih centara izvrsnosti proglašenih od strane Ministarstva znanosti obrazovanje i sporta (MZOS) tijekom 2014. i 2015. godine na prijedlog Nacionalnog vijeća za znanost, visoko obrazovanje i tehnološki razvoj, posljednjih su nekoliko mjeseci postalo taocem MZOS-a.

Naime, RH se strateški odredila kroz Operativni program (OP) za financiranje Znanstvenih centara izvrsnosti (2014 – 2020), te se prema Operativnom programu očekuje 50 milijuna eura iz Europskog fonda za regionalni razvoj (ERDF) koji bi bili na raspolaganju proglašenim centrima.

Kako bi centri mogli iskoristiti europska sredstva, MZOS je obvezan raspisati natječaj. Prvi indikativni rok za raspisivanje natječaja bio je 31. ožujka, te je pomaknut na 1. lipnja 2016., a natječaj još nije raspisan.

Unatoč brojnim službenim molbama za poštivanjem obveza koje su voditelji Znanstvenih centara izvrsnosti posljednjih mjeseci dostavili ministru Šustaru i premijeru Oreškoviću s upozorenjem da je RH preuzela obvezu te je dužna raspisati planirani natječaj iz strukturnih fondova u sklopu kojih bi se izvršila evaluacija planiranih troškova u okviru pojedinih centara, s današnjim datumom MZOS još uvijek nije aktivirao natječaj Europskog fonda za regionalni razvoj (ERDF) koji bi omogućio povlačenje čak 50 milijuna eura za Znanstvene centre izvrsnosti. Time se ozbiljno ugrožava realizacija znanstvenih aktivnosti proglašenih ZCI-a i gubitak 50 milijuna eura iz EU te zapošljavanje 300 mladih stručnjaka.

Podsjetimo, MZOS je proglasio Znanstvene centre izvrsnosti iz područja prirodnih, biomedicinskih, biotehničkih i tehničkih znanosti nakon zahtjevnih kriterija javnog natječaja, uključujući opsežne domaće i međunarodne recenzije i intervjue s voditeljima predloženih centara koji su proveli Agencija za znanost i visoko obrazovanje (AZVO) i Nacionalno vijeće za znanost, visoko obrazovanje i tehnološki razvoj. MZOS je potom temeljem članka 29. stavka 2. Zakona o znanstvenoj djelatnosti i visokom obrazovanju (Narodne novine, broj: 123/2003, 105/2004, 174/2004, 2/2007 – Odluka Ustavnog suda Republike Hrvatske, 46/2007, 45/2009,63/2011,94/2013, 139/13 i 101/2014 – Odluka i Rješenje Ustavnog suda Republike Hrvatske) proglasilo znanstvene centre izvrsnosti RH, čiji su članovi izvrsni hrvatski znanstvenici, među nositeljima međunarodne prepoznatljivosti hrvatske znanosti.

Proces prijave, vrednovanja i odabira centara trajao je tri godine, a Vlada RH je nakon provedenog postupka recenzija uskladila program centara s nacionalnim prioritetima i oni su u skladu sa Strategijom pametne specijalizacije (S3). Ovu Strategiju su više od dvije godine izrađivali brojni eksperti iz javnog i privatnog sektora koji se bave istraživanjem i razvojem, te ju je usvojio Hrvatski sabor i Europska komisija za znanost.

Cilj proglašenja centara je bio omogućiti izvrsnim hrvatskim znanstvenicima i institucijama uvjete za vrhunski istraživački rad kroz stabilno i pojačano financiranje te edukaciju mladih znanstvenika i značajan doprinos gospodarstvu RH.

Slijedom navedenog, proizlazi da se nepoštivanjem zadanih obveza od strane MZOS-a te neprovođenjem preuzetih obveza direktno ugrožavaju nacionalni interesi.

Nažalost, jedan od glavnih protivnika ustroja hrvatskih centara izvrsnosti, kao i od strane Europske komisije usvojene pametne specijalizacije (S3) RH, a koja je jedan od glavnih preduvjeta za povlačenje sredstava iz strukturnih fondova, je pomoćnik ministra za znanost dr. sc. Krešimir Zadro.

Poštovani ministre Šustar, otvorenim pismom javnosti obraćamo Vam se ispred svih Znanstvenih centara izvrsnosti (ZCI) iz područja prirodnih, biomedicinskih, biotehničkih i tehničkih znanosti sa zahtjevom da se javno očitujete o razlozima nepoštivanja odluka Vlade RH i neprovođenju usvojenih programa financiranja hrvatskih centara izvrsnosti iz EU fondova te datumu raspisivanja natječaja kako bi se izbjegao crni scenarij.

Vjerujemo da niste spremni potpuno ignorirati izvrsne hrvatske znanstvene skupine i propustiti priliku da se kroz usvojeni program pametne specijalizacije povuku sredstva u iznosu od 50 milijuna eura iz strukturnih fondova.

U situaciji kad se domaća sredstva za znanost i istraživanje sustavno režu, kad se događa egzodus najboljih mladih obrazovanih stručnjaka, znanstvena istraživanja i inovacije preživljavaju velikim dijelom zbog izvrsnosti istraživačkih skupina i velikih napora znanstvenika u povlačenju sredstva iz programa Europske unije, ovakvo opstruiranje rada Znanstvenih centara izvrsnosti da osiguraju europska sredstva za rad i zapošljavanje stručnog kadra je nedopustivo!

S poštovanjem,
voditelji proglašenih Znanstvenih centara izvrsnosti (STEM područja):

Znanstveni centar izvrsnosti za napredne materijale i senzore,
Institut Ruđer Bošković i Institut za fiziku, Zagreb

Dr. sc. Milko Jakšić – Milko.Jaksic@irb.hr
Dr. sc. Mile Ivanda – Mile.Ivanda@irb.hr
Dr. sc. Mario Stipčević – Mario.Stipcevic@irb.hr
Dr. sc. Marko Kralj – mkralj@ifs.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za reproduktivnu i regenerativnu medicinu,

Medicinski fakultet, Sveučilište u Zagrebu,
Akademik prof. dr.sc. Slobodan Vukičević – slobodan.vukicevic@mef.hr
Prof. dr. sc. Davor Ježek – davor.jezek@mef.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za virusnu imunologiju i cjepiva,
Medicinski fakultet, Sveučilište u Rijeci
Prof. dr. sc. Stipan Jonjić – stipan.jonjic@medri.uniri.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za znanost i tehnologiju – STIM, Sveučilište u Splitu
Prof. dr. dr. h.c. Vlasta Bonačić-Koutecky – vbk@cms.hu-berlin.de

Znanstveni centar izvrsnosti za bioraznolikost i molekularno oplemenjivanje bilja, Agronomski fakultet , Sveučilište u Zagrebu
Prof. dr. sc. Zlatko Šatović – zsatovic@agr.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za bioprospecting mora
Institut Ruđer Bošković, Zagreb
Dr.sc. Rozelindra Čož-Rakovac – Rozelindra.Coz-Rakovac@irb.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za kvantne i kompleksne sustave te reprezentacije Liejevih algebri, Prirodoslovno-matematički fakultet, Sveučilište u Zagrebu

Prof.dr.sc Hrvoje Buljan – hbuljan@phy.hr
Prof. dr. sc. Pavle Pandžić – pandzic@math.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za personaliziranu brigu o zdravlju,

Sveučilište Josip Juraj Strossmayer u Osijeku
Prof. dr. sc. Gordan Lauc – glauc@pharma.hr
Prof. dr. sc. Ines Drenjančević – ines.drenjancevic.peric@mefos.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za temeljnu, kliničku i translacijsku neuroznanost, Medicinski fakultet, Sveučilište u Zagrebu
Prof. dr. sc. Miloš Judaš – mjudas@hiim.hr

Znanstveni centar izvrsnosti za znanost o podatcima i kooperativne sustave, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Sveučilište u Zagrebu

Prof.dr.sc. Sven Lončarić – sven.loncaric@fer.hr
Prof. dr. sc. Ivan Petrović – ivan.petrovic@fer.hr

Priopćenje voditelja proglašenih
Znanstvenih centara izvrsnosti (STEM područja) ___________________________________________________________________________________________________

Aktivnosti

Predavanje 9.11.2016. dr.sc. Nikole Biliškova “Kemijska pohrana vodika u kondenziranoj materiji”

Training School on Raman Spectroscopy at the Ruđer Bošković Institute organised under the COST Action MP1302 – Nanospectroscopy, September 23-25, 2015

Presentation slides from the Training School on Raman Spectroscopy, from the tutorial lectures held during the Raman School are available here for the Raman School participants. The access password can be obtained from the Raman School organizers:

MP1302-Raman school_Baranovic
MP1302-Raman school_Derek
MP1302-Raman school_Ivanda_1
MP1302-Raman school_Ivanda_2
MP1302-Raman school_Kveder
MP1302-Raman school_Mikac
MP1302-Raman school_Mohacek-Grosev
MP1302-Raman school_Ristic
MP1302-Raman school_Skenderovic

Projekti

A. Aktivni znanstveno istraživački projekti članova za period 2015-2017

1) „Metal-Hydride Organic Frameworks (HOF) – new solids for gas adsorption and separation“ SCOPES projekt (Swiss National Science Foundation, SNSF), 2016-2018, voditelj: J. Popović
2) “Acrobatics of molecular crystals-thermosalient materials for new actuators”, HRZZ 2017-2020, voditelj: Ž. Skoko (PMF), participant: J. Popović
3) “Novel metal organic systems with oxalate and quinonic ligands for advanced application” HRZZ 2016-2019, voditelj: K. Molčanov (IRB), participant: J. Popović, M. Vrankić
4) „Development of Photocatalytic Polymer Nanocomposites for Wastewater Treatment (DePoNPhoto)“, HRZZ 2016-2019, voditelj: Z. Hrnjak Murgić, participant: M Žic.
5) Mira Ristić: Nastajanje i svojstva 1D nanostruktura a-Fe2O3 dopiranih odabranim metalnim kationima, Hrvatska zaklada za znanost, HRZZ, IP-2016-06-8254, 2017-2021.
6) Mira Ristić: Nanostrukturni željezovi oksidi za primjene u zaštiti okoliša i energetici, hrvatsko-kineski bilateralni projekt:, Ministarstvo znanosti, obrazovanja i sporta RH. 2018-2019
7) Mira Ristić: Dizajn nanočestica ferita za primjene u poljoprivredi i zaštiti okoliša, Hrvatsko-mađarski bilateralni projekt, Ministarstvo znanosti, obrazovanja i sporta RH. 2017-2018
8) HAZU, ‘Površinski pojačano Ramanovo raspršenje za razvoj biokemijskih senzora’, 2015, voditelj Hrvoje Gebavi
9) HAZU , Interactions of flavonols myricetin and myricitrin with model membranes: spectroscopic, microscopic and nanomechanic study, 2015, voditelj Danijela Vojta
10) HAZU , “Manganatni spineli: novi anodni materijali za litij-ionske baterije”, 2015, voditelj Jasminka Popović,
11) MZOS, “High performance batteries via utilization of spinel anode materials” 2015-2017, South University of Science and Technology of China (Prof. dr. sc. Alan Ng), bilateralni projekt s Kinom, voditelj Jasminka Popović
12) MZOS, “Modificirana sol-gel metoda sinteze kompleksnih kvaternarnih metalnih oksida koji sadrže volfram s netrivijalnim magnetskim ili/i električnim svojstvima” Bilateralni projekt s Institut für Mineralogie und Kristallographie, Universität Wien (prof. T. Djordjevic), 2015-2016, voditelj Igor Đerđ.
13) HRZZ: Nano-networks of Quantum Dots in Glasses: From Self-assembly to Energy Conversion and Hydrogen Storage, 2014-2018, voditelj Maja Buljan
14) HRZZ: Nastajanje i svojstva 1D nanostruktura a-Fe2O3 dopiranih odabranim kationima metala: HrZZ -IP-2016-06-8254, (Voditelj: M. Ristić)
15) 2016-2017. “Self-assembled porous nano-networks: filter membranes for gasses and liquids”, 2017 (Voditelj: M. Buljan) Funding source: Hamag BICRO.
16) Nanostrukturni željezovi oksidi za primjene u zaštiti okoliša (nanostructured iron oxides for the applications in environmental protection), MZOŠ-hrvatsko-srpski bilateralni projekt, 2016-2017 (Voditelj: M. Ristić)
17) Nano/mikrostruktura, optička i magnetska svojstva dopiranih elektroispredenih vlakana a-Fe2O3 i ZnO, MZOŠ – hrvatsko austrijski bilateralni projekt, 2016-2017 (Voditelj: M. Ristić)
18) Sveučilišna potpora za 2016. godinu pod naslovom “Biosenzor za vibracijsku analizu tankih filmova DNA temljen na SERS i SEIRA spektroskopiji“ (Voditelj: O. Gamulin)
19) Sinteza i karakterizacija nanočestica i nanovlakana željezovih oksida i njihova primjena u katalizi za zaštitu okoliša (Synthesis and characterization of iron oxide nanoparticles and nanofibers and their application in environmental catalysis), MZOŠ – hrvatsko kineski bilateralni projekt 2015-2017 (Voditelj: M. Ristić)
20) 2016-2017: G. Štefanić – glavni istraživač na hrvatsko-slovenskom znanstveno-istraživačkom projektu pod nazivom “Priprava visokoučinkovitih cirkonijevih biokeramika za dentalnu primjenu”
21) 2015-2016: G. Štefanić – glavni istraživač na hrvatsko-francuskom bilateralnom projektu: “Impact of surface defects in yttria-stabilized zirconia on catalytic oxidation of carbon monoxide”; Program “Cogito” Partnerstvo Hubert Curien
22) Tanja Jurkin sudjeluje na hrvatsko-srpskom bilateralnom projektu “Radiolitička degradacija nekih lijekova u razrijeđenim vodenim otopinama” (2016. –2017.) (bilateralna suradnja s Vinčom)
23) „Novi materijali za pohranu energije“, HRZZ PKP-2016-06-4480, voditelj dr. sc. Ivan Halasz svibanj 2017. – svibanj 2019.
24) Hrvatsko-srpska bilateralna suradnja „Amonnijev boran i njegovi derivati za kemijsku pohranu vodika u čvrstom stranju“, voditelj dr. sc. Jasmine Grbović Novaković (Institut za nuklearne nauke Vinča, Beograd) i dr. sc. Nikola Biliškov; 1. siječanj 2016. – 31. prosinac 2017.
25) „Istraživanje složenih multiferoičnih materijala pripravljenih metodama otopinske kemije“- voditelj Igor Djerdj (2017.-2020.) / istraživački projekt HRZZ.
26) „Nanostrukturni hibridi LaCoO3 kao vrlo efikasni elektrokatalizatori“ – voditelj Igor Djerdj (2017.-2018.) / MZO – DAAD.
27) „Modificirana sol-gel metoda sinteze kompleksnih kvaternarnih metalnih oksida koji sadrže volfram s netrivijalnim magnetskim ili/i električnim svojstvima“ – voditelj Igor Djerdj (2016.-2017.) / MZO – OeAD (Austrija).
28) “Hibridne silicijske nanostrukture za senzore”, Hrvatska zaklada za znanost, HRZZ projekt broj: IP-2014-09-7046, voditelj Mile Ivanda, 2015-2019.
29) „Centar izvrsnosti za nove materijale i senzore – IJ Novi funkcionalni materijali”, Izvor financiranja: Ministarstvo znanosti i tehnologije Republike Hrvatske, voditelj Mile Ivanda, 2014-2019.
30) Ugovor za istraživanje SiC tankih poluvodičkih filmova s tvrtkom Crodux plin d.d., voditelj Mile Ivanda, 2016-2019.
31) Ugovor za istraživanje tekućih smjesa sa tvrtkom CEI Microelectronics d.o.o., voditelj Mile Ivanda, 2015-2016.
32) Ugovor za istraživanje razvoja nanostrukturiranih plinskih senzora sa tvrtkom Institut za elektrotehniku u Končaru d.d. voditelj Mile Ivanda, 2014-2019.
33) „Solution chemistry routes towards multiferroic materials with perovskite structure“ – voditelj Igor Djerdj (2017.-2019.) / Hrvatska – Mađarska.
34) “Potpora vrhunskim istraživanjima Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore”, projekt ko-financiran od strane Hrvatske vlade i Europske Unije preko Europskog fonda za regionalni razvoj – Operativni program za konkurentnost i koheziju (KK.01.1.1.01.0001)“, 2017-2022, voditelj Mile Ivanda.

COST Training School on Raman Spectroscopy

18. 09. 2015. Novi funkcionalni materijali

Sadržaj nije dostupan na hrvatskom For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

CEMS-NFM is organizing the Training School on Raman Spectroscopy for the COST action “Nanospectroscopy” MP1302. The school will take place at the Ruder Boškovic Institute in Zagreb, Croatia, on September 23-25, 2015. Selected topics are historical introduction of the Raman spectroscopy, theory of Raman spectroscopy on molecules and crystals, surface enhanced Raman spectroscopy and applications, Raman spectroscopy of nanoparticles, Raman scattering on disordered materials, Raman spectroscopy in materials research, Time-resolved techniques with ultrashort pulses in examination of specific vibrational states of matter, application of ESR spectroscopy in probing of vibrational states of disordered materials and practical laboratory courses on Raman spectroscopy. Guest speaker for the school is Prof. Philippe Colomban, UPMC Paris, with the topic “Raman Spectroscopy of advanced materials (fibre, composites, films, ..) for aerospace and energy application”. The preliminary program can be found here. The Training School aims particularly at Early-Stage Researchers. The number of participants for laboratory courses is limited to allow for hands-on training, but the lectures are open to the general public.

UPDATE: Presentation slides, from the tutorial lectures held during the Raman School are available here for the Raman School participants.

APL paper: Enhanced NIR response of nano-silicon/organic hybrid photodetectors

31. 08. 2015. Novi funkcionalni materijali

Sadržaj nije dostupan na hrvatskom For the sake of viewer convenience, the content is shown below in the alternative language. You may click the link to switch the active language.

Infrared photodetectors are a major component of many optoelectronic devices used in telecommunications, sensing, and imaging technologies. Long distance telecommunications are enabled by silica optical fibers, where near-infrared (NIR) wavelengths in the range of 1.3–1.6 μm are used due to the superior transparency of silica in this range. Heterojunctions between an organic semiconductor and silicon are an attractive route to extending the response of silicon photodiodes into the NIR range, up to 2000 nm. Silicon-based alternatives are of interest to replace expensive low band-gap materials, like InGaAs, in telecommunications and imaging applications. Micro- and nano-structuring of silicon can significantly influence its properties, which can enable enhancement of silicon-based devices by careful nano-scale optimization.

(a) Schematic representations of structured versus planar heterojunctions between silicon and a thin organic semiconductor epilayer. The upper row shows single-step structuring, while hierarchical combinations of different structuring techniques are on the second row. (b) Device schematic of an Al/p-Si/TyP/Al heterojunction device, with the molecular structure of TyP. (c) Band diagram of an Al/p-Si/TyP/Al heterojunction diode under short circuit conditions. The red arrow represents the sub-band gap NIR absorption.

The study “Enhanced near-infrared response of nano- and microstructured silicon/organic hybrid photodetectors“, published by journal Applied Physics Letters (IF 3.569) of the American Institute of Physics, is a result of collaboration of the research groups of prof. Niyazi Serdar Sariciftci, Institute for Organic Solar Cells (LIOS)/Physical Chemistry at the Johannes Kepler University in Linz, Austria and of dr. Mile Ivanda from CEMS-NFM at Ruđer Bošković Institute in Zagreb, Croatia. The research work was performed by a 5-month visit of V. Đerek to LIOS, Linz and his close collaboration with the LIOS group member Eric Daniel Głowacki. The visit of V. Đerek was supported by the Ernst-Mach-Stipendien granted by the OeAD—Austrian Agency for International Cooperation in Education & Research, financed by BMWF.

The paper reports on the significant enhancement in NIR photodetector performance afforded by nano- and microstructuring of p-doped silicon (p-Si) prior to deposition of a layer of the organic semiconductor Tyrian Purple (TyP). Heterojunction diodes with the general device structure as shown in Figure (b) were prepared with various nano- and microstructuring methods as shown in Figure (a), with planar devices always being prepared in parallel to provide an “internal” standard for a given set of measurements. A number of well-established techniques was employed to increase the interfacial area of the p-Si/organic junction, both alone and in hierarchical combinations: (1) micropyramids (μ-pyramids) with dimensions ∼10 μm; (2) metal-assisted chemically etched (MACE) porous silicon with ∼50–200 nm pores; and (3) electrochemically anodized porous silicon, with pore sizes of 10–1000 nm. It was shown how different silicon structuring techniques, namely, electrochemically grown porous Si, metal-assisted chemical etching, and finally micropyramids produced by anisotropic chemical etching (Si μP), are effective in increasing the NIR responsivity of p-Si/TyPheterojunction diodes.

In all cases, the structured interfaces were found to give photodiodes with superior characteristics as compared with planar interface devices, providing up to 100-fold improvement in short-circuit photocurrent, corresponding with responsivity values of 1–5 mA/W in the range of 1.3–1.6 μm. The measurements have shown that this increased performance is neither correlated to optical effects, i.e., light trapping, nor simply to geometric surface area increase by micro- and nanostructuring. The performance enhancement afforded by the structured p-Si/organic diodes is likely caused by a yet unresolved mechanism, possibly related to electric field enhancement near the sharp tips of the structured substrate. The observed responsivity of these devices places them closer to parity with other, well-established, Si-based NIR detection technologies.

The collaboration included a group members from CEMS-NFM, IRB, Zagreb (V. Đerek, M. Marcijuš, M. Ristić and M. Ivanda), from LIOS, Linz (E. D. Głowacki and N. S. Sariciftci) and from Friedrich-Alexander Universität, Energie Campus, Erlangen/Nürnberg (M. Sytnyk and W. Heiss).

SEM images of different nano- and microstructured Si surfaces with a 40-nm TyP epilayer evaporated on top. (a) Porous Si, (b) Si MACE, (c) Si μ-Pyramids, (d) hierarchical Si μ-pyramids/porous Si, (e) hierarchical Si μ-pyramids/MACE, and (f) hierarchical Si μ-pyramids/MACE/porous Si

Teme istraživanja

Prvi cilj NFM-a jest poticati istraživanja u znanosti o naprednim materijalima i inježenjerstvu omogućavanjem zajedničkog rada interdisciplinarnih i multidisciplinarnih istraživačkih grupa Centra. Predložene istraživačke aktivnosti NFM-a za svako od predloženih područja u periodu od pet godina zasnovane su na sinergijskom efektu uključenih grupa/laboratorija od kojih se svaka odlikuje u svojoj istraživačkoj problematici: kao i otvaranjem novih suvremenih istraživačkih tema koje obećavaju brz napredak i nove tehnološke proizvode. Predloženo pojačavanje suradnje istraživača u centru obuhvaćat će ova tri istraživačka programa:

P1. Silicijeve nanostrukture za napredne aplikacije (voditelj M. Ivanda)
P2. Sol-gel tehnologija za nove funkcionalne materijale (voditeljica M. Ristić)
P3. Nanostrukturni materijali za energetiku (voditelj N. Radić)

Program P1. Silicijeve nanostrukture za napredne aplikacije se odnosi na istraživanja nanostrukturiranih silicijevih tankih filmova za napredne aplikacije. Niskotlačna kemijska depozicija para (engl. low pressure chemical vapor deposition ili LPCVD) i fizikalna depozicija para (eng. physical vapor deposition – PVD) razvijeni u grupi dr. Ivande bit će korišteni za depoziciju silicijskih tankih filmova i žica, oksida bogatih silicijem, nitrida bogatih silicijem, amorfnog silicija, polikristaliničnog silicija, za dopiranje borom, fosforom, erbijem i europijem pločica silicija, kvarcnog stakla, supstrata od Al2O3 te mikrosfera silicija. Porozni silicij bit će pripremljen procesom anodizacije. Ispitat će se strukturna, optička, električka i transportna svojstva ovih materijala, a istraživački rad provest će se kroz sljedeće projekte (voditelj M. Ivanda):

T1. Niskodimenzionalni silicij za kemijske senzore,
T2. Silicijski termoelektrički elementi
T3. Novi materijali na bazi silicija za fotoniku
T4. Razvoj novih tehnika Ramanovog raspršenja

Program P2. Sol-gel tehnologija za nove funkcionalne materijale uključuje istraživanje sinteze različitih nanokristala i nanostruktura te njihove moguće primjene. Poseban naglasak biti će na razumjevanju mehanizama taloženja metalnih oksida iz vodenih I nevodenih precipitacijskih sustava željezovih oksida I Me-dopiranih zeljezovih oksida za specifičnu primjenu u izradi kemijskih senzora plina. Sintetizirat će se i analizirati koloidne suspenzije metalnih čestica za primjenu u biomedicini, gdje se planira izrada i aparatura za sintezu nanožica. Izuzetna pažnja bit će posvećena sintezi nanočestica metala i metalnih oksida postupcima zelene kemije čime se želi eliminirati uporaba toksičnih kemikalija pri njihovoj sintezi što na industrijskoj skali proizvodnje može imati značajan učinak na zaštitu okoliša. Za karakterizacija strukturnih, čestičnih I površinskih svojstava sintetiziranih materijala koristit će se različite instrumentalne tehnike (strukturne, spektroskopske, mikroskopske i tehnike termičke analize). Istraživački rad provest će se kroz sljedeće zadatke:

T1. Nanokristalni metalni oksidi za kemijske senzore (voditeljica M. Ristić)
T2. Primjena nanočestica u medicini (voditelj M. Gotić)
T3. Sinteze 1D i 2D metalnih oksida za razvoj novih funkcionalnih materijala (voditeljica M. Ristić)
T4. Istraživanje i razvoj novih multiferoičnih materijala (voditelj I. Đerđ)

Glavni cilj trećeg programa P3. Nanostrukturirani materijali za energetiku je istraživanje priprave, strukturnih svojstava i primjene nano-baziranh materijala pripravljenih depozicijom magnetronskim rasprašenjem. Osnovni interes je fokusiran na istraživanje nedavno pronađenih materijala baziranim na samouređenim nanočesticama u amorfnim matricama. Ti materijali su otkriveni i razvijeni u našoj grupi u posljednjih nekoliko godina. Oni su građeni od prostorno uređenih nanoobjekata različitog sastava (metali, poluvodiči ili njihova mješavina) koji su ugrađeni u razne amorfne matrice (alumina, kvarc, mulit). Ti materijali imaju veliki potencijal za primjenu u raznim područjima nanotehnologije. Jedna od najobećavajućih primjena takvih poluvodičkih nanočestica je u super-efikasnim solarnim ćelijama i fotodetektorima. Metalne nanočestice imaju visoku primjenjivost u danas vrlo popularnim u spintroničkim uređajima. Za miješane nanočestice se očekuje pojava novih neobičnih svojstava kao npr. magnetska svojstva upravljiva pomoću električnog polja koja se javljaju kod mješavine poluvodič-metal nanočestica. Dodatna prednost tih materijala je pravilan prostorni raspored nanočestica u njima. Poznato je da se u takvim sustavima mogu očekivati efekti kolektivnog ponašanja, koji omogućavaju inženjering i dizajn opto-električnih svojstava tim materijala. Dodatno, naša vrlo nedavna istraživanja rezultirala su razvojem materijala koje pokazuju neobičan potencijal za pohranu vodika. Ti materijali su od velikog interesa za skladištenje energije. Glavni cilj programa je postati centar izvrsnosti u RH za pripravu, karakterizaciju i primjenu ovih iznimnih nanočestičnih materijala. Aktivnosti koje se planiraju provoditi tijekom programa su klasificirane u tri skupine zadataka prema tipu nanočestičnog materijala koji će se istraživati.

T1. Poluvodičke kvantne točke (voditeljica M. Buljan)
T2. Metalne i miješane nanočestice (voditelj N. Radić)
T3. Materijali za skladištenje vodika (voditelj N. Radić)

Category Archives: Novi funkcionalni materijali