Projekti / Programi
Tankoplastne strukture in plazemsko inženirstvo površin
01. januar 2022
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.09.00 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
|
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
| 2.10 |
Tehniške in tehnološke vede |
Nanotehnologija |
plinske razelektritve, neravnovesna plinska plazma, karakterizacija plazme, inženirstvo površin, tanke plasti, trdne prevleke, karakterizacija površin, globinsko profiliranje, tribologija, nanoindentacija, PVD, naprševanje, naparevanje
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
24. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
1.105 |
23.889 |
19.751 |
17,87 |
| Scopus |
1.134 |
26.540 |
22.225 |
19,6 |
Raziskovalci (28)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
34541 |
dr. Metka Benčina |
Materiali |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
80 |
| 2. |
18271 |
dr. Miha Čekada |
Materiali |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
441 |
| 3. |
35463 |
dr. Aljaž Drnovšek |
Materiali |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
97 |
| 4. |
53451 |
Matej Drobnič |
Materiali |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
50 |
| 5. |
53529 |
Jernej Ekar |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
41 |
| 6. |
18635 |
Tatjana Filipič |
|
Tehnični sodelavec |
2022 - 2024 |
24 |
| 7. |
15601 |
Jožko Fišer |
|
Tehnični sodelavec |
2022 - 2024 |
12 |
| 8. |
55765 |
Žan Gostenčnik |
Materiali |
Mladi raziskovalec |
2022 - 2024 |
12 |
| 9. |
38207 |
dr. Matej Holc |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 |
20 |
| 10. |
28480 |
dr. Ita Junkar |
Medicina |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
287 |
| 11. |
15703 |
dr. Janez Kovač |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
672 |
| 12. |
53287 |
dr. Marian Lehocky |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 |
41 |
| 13. |
52051 |
dr. Dane Lojen |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 |
13 |
| 14. |
39474 |
dr. Nastja Mahne |
Materiali |
Mladi raziskovalec |
2022 - 2023 |
14 |
| 15. |
15602 |
Damjan Matelič |
|
Tehnični sodelavec |
2022 - 2024 |
1 |
| 16. |
10429 |
dr. Miran Mozetič |
Elektronske komponente in tehnologije |
Vodja |
2022 - 2024 |
1.353 |
| 17. |
26463 |
dr. Matjaž Panjan |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
222 |
| 18. |
09090 |
dr. Peter Panjan |
Materiali |
Upokojeni raziskovalec |
2022 |
792 |
| 19. |
52423 |
dr. Domen Paul |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
22 |
| 20. |
33326 |
dr. Gregor Primc |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
265 |
| 21. |
34451 |
dr. Nina Recek |
Biotehnologija |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
85 |
| 22. |
37482 |
dr. Matic Resnik |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 |
52 |
| 23. |
53463 |
dr. Pia Starič |
Medicina |
Mladi raziskovalec |
2022 - 2023 |
53 |
| 24. |
39921 |
Uroš Stele |
|
Tehnični sodelavec |
2022 - 2024 |
2 |
| 25. |
52497 |
Maja Šukarov |
|
Tehnični sodelavec |
2022 - 2024 |
0 |
| 26. |
17622 |
Janez Trtnik |
|
Tehnični sodelavec |
2022 - 2024 |
18 |
| 27. |
20048 |
dr. Alenka Vesel |
Elektronske komponente in tehnologije |
Raziskovalec |
2022 - 2024 |
689 |
| 28. |
51793 |
Mark Zver |
Biotehnologija |
Mladi raziskovalec |
2022 - 2024 |
15 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.724 |
Povzetek
Raziskali bomo znanstvene vidike neravnovesne plazme in njene interakcije s trdnimi snovmi. Plazmo bomo vzbujali z radiofrekvenčnimi, mikrovalovnimi, pulznimi in enosmernimi razelektritvami v različnih načinih delovanja in z močjo razelektritve do približno 50 kW. Uporabili bomo tako žlahtne kot reaktivne pline pri različnih tlakih (0,001-1000 mbar). Za karakterizacijo plazme bomo uporabli optične emisijske in absorpcijske tehnike, masno spektrometrijo ter električne in katalitične sonde. S hitro kamero bomo raziskovali strukture v magnetronski plazmi. Plinsko plazmo bomo uporabili za krojenje površinskih lastnosti sodobnih materialov, inaktivacijo mikrobov in nanos tankih plasti. Raziskali bomo tudi metode za obdelavo praškastih materialov. Posebej bomo preučevali plazemske tehnike za obdelavo organskih materialov, vključno s kmetijskimi proizvodi. Raziskali bomo tudi plazemske metode za obdelavo medicinskih vsadkov, kot so žilni stenti. Rezultati obsežnih raziskav bodo omogočili ovrednotenje korelacij med parametri plazme, površinskimi učinki in lastnostmi obdelanih materialov. Posebno pozornost bomo namenili sevanju v ultravijoličnem območju valovnih dolžin ter korelaciji med sevanjem, učinki nabitih delcev in kemičnimi učinki nevtralnih plinastih radikalov na površine obdelovancev. Za nanašanje tankih plasti bomo uporabili tako fizikalne in kemijske tehnike (PVD in CVD). Raziskali bomo znanstvene vidike nanosa in lastnosti različnih plasti vključno s polimernimi zaščitnimi prevlekami, nanostrukturnimi materiali za morebitno uporabo v elektrokemijskih napravah in keramičnimi trdimi zaščitnimi prevlekami. Njihove lastnosti bomo prilagodili za uporabo v industriji, s poudarkom na nanoplastnih, nanokompozitnih in samomazivnih prevlekah. Podrobno bomo raziskali vplive makroskopskih delcev, ki se pojavijo v plinski fazi med postopki nanosa tankih plasti, na kakovost nanesenih tankih plasti. Tovrstni delci namreč pogosto predstavljajo začetno fazo rasti različnih nepravilnosti v tankih plasteh. Strukturo in sestavo površine bomo preučevali z rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS), masno spektrometrijo sekundarnih ionov (ToF-SIMS), Augerjevo elektronsko spektroskopijo (AES) in optično spektroskopijo iz tleče razelektritve (GD-OES). Lastnosti tankih plasti bomo preučevali z globinsko profilno analizo z uporabo navedenih tehnik, kakor tudi z nanomehanskimi preskusi, kot so meritve nanotrdote in lomne žilavosti). Mehanske lastnosti bomo merili pri sobni in visoki temperaturi. Navedene raziskave bomo dopolnili s tribološkimi študijami, zlasti pri povišanih temperaturah. Morfologijo bomo preučevali z mikroskopijo na atomsko silo in vrstično elektronsko mikroskopijo, površinsko energijo pa s pomočjo analizatorja oblike kapljic različnih tekočin. Rezultate bomo redno objavljali v priznanih mednarodnih revijah, patentne prijave pa bodo ščitile izume s komercialnim potencialom. Rezultate bomo objavlili tudi v medijih, znanstvenih srečanjih in sejmih.
Pomen za razvoj znanosti
Neravnovesna plinasta plazma, ki jo vzbujamo v molekularnih plinih, je sestavljena iz prvotnih molekul, njihovih fragmentov, pozitivno in negativno nabitih ionov, prostih elektronov, pa tudi novonastalih stabilnih in nestabilnih molekul ter molekularnih skupkov. Navedene delce najdemo v različnih elektronskih, vibracijskih in rotacijskih stanjih. Poleg tega je plazma tudi vir sevanja, pri čemer je še posebej pomembno sevanje v ultravijoličnem in vakuumskem ultravijoličnem področju. Opazili smo tudi spontani nastanek koncentriranih ionizacijskih con v magnetronski plazmi. Raziskovalni program bo prispeval k razumevanju kinetike tovrstne plazme in interakcije navedenih plazemskih delcev in sevanja s trdnimi snovmi. Uvedli bomo bodo inovativne metode za karakterizacijo plazme, ki jih bomo uporabili za proučevanje osnovnih procesov v plinski plazmi. Prebojne dosežke pričakujemo v razumevanju osnovnih mehanizmov, ki uravnavajo tvorbo ionizacijskih skupkov in osvetljujejo povezavo teh struktur s transportom in energijo razpršenih delcev v magnetronski plazmi, ki jo uporabljamo za nanašanje tankih plasti. Raziskave kinetike nevtralnih plazemskih delcev, kot so atomi in molekularni fragmenti, bodo razjasnili kemijske reakcije tako v plinski fazi kot na površinah. Prebojne rezultate pričakujemo s pojasnitvijo vloge nevtralnih reaktivnih plazemskih delcev pri modifikacijah trdnih materialov, ki jih bomo obdelovali z močno neravnovesnim plinom. Še en preboj pričakujemo kot rezultat sistematične karakterizacije plazme molekularnih plinov in mešanic plinov z uporabo vakuumske ultravijolične spektrometrije. Kombinacija različnih tehnik za karakterizacijo plazme bo izboljšala znanje o obnašanju neravnovesnih stanj plinov, vzbujanih z različnimi razelektritvami. Pojasnili bomo nastanek samoorganiziranih struktur pri magnetronskem razprševanju. Ti pojavi sodijo v široko polje razelektritev E × B, ki se med drugim uporabljajo tudi v ionskih pogonih za vesoljske satelite. Prebojne rezultate pričakujemo tudi pri kinetiki inaktivacije mikrobov zaradi obdelave s plinsko plazmo. Raziskali bomo plazemske tehnike za inaktivacijo virusov v tekočinah, vključno z aerosoli. Sistematično bomo raziskali vplive različnih reaktivnih plazemskih delcev in sevanja ter razložili mehanizme inaktivacije virusov. Inaktivacijo plesni bomo preučevali tudi z uporabo močnih plazemskih reaktorjev, rezultati pa bodo zagotovili potrebno znanje za tolmačenje kinetike inaktivacije. Kljub široki uporabi plazemskih tehnik za spreminjanje površinske energije obdelovancev še vedno ni poznana kinetika tvorbe funkcionalnih skupin na površini organskih materialov na atomskem nivoju. Razložili bomo kinetiko od pojava prvotnih skupin do parcialne substitucije s kompleksnejšimi funkcionalnimi skupinami. Preučili bomo površinske reakcije glede na doze reaktivnih radikalov kakor in sevanja, rezultat pa bo baza podatkov o površinskih koeficientih glede na pokritost s funkcionalnimi skupinami. Kinetika površinskih reakcij ob obsevanju organskih materialov s svetlobo v vakuumskem ultravijoličnem delu spektra je še zelo slabo poznana, zato bodo naše raziskave predstavljale preboj v razumevanju tega pojava. Čeprav se tehnike nanašanja različnih trdih, kemijsko inertnih in samomazalnih prevlek v industriji uporabljajo že desetletja, podrobnosti še vedno niso docela pojasnjene. Naše raziskave bodo osvetlile kinetiko rasti različnih defektov med postopkom plazemskega nanosa tankih plasti. Visokotemperaturno tribologijo bomo uporabili kot povratno zanko pri uravnavanju mehanskih in triboloških lastnosti prevleke v realnih delovnih pogojih. Razvoj mikrostrukture bomo preučevali med visokotemperaturnim preskušanjem in tako prispevali k razumevanju znanstvenih vidikov defektov v tankih plasteh, ki jih nanašamo z uporabo neravnovesne plinske plazme. Šele z nedavnim razvojem novih sistemov za nanoinentacijo pred nekaj leti smo se lahko posvetili raziskavam lomne žilavosti nekaj mikrometrov debelih plasti. S tem se je rodilo novo področje lokaliziranih mehanskih testiranj. Naša ekipa je med vodilnimi v tej znanstveni niši. Z uporabo visokotemperaturnih in-situ nanomehaniskih instrumentov bomo sistematično ovrednotili lomno žilavost in nanoindentacijske pojave na faznih mejah v trdni snovi. Znanost o mahanizmih plazemskega nanosa zelo poroznih tankoplastnih struktur iz kompleksnih prekurzorjev je še v povojih. Odprli bomo novo polje v niši nanosa grafenu podobnih plasti iz trdnih ali tekočih prekurzorjev. Raziskali bomo kinetiko ablacije takšnih prekurzorjev pri plazemskih pogojih in mehanizme, ki omogočijo rast vertikalno usmerjenih grafenu podobnih materialov. Znanstvene rezultate bomo redno objavljali v priznanih mednarodnih revijah in o njih poročali na znanstvenih konferencah in tematskih delavnicah. Obsežne rezultate v novih znanstvenih nišah bomo objavili v znanstvenih knjigah.
Pomen za razvoj Slovenije
Naša programska skupina že desetletja sodeluje s slovensko industrijo. Načrtujemo nadaljevanje ali celo nadgradnjo naših storitev, kar bo omogočilo izboljšati kakovost izdelkov ali tehnologij. V obdobju 2014-2020 je skupina letno od industrijskih uporabnikov pridobila več kot 0,5 milijona EUR. Pomemben del tega dohodka je namenjen razvoju inovativnih tehnologij in izdelkov, koristnih za Slovenijo in širše EU industrijo, pa tudi kmetijstvo, medicino in nekatere druge panoge. Eksperimentalno in teoretično delo na rastnih defektih in visokotemperaturni tribologiji bo našim industrijskim partnerjem pomagalo optimizirati trde prevleke, ki se uporabljajo v številnih aplikacijah. V Sloveniji je zelo močan avtomobilski sektor z mnogimi srednje velikimi orodjarskimi podjetji. Podjetja so premajhna, da bi si lahko sama privoščila obsežne raziskave in razvoj, obenem pa dovolj majhna, da so se sposobna hitro prilagoditi zahtevam trga. Za takšna podjetja bomo še naprej zagotavljali storitve in predlagali inovativne rešitve, ki bodo krepile slovensko industrijo. Raziskovalna skupina sodeluje tudi z avtomobilsko industrijo v drugih nišah. Osnovne raziskave kinetike plazme in površinskih procesov ob nanašanju zaščitnih prevlek s pomočjo tehnik plazemske kemije (na primer plazemska polimerizacija) bodo pomagale naši industriji izboljšati lastnosti prevlek in skrajšati čas obdelave; oboje bo povečalo konkurenčnost na svetovnem trgu. Raziskave o okolju prijaznih tehnikah nanašanja visokokakovostnih tankih plasti, ki so potrebne za uporabo v elektrokemijskih napravah, bodo industrijskim partnerjem omogočile kritično oceno izvedljivosti novih proizvodnih konceptov. Znanje bomo zaščitili s patentnimi prijavami tako na EU patentni urad kot nekatere druge urade v relevantnih državah po svetu, ki bodo zaščitili intelektualno lastnino in s tem omogočili primerjalne prednosti. Raziskave na področju plazemskega kmetijstva bodo pomagale uvesti ekološko neškodljive tehnike v kmetijsko prakso. Vse večji del evropskih potrošnikov ima raje ekološko pridelano hrano in je pripravljen plačati več za zdravo hrano. Dejavnosti v okviru naše programske skupine bodo izboljšale kakovost nekaterih kmetisjkih produktov in prehrambnih izdelkov, s čimer bomo pomagali ohranjati donosnost majhnih kmetij. Uravnotežen razvoj podeželja je med prednostnimi nalogami slovenske politike, zato bodo naše dejavnosti koristne tudi za družbeno-ekonomski razvoj. Načrtovane raziskave o inaktivaciji virusov v vodah, vključno z aerosoli, bodo dale smernice za razvoj zanesljivih naprav za zatiranje širjenja virusov. Trenutno dostopne maske sicer ujamejo viruse, vendar je njihova inaktivacija nepredvidljiva in prepočasna. Virusi ostanejo infektivni dlje časa, kar resno ovira zanesljivost mask. Nove tehnike za hitro inaktivacijo virusov na adsorpcijskih mestih v filtrih za maske bodo naredile tovrstne maske učinkovitejše in podaljšale rok uporabnosti.
