2. posms
Projekta numurs: KC-PI-2020/26
Tips: LIAA Atbalsts pētniecības rezultātu komercializācijai
Projekta ilgums: 01.12.2020 -30.09.2022
Projekta vadītājs: LU Cietvielu fizikas institūta vad. pētn, Dr.phys. Jānis Teteris
Kopējais finansējums: 305 000 EUR
LU CFI finansējums: 30 000 EUR
Projekta mērķis: Izpētīt fotoinducētos masas pārneses procesus amorfās halkogenīdu un azo-benzola organisko savienojumu plānās kārtiņās un, izmantojot šos procesus un materiālus, izstrādāt jauna tipa fotorezistus hologrāfiskam ierakstam, kas neprasa ķīmisko apstrādi pēc gaismas ekspozīcijas. Fotorezista virsmas reljefs veidojas tieši hologrāfiskā ieraksta ekspozīcijas laikā gaismas un materiāla mijiedarbības rezultātā. Tātad tas ir vienas pakāpes litogrāfisks process, kas dod iespēju atteikties no kaitīgu ķimikāliju pielietojuma ražošanas procesā.
Galvenie projekta uzdevumi:
- Optimizēt ieraksta materiālu (gan halkogenīdu, gan azobenzīna savienojumi) fizikālās un ķīmiskās īpašības ierakstam ar lāzeriem optiskā spektra diapazonā 400 – 650 nm. Līdzšinējie pētījumi parāda, ka noteicošā loma fotoinducētai masas pārbīdes procesā ir ieraksta materiāla fotoinducētai dubultlaušanai. Tāpēc galvenā vērība projektā tiks pievērsta ieraksta materiālu fotoinducētās dubultlaušanas vērtības palielināšanas iespējām.
- Ieraksta apstākļu optimizēšana, kas iekļauj ierakstošā lāzera viļņu garumu, ieraksta starojuma intensitāti, ierakstošo staru polarizācijas konfigurāciju, papildus starojuma pielietošana ieraksta laikā.
- Pētījumi tiešā reljefa ieraksta fotojutības uzlabošanai, izmantojot šķidro kristālu piedevas, reljefa pastiprināšanu ar gaismu un ārējo elektrisko lauku pēc ieraksta.
- Izstrādātā rezista uznešanas tehnoloģijas optimizācija uz stikla pamatnēm.
Jaunumi par projektu
Par periodu: 01.09.2022-30.09.2022. Projekta noslēgums
2022.gada 30.septembrī
Ir sagatavoti vairāki eksemplāri skolas komplektu, gatavi pilotprojektiem skolās. Māra Reinfelde un Viktorija Paramonova skolas komplekta prototipus demonstrēja Zinātnieku naktī 30.septembrī.
Metodiskā materiāla pilnveidošana un pabeigšana, kopā ar norādījumiem par nepieciešamo aprīkojumu un tā lietošanu. Pētniecības komanda apraksta zinātību, kas nepieciešama visu trīs prototipu veiksmīgai darbībai.
Projekta rezultātu komercializācijai tika izvēlēta izsole. Intelektuālā Īpašuma nostiprināšanai (materiālu autortiesības, zinātība un dizainparaugi) veica uzņēmums Foral, bet intelektuālā īpašuma vērtējumu veica uzņēmums Pētersona patents. Veiksmīgi pabeigta visu trīs dizainparaugu reģistrācija Eiropā (No 009161318-0001, No 009161318-0002, No 009161318-0003).
Izsole noslēdzas bez rezultāta. Tālāk iespējamas pārrunas ar potenciāliem interesentiem Latvijā un ārzemēs.
Par periodu: 01.06.2022-31.08.2022
2022.gada 31.augustā
Ar mērķi palielināt ieraksta jutību, tika izgatavoti jauni azo-epoksīda pārklājumi ar sudraba nanodaļiņu piedevām un pētītas to īpašības (efektivitāte un saglabāšanās laiks). Eksperimentāli tika noskaidrots, ka, lai gan sudraba nanodaļiņu pievienošana azo-epoksīdam ievērojami uzlabo ieraksta jutību, taču īslaicīgi – ilgstošākā uzglabāšanas procesā sastāvs kļūst neviendabīgs un jutība samazinās. Tādēļ, gan no materiāla sagatavošanas procesa, gan ilgstošas izmantošanas iespēju viedokļa skolu mācību kompleksa vajadzībām tiek piedāvāts izmantot azo-epoksīda AAB-Badge plēvītes. Projekta ietvaros izstrādātais ieraksta shēmas tehniskais risinājums (2.prototips) ļauj uz dotajām azo-epoksīda plēvītēm īsā laika sprīdī ierakstīt dažādu periodu hologrāfiskos difrakcijas režģus.
Demonstrējot šāda hologrāfisku režģu ieraksta iespējas kompleksā ar atbilstošās tematikas (gaismas kā vilnis) metodoloģiskajiem materiāliem plašākai auditorijai, no pedagogu puses tika izteikta vēlme par iespēju hologrāfiski ierakstīt arī telpisku (3-D) priekšmetu. Papildinot projekta ietvaros Izstrādātās HG ieraksta shēmu iespējas, tika izveidota tāda (3.prototips), kas dod iespēju ierakstīt arī 3-dimensionālu attēlu. Tā kā AAB-Badge plēvītes, kas paredzētas otrā prototipā difrakcijas režģu ierakstam šim nolūkam ir par mazjūtīgām, tika iepirktas (GEOLA) foto polimēru plēves, uz kurām sekmīgi testēts 3-D ieraksts.
Tiek gatavots metodiskais materiāls visiem trim prototipiem. Ir sarūpētas komponentes vairākiem mācību komplektiem, gatavojoties pilotprojektiem izvēlētās skolās. Pētniecības komanda apraksta zinātību, kas nepieciešama visu trīs prototipu veiksmīgai darbībai.
Projekta rezultātu komercializācijai tiek izvēlēta izsole. Intelektuālā Īpašuma nostiprināšanai (materiālu autortiesības, zinātība un dizainparaugi) piesaistīts uzņēmums Foral, bet vērtējumu veic uzņēmums Pētersona patents. Dizainparaugiem tiek pieteikta Eiropas reģistrācija. Ir sagatavots izsoles norises laika plāns.
Par periodu: 01.03.2022-31.05.2022
2022. gada 31. maijs
Tika veikti pētījumi ieraksta fotojutības uzlabošanai, izmantojot pastiprināšanu ar papildus apgaismojumu hologrāfiskā ieraksta laikā: tika panākts hologrāfiskā ieraksta efektivitātes pieaugums, izmantojot papildus apgaismojumu ar īsāku viļņu garumu un perpendikulāru polarizāciju attiecībā pret ieraksta gaismas polarizācijas virzienu. Darbi šinī virzienā turpinās ar mērķi optimizēt ieraksta apstākļus. Ar mērķi palielināt ieraksta jutību, tika izgatavoti jauni azo-epoksīda pārklājumi ar sudraba nanodaļiņu piedevām un tiek pētītas to īpašības (efektivitāte un saglabāšanās laiks).
Tiek turpināts darbs pie mācību komplekta izstrādes izmantošanai skolas mācību programmā. Tā, piemēram, izstrādātie prototopi hologrammu ierakstam pusvadītājos un diazo-benzola – epoksīda savienojumos tiek papildināti ar iespēju izmantot dažāda viļņu garuma lāzerus gan hologrāfiskā ieraksta optiskai pastiprināšanai, gan arī ierakstīta difrakcijas režģa parametru noteikšanai. Tiek strādāts pie prototipu tehniskiem aprakstiem potenciālajiem ražotājiem.
Par hologrāfijas skolu komplektu sagatavota prezentācija un tika stāstīts Baltic Photonic Cluster tiešsaistes pasākumā 6.maijā. Bija pārstāvēti zinātnieki un uzņēmēji, arī pedagogi, kuri strādā fotonikas nozarē. Prezentācija raisīja vairākus jautājumus un interesi, arī Lietuvā un Igaunijā. Kontakti ar interesentiem turpinās.
Par periodu: 01.12.2021-30.02.2022
2022. gada 1.marts
Šinī laika periodā tika tālāk uzlaboti un precizēti projektā plānotie prototipi – mācību komplekti, kuros izmanto izstrādātos hologrāfiskā ieraksta materiālus. Prototips nr.1 skolēniem demonstrē ierakstītas dažādu periodu elementārās hologrammas - difrakcijas režģus, bet prototips nr.2 papildus ietver šādas elementārās hologrammas - difrakcijas režģa ierakstu, kinētikas un parametru mērījumus. Prototipā nr.2. tiek izmantots projekta ietvaros izstrādātais tiešā ieraksta fotorezists uz azobenzola un epoksīda savienojumu bāzes ar uzlabotu fotojutību, kuram nav nepieciešama ķīmiskā apstrāde un tāpēc tas ir ideāli piemērots mācību procesam. Virsmas reljefa hologrāfisko režģu veidošanos var kontrolēt ar datoram pieslēgta fotoelementa palīdzību. Prototipa nr.2. pārbaude mācību procesā notika nodarbībās ar studentiem.
Tika turpināts darbs pie hologrāfiskā ieraksta iekārtas prototipa Nr.3 ar mērķi optimizēt tā izmērus un pārbaudīt detaļu savietojamību; testēti dažādu tipu mikroskopa objektīvi staru izplešanai klasisko transmisijas hologrammu ierakstam. Noskaidrota jauna veida fotorezista materiāla pilnveidošanas nepieciešamība. Meklējot piemērota optiskā elementa piemeklēšanu ierakstāmā priekšmeta projicēšanai uz parauga tika veikti eksperimenti un pārbaidītas iespējas iegūt hologrāfisko attēlu aplūkojamu pie nepārtraukta spektra apgaismojuma.
Tika veikti eksperimenti dažāda viļņa garuma lāzeru izmantošanai optiski stimulēta hologrammu ierakstam pusvadītājos un diazo-benzola – epoksīda savienojumos, kā arī niķeļa presformu elektroķīmiskai izgatavošanai.
Sarunā ar LU CFI vadību tika nolemts prototipu izstrādi ieviešanai izvēlētās vidusskolās pilotprojektiem veikt LU CFI, tālākā komercializācijas procesā apsverot variantus mācību komplektu izgatavošanai masveidā. Tiek precizētas elektroniskās komponentes (lāzera barošanas bloks, ar datora USB ieeju savienots fotoelements) izgatavošanas iespējas LU CFI.
Notika intensīva komunikācija ar Latvijas Fizikas skolotāju asociācijas pārstāvjiem, precizējot vēlamos laika termiņus, prototipu pilotprojektus ieviešanai skolās un to norises praktiskos aspektus. Paredzēts pirmos ieviest prototipus nr.1. un 2., prototipa nr.3. ieviešanu veicot pēc prototipā izmantojamā holografiskā materiāla pilnveidošanas.
Pēc iesnieguma un precizēto ienākumu prognožu iesniegšanas, LIAA apstiprināja projekta Nr.KC-PI-2020/26 “Hologrāfiskā ieraksta materiālu izstrāde uz azo-benzola un epoksīda savienojumu bāzes” īstenošanu par 3 mēnešiem jeb līdz 2022.gada 30.septembrim, kas paredzēts papildu (trešā) prototipa izstrādei.
Par periodu: 01.09.2021-30.11.2021
2021. gada 1.decembris
Šinī laika periodā tika uzlaboti projektā plānotie prototipi – mācību komplekti, kuros izmanto izstrādātos hologrāfiskā ieraksta materiālus. Mācību komplekts paredzēts hologrāfiskā ieraksta un difraktīvās optikas elementu demonstrēšanai fizikas mācību kursa ietvaros skolniekiem un studentiem. Prototips nr.1 paredzēts dažādu difraktīvo optisko elementu un hologramu demonstrēšanai un laboratorijas darbu izpildei. Tā sastāvā ietilpst lāzeris ar viļņa garumu sarkanajā diapazonā (630 – 670 nm) un difraktīvie optiskie elementi (3 režģi ar periodu diapazonā 0.5 – 20 mm, 2 lēcas) un hologramma.
Prototips nr.2 paredzēts gan difraktīvo optisko elementu un hologramu demonstrēšanai un laboratorijas darbu izpildei, gan hologrammu ierakstam. Šim nolūkam variants nr.1 tiek papildināts ar koherenta starojuma 532 nm lāzeri ar intensitāti ~30 mW. Kā ieraksta materiāls tiek izmantots šī projekta ietvaros izstrādātais tiešā ieraksta fotorezists uz azobenzola un epoksīda savienojumu bāzes ar uzlabotu fotojutību. Prototipa nr.2 komplektā ietilpst starojuma 532 nm dalītājs, spoguļi 2 gab., ieraksta parauga turētājs. Izstrādātais ieraksta materiāls nodrošina tiešu virsmas reljefa hologrāfisko režģu veidošanos ieraksta laikā. Rezistam nav vajadzīga ķīmiskā apstrāde pēc gaismas ekspozīcijas un ar to var strādāt apgaismojuma apstākļos, kas atvieglo prototipa nr.2 izmantošanu mācību procesā.
Pēc skolu pārstāvju lūguma un ieteikuma līguma ietvaros tika izstrādāts prototips nr.3, kas nodrošina objektu hologrāfiskā attēla ierakstu. Prototips nr.3 tiek izstrādāts uz prototipa nr.2 bāzes.
Par periodu: 01.06.2021-31.08.2021
2021. gada 1.septembrī
Darba mērķis šinī laika periodā bija uzlabot projektā plānotos prototipus – mācību komplekta izveide, kurā tiktu izmantots jaunizstrādātais hologrāfiskā ieraksta materiāls. Mācību komplekts paredzēts hologrāfiskā ieraksta un difraktīvās optikas elementu demonstrēšanai fizikas mācību kursa ietvaros skolniekiem un studentiem. Prototips nr.1 paredzēts dažādu difraktīvo optisko elementu un hologramu demonstrēšanai un laboratorijas darbu izpildei. Tā sastāvā ietilpst lāzeris ar viļņa garumu sarkanajā diapazonā (630 – 670 nm) un difraktīvie optiskie elementi (3 režģi ar periodu diapazonā 0.5 – 20 mm, 2 lēcas) un hologramma.
Prototips nr.2 paredzēts gan difraktīvo optisko elementu un hologramu demonstrēšanai un laboratorijas darbu izpildei, gan hologrammu ierakstam. Šim nolūkam variants nr.1 tiek papildināts ar koherenta starojuma 532 nm lāzeri ar intensitāti ~30 mW. Kā ieraksta materiāls tiek izmantots šī projekta ietvaros izstrādātais tiešā ieraksta fotorezists uz azobenzola un epoksīda savienojumu bāzes ar uzlabotu fotojutību. Prototipa nr.2 komplektā ietilpst starojuma 532 nm dalītājs, spoguļi 2 gab., ieraksta parauga turētājs. Izstrādātais ieraksta materiāls nodrošina tiešu virsmas reljefa hologrāfisko režģu veidošanos ieraksta laikā. Rezistam nav vajadzīga ķīmiskā apstrāde pēc gaismas ekspozīcijas un ar to var strādāt apgaismojuma apstākļos, kas atvieglo prototipa nr.2 izmantošanu mācību procesā.
Pēc skolu pārstāvju lūguma un ieteikuma līguma ietvaros tiek izstrādāts prototips nr.3, kas nodrošina objektu hologrāfiskā attēla ierakstu. Prototips nr.3 tiek izstrādāts uz prototipa nr.2 bāzes.
Par periodu: 01.03.2021-31.05.2021
2021. gada 1.jūnijā
Darba mērķis šinī laika periodā bja iztrādāt projektā plānotos prototipus – mācību komplekta izveide, kurā tiktu izmantots jaunizstrādātais hologrāfiskā ieraksta materiāls. Mācību komplekts paredzēts hologrāfiskā ieraksta un difraktīvās optikas elementu demonstrēšanai fizikas mācību kursa ietvaros skolniekiem un studentiem. Prototips nr.1 paredzēts dažādu difraktīvo optisko elementu un hologramu demonstrēšanai un laboratorijas darbu izpildei. Tā sastāvā ietilpst lāzeris ar viļņa garumu sarkanajā diapazonā (630 – 670 nm) un difraktīvie optiskie elementi (3 režģi ar periodu diapazonā 0.5 – 20 mm, 2 lēcas) un hologramma. Prototipa izgatavošanas izmaksas tiek prognozēas 50 – 70 EUR robežās.
Prototips nr.2 paredzēts gan difraktīvo optisko elementu un hologramu demonstrēšanai un laboratorijas darbu izpildei, gan hologrammu ierakstam. Šim nolūkam variants nr.1 tiek papildināts ar koherenta starojuma 532 nm lāzeri ar intensitāti 80 – 100 mW. Kā ieraksta materiāls tiek izmantots šī projekta ietvaros izstrādātais tiešā ieraksta fotorezists uz azobenzola un epoksīda savienojumu bāzes ar uzlabotu fotojutību. Prototipa nr.2 komplektā ietilpst starojuma 532 nm dalītājs, spoguļi 2 gab., ieraksta parauga turētājs. Izstrādātais ieraksta materiāls nodrošina tiešu virsmas reljefa hologrāfisko režģu veidošanos ieraksta laikā. Rezistam nav vajadzīga ķīmiskā apstrāde pēc gaismas ekspozīcijas un ar to var strādāt apgaismojuma apstākļos.
Par periodu: 01.12.2020-28.02.2021
2021. gada 1. martā
Darba mērķis šinī laika periodā bija projektā pētāmo ieraksta nateriālu fotojutības uzlabošana. Patreiz labāko (gaismas jutīgāko) azomateriālu gaismas jutība virsmas reljefa hologrāfiskam ierakstam ir ap 1 J/cm2. Lai būtiski uzlabotu ieraksta materiāla gaismas jutību, tika izmantoti Ag saturošu savienojumu piedevas. Ieraksta laikā gaismas iedarbībā uz ieraksta materiāla virsmas tiek izveidoti metāliskā Ag nanodaļiņu režģi. Rezultātā tika ieraksīti virsmas reljefa režģi ar periodu 1 un 0.5 mm ar ieraksta ekspozīciju ~50 mJ/cm2. Hologrāfiskā ieraksta materiāli ar šādu jutību ir piemēroti hologrammu ierakstam ar izmēriem līdz 5x5 collas, izmantojot laboratorijā pieejamos lāzerus ar viļņa garumu 532 nm un jaudu 5 W.
Rūpniecības nozares kontaktu apzināšanā fokuss tiek likts uz esošo konkurējošo produktu lietotājiem, daži no kuriem atrodas Latvijā. Paredzēts iesaistīt CFI partneru organizācijas Zviedrijā Projekta "KC-PI-2020/26" "Hologrāfiskā ieraksta materiālu izstrāde uz azo-benzola un epoksīda savienojumu bāzes" 2.posma ietvaros uzsākta izstrādājamā materiāla pilnveidošana ražošanas prototipu izgatavošanai. Ir uzsākta rūpniecisko ekspertu loka, kā arī potenciālo produkta lietotāju apzināšana. Notikušas pirmās tikšanās ar izglītības nozares pārstāvjiem, mācību komplekta izveidei, kurā tiktu izmantots jaunizstrādātais hologrāfiskā ieraksta materiāls. Mācību komplekts paredzēts hologrāfiskā ieraksta un difraktīvās optikas elementu demonstrēšanai fizikas mācību kursa ietvaros RISE un KTH.
1. posms
Projekts Nr. KC-PI-2020/26
Projekta ilgums: 01.04.2020. – 30.09.2020.
Projekta zinātniskais vadītājs: Dr.phys Jānis Teteris
Projekta īstenotāji: Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts
2017.gada 25.maijā starp Latvijas Investīciju un attīstības aģentūru (turpmāk – LIAA) un Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtu (turpmāk – LU CFI) tika noslēgts līgums Nr. KC-L-2017/17 par atbalsta saņemšanu Ministru kabineta 2016.gada 25.oktobra noteikumu Nr.692 „Darbības programmas „Izaugsme un nodarbinātība” 1.2.1. specifiskā atbalsta mērķa „Palielināt privātā sektora investīcijas P&A” 1.2.1.2. pasākuma „Atbalsts tehnoloģiju pārneses sistēmas pilnveidošanai” īstenošanas noteikumi” publisko pētniecības organizāciju pētniecības rezultātu komercializācijas un patentēšanas fonda ietvaros.
2020.gada 31.martā Latvijas Investīciju un attīstības aģentūra trešās projektu atlases kārtas ietvaros apstiprināja Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta projekta iesniegumu „Hologrāfiskā ieraksta materiālu izstrāde uz azo-benzola un epoksīda savienojumu bāzes”, identifikācijas numurs KC-PI-2020/26.
Projekta mērķis ir izpētīt fotoinducētos masas pārneses procesus amorfās halkogenīdu un azo-benzola organisko savienojumu plānās kārtiņās un, izmantojot šos procesus un materiālus, izstrādāt jauna tipa fotorezistus hologrāfiskam ierakstam, kas neprasa ķīmisko apstrādi pēc gaismas ekspozīcijas.
Maksimālais atbalsta finansējums projekta tehniski ekonomiskās priekšizpētes veikšanai un komercializācijas stratēģijas izstrādei ir līdz 25 000.00 EUR, t.sk., Eiropas Reģionālās attīstības fonda finansējums ir 25 000,00 EUR.
Jaunumi par projektu
30.09.2020.
Ir veiksmīgi noslēdzies Ministru kabineta 2016.gada 25.oktobra noteikumu Nr.692 „Darbības programmas „Izaugsme un nodarbinātība” 1.2.1. specifiskā atbalsta mērķa „Palielināt privātā sektora investīcijas P&A” 1.2.1.2. pasākuma "Atbalsts pētniecības rezultātu komercializācijai" ietvaros finansētā projekta KC-PI-2020/26 “Hologrāfiskā ieraksta materiālu izstrāde uz azo-benzola savienojumu bāzes” pirmais posms.
Projekta pirmā posma ietvaros ir sagatavoti 3 dokumenti (tehniski ekonomiskā priekšizpēte, komercializācijas stratēģija un komercializācijas pasākumu plāns), kas ir iesniegti LIAA izvērtēšanai 2. kārtas finansējuma saņemšanai.