Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARRS

Fizika mehkih snovi: modeliranje, eksperimenti in aplikacije

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.02.00  Naravoslovje  Fizika   

Koda Veda Področje
P002  Naravoslovno-matematične vede  Fizika 
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 
Ključne besede
fizika kondenzirane materije, tekoči kristali, polimeri, liposomi, geli, molekularna dinamika, NMR, relaksometrija, prikazovalniki, fazni prehodi, ureditveni parameter, strukturni defekti, površine
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (10)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  01114  dr. Marija Jamšek-Vilfan  Naravoslovje  Raziskovalec  2001 - 2003  188 
2.  08612  dr. Samo Kralj  Naravoslovje  Raziskovalec  2001 - 2003  889 
3.  03426  mag. Bojan Marin  Naravoslovje  Raziskovalec  2001 - 2003  93 
4.  07926  Silvano Mendizza    Raziskovalec  2001 - 2003 
5.  15646  dr. Rok Petkovšek  Tehnika  Raziskovalec  2001 - 2003  252 
6.  01120  dr. Janez Pirš  Naravoslovje  Raziskovalec  2001 - 2003  238 
7.  08737  Silvija Pirš    Raziskovalec  2001 - 2003  80 
8.  21609  dr. Andrej Vilfan  Naravoslovje  Raziskovalec  2001 - 2003  232 
9.  11035  dr. Aleksander Zidanšek  Naravoslovje  Raziskovalec  2001 - 2003  347 
10.  07110  dr. Slobodan Žumer  Naravoslovje  Vodja  2001 - 2003  1.021 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  85.872 
Povzetek
Tema raziskav predloženega programa je fizika mehkih snovih, in sicer modeliranje, eksperimenti in aplikacije. Raziskave bodo osredotočene na delno orientacijsko urejene mehke snovi, ki so mikroskopsko omejene s površinami. Njihovo vedenje se zaradi interakcij s površino, zloma simetrije in manjšega števila molekul v ensemblu bistveno razlikuje od vedenja neomejenih sistemov. V okviru predlaganega programa nameravamo raziskati predvsem naslednja odprta vprašanja: "Deformacije ob površini: površinsko urejanje in sile v tekočih kristalih (TK)". Mikroskopski opis obnašanja molekul pri različnih vrstah medmolekulske interakcije bomo poskušali povezati z makroskopskim opisom. Poseben pooudarek bo na opisu deformacij ob trdni površini in iskanju vzrokov za orientacijsko sidranje molekul na površini. Študirali bomo povezavo med gradientom parametra urejenosti, ki ga povzroči površina, in pojavom deformacij polja smeri urejenosti v njeni bližini. Nadalje bomo raziskali vpliv koloidnih delcev, razpršenih v izotropnem tekočem kristalu, na urejenost TK. Do sedaj ni poznano, kdaj prevlada med delci privlačna sila, ki je posledica spremembe velikosti parametra urejenosti, in kdaj odbojna sila, ki se pojavi zaradi deformacije polja smeri urejenosti."Dinamika TK": Teoretično razumevanje dinamike TK nameravamo poglobiti v več smereh. Poskusili bomo pojasniti vlogo singularnosti točkastih in linijskih defektov pri upočasnitvi spektra ekscitacij v nematski fazi, za katerega so doslej običajno privzeli, da ga določajo le fluktuacije smeri urejenosti. Posvetili se bomo kolektivni dinamiki nematskih TK v luknjičavih sredstvih z votlinicami nepravilne oblike, ki imajo velik pomen za prihodnjo generacijo TK elektrooptičnih naprav. Teoretične raziskave bomo dopolnjevali z eksperimentalnimi (NMR, optiene metode, mikroskopija na atomsko silo). Uporabljali bomo tudi doma narejene vzorce, ki imajo le nekaj molekularnih dolžin debelo plast TK in dobro definirano topologijo. "Struktura in stabilnost defektov": Raziskave defektov v TK so zanimive tako s stališča osnovnih raziskav kot tudi za izboljšanje tehnologije TK prikazovalnikov. Teoretično in eksperimentalno bomo raziskali, kako je stabilnost različnih struktur smektične C* faze v planparalelni celici odvisna od velikosti celice, elastičnih lastnosti ter pozicijskega in orientacijskega sidranja. Da bi omogočili izgradnjo optimalne celice, bomo poskusili razložiti mehanizem orientacije ševrona, nastanka cikcakastih defektov in vpliv različnih distanenikov.S kompleksnim pristopom k študiju prostorsko omejenih TK nameravamo raziskati povezavo med dogajanji na mikroskopskem nivoju in makroskopskimi lastnostmi, ki so odločilnega pomena pri uporabi TK za prikazovalnike. V okviru programa nameravamo postopno razširiti raziskave tudi na druge materiale, ki so uporabni za izboljšanje učinkovitosti tehnoloških procesov in v medicini, npr. pri raziskavah selektivnega transporta biološko aktivnih molekul in genov. Med te materiale sodijo liposomi, "pametni" geli, aerogeli in nekatere vrste polimerov.
Pomen za razvoj znanosti
Glavni predmet raziskav v okviru predlaganega programa so neurejeni in delno urejeni sistemi mehke snovi, ki so omejeni s trdimi površinami na mikroskopski skali. Zaradi interakcij s površino, zloma simetrije in manjšega števila molekul v skupku se mehke snovi v omejeni geometriji obnašajo bistveno drugače kot prosti sistemi. Predvidevamo, da bodo predlagane raziskave, ki naj bi združevale teoretične modele, eksperimente in simulacije, dale izvirne znanstvene rezultate in s tem v svetovnem merilu prispevale nova spoznanja na področju fizike mehkih snovi. Naš prispevek naj bi bil predvsem boljše razumevanje vpliva trdnega substrata, defektov in prostorske omejenosti na dinamiko molekul. Naš prispevek ni omejen le na TK, ampak seže bistveno globlje v fiziko kondenzirane materije, kjer so odprta številna vprašanja v zvezi s površinami, taljenjem v dveh dimenzijah, defekti, moduliranimi strukturami in naključnimi procesi. V primeru prostorsko omejenih TK se spoznanja, pridobljena pri osnovnih raziskavah, prenašajo na uporabne raziskave pri razvoju elektrooptičnih naprav, ki temeljijo na električno nadzorovani dvolomnosti, odbojnosti ali sipanju svetlobe.Druge raziskave s področja novih materialov (liposomi, "pametni" geli, aerogeli, polimeri), ki bodo postopoma vključene v predlagani program, naj bi prispevale osnovne znanje, ki bo uporabno pri izboljšanju učinkovitosti tehnoloških in energijskih procesov ter v medicini pri selektivnem transportu biološko aktivnih molekul in genov.
Pomen za razvoj Slovenije
Osnovne raziskave v okviru predlaganega raziskovalnega programa bodo prispevale nova spoznanja na področju fizike delno urejenih sistemov v stiku s površino. Na eni strani so ta spoznanja pomembna v fiziki mehkih snovi nasploh in kot taka pomenijo enakopravno vključevanje znanosti v Sloveniji v svetovna prizadevanja po novih spoznanjih na tem področju. Poleg tega pomenijo kontinuiteto in omogočajo nadaljnji razvoj področja fizike kondenzirane materije v Sloveniji. Ob raziskovalnemu delu, ki bo združevalo teoretične simulacije in modeliranje, eksperimentalne raziskave in aplikacije v začetni fazi, se bodo izobraževali mladi raziskovalci in pridobivali potrebna znanja za kasnejšo vključitev bodisi v raziskovalne ustanove ali gospodarstvo.Na drugi strani pa predlagane raziskave vplivajo neposredno na izboljšanje tehnoloških procesov pri izdelavi elektrooptičnih prikazovalnikov na osnovi feroelektričnih tekočih kristalov, pri razvoju tekočekristalnih zaslonov visoke ločljivosti in optičnih zaslonk.Osnovne raziskave na tem področju so potrebne tudi za uspešno realizacijo uporabnih projektov, s katerimi smo vključeni v mednarodni tehnološki razvoj (npr. NATO projekt: LCD optical light shutter for eye protection.).
Najpomembnejši znanstveni rezultati Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Zaključno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno