Projekti / Programi
Jedrska kvadropolna resonanca in šibka magnetna polja
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| 2.06.00 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P180 |
Naravoslovno-matematične vede |
Meroslovje, fizikalna instrumentacija |
| P250 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: struktura, termične in mehanske lastnosti, kristalografija, fazno ravnovesje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
| B130 |
Biomedicinske vede |
Fiziološka biofizika |
| B140 |
Biomedicinske vede |
Klinična fizika, radiologija, tomografija, medicinska instrumentacija |
Fizika kondenzirane snovi, fazni prehodi, NQR, superprevodnost nizkih moči - SQUID senzorji, biofizika - spremljanje potovanja informacije v celici, medicinska fizika - modeliranje elektrofizioloških pojavov v električno aktivnih organih.
Raziskovalci (7)
Organizacije (1)
Povzetek
Bodoče raziskave bodo nadaljevanje in razširitev našega dosedanjega raziskovanja. Razdeliti ga je mogoče v tri skupine:a) Magnetno resonančne spektroskopije kondenzirane snovi s posebnim poudarkom na študiju faznih prehodov.Pri dosedanjih raziskavah smo pogosto uporabljali jedrsko kvadrupolno resonanco (NQR) kot spektroskopsko metodo, ki je z uporabo električnega kvadrupolnega momenta jedra kot mikroskopskega tipala zaznavala spremembe v kristalni strukturi in hkrati tudi spremljala mrežno dinamiko mikroskopskih gradnikov snovi v odvisnosti od temperature. Tako smo dobili dragocene merske podatke, ki so potrebni pri razumevanju in oblikovanju slike dogajanj v snovi, ki doživlja fazne prehode. Metodo smo v zadnjem obdobju dopolnili z merskim sistemom, ki uporablja občutljivi superprevodni senzor (SQUID) za zaznavanje najmanjših sprememb v elekronski magnetizaciji vzorca. Tako smo lahko razširili raziskave na študij magnetnih lastnosti novih organskih magnetov in molekularnih magnetov ter njihovih faznih prehodov v območju zelo nizkih temperatur. SQUID senzorje smo uporabili tudi za preliminarne raziskave študija jedrske magnetizacije in to problematiko bomo nadaljevali v naslednejm obdobju.b) SQUID senzorji so nam omogočili meritve in študij zanimivih elektrofizioloških pojavov v živi snovi. Kajti povsod, kjer so prisotni tudi najmanjši tokovi, jih spremlja magnetno polje, kot sledi iz osnovnih fizikalnih zakonov. Ta izredno šibka magnetna polja je mogoče neinvazivno zaznati z omenjenimi senzorji in tako dopolniti obstoječa spoznanja, ki temeljijo na pogosto invazivnih meritvah električnih potencialov. Te vrste raziskave smo izvajali na preprostih živih sistemih, ki jih je sestavljala ena sama celica (npr. celica zelene alge chara corallina) , kjer smo kot prvi uspeli pokazati, da so biomagnetne meritve in s tem dopolnilne raziskave elektrofiziologije možne tudi na rastlinskih celicah.Na drugi strani smo pa tudi pomagali pripeljati neinvazivne biomagnetne raziskave do kliničnih laboratorijev za raziskave in spremljanja nekaterih patoloških sprememb na srcu in na možganih. Naš prispevek je bil tukaj predvsem na področju analize meritev, modelskih študij in ustvarjanja nove programske opreme .c) SQUID magnetometri so superprevodne naprave in potrebujejo za svoje delovanje ustrezno nizkotemperaturno okolje.Pri klasičnih superprevodnikih je to temperatura tekočega helija (4 K), pri visokotemperaturnih superprevodnikih pa tudi že temperature tekočega dušika (77 K). Iz spremljevalnih kriotehniških raziskav se je v laboratoriju razvila tudi koristna aplikacija, ki je vodila do različnih izvedb majhnih kriosistemov. To smo razširili do sodelovanja z industrijo in pričakujemo, da bomo skupaj uspeli tudi v bližnji bodočnosti, ko bodo taki mali kriosistemi postali nujno potrebni sestavni del novonastajajočih hibridnih krioelektronskih komponent.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalni program, ki ga izvajamo, je od vsega začetka sovpadal z raziskavami v fiziki faznih prehodov in fiziki superprevodnih senzorjev v mnogih svetovnih centrih, ki raziskujejo ta področja fizike. Vedno smo bili vpeti v različna sodelovanja z laboratoriji v Evropi (Helsinki, Berlin, Goettingen, Stuttgart,Paris) in Ameriki (Seattle, Bozeman, Berkeley, Salt Lake City, Baltimore, Halifax). Tako prispeva naše raziskovalno delo delček v svetovni mozaik znanja na področju fizike kondenzirane snovi, biofizike in medicinske fizike. Pri vseh sodelovanjih smo bili enakovredno partnerji in je bil naš prispevek primerljiv. V nekaterih primerih smo dosegli skupaj dosežke, ki so doživeli visoko število citatov. Biomagnetne raziskave zahtevajo zelo drago in zahtevno opemo, če želimo izvajati te raziskave na kliničnem nivoju. Tukaj smo navezani izključno na meritve v tujini, vendar lahko dodamo, da smo si ravno z uspešnimi rešitvami, ki smo jih dosegli v tujini, zagotovili sodelovanje in souporabo merskih sistemov tudi za naše prihodnje raziskave. Ves čas so ob raziskavah v naši skupini rastli diplomanti fizike. Več mladih raziskovalcev je doseglo magistrske in doktorske nazive.Pričakujemo, da bomo v bližnji bodočnosti segli tudi z našimi aplikativnimi raziskavami pri majhnih kriosistemih na mednarodno področje izmenjave prototipnih sistemov in morda celo korak dalje.
Pomen za razvoj Slovenije
Vse naštete misli v točki 1.5.2 so seveda smiselne tudi za Slovenijo, saj je v naravoslovju nemogoče raziskovati in pri tem ne koristiti domačemu okolju, če hkrati koristijo raziskave tujemu okolju. Zgodi se lahko, da je daljši časovni premik med raziskavami in direktno uporabo raziskanega. Lahko je uporaba znanja, ki je bilo pridobljeno z raziskovalnim delom, v domačem okolju za nekatere subjekte težko prepoznavna. Iz naših večdesetletnih izkušenj lahko zapišemo, da se po daljši aktivnosti na področju osnovnih raziskav zelo pogosto izluščijo tudi praktično uporabna spoznanja. Naša znanja so doslej vodila vsaj do 10 skupnih projektov z raznimi vejami tehnološko bolj razvitega dela slovenske industrije.Podobno tudi sedaj nadaljujemo s sodelovanjem z manjšo ustanovo, ki je aktivna na področju uporabe aplikacij majhnih kriosistmov. To je tehnološko zelo zahtevno delo in industrijski partner lahko veliko pridobi pri sodelovanju z raziskovalci le, če ima dostop do dosežkov visoke tehnologije na področju novih materialov in obdelave kovinskih in nekovinskih površin. Podobne zahteve veljajo tudi za področje medicinske fizike, kjer smo v sodelovanju s tujimi partnerji razvili nove neinvazivne diagnostične metode, ki so obetavne pri nekaterih boleznih srca. Te metode prihajajo v nove klinične laboratorije, a so zaenkrat zaradi (pre)visoke cene manj dostopne. Izgradnjo in postavitev takega merskega sistema v klinično okolje (Univerzitetna Klinika FU Berlin, Steglitz) smo vodili raziskovalci naše skupine in so nam zato vse plati takega projekta dobro znane. Nič novega ne bom zapisal z izjavo, da je marsikateri slovenski raziskovalec uspešen prenašalec zapletenih raziskovalnih dosežkov v družbeno infrastrukturo - toda to je veliko laže izvesti v tujini. Sredstva, ki so na voljo v Sloveniji, omogočajo le izjemno majhno število takih prenosov. Zato jih je tudi veliko teže pametno razporediti med najprimernejše nosilce. Mislim, da ni prav nič narobe, če je naše raziskovalno delo tako naravnano, da so voditelji raziskav sposobni vzgojiti vrhunske raziskovalce; tudi če nekateri od njih dosežejo prenose znanja v družbeno infrastrukturo na tujem, je to slovenski dosežek, ki bo prej ali slej koristen Sloveniji.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
