Projekti / Programi
Samoorganizacija nanodelcev v 2D nematskih koloidnih kristalih; fotonski kristali in metamateriali
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.01 |
Naravoslovje |
Fizika |
Fizika kondenzirane materije |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
nanodelci, koloidi, tekoči kristali, samoorganizacija, fotonski materiali, metamateriali
Raziskovalci (8)
Organizacije (2)
Povzetek
Sposobnost spontanega urejanja-samourejanja delcev v geometrijsko pravilnih prostorskih strukturah je eden od najbolj pomembnih tehnoloških ciljev nanotehnologije in znanosti o koloidih. Namen predlaganega projekta je raziskati meje naravnih zakonitosti samourejanja koloidnih in nanodelcev v nematskih tekočih kristalih, z jasno zastavljenim ciljem – izdelati makroskopske samourejene 2D in potencialno 3D periodične strukture z namerno dodanimi kovinskimi defekti, ki omogočajo posnemanje fizikalnih lastnosti metamaterialov z negativnim lomnim količnikom. V skladu s tem nameravamo: (i) raziskati naravo samourejanja dielektričnih objektov krogelne in valjaste oblike, ki ga posredujejo strukturne sile v nematskih tekočih kristalih, in, (ii) raziskati naravo spontane prostorske segregacije kovinskih nanodelcev v bližini točkasti defektov in krožnih defektnih linij, ki se pojavijo v okolici koloidnih delcev v nematskem tekočem kristalu. S tem želimo posnemati prepletene kovinske prostorske mikro- in nano-strukture v obliki linij in krožnih rezonatorjev, ki so potrebni za izdelavo umetnih snovi z negativnim lomnim kvocientom. Novost in originalnost predlaganega projekta je v preprostosti idej in trdnem fizikalnem ozadju, ki temelji eksperimentalnih opažanjih samourejanja koloidnih delcev v nematskem tekočem kristalu, nedavno objavljenih v našem članku v reviji Science (I. Muševič et al., Science, Vol. 313, 954 (2006)). Rezultati projekta imajo lahko potencialno velik vpliv na tehnologijo na področju optike in fotonike, zlasti na področju fotonskih kristalov in metamaterialov.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati raziskav so pomembni v svetovnem merilu za razvoj znanosti o koloidnih sistemih. Področje nematskih koloidov, ki so disperzije mikroobjektov v nematskem tekočem kristalu, je relativno novo in se od leta 2004 razvija z izjemno hitrim tempom. Cilj raziskav je bil razumeti naravo povsem novih medkoloidnih sil, ki se pojavljajo v nematskih koloidih in ki do leta 2000 niso bile zelo dobro raziskane. Medkoloidne sile v tekočih kristalih odlikuje njihova velikost in doseg, ki sta za nekaj velikostnih redov višja kot v vodnih koloidnih sistemih. To omogoča nov pristop k samoorganizaciji koloidnih struktur v robustne 2D koloidne kristale, ki predstavljajo potencialno in povsem realno možnost uporabe v fotonskih kristalih in fotonskih napravah. V okviru raziskav smo pokazali na nove način samoorganizacije koloidnih delcev različnih velikosti, kar vodi do zanimivih hierarhično organiziranih koloidnih superstruktur. Te so po svoji naravi zanimive za uporabo v resonančnih elementih za metamateriale z negativnim lomnim kvocientom. Prav tako smo dosegli pomemben preboj pri razumevanju samoorganizacije in topoloških lastnosti paličastih nematskih koloidov, ki do sedaj niso bili raziskani. V zadnjem letu raziskav smo dosegli pomemben preboj pri razumevanju stabilnosti 3D koloidnih struktur in odkrili do sedaj neznane vezave koloidnih delcev v kiralnih nematskih kristalih, kar nas je pripeljalo do teorije vozlov in spletenih zank.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati naših projektnih raziskav so pomembno prispevali k uveljavitvi slovenske znanosti o mehki snovi v svetovnem merilu. O tem pričajo publikacije v priznanih revijah s področja fizike koloidnih sistemov, evropska patentna prijava s podočja metamaterialov, veliko število vabljenih predavanj v letu 2008, kakor tudi mednarodna nagrada vodji projekta, I. Muševiču v letu 2008. Podeljena mu je bila nagrada "Samsung Mid-Carreer Award in sicer za njegovo izjemno vplivno znanstveno delo na področju fizike tekočih kristalov v zadnjem obdobju 10 let. Prav tako smo v okviru projektne tematike pridobili tri mesta mladih raziskovalcev v okviru EU Marie Curie projekta Hierarchy, ki se je začel izvajati septembra 2008. Osnovna tema tega projekta devetih evropskih partnerjev so tekočekristalni koloidi in bo znatno vplivala na vključevanje slovenskih raziskovalnih skupin v evropski znanstveno-raziskovalni prostor.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
