Projekti / Programi
Fizika mehkih snovi, površin in nanostruktur
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
mehka snov, nanostrukture, površine, kompleksne tekočine, koloidi, tekoči kristali, polimeri, elastomeri, aktivna snov, biomateriali, nanocevke, resonatorji, valovodi, fotonika, optika, topologija, mikroskopija na atomsko silo, mikroskopija, fluorescenčna mikroskopija, aplikacije
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
30. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
1.248 |
34.764 |
29.524 |
23,66 |
| Scopus |
1.243 |
35.716 |
30.629 |
24,64 |
Raziskovalci (50)
Organizacije (2)
Povzetek
Osrednji cilj tega fizikalnega raziskovalnega programa so raziskave izbranih najnovejših področij v splošnem okviru fizike mehke snovi, površin in nanostruktur, posebej kompleksnih mehkih snovi, aktivnih snovi, bioloških snovi, mehke in bio-fotonike, nanomaterialov, geometrije in topologije ter njihove uporabe. Razvili bomo nove mikro- in nano-strukturirane materiale z značilnimi in edinstvenimi lastnostmi, na primer topološke koloidne disperzije, sintetične kiralne kompleksne tekočine, ionsko dopirane aktivne in pasivne tekočine ter elektroforetsko gnane aktivne koloide v anizotropnih medijih. Realizirali bomo znotrajcelične laserje za raziskovanje bioloških procesov, nove biološke svetlobne vire, optično komunikacijo med celicami ter užitne laserje za sledenje in varnost izdelkov. Raziskovali bomo anizotropne interakcije gradnikov na ukrivljenih površinah, topološke strukture kiralnih skirmionov in sintetične faze, tako v razsežni snovi kot v ograjenem okolju. Odprli bomo zanimive raziskave mehkih snovi v ekstremnih okoljih, na primer pod vplivom hitrih temperaturnih sprememb, ter v zasnovo namenskih kompleksnih materialov uvedli metode strojnega učenja. Lotili se bomo sinteze različnih oblik di- in tri-halkogenidov prehodnih kovin, od nanocevk in nanožic, do ploskih kristalov za elektronske in antimikrobne aplikacije, ter raziskali elektronske in kemijske lastnosti atomske in molekularne mreže na različnih kovinah, polprevodnikih in kvazi-dvodimenzionalnih površinah. Predlagana vsebina našega programa obsega 6 glavnih raziskovalnih tem, ki jih bosta partnerski ustanovi naslovili v okviru 14 specifičnih raziskovalnih ciljev. Visoki znanstveni standardni naše programske skupine so podprti z znanstvenimi objavami v revijah najvišjega ranga (na primer revije iz skupin Science in Nature), vabljenimi predavanji na prestižnih konferencah ter pridobljenimi vplivnimi mednarodnimi viri financiranja (vključno z 2x ERC). Redno tudi vlagamo mednarodne patente in aktivno sodelujemo z različnimi domačimi in mednarodnimi visokotehnološkimi podjetji, kar ima neposreden ekonomski pomen. Člani skupine delujemo kot univerzitetni učitelji na različnih stopnjah, uspešno populariziramo znanost in predstavljamo svoje raziskovalne dosežke domači in tuji publiki. Vzpostavljeno imamo široko mrežo sodelovanj z vplivnimi tujimi raziskovalnimi ustanovami, kar prispeva k izmenjavi znanja med Slovenijo in tujino ter spodbuja multilateralne odnose na znanstvenem in kulturnem nivoju. Naš temeljni znanstveno-raziskovalni program bo v kombinaciji z visoko tehnološkimi aplikacijami, sodelovanjem z industrijo, patenti in izkoriščanjem izumov, poučevanjem ter ozaveščanjem na različnih nivojih, neposredno prispeval k rasti Slovenije v visokotehnološko družbo.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagana obnova raziskovalnega programa se posveča najnovejšim temam s širšega področja mehkih snovi, površin in nanostruktur, s poudarkom ne le na splošni kondenzirani snovi, ampak multidisciplinarnih področjih (bio)fotonike, aktivne snovi, topologije in geometrije, študije DNK, ter podatkovni znanosti. Predhodni znanstveni dosežki, kot so visoko citirane objave v revijah z visokim faktorjem vpliva (skupini Science in Nature), vabljena in plenarna predavanja na prestižnih konferencah ter različni evropski in ameriški patenti utemeljujejo visoko kakovost raziskovalne prakse v naši skupini. Ta jedrni projekt naše skupine bomo uporabili za razvoj in delo na različnih novih področjih v mednarodnem obsegu, na primer raziskave nematikov v ekstremnih pogojih, laserjev, vključenih v žive celice, in električno nabite aktivne snovi. Biointegrirana in mehka fotonika lahko spremeni naš pogled na ultraobčutljivo zaznavanje, spektralno multipleksiranje, mikroskopijo in optična logična vezja. Ionsko dopirani topološki defekti v aktivnih in pasivnih nematskih tekočinah lahko delujejo kot živi ali biološkim podobni ionski kondenzatorji ali nosilci naboja. Delo na mehki snovi pod ekstremnimi pogoji, kot na primer pri hitrem ohlajanju in Kibble-Zurkovem mehanizmu dinamike defektov, lahko omogoči vpogled v še neraziskane časovne skale procesov v materialih in v nove povezave z odprtimi vprašanji v kozmologiji. Delo na anizotropnih interakcijah v snoveh, omejenih na ukrivljene površine (vezikli in virusom podobni delci), bo razjasnilo aspekte bioloških in biološkim podobnih snovi in nam dalo nove vpoglede v anizotropne interakcije na ukrivljenih površinah. Raziskave topoloških koloidnih disperzij bodo vzpostavile povezavo med matematičnim področjem topologije in znanostjo o emulzijah ter omogočile izdelavo novih materialov, na primer kapljic z več luknjami ter urejenih in neurejenih razvejanih emulzij. Novi sintetizirani nižjedimenzionalni nanomateriali bodo imeli pomembno vlogo pri aplikacijah, kot so pretvorba energije in kataliza, novi viri elektronov, snovi z nizkim trenjem in odpornostjo na obrabo ter kot antimikrobni materiali. Študije molekularnih motorjev bodo povezale biofiziko, znanost o tekočih kristalih in modrih fazah ter red dolgega dosega v topološko zaščitenih materialih. Poleg omenjenih znanstvenih rezultatov bo izvedba programa prispevala tudi k razvoju metodoloških aspektov - naprednih metod pri iskanju novih materialov, njihovi izdelavi, molekularnem in mezoskopskem modeliranju, ter pristopov z umetno inteligenco. Realizacija teh drznih ciljev bo zahtevala odlično kombinacijo naprednih eksperimentalnih, teoretičnih in modelskih pristopov na vseh povezanih področjih. Pomen predlaganega programa je razviden tudi iz vpletenosti širokega seznama vrhunskih raziskovalnih skupin in ustanov v sorodnih projektih, na primer MIT, Harvard, CNRS, MPI, Oxford in Cambridge, z mnogimi izmed katerih tudi aktivno sodelujemo. Nazadnje pa se predlagan projekt tudi sklada s cilji razvoja fotonike in materialov v okviru slovenske strategije pametne specializacije in s strateškim načrtom EU Horizont Evropa v okviru drugega stebra : [i] Digitalno, industrija in vesolje (fotonika, napredni materiali, svetloba), [ii] Zdravje (proteinska agregacija, užitni laserji, nanostrukture za filtriranje in bioaplikacije) in [iii] Hrana, bioekonomija, naravni viri, kmetijstvo in okolje (užitni laserji), kar vse nadalje poudarja znanstveno pomembnost našega programa.
Pomen za razvoj Slovenije
Naš raziskovalni program ima širok spekter družbenih, gospodarskih in kulturnih vplivov, tako v Sloveniji kot po svetu: ŠIRJENJE NOVEGA ZNANJA: Naše raziskave vodijo do novih temeljnih in aplikativnih znanj, ki imajo neposreden in posreden vpliv na širšo skupnost. Naši nedavno predstavljeni bio-integrirani laserji že postajajo pomembno orodje za študijo biofizikalnik in biokemičnih procesov v povezavi z boleznimi in imajo pomen na medicinskem in družbenem področju. Nižjedimenzionalni nanomateriali močno znižajo trenje in obrabo materialov v navezavi z novimi formulacijami komercialnih olj. Njihove katalitične lastnosti so uporabne v senzorjih, nanomotorjih in pretvorbi CO2 v metan, odlikujejo jih pa tudi antimikrobne lastnosti. Detekcija onesnaženja zraka z nanodelci bo pomagala ozaveščati ljudi o njihovi prisotnosti in negativnih vplivih na zdravje. Raziskave temperaturnih učinkov v tekočekristalnih elastomerih lahko pomembno vplivajo na razvoj novih tehnologij na področju hladilnih naprav, ki imajo v slovenski industriji dolgo tradicijo. Naše trenutne raziskave na področju memristorskih in topoloških pojavov na nanoskali bodo imele pomemben vpliv v obdelavi podatkov v povezavi z vsakdanjimi naključnimi dogodki. POVEZAVA Z INDUSTRIJO: Naša raziskovalna skupina ima vzpostavljena sodelovanja z različnimi domačimi in mednarodnimi podjetji. S svojim delovanjem prispevamo k večsmernemu prenosu znanj, sodelovanju v raziskavah, k dostopnosti visokotehnološke tehnologije in opreme, kar ima neposredni ekonomski pomen v Sloveniji in mednarodno. TESTIRANJE OBRAZNIH MASK PROTI COVIDU-19: Smo edina raziskovalna skupina v Sloveniji z izkušnjami in znanstveno opremo za testiranje obraznih mask (proti Covidu-19), kar ima neposreden gospodarski in družbeni pomen. Testiranje pomaga izbrati maske, ki nudijo optimalno zaščito, uvozniki lahko nadzorujejo uvoženo blago z vprašljivimi certifikati, proizvajalci pa lahko izberejo ustrezne materiale. POVEZOVANJE, ODLIČNOST IN PREPOZNAVNOST: Naš program prispeva k povezljivosti, odličnosti in mednarodni prepoznavnosti dveh pomembnih slovenskih raziskovalnih ustanov: Instituta Jožef Stefan ter Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. V predlagane aktivnosti vključujemo industrijske partnerje ter drugo raziskovalno opremo, na primer HPC-RIVR super-računalniški center ustanov IZUM in Univerze v Mariboru. IZKORIŠČANJE IN RAZŠIRJANJE ZNANJA: Imamo vzpostavljeno prakso izkoriščanja intelektualne lastnine z industrijskimi partnerji in pridobimo okvirno 1-2 evropska ali ameriška patenta letno. Ozaveščanje širše publike o rezultatih naših raziskav bomo izvajali preko medijev (internet, revije, radio in televizija, socialna omrežja) in preko različnih aktivnosti na srednjih šolah in javnih dogodkih. POUČEVANJE: Člani programske skupine delujejo kot univerzitetni profesorji in asistenti na Univerzi v Ljubljani in Univerzi v Mariboru. Poučujejo študente na dodiplomski, podiplomski in podoktorski stopnji (domače in tuje) ter objavljajo univerzitetne učbenike (v slovenskem in angleškem jeziku) pri priznanih založbah. Pedagoške aktivnosti se bodo nadaljevale v obdobju prenovljenega programa, z direktnim učinkom na skupnost. PRENOS ZNANJA: Naše raziskovalno delo je močno vpeto v sodelovanje z vplivnimi mednarodnimi raziskovalnimi ustanovami, kar prispeva k prenosu znanj med Slovenijo in tujino ter krepi večstranske odnose na znanstvenem in kulturnem nivoju. SLOVENSKA ODLIČNOST: Pomen naše programske skupine sega od temeljne znanosti, visokotehnoloških aplikacij, sodelovanja z industrijo, do patentov, intelektualne lastnine, poučevanja ter ozaveščanja na različnih nivojih, kar prispeva k razvoju Slovenije kot družba visokotehnološkega znanja in napredka.
