Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Sodobni anorganski magnetni in polprevodni materiali

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.04.00  Tehnika  Materiali   
1.04.00  Naravoslovje  Kemija   
2.09.00  Tehnika  Elektronske komponente in tehnologije   

Koda Veda Področje
T150  Tehnološke vede  Tehnologija materialov 

Koda Veda Področje
2.05  Tehniške in tehnološke vede  Materiali 
Ključne besede
keramika, sinteze materialov, magnetni materiali, mikrovalovni feriti, magnetni nanodelci, polprevona keramika, PTCR termistorji
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (18)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  32402  Bernarda Anželak    Tehnični sodelavec  2009 - 2014  46 
2.  08761  dr. Irena Ban  Kemija  Raziskovalec  2009  298 
3.  36327  dr. Blaž Belec  Materiali  Mladi raziskovalec  2013 - 2014  83 
4.  26338  dr. Stanislav Čampelj  Materiali  Mladi raziskovalec  2009 - 2010  62 
5.  01360  dr. Mihael Drofenik  Kemija  Raziskovalec  2009 - 2012  770 
6.  34434  dr. Peter Dušak  Materiali  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  25 
7.  26478  dr. Sašo Gyergyek  Materiali  Raziskovalec  2009 - 2014  290 
8.  33403  dr. Petra Jenuš  Materiali  Mladi raziskovalec  2010 - 2014  156 
9.  29529  dr. Slavko Kralj  Materiali  Raziskovalec  2009 - 2014  250 
10.  14755  dr. Matjaž Kristl  Kemija  Raziskovalec  2009 - 2012  316 
11.  15148  dr. Darja Lisjak  Materiali  Raziskovalec  2009 - 2014  412 
12.  37477  Helena Macut  Materiali  Mladi raziskovalec  2014 
13.  10372  dr. Darko Makovec  Materiali  Vodja  2009 - 2014  666 
14.  29535  dr. Simona Ovtar  Materiali  Mladi raziskovalec  2009 - 2012  41 
15.  35476  dr. Olivija Plohl  Tekstilstvo in usnjarstvo  Mladi raziskovalec  2012 - 2014  103 
16.  29744  dr. Darinka Primc  Materiali  Mladi raziskovalec  2009 - 2013  44 
17.  34450  dr. Klementina Pušnik Črešnar  Kemija  Mladi raziskovalec  2011 - 2014  55 
18.  07992  dr. Igor Zajc  Materiali  Raziskovalec  2009 - 2014  71 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.590 
Povzetek
Program predvideva raziskave mikrovalovnih materialov na osnovi magnetnih spinelov, granatov in heksagonalnih feritov. Poudarek raziskav bo usmerjen v skupino heksagonalnih feritov, ki imajo zapleteno kristalno zgradbo. Uporabili bomo posebne metode, pri katerih lahko kontroliramo sintezo ustrezne strukture na nano nivoju: mehanokemijske sinteze, sol-gel postopek ter hidrotermalne sinteze so se že izkazali za ustrezne. Pripravljenim materialom bomo karakterizirali strukturo na nano nivoju z uporabo modernih elektronsko-mikroskopskih tehnik (SEM, EDXS, TEM, HREM, STEM, HAADF, EELS, ...) in rentgenske difraktometrije (XRD) v kombinaciji s specialnimi tehnikami, kot je Moessbauerjeva spektroskopija. Poleg tega so v okviru predlaganih raziskav zajeti kompozitni nanodeleci, t. j. nanodelci sestavljeni iz plasti različnih materialov. Primer kompozitnih nanodelcev so magnetni delci, prevlečeni s tankimi plastmi, ki služijo različnim namenom, od možnosti dispergiranja delcev v nosilni tekočini do zaščite delcev pred kemijsko reakcijo z okoljem ter prevleke delcev z aktivno snovjo (npr. zdravilom). Velik del raziskav bo posvečen sintezi novih kompozitnih nanodelcev, sestavljenih iz različnih funkcionalnih materialov, npr. iz magnetnih in feroelektričnih materialov ali magnetnih in izolacijckih materialov.
Pomen za razvoj znanosti
Program P2-0089 je posvečen predvsem raziskavam sinteze novih materialov. Pogosto je prav možnost sinteze ustreznega materiala ovira pri razvoju nekega znanstvenega ali tehnološkega področja. Poznamo primere, kjer so znani osnovni principi razvoja nekega znanstvenega področja, pa ni na voljo zahtevanega materiala. V teh primerih lahko znanje o sintezi ustreznih materialov omogoči pravo eksplozijo raziskav, novih izdelkov in tehnologij. Tak primer so na primer feromagnetni tekoči kristali, katerih obstoj sta Brochard in de Gennes napovedala že pred več kot štirimi desetletji, vendar pa je šele naš razvoj sinteze magnetnih nanoploščic BaFe12O19 omogočila prvi eksperimentalni dokaz njune teorije in bo, kar je še pomembneje, lahko omogočil nadaljnji znanstveni razvoj na področju in razvoj povsem novih tehnologij. Pozornost raziskav je bila posvečena predvsem kontrolirani sintezi nanodelcev, uravnavanju njihovih površinskih lastnosti, ter njihovemu spajanju v nove nanokompozitne materiale. Razvijali smo materiale na osnovi magnetnih nanodelcev, predvsem za uporabo v biomedicini, magnetne feritne materiale za visokofrekvenčno uporabo ter polprevodne feroelektrične keramike. Izpostavim lahko, da smo kot prvi uspeli sintetizirati zelo majhne nanodelcev heksaferitov. To je že omogočilo razvoj novih nanokompozitnih materialov, kot so zgoraj omenjeni feromagnetni tekoči kristali, seveda pa razvoj z uporabo nanodelcev sintetiziranih po naših metodah poteka tudi drugje v svetu. Razvili smo nove metode, ki omogočajo kontrolo površinskih lastnosti (funkcionalizacijo) nanodelcev. Pridobljeno znanje je osnova, tako za sintezo koloidnih suspenzij nanodelcev in za njihovo uporabo v medicini, kot tudi za njihovo nadaljnje spajanje v nanoskupke in nanokompozitne materiale. Sinteza stabilnih suspenzij superparamagnetnih nanoskupkov z ozko porazdelitvijo velikosti bo omogočila nove pristope k kontroli optičnih lastnosti suspenzij (magneto-optika) in s tem nove smeri razvoja fotonike. Po originalnem sinteznem postopku smo kot druga skupina na svetu (prvi so bili raziskovalci s Kalifornijske univerze) uspeli sintetizirati take magneto-optične suspenzije, pri čemer pa naša metoda omogoča mnogo lažjo proizvodnjo večjih količin. Razen v fotoniki so suspenzije superparamagnetnih nanoskupkov zelo zanimive tudi za uporabe povezane z njihovim magneto-reološkim učinkom. Naše raziskave na področju sinteze, funkcionalizacije in lastnosti nanodelcev so pomembno prispevale tudi k razumevanju vpliva nanodelcev na žive sisteme in so s tem pomembne za razvoj nanobiomedicine na eni strani in nanotoksikologije na drugi. Osnovno znanje pridobljeno z našimi raziskavami na področju mikrovalovnih magnetnih materialov bo vse bolj pomembno v bližnji prihodnosti, ko se bo meja delovnih frekvenc elektromagnetnih sistemov dvignila v območje milimetrskih valov (30-300 GHz). Pri tako visokih frekvencah lastne magnetne lastnosti običajnih materialov večinoma odpovedo, zato je potrebno razviti postopke za pripravo novih materialov. Tudi v tem primeru lahko pričakujemo, da bo uspešna rešitev problema ustreznih materialov privedla do splošnega dviga znanstvenega nivoja na področju, na primer, pri nadaljnjem razvoju nerecipročnih naprav. Naš viden prispevek na tem področju so metode za pripravo magnetno usmerjenih plasti barijevega heksaferita. Za njihov nanos iz stabilnih suspenzij je bilo potrebno preučiti sile, ki delujejo med magnetnimi nanodelci v suspenziji in z ustrezno površinsko obdelavo preprečiti magnetno aglomeracijo nanodelcev. Pridobljeno znanje bo osnova za razvoj številnih novih kompozitnih materialov, ki v plasti spajajo magnetne materiale z drugimi uporabnimi materiali. Posebno zanimivi so kompoziti, pri katerih sta dve uporabne lastnosti med seboj sklopljene, kot je to na primer pri magnetoelektričnih kompozitih, v katerih so sklopljene magnetne in feroelektrične lastnosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Glavnina raziskav je bila usmerjena k sintezi kompleksnih nanomaterialov in njihovi uporabi v medicini in tehniki. Metode, ki jih uporabljamo pri sintezi novih nanomaterialov ne temeljijo na uporabi drage opreme, ampak na izvirnih pristopih in poglobljenem znanju o osnovnih kemijskih mehanizmih postopkov. Pri razvoju novih metod sinteze materialov smo pozorni na to, da omogočajo relativno preprost prenos v industrijsko proizvodnjo. Tako imajo naše raziskave veliko uporabno vrednost za slovensko industrijo. Čeprav so raziskave na področju medicine predvsem temeljne, dejanska uporaba pa precej oddaljena, je lahko pridobljeno znanje praktično pomembno v sodelovanju s slovenskimi farmacevtskimi podjetji in manjšimi podjetji, ki zagotavljajo specializirane storitve v raziskavah na področju medicine. S tovarno Lek že uspešno sodelujemo pri razvoju zdravil na osnovi nanodelcev. Seveda pa bo znanje razvito v povezavi z medicino praktično uporabno tudi za razvoj novih tehnologij, izdelkov in storitev. Tu naj izpostavimo uporabo magnetne separacije v čiščenju vode, kjer smo sodelovali s tovarno Cinkarna Celje. Z raziskavami smo se tako tvorno vključevali v reševanje okoljske problematike čiščenja voda, ki je vse bolj pereča tudi v Sloveniji. Magnetna separacija je pomembna tudi v biotehnologiji in kemijski tehnologiji, na primer za nove magnetno izločljive (bio)katalizatorje, ki lahko zelo hitro najdejo uporabo v industriji, od proizvajalcev osnovnih kemikalij, preko biotehnologije in farmacije, do živilske tehnologije. Pripravili smo prve magnetne katalitzatorje in jih testiramo v relevantnih kemijskih procesih. Na področju magnetne separacije mikroorganizmov smo se vključili v razvoj novih pristopov v vinarstvu in pivovarstvu. Del naših raziskav je posvečen raziskavam keramik s pozitivnim temperaturnim koeficientom upornosti (PTKU), kjer že dolgo sodelujemo s tovarno Stelem. Raziskave povezane z magnetnimi in optičnimi materiali za optična vlakna pa smo izpeljali v sodelovanju s podjetjem Optacore. Da bi še pospešili prehod rezultatov naših raziskav v praktično uporabo smo ustanovili odcepljeno podjetje Nanos Scientificae d.o.o in pravno uredili njegove razmerje z IJS. V začetni stopnji bo podjetje tržilo naše znanje o funkcionalizaciji magnetnih nanodelcev predvsem v mednarodni raziskovalni sferi na področju biomedicine in fotonike. Ustanovljeno odcepljeno podjetje nam daje veliko možnosti za prenos novih tehnologij na tržišče. Ne nazadnje je program s svojo tematiko oral ledino v Sloveniji na področju nanomaterialov. Znanje, ki ga razširjamo v raziskovalno, pedagoško, industrijsko in družbeno okolje je pomembno za tehnološki in družbeni razvoj Slovenije. Program je z več (3-5, odvisno od obdobja) habilitiranimi visokošolskimi učitelji prispeval k dvigu pedagoške ravni. Člani programa se vključujemo v pedagoški proces na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerzi v Mariboru, Medicinski fakulteti Univerze v Mariboru in Mednarodni podiplomski šoli Jožefa Stefana. Nanomateriale sintetizirane v okviru programa uporabljajo v raziskavah številne druge slovenske raziskovalne skupine, predvsem s področja biologije, nanotoksikologije, fizike, elektrotehnike in biotehnologije. Sodelovali smo celo pri razvoju nove likovno umetniške tehnike v sodelovanju z Likovno akademijo Univerze v Ljubljani, ki temelji na manipulaciji suspenzije magnetnih nanodelcev v monomeru, pri čemer lahko obliko ohranimo s polimerizacijo.
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
Zgodovina ogledov
Priljubljeno