Grupa za mikro- i nanostrukturirane funkcionalizirane materijale

Opis istraživanja:

Ova istraživačka grupa objedinjuje eksperimentalna i teorijska istraživanja koja se u suradnji s kolegama s drugih odjela Fakulteta te drugih institucija najvećim dijelom provode u laboratorijima Odjela za fiziku. Njihova glavna poveznica je ciljano djelovati na različite materijale čime bi dobili korisnu primjenu u primjerice biomedicini, prehrambenoj industriji, očuvanju vodnih resursa ili fotokatalizi. Osim toga, povezuju ih međusobna komplementarnost te tijesna suradnja na korištenju i unapređenju postojećih eksperimentalnih metoda dostupnih na Odjelu za fiziku.

Antibakterijsko djelovanje i površinske karakteristike plazmom tretiranih i nanočesticama poboljšanih polimernih površina (LaPlaPolyS)

Cilj istraživanja je osmisliti, razviti i provesti mjerenje antibakterijske aktivnosti polimernih površina tretiranih plazmom i poboljšanih nanočesticama te karakterizirati fabiricirane površine. Fabricirane površine su relevantne za pakiranje hrane te imaju bolja barijerna svojstva uz potencijalno značajnu antimikrobnu aktivnost s malom stopom curenja nanočestica iz materijala.

Električna i termoelektrična svojstva kristala i nanočestica modifikacija titanijeva dioksida (modTiO2)

Titanijev dioksid javlja se u tri modifikacije: brukit, rutil i anataza. Potonje su posebno zanimljive sa strane fundamentalnog istraživanja jer se u njima javljaju mali (rutil) i veliki polaroni (anataza). Polaroni su kvazičestice koje opisuju međudjelovanje između slobodnih elektrona i iona, a dijele se prema prostornoj protežnosti fononskog oblaka uključenog u interakciju – kod malih polarona fononski oblak proteže se duž nekoliko međuatomskih udaljenosti, a u velikim polaronima obuhvaća stotine susjednih atoma. Upravo su veliki polaroni posebno zanimljivi jer nude općenitije odgovore na ponašanja jako koreliranih sustava.

Proučavamo električna i termoelektrična svojstva jediničnih kristala anataza i rutila na niskim temperaturama i uniaksijalnom magnetskom polju. Na temelju dobivenih rezultata nastojimo odgovoriti na pitanja kako jačina interakcije elektrona i fonona utječe na transportna svojstva te postoji li i kakav je učinak magnetskog polja na pojavnost i manifestaciju interakcije.

S druge strane, proučavamo i električna, strukturna i morfološka svojstva filmova dobivenih od nanočestica rutila i anataze proizvedenih centrifugiranjem otopine nanočestica na rotatoru te njihove primjene u fotokatalizi vode. Uz to, nastojimo uvesti i nove metode proizvodnje filmova, poput sol-gel metode.

Sintetiziranje prostorno uređenih mreža metalnih mikro- i nanogrozdova te njihova primjena u biosenzorici (SAMBapp)

Zbog svojih prostornih dimenzija, metalne nanočestice i nanogrozdovi imaju drugačija fizikalna svojstva od odgovarajućeg metala makroskopskih dimenzija. To ih čini zanimljivima i za fundamentalna istraživanja, ali i za utvrđivanje te proučavanje njihovih potencijalnih primjena. Posebno, nanočestice i nanogrozdovi plemenitih metala, poput srebra i zlata, dodatno su zanimljivi radi njihove sve češće upotrebe u medicini, biotehnologiji i biosenzorici.

Glavni ciljevi istraživanja jesu: kontrolirana sinteza prostorno uređenih mreža metalnih (zlatnih i srebrenih) nanogrozdova definiranih metodom optičke litografije te uspostavljanje i analiza moguće primjene tako dobivenih struktura u biosenzorici.

Razvoj i optimizacija mikrogorivnih članaka (mikroGo)

Cilj istraživanja je razviti učinkovite mikrogorivne članke koji generiraju električnu snagu dovoljnu za napajanje elektronike male snage. Pri tome kao pogonsko gorivo ne moraju nužno koristiti vodik nego i druga goriva koja se dobivaju izravno iz okoliša, poput različitih biogoriva ili glukoze. Pregrijavanje membrane za izmjenu protona jedan je od glavnih uzroka ograničene učinkovitosti gorivnih članaka. Povećanje lateralne toplinske vodljivosti pridonijelo bi efikasnijem hlađenju membrane te usporilo degradaciju svojstava gorivnog članka.

U okviru ove teme stremimo:

1) razviti planarne mikrogorivne članke te njihove serijski spojene svežnjeve koji mogu generirati relativno visoke napone (veće od 3 V) i snage (do reda veličine 1 mV)

2) optimizirati svojstva nafiona kao glavne komponente membrane za izmjenu protona (gustoća, vrsta i koncentracija primjesa) s ciljem povećanja njegove lateralne toplinske vodljivosti uz istovremenu optimizaciju funkcionalnosti povećanjem radne temperature i stupnja hidratacije.

Istraživanja se provode u sklopu Znanstvenog centra izvrsnosti STIM Sveučilišta u Splitu.

Mehano-bioaktivne nanostrukturirane polimerne površine (MechanoPolyS)

Cilj istraživanja usmjeren je na izradu nanostrukturiranih metalom-obloženih površina i određivanje njihovog antibakterijskog djelovanja s potencijalnom upotrebom kao ambalaža za hranu. Ove bi površine mogle produžiti rok trajanja proizvoda uz smanjenje proizvodnje otpada.

Nanoprojektirana voda aktivirana plazmom: promjena paradigme u protokolima i primjenama dezinfekcije (nanoPAW)

Cilj istraživanja je korištenje nanotehnologije za razvoj novog prototipa uređaja sa sposobnošću stvaranja napredne vode aktivirane plazmom (PAW), poboljšane nanočesticama, sa snažnim antimikrobnim i fotodegradacijskim sposobnostima koji će biti integriran u postojeće sustave za proizvodnju takve vode na licu mjesta.

Metode istraživanja

optička litografija, litografija elektronskim snopom, magnetronsko rasprašenje, rendgenska difraktometrija, mikroskopija i spektroskopija atomskom silom, skenirajuća elektronska mikroskopija, energijski razlučujuća rendgenska spektrometrija, transmisijska elektronska mikroskopija, fluorescentna mikroskopija, mikrobiološka ispitivanja, mjerenje električnih, termoelektričnih i toplinskih svojstava na niskim temperaturama (od 2 K do 400 K) i uniaksijalnom magnetskom polju (do 12,5 T) te na visokim temperaturama (od 300 K do 600 K), modeliranje eksperimentalnih podataka.

Partnerski potencijali:

Institut za fiziku, Zagreb; Prirodoslovno-matematički fakultet Sveučilišta u Zagrebu; Institut za eksperimentalnu i primijenjenu fiziku Sveučilišta u Regensburgu, Njemačka; Central European Institute of Technology (CEITEC), Brno, Češka; Microbium R&D, Ljubljana, Slovenija

Financijski i drugi potencijali:

• UKUPNO 2023.-2026. realno: 46.300,00 €
  • Temeljno financiranje znanstvene djelatnosti: 24.000,00 €
  • STIM-REI: 20.000,00 €
  • Potpora dekana LaPlaPolyS projektu: 1.300,00 €
  • Potpora dekana modTiO2 projektu: 1.000,00 €
• UKUPNO 2023.-2026. prijavljeno: cca 1.265.000,00 €
  • MechanoPolyS: 744.018,49 €
  • NanoPAW: 336.159,53 €
  • NPOO-DOK-2023-10: cca 180.000,00 €
  • FP-ZIP UNIST (MechanoPolyS): 1.773,24 €
  • FP-ZIP UNIST (nanoPAW): 1.807,43 €
  • FP-ZIP UNIST (NPOO-DOK-2023-10): 1.819,70 €

Znanstveni ciljevi kojima se daje doprinos: Z-1, Z-2, Z-3, Z-4, Z-5, Z-6, Z-7, Z-8, Z-9, Z-10, G-1, G-3, G-8.

Mjerljivi pokazatelji kojima se daje doprinos i vrijednost doprinosa: R-Z-01: 2 prijave kompetitivnih projekata, R-Z-02: 2,000,000 €, R-Z-03 12 radova, R-Z-06: 1 prijava, R-Z-07: 3 suradnje, R-Z-08: 5 znanstvenika, R-Z-10: 1 doktorat, R-Z-11: 4 znanstvenika, R-Z-14: 6 projekata, R-Z-18: 2 projekta, R-Z-F2: 5 događanja sa 8 sudionika, R-Z-F3: suradnja triju odjela na 5 projekata, R-Z-F4: 1 sklopljen ugovor o suradnji, R-Z-F5: 8 zaposlenika, R-Z-F6: 10 projekata, R-Z-F7: 5 projekata, R-Z-F8: 1 projekt, R-Z-F10: 9 prezentacija, R-G-01: 1 prijava, R-G-02: 1 suradnja, R-G-F1: 3 događaja, 5 zaposlenika, R-G-F3: 2 rada, R-G-F4: 3 objave.