Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Dinamika kompleksnih nanosnovi

Obdobja
Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
1.02.00  Naravoslovje  Fizika   

Koda Veda Področje
P002  Naravoslovno-matematične vede  Fizika 

Koda Veda Področje
1.03  Naravoslovne vede  Fizika 
Ključne besede
ultrahitra dinamika nastanek izvedenih, tekmovanje parametrov ureditve, manipulacija faznih prehodov, preklapljanje v skrita stanja, študij transporta v metastabilnih stanjih, novi nanomateriali za nanoelektroniko, sinteza in novi materiali, razvoj teorij nehomogenih funkcionalnih snovi
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (40)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  52368  dr. Izidor Benedičič  Fizika  Tehnični sodelavec  2018 - 2019  17 
2.  35461  dr. Miloš Borovšak  Fizika  Mladi raziskovalec  2015 - 2016  48 
3.  35570  dr. Tetiana Borzda  Fizika  Mladi raziskovalec  2015 - 2016  32 
4.  34429  dr. Jože Buh  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2016  39 
5.  52266  dr. Yelyzaveta Chernolevska  Fizika  Raziskovalec  2018 - 2021  18 
6.  37936  Sabina Cintauer    Tehnični sodelavec  2015 - 2017 
7.  38494  dr. Steve Daniel Conradson  Fizika  Raziskovalec  2016 - 2021 
8.  51532  Michele Diego    Tehnični sodelavec  2018 - 2019  28 
9.  28720  dr. Christoph Gadermaier  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2018  180 
10.  38491  dr. Iaroslav Gerasimenko  Fizika  Raziskovalec  2019 - 2020  84 
11.  53742  Davor Grabnar    Tehnični sodelavec  2019 - 2021 
12.  53140  Ula Groznik    Tehnični sodelavec  2019 - 2021 
13.  54961  Gregor Jecl  Fizika  Mladi raziskovalec  2021  23 
14.  19274  dr. Viktor Kabanov  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2021  373 
15.  28803  Martina Knavs    Tehnični sodelavec  2021  32 
16.  37463  Andrej Kranjec  Fizika  Mladi raziskovalec  2015 - 2021  14 
17.  52265  Špela Križ    Tehnični sodelavec  2018 - 2019 
18.  38373  dr. Ivan Madan  Fizika  Raziskovalec  2016  37 
19.  11241  dr. Tomaž Mertelj  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2021  351 
20.  04540  dr. Dragan D. Mihailović  Fizika  Vodja  2015 - 2021  1.219 
21.  52054  dr. Anže Mraz  Fizika  Mladi raziskovalec  2018 - 2021  42 
22.  15288  dr. Aleš Mrzel  Kemija  Raziskovalec  2015 - 2021  286 
23.  50504  dr. Mimoza Naseska  Fizika  Mladi raziskovalec  2017 - 2021  39 
24.  29538  dr. Andrej Petelin  Fizika  Raziskovalec  2018  59 
25.  50729  Laura Pipan Petan    Tehnični sodelavec  2017 - 2018 
26.  36357  dr. Matej Prijatelj  Energetika  Mladi raziskovalec  2015 - 2017  21 
27.  39152  dr. Jan Ravnik  Fizika  Mladi raziskovalec  2016 - 2019  67 
28.  33427  dr. Peter Rodič  Kemija  Raziskovalec  2015  157 
29.  34618  dr. Anastasia Samodurova  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2017  17 
30.  56018  mag. Ankita Sarkar  Fizika  Tehnični sodelavec  2021  13 
31.  31085  dr. Ljupka Stojčevska Malbašić  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2017  73 
32.  28483  dr. Jure Strle  Fizika  Raziskovalec  2015 - 2018  37 
33.  34608  Damjan Svetin    Tehnični sodelavec  2015 - 2021  71 
34.  33800  Petra Šutar    Tehnični sodelavec  2015 - 2021  66 
35.  35484  dr. Peter Topolovšek  Fizika  Mladi raziskovalec  2015 - 2016  45 
36.  38346  dr. Igor Vaskivskyi  Fizika  Raziskovalec  2016 - 2021  123 
37.  52148  mag. Yevhenii Vaskivskyi  Fizika  Tehnični sodelavec  2018 - 2021  49 
38.  36938  dr. Daniele Vella  Fizika  Tehnični sodelavec  2016  71 
39.  53743  dr. Rok Venturini  Fizika  Mladi raziskovalec  2019 - 2021  48 
40.  50514  dr. Jaka Vodeb  Fizika  Raziskovalec  2017 - 2021  63 
Organizacije (1)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.976 
Povzetek
Cilj raziskovalnega programa je raziskava neravnovesne dinamike nelinearnih kompleksnih sistemov kondenzirane snovi z uporabo kombinacije skrbno izbranih eksperimentalnih in teoretičnih metod. Glavna izvirna ideja za to pionirsko raziskavo naše skupine je, da neergodični prosto razvijajoči se sistemi razkrivajo povsem drugačno fiziko kot tradicionalni eksperimenti, ki so izvedeni pod ergodičnimi pogoji, v katerih je voden le eden od zunanjih parametrov, kot so npr. temperatura, tlak, zunanje polje, itd. V časovno razvijajočih se sistemih je dinamika prek prehoda z zlomom simetrije v glavnem določena z enim specifičnim tipom vzbujenega stanja brez vpliva drugih ekscitacij osnovnega vakuuma (elektroni, fononi, magnoni). Obdelali bomo temeljna vprašanja o efektu simetrije in temeljnih interakcij osnovnih mikroskopskih vakuumov na globalno izvedeno obnašanje. To nam bo dalo nov vpogled v mehanizme, ki vodijo do zlomov simetrije, in odprlo nove načine študije obnašanja snovi v neravnovesnih pogojih. Obenem pa obeta razvoj nove generacije elektronskih naprav osnovanih na kompleksnih materialih, zlasti obstojnih spominskih elementov. Eksperimenti bodo osredotočeni na meritve z novimi ultrahitrimi spektroskopskimi tehnikami, ki smo jih nekaj razvili tudi v naši skupini (npr. tri-pulzni eksperimenti »kozmičnega kaljenja«). Ti bodo komplementirani z nanoelektronskimi eksperimenti zlasti prenosa naboja z novo in revolucionarno večsondno tehniko tunelskega mikroskopiranja v kombinaciji z optičnimi vzbuditvami. Raziskovalna skupina je okrepljena z nekaj novimi člani, ki so prinesli sveže poglede in nove izkušnje, s katerimi bomo v zagnali nove eksperimentalne metode predlaganega programa. Poudarek bo na novih materialih, ki kažejo izvedene lastnosti kot rezultate kolektivnih ekscitacij, katerih fazne prehode med različno urejenimi stanji lahko preiskujemo v realnem času. Najzanimivejši sistemi so: a) sistemi z urejenim nabojem: plastoviti tri-teluridi in dihalkogenidi prehodnih kovin s kvazi enodimenzionalnimi verižnimi sistemi, b) oksidni in pniktidni superprevodniki, c) sistemi s tekmujočimi ureditvenimi parametri: pniktidi in vanadati redkih zemelj. Naša skupina bo svoje strokovno zanje uporabila tudi na raziskavah z bolj neposrednim potencialom praktične uporabe: dinamika elektronske relaksacije v materialih za sončne celice bo vodila k učinkovitejšim sončnim celicam in transportnim študijam novih nanostruktur brez fotovzbujanja. Zelo pomemben del aktivnosti naše skupine je sinteza novih materialov, ki kažejo različne funkcionalne lastnosti pomembne v tem kontekstu, z uporabo različnih tehnik, vključno z epitaksijo z molekularnim žarkom, ki nam bo omogočila sintezo vrhunskih novih materialov za raziskave, hkrati pa bo vodila k hitremu razvoju možnih aplikacij. Eksperimentalni napori bodo dopolnjeni s teoretičnim modeliranjem dinamike in urejanja nelinearnih sistemov, ki je bistveno za umestitev eksperimentalnega dela na višji nivo.
Pomen za razvoj znanosti
Program je nadaljevanje zelo uspešnega raziskovalnega dela iz obdobja 2008-2013 na “Dinamiki kompleksnih nanosnovi”. Sodeč po zgodovini objav (vključno s številnimi članki v Science, Nature revijah, PRL in podobno), ter uspehu pri vzpostavljanju novih raziskovalnih področij s pomočjo vrhunske opreme iz EU sredstev in drugih prestižnih virov (ERC projekt, Marie-Curie in drugi projekti iz 7. O.P.), so aktivnosti članov skupine zelo cenjene tako v Sloveniji kot v svetu. Skupina je našla uspešen recept za izvjajanje izvrstne znanosti, ki temelji na nizu študentov in majhnega števila dobro-koordiniranega izkušenega tima. Znanstveni pomen Študij razvoja sistemov skozi prehode z zlomom simetrije v kondenzirani materiji, ki zlomijo različne vrste simetrij (prostorsko, umeritveno, obrat časa, itd.) z opazovanjem enodelčnih in kolektivnih vzbuditev ima pomembne posledice v temeljni fiziki časovno se razvijajočih sistemov. Analogija s kozmologijo (npr. veliki pok) je še posebej ustrezna, kot jo diskutirajo Kibble, Zurek, Varma, Volovik in drugi. Zanimivi so tudi ostali sistemi, kot npr. zlomi simetrije, ki nastanejo pri trkih osnovnih delcev, ki jih tipično diskutirajo v okviru teorij na osnovi teorije Ginzburga in Landaua, kot je npr. standardni model. V širšem kontekstu sta fizika ekonomskih in socioloških sistemov očitna primera sistemov, ki gredo v času skozi prehode z zlomom simetrije. Pomembnost projekta je, da lahko izbiramo različne simetrije v različnih laboratorijskih sistemih za posnemanje nedostopnih ali realno neponovljivih prehodov z zlomom simetrije kot so veliki pok in borzni zlomi. Nastanek različnih simetrij je možno raziskati z ustrezno izbiro sistema, kar omogoči pomembne analogije. Primer je analogija vrtincev in domenskih sten s kozmičnimi strunami in "branami". Analogi temne snovi se ponujajo s šibko sklopljenimi vzbuditvami, kot so fononi. Manipulacija prehodov z zlomom simetrije je temeljnega pomena kot sredstvo za usmerjanje sistemov v skrita urejena stanja, ki niso dosegljiva pri ergodičnih pogojih, kar odpira okno v tako imenovana “vzporedna vesolja”. (Širši vpliv trenutnih raziskav je bil predstavljen v predavanju TEDx (http://www.youtube.com/watch?v=FnL7I6tESAs&sns=em). Polje teh raziskav se hitro širi in prva mednarodna konferenca na temo "Higgsovih bozonov v kondenzirani snovi" bo organizirana na Yukava Institute v Kyotu v letu 2014. Poleg tega so nam zaupali organizacijo mednarodne konference Photoinduced Phase Transitions PIPT5 junija 2014 na Bledu in konferenco Flatlands beyond graphene v letu 2015, kar odseva ugled naše skupine na področju. Predlagane raziskave imajo številne tehnološke "spin-offe". Prvi prihaja iz podporne znanosti o materialih, ki vodi do nove funkcionalnosti nanomaterialov, kar je bilo že dokazano v preteklosti (npr. MoSI v baterijah, katalizi, substratih za prepoznavne senzorje in dodatkih lubrikantov). Razumevanje relaksacije energij fotovzbujenih elektronov je neposredno relevantno za razumevanje prenosa naboja in učinkovitosti solarnih celic ter drugih funkcionalnosti. Preliminarni uspeh smo demonstrirali pred kratkim v članku, kjer smo dosegli sistematično 18% izboljšanje izkoristka. Od takrat smo dosegli tudi do 60% izboljšanje, kar je izjemen dosežek, saj je bil napredek tipično počasen, s tipičnimi izboljšanji manjšimi od 10%. Naslednja kategorija “spin-offov” je še bolj razburljiva in prihaja od fotoinduciranih prehodov samih. Kontrola prehodov z zlomom simetrije v času je zelo pomembna v bodoči elektroniki, še posebej pomnilnikih. Potencialno revolucionarni razvoj je uporaba fotoinduciranega ali tokovno injeciranih prehodov v skrita stanja (Stojchevska et al., Science, 2014) za trajne pomnilne elemente, ki bi lahko premostili špranjo v hitrosti med hitrim dinamičnim in statičnim masivnim pomnilnikom, ki omejuje razvoj računalnikov že od leta 1980 (IBM report, G.W. Burr, 2013). Naš pristop je potencialno konkurenčen memristorju (HP), spinsko-navornemu spominu (STM) in
Pomen za razvoj Slovenije
Uvajanje novih tehnologij in raziskovalnih področij Raziskovalni program uvaja številne nove interdisciplinarne tehnologije ter nova in originalna raziskovalna področja v Sloveniji, še posebej časovno ločljivo spektroskopijo, nanoelektroniko in nanolitografijo (z elektronskim žarkom in uporabo običajnih laserjev). Izdelava FET nanonaprav, atomska enoslojna depozicija (ALD) ter MBE, so popolnoma nove tehnike v Sloveniji. Razvoj opreme LT4 Omicron, ki omogoča STM/AFM/SEM je prvi te vrste na svetu. Spin-off podjetja V zadnjih desetih letih so člani raziskovalnega programa odprli dve spin-off podjetji (Mo6 in NANOTUL). Področje prehodnih kovin, skupaj z njihovimi oksidi, karbidi, sulfidi in nitridi, predstavlja zelo zanimivo področje med kemijskimi in fizikalnimi znanostmi ter tehnologijo. Veliko teh spojin je tehnološko zelo pomembnih na različnih področijh uporabe - od elektronike, za trdna maziva, nanokompozite in materiale za shranjevanje in pretvorbo energije. Naslednje načrtovano odcepljeno podjetje bo razvijalo komercialno zelo zanimivi večkanalni detektor za femtosekundno spektroskopijo. Prototip je v fazi testiranja. Upravljanje z raziskovalno opremo Člani raziskovalnega programa so vodili nabavo in vzdrževanje številne raziskovalne opreme: FIB, ALD, MBE, AFM Raman, 4-sondni STM/AFM/SEM. Opremo smo določili in vpeljali v delovanje v sklopu naše skupine v okviru Centra odličnosti za nanoznanosti in nanotehnologije - Nanocentra, ki ga vodi vodja te programske skupine. Oprema, ki je bila nabavljena s sredstvi pridobljenimi v okviru evropskih skladov za prestrukturiranje, je namenjena za uporabo v akademskih krogih in pri industrijskih partnerjih. Usposabljanje študentov za industrijo Študentje, ki so se usposabljali v okviru programske skupine, so kot vrhunsko usposobljeni raziskovalci našli zaposlitev v slovenski industriji, zlasti v podjetjih z visoko dodano vrednostjo (npr. LPKF, Helios, BSH Bosh und Siemens Hausgeräte, Xpand, Litostroj Power) ali v tujini (npr. IEE Luxemburg, Ilmenau University, Nemčija, German Research School for Simulation Science). Sodelovanje z industrijo Močno sodelovanje poteka predvsem z LPKF - mednarodnim, srednje velikim visokotehnološkim podjetjem, s katerim razvijamo lasersko litografijo nove generacije (obstoječi sistem, ki smo ga razvili skupaj s Fakulteto za fiziko in matematiko Univerze v Ljubljani je komercialni produkt). Novi anorganski nanomateriali so v nenehnem razvoju za uporabo v kompozitih in premazih (Helios d.d., Cinkarna Celje d.d.). V bionanosenzorjih (Kolektor/Nanotesla institut), pri elektrodah za baterije, primeseh v sončnih celicah in v elektroniki pričakujemo komercialno uporabne rezultate. Pri tem ločimo med novimi uporabami materialov, ki so jih odkrili drugi v svetu in tistimi, ki smo jih odkrili sami. Slednji so kot dosežki veliko bolj zanimivi, do njihove uporabnost oz. komercializacije pa je navadno daljša pot. Dejavnosti industrije, kjer je možno sodelovanje z našo raziskovalno skupino, so zelo raznolika, od avtomobilske industrije, tiska, gospodinjskih aparatov, zdravil, laserjev itd.. Dosedanje sodelovanje raziskovalne skupine zajema podjetja iz različnih slovenskih regij (Idrija, Celje, Naklo, Domžale, Ljubljana), ki s svojimi izdelki nastopajo tudi na mednarodnih trgih. Mednarodna sodelovanja Raziskovalna skupina ima eno od vodilnih svetovnih vlog na svojem raziskovalnem področju in sodeluje s skupinami iz vodilnih univerz in inštitutov, kot so npr. UC Berkeley, Stanford University, Tokyo University, Max Planck in MIT.  Podeljena nagrada ERC Advanced grant v letu 2013 priča o kakovosti skupine in njen pomen za promocijo Slovenije kot znanstveno in tehnološko napredne države. Naša skupina trenutno sodeluje v številnih projektih EU: ERC Advanced Grant, Marie Curie ITN, HINT - EU projekt 7OP, več COST projektih in bilateralnih projektih. Raziskovalna skupina ima preko projektov CO Nanocentra dostop do preko 100 slovenskih in mednarodnih projektov, ki se n
Najpomembnejši znanstveni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati Letno poročilo 2015, vmesno poročilo
Zgodovina ogledov
Priljubljeno