Projekti / Programi
01. januar 2009
- 31. december 2014
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| 2.09.00 |
Tehnika |
Elektronske komponente in tehnologije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Tekoči kristali, mehka snov, optika, nelinearna optika, integrirana optika, laserji, biomedicinska optika, laserska medicina, optična pinceta
Raziskovalci (22)
Organizacije (2)
Povzetek
Raziskovalni program je osredotočen na raziskave optičnih pojavov v mehki snovi in na aplikacije v optoelektroniki, informacijski tehnologiji in medicini. Sestavljen je iz štirih sklopov. Prvi so raziskave površinskih interakcij tekočih kristalov in sorodnih delno urejenih snovi, poršinsko urejenih polimerov, posebej še fotoobčutljivih, in adsorbiranih velikih molekul z optično spektroskopijo in nelinearnimi optičnimi metodami. Raziskovali bomo tudi tekočekristalne kompozite, kot so holografske disperzije tekočih kristalov v polimerih. Drugi del so raziskave elementov integrirane optike, nelinearnih optičnih elementov in holografskega shranjevanja podatkov. Tretji del zajema študij interakcije svetlobnih sunkov z biološkimi tkivi in razvoj novih diagnostičnih ter terapevtskih aplikacij s področja laserske medicine. Četrti del predstavljajo raziskave z optično pinceto, od stohastične rezonance pri Brownovem gibanju do eksocitoze celic in vesiklov ter študij molekularnih motorjev.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave linearnih in nelinearnih interakcij svetlobe s snovjo so trenutno eno najbolj aktivnih področij fizike. To je deloma zaradi izjemne uporabnosti spektroskopskih in optičnih metod ne le v fiziki, temveč tudi v kemiji, biologiji, raziskavah materialov in medicini, deloma pa zaradi velikega bogastva optičnih pojavov, ki od izuma laserja pred skoraj 50 leti še do danes niso v celoti raziskani. Poleg tega se je v zadnjih dveh desetletjih zelo povečal tehnološki pomen optičnih pojavov v snovi, na primer pri prenosu, procesiranju in predstavitvi informacij, meritvah v okolju in v medicini. Tudi raziskave mehke snovi, ki zajema sisteme od delno urejenih tekočin do živih celic, se danes zelo hitro razvijajo. Program se umešča na sredino teh trendov, saj povezuje raziskave in uporabo optičnih pojavov z raziskavami mehke snovi. Rezultati programa prispevajo k svetovnemu znanju in napredku, kar se kaže predvsem v obliki znanstvenih člankov v priznanih mednarodnih revijah. Raziskave na področju tekočih kristalov, tekočekristalnih elastomerov (TKE) in nelinearne optike dajejo rezultate, uporabne v fotoniki. To je moderno tehnološko področje, ki obeta velik napredek predvsem za informacijske tehnologije, na primer pri prenosu optičnih signalov, procesiranju ali slikovni predstavitvi podatkov. Naša raziskovalna skupina je znatno prispevala k napredku na tem področju z odkritjem feromagnetne faze v suspenziji magnetnih ploščic v tekočem kristalu, z eksperimentalno potrditvijo teorije mehke elastičnosti v TKE in s študijem primernosti svetlobno občutljivih TKE za izdelavo optičnih uklonskih mrežic. Na področju raziskav biomimetičnih sistemov smo dosegli pomemben uspeh. Naredili smo umetne migetalke in podrobno proučili učinkovitost njihovega črpanja. Modelski sistem smo nato uporabili za razumevanje črpalnega mehanizma in hidrodinamske sinhronizacije migetalk v naravi. G-kvadrupleksi so skupaj z encimom telomerazo odgovorni za vzdrževanje dolžine telomerov in so posledično vključeni v okoli 85% vseh rakastih obolenj. Zaradi navedenega v zadnjem času postajajo obetavna tarča obsežnega razvoja novih zdravil proti raku. Naša študija na tem področju se je osredotočila na iskanje novih učinkovitih strategij za zunanjo regulacijo tvorbe G-kvadrupleksnih formacij ter kontrolo njihovih medsebojnih interakcij, ki so pomembne za nadaljnji napredek na poti k aplikacijam. Raziskave na področju biomedicinske optike in laserske medicine prinašajo originalne znanstvene prispevke v svetovnem merilu. Nove optične metode za neinvazivno karaterizacijo bioloških tkiv (npr. SFTR, VRS, LSI) predstavljajo pomembno orodje za raziskave procesov in potencialno možnost za individualno vodenje terapije. Naš unikaten sistem za nekontaktne meritve lasersko induciranih temperaturnih profilov v bioloških tkivih s tehniko sunkovne fototermalne radiometrije (SFTR) ima rekordno natančnost in prostorsko ločljivost ter omogoča edinstven pristop k študiju izbranih patologij in interakcije svetlobnih sunkov z biološkimi tkivi. Sistemi za hitro prototipno izdelavo mikrostruktur imajo pomembno vlogo na različnih raziskovalnih in tehnoloških področjih od osnovnih raziskav v nanoznanosti do razvoja tehnologij mikrofluidičnih vezij. Razvili smo nov fotolitografski sistem za nekontaktno mikrostrukturiranje LDI (laser direct imaging), ki je namenjen hitri izdelavi različnih mikroskopskih struktur. V teraherčnem delu elektromagnetnega spektra je še mnogo prostora za nove aplikacije, npr. v prepoznavanju snovi in nedestruktivnem preizkušanju materialov. Za doseganje večje spektralne gostote so primernejši izvori, ki oddajajo daljše sunke, delujejo pa na principu generacije razlike frekvenc dveh laserskih sunkov. Izdelali smo dvofrekvenčni laser, ki v kombinaciji s THz generatorjem predstavlja pomemben korak pri razvoju takih THz izvorov.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalni program Svetloba in snov je za Slovenijo pomemben, ker zagotavlja vzdrževanje stika s svetom na znanstveno-raziskovalnem področju, ki ima širok pomen tako v osnovni znanosti kot tudi v tehnologiji in daje osnovo za pouk mladih strokovnjakov. Pridobljeno znanje na področju tekočih kristalov, modernih kompozitnih materialov, biofizike in fizike površin, aplikacij v laserski tehniki, optoelektroniki in uporabi laserjev v medicini lahko izrabi tudi slovensko gospodarstvo. Omogoča pa tudi vključevanje Slovenije v evropske in druge mednarodne raziskovalne programe. Pri tem je treba poudariti, da je značilnost raziskav tesna povezanost osnovne znanosti in aplikacij, kar omogoča hitro prehajanje raziskovalcev iz znanosti v tehnološko prakso. Tesen stik s svetom, ki ga gojimo raziskovalci na programu, zagotavlja, da se program lahko vključuje v mednarodne raziskave. V Sloveniji imamo razvito optoelektronsko industrijo, s katero je program tesno povezan. Program zagotavlja usposobljene mlade strokovnjake in nova znanja, kar je bistveno za ohranjanje konkurenčnosti v svetu. Dosedanje delo raziskovalcev v skupini je že konkretno prispevalo k razvoju laserjev in njihove uporabe v okviru delovanja podjetja Fotona d.d.. V sodelovanu s podjetjem LPKF, Laser & Elektronika, d.o.o., razvijamo nove laserske litografske tehnike. Na področju tekočekristalnih preklopnikov smo že v preteklosti plodno sodelovali z uspešnim podjetjem Balder. Raziskave neliearnih optičnih pojavov, laserskih sistemov in uporabe laserjev v medicini so podpora razvoju in se lahko tudi direktno prenesejo v medicinsko prakso. Raziskave na področju biomimetike in molekularne biofizike so ene prvih te vrste v državi in predstavljajo priložnost za razvoj bionanotehnološkega področja pri nas. Raziskovalna skupina je intenzivno vpeta v mentorsko dejavnost in tesno povezana s Fakulteto za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani in Fakulteto za strojništvo Univerze v Mariboru. Člani skupine smo bili mentorji za diplome, magisterije in doktorate s področja optike in uporabe optičnih metod v fiziki. Pri tem smo zelo relevantni za lokalni razvoj, saj je več kot polovica naših doktorandov po doktoratu našla zaposlitev v gospodarstvu. V okviru programa usposabljamo in izobražujemo strokovnjake na področju optičnih metod, sipanja svetlobe, optične spektroskopije in uporabe ter izdelave laserjev. Poleg domačih študentov in mladih raziskovalcev smo gostili in izobraževali tudi doktorske študente iz tujine. Poleg tega smo tudi avtorji študijskih gradiv, skript, zbirk nalog in učbenikov z recenzijo za različne stopnje izobraževanja, s čemer skrbimo za širjenje znanja in uveljavljanje slovenskega strokovnega izrazoslovja. Člani skupine pokrivamo vse optične predmete na Fakulteti za matematiko in fiziko na prvi, drugi in tretji bolonjski stopnji študija fizike, kar nas dela nepogrešljive pri izobraževanju perspektivnega in zaposljivega kadra. V okviru programa teče tudi neposredno sodelovanje med raziskovalci z univerze in z inštitutov, kar prinaša uspešnejše povezovanje raziskovalnega z izobraževalnim sektorjem.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
