Projekti / Programi
IZKORIŠČANJE POVRŠINSKE PLAZMONSKE RESONANCE (LPPR) PRI DETEKCIJI POVRŠINSKIH TOPOLOŠKIH STANJ (TPS) NANODELCEV TOPOLOŠKIH IZOLATORJEV IN RAZVOJ NOVIH
FOTO-TERMIČNIH NANODELCEV TOPOLOŠKIH IZOLATORJEV
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.01 |
Tehnika |
Materiali |
Anorganski nekovinski materiali |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Bizmutov selenid, Topološki izolatorji, detekcija topoloških površinskih stanj, lokalizirana površinska plazmonska resonanca, UV-vis spektroskopija, foto-termični efekt,nanodelci , monokristali, hidrotermalna metoda, sinteza nanodelcev
Raziskovalci (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
36327 |
dr. Blaž Belec |
Materiali |
Vodja |
2020 - 2022 |
83 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
1540 |
Univerza v Novi Gorici |
Nova Gorica |
5920884000 |
14.060 |
Povzetek
Predlagani projekt je sestavljen iz dveh delov. V prvem delu bomo razvili analitsko metodo, s katero bo mogoče enostavno in hitro detektirati prisotnost topoloških površinskih stanj (TPS) neposredno na nanodelcih topoloških izolatorjev (TI). Ta metoda bo odpravila težavo, ki že leta omejuje razvoj in uporabo nanodelcev TI. Glavna težava pri takšnih nanodelcih je namreč pomankanje metod za karakterizacijo, ki bi omogočale detekcijo TPS, lastnost, ki definira TI. TPS lahko uničimo z spremembo morfologije ali sestave nanodelcev. To se lahko zgodi zaradi različnih faktorjev, kot je naprimer kritična debelina, koncentracija dopantov in površinska kontaminacija. Zaradi omejitev že znanih metod (kotno-ločljivostna fotoemisijska spektroskopija oz. ang. angle-resolved photoemision spectroscopy- ARPES, transportne lastnosti, itd), detekcija TPS na nanodelcih ni mogoča. To pomeni, da sedaj še ne obstaja dokazana metoda, ki bi omogočala detekcijo TPS neposredno na nanodelcih. Zaradi teh omejitev, ne moremo v resnici vedeti, ali so novo sintetizirani nanodelci v ne-trivialnem ali v trivialnem izolativnem stanju. Predlagana metoda bi bila torej prva, ki bi omogočila detekcijo TPS na nanodelcih. Teoretične napovedi kažejo, da lahko prisotnost lokalizirane površinske plazmonske reslonance (LPPR) razumemo kot dokaz za obstoj TPS na nanodelcih. Nedavno so te teoretične napovedi tudi eksperimentalno dokazali. V skladu s tem, predlagana metoda temelji na opazovanju prisotnosti absorpcijskih vrhov, povezanih z LPPR in tako neposredne detekcije TPS na nanodelcih. Za razvoj predlagane metode bomo pripravili različne Bi2-xAxSe3 (A =M3+) nanodelce. Pri opazovanju TPS je zelo pomembno, da so nanodelci čisti, brez organskih molekul v obliki amorfne plastni na površini. Adsorbirana amorfna plast namreč lahko uniči TPS. Takšne »čiste« nanodelce bomo uporabili pri absorpcijskih meritvah, kjer bomo spremljali vrhove, ki so povezani z obstojem LPPR. Absorpcijo nanodelcev bomo merili z uporabo dveh različnih sistemov, ki uporabljata različno optično geometrijo; klasično UV-vis spektrofotometrijo in čitalnik mikrotiterskih plošč. S čitalnikom namreč odpravimo učinek posedanja, ki lahko vpliva na rezultate. Za potrditev predlagane metode, bomo primerjali rezultate z rezultati prdobljenimi s standardno metodo za detekcijo TPS. Kot referenčno metodo bomo uporabili ARPES metodo. Z njo bomo detektirali TPS na monokristalih z enako Bi2-xAxSe3 sestavo, kot jo imajo nanodelci. Monokristale bomo pripravili po Bridgmanovi metodi. Poleg zaznave TPS, bomo z novo razvito metodo lahko tudi določili tudi kritično koncentracijo dopantov, pri kateri izginejo TPS na nanodelcih. Ta podatek je zalo pomemben za nadaljni razvoj nanomaterialov TI z izboljšanimi površinskimi elektronskimi lastnostmi. Drugi del projekta je zelo tesno povezan z detekcijo absorpcijskih vrhov, ki pripadajo LPPR, na nanodelcih TI. Ker je LPPR, ki nastane zaradi prispevka TPS, odgovoren, da nanodelci izkazujejo foto-termični učinek, nam bodo meritve absorpcije omogočile tudi napovedati, kateri nanodelci so potencialni foto-termiki. Tako bomo v drugem delu projekta merili foto-termični učinek nanodelcev TI, ki bodo izkazovali LPPR, detektirano z merjenjem absorpcije nanodelcev. Ker bomo pri meritvah uporabljali različne Bi2-xAxSe3 nanodelce, bomo lahko tudi študirali povezavo med sestavo nanodelcev TI, foto-termičnim učinkom nanodelcev in obstojem TPS. To bo omogočilo razvoj novih foto-termičnih nanomaterialov TI, kjer bomo lahko nadzorovali njihov toplotni učinek.
