- Radīt un izpētīt jaunus, pielietojamus un konkurētspējīgus plāno (nano) slāņu pārklājumus tajā skaitā grafēna nanoslāņu iegūšanu un pielietošanu.
- Radīt un izpētīt jaunus, pielietojamus un konkurētspējīgus nanomateriālus un to pielietojumu nanotehnoloģijās.
- Radīt un izpētīt jaunus, pielietojamus un konkurētspējīgus kvantu punktus un nanovadus elektroluminiscentiem gaismas avotiem.
- Radīt un izpētīt nanokompozītu materiālus augsti efektīviem termoelektriskajiem ģeneratoriem nelietderīgi zaudētās siltumenerģijas rekuperācijai.
Nr. | Plānotās aktivitātes | Veicamās darbības | Iegūtie rezultāti |
1. | Spektrālo raksturojumu izpēte tīriem un metālu atomu piemaisījumus saturošiem AlN un Y2O3 nanopulveriem | Tiks pētīti minēto materiālu luminiscences un ierosmes spektri temperatūru rajonā no 8 līdz 300 K. No minētiem materiāliem paredzēts izveidot jauktos pulverus un pētīt to luminiscences un ierosmes spektrus. Paredzēts izveidot jauktos materiālus ar noteiktām spektrālām īpašībām. | Tika pētītas spektrālās raksturlīknes AlN un hBN nanopulveriem (NP) ar vidējo grauda izmēru ~60 nm, kas ietver fotoluminiscences (PL) un tās ierosināšanas (PLE) spektrus. Spektri ir mērīti pie dažādām fiksētām temperatūrām rajonā no 8 līdz 300 K un pārklāj plašu UV/redzamās gaismas spektrālo rajonu. It iegūti sekojoši galvenie rezultāti. 1. Ir konstatēts, ka hBN un AlN NP ir raksturīga dabīgo defektu radīta zilās gaismas luminiscence (ZL). Ir izzināts, ka par zilo luminiscenci ir atbildīgi defekti, kas ietver slāpekļa vakanci (vN) un ar to saistītos defektus, tai skaitā t.s. F centrus. Šie defekti atrodas gan nano-graudu tilpumā gan uz to virsmas. 2. Ir izzināti ZL mehānismi AlN un hBN NP. Tie ir t.s. luminiscences iekšcentru un rekombinācijas mehānismi, kas notiek luminiscējošos defektos, kā arī enerģijas pārneses mehānisms ar pamatvielas eksitoniem uz luminiscējošiem defektiem. 3. Ir atrasts, ka AlN un hBN pulveriem raksturīgā ZL jūt materiālu ietverošu skābekli, kas, sadarbojoties ar materiāla virsmas defektiem dzēšot ZL. Tika izpētītas materiālu īpašības, kas raksturo gāzu jutību: ZL intensitātes atkarība no skābekļa koncentrācijas un rezultātu atkārtojamība. Iegūtie rezultāti apliecina, ka AlN un hBN pulveri ir pielietojami skābekļa gāzes optiskos sensoros. 4. Tika pētīta luminiscence AlN NP, kas satur Tb vai Mn speciāli ievadītus piemaisījumus, un rada atbilstošas 550 nm un 600 nm luminiscences joslas. Tika pētīta jaukto pulveru luminiscence. K1-K5 |
2. | Kompozītu izveide no AlN un Y2O3 nanomateriāliem - tīriem un piemaisījumus saturošiem un to spektrālo īpašību izpēte. | Tiks izveidoti AlN un Y2O3 kompozītmateriāli. Paredzēts pētīt AlN un Y2O3 kompozītmateriālu luminiscences spektrus | Tika izveidoti kompozītmateriāli, kas satur tīru AlN NP, sajauktu ar piemaisījumus saturošiem AlN:Tb un AlN:Mn NP, un maisījums tika ievietots PMMA (polymethylmethacrylate) matricā. Visas maisījuma sastāvdaļas ir luminiscējošas. Pie istabas temperatūras (RT) tika pētīti luminiscences spektri kompozītmateriāliem ar dažādām sastāvdaļu koncentrācijām. Tika izveidoti materiālu sastāvi, kuru izstarotās gaismas spektrs ir līdzīgs Saules starojumam jeb t.s. „baltajai gaismai”. K6-K7 |
3. | Svinu nesaturošu segnetoelektriķu izgatavošana un īpašību noskaidrošana | Tiks sintezēti Na1/2Bi1/2TiO3 cietie šķīdumi, tiks pētītas elektromehāniskās un termoelektriskās īpašības. | Pētījumi Na0.5Bi0.5TiO3-CaTiO3 pie mazām CaTiO3 koncentrācijām ļauj nepretrunīgi interpretēt struktūru un fizikālās īpašības nepolarizētā Na0.5Bi0.5TiO3. Parādīta Maksvela sakarību nepiemērotība elektrokaloriskā efekta novērtēšanai polidomenos segnetoelektriķos. Parādīts, ka Na0.5Bi0.5TiO3-SrTiO3- PbTiO3 cietajos šķīdumos segnetoelektriskā stāvoklī polarizācija viennozīmīgi raksturo ar lauku inducēto deformāciju, un, izmantojot Releja sakarību, ir atdalīta elektromehānisko īpašību atgriezeniskā komponente. Na0.5Bi0.5TiO3-CdTiO3 cietajos šķīdumos pirmo reizi reālā kristāliskā struktūrā konstatēta oktaedru pagriezienu sistēma a+b+c+. K8-K12 R1-R5 Rx1-Rx2 M1 P1 |
4. | Bismuta halogenīdu (BixTey un BixSey) nanostruktūru pētījumi. | Tiks sintezēti termoelektrisko un topoloģisko izolatori materiālu BixTey un BixSey nanovadi un nanojoslas, tiks veikta to struktūras, elektrovadošo un termoelektrisko īpašību pētījumi pielietojumiem spintronikā, kā arī termoelektriskajos ģeneratoros | Izstrādāta bezkatalizatoru fizikālo tvaiku nogulsnēšanas metode bismuta selenīda un telurīda plānu kārtiņu un individuālu nanovadu un nanojoslu sintēzei. Veikta šo struktūru elektrovadošo un termoelektrisko īpašību pētījumi pielietojumiem spintronikā, kā arī termoelektriskajos ģeneratoros R6-R7 P2 M2 |
5. | Grafēna un termoelektrisku materiālu nanostruktūru kompozīciju pētījumi. | Tiks sintezēti grafēna monoslāņi un dubultslāņi, kuri tiks kombinēti ar sintezētajīem BixTey un BixSey nanovadiem un nanojoslām. Tiks pētītas šo kompozīciju termoelektriskās īpašības | Uz grafēna sintezētas plānas Bi2Se3 kārtiņas ar dažādiem, kuras orientētas gan vienā, gan dažādos augšanas virzienos. Parādīts, ka kārtiņas ar dažādu orientāciju uzrāda labāku termoelektrisko efektu. Parādīts, ka kārtiņām ar dažādu orientāciju dažādu nanostruktūru orientāciju ir labāka fotovadāmība salīdzinot ar kārtiņām, kuras ir laterāli orientētas attiecībā pret grafēna pamatni. Šādas kārtiņas ir perspektīvas pielietojumiem termoelektriskās ierīcēs un sensoros. R7 M3 |
6. | Grafēna – DNS mijiedarbības pētījumi. | Tiks pētīta funkcionāli aktīvu DNS piesaiste pie grafēna monoslāņa to perspektīviem pielietojumiem biosensoros. | Grafēna biosensitivitātes palielināšanai pētīti ZnO/grafēna nanolamināti. Grafēna slāņu skaita palielināšana un ZnO kārtiņu biezuma samazināšana samazina ZnO fotoluminiscenci, kā arī novērš defektu fotoluminiscenci. Nanolaminātos grafēna augšējais slānis izmantots bioloģiski aktīvi vielu piesaistei un pārbaudītas šo laminātu sensoru īpašības. Veikta grafēna dopēšana ar SbS tvaikiem lielā laukumā un lokālā skalā, kā dopantu izmantojot Sb2S3 nanovadu, izpētītas dopēta grafēna īpašības tranzistora slēgumā. Veikta adresēta grafēna pārnese uz cirsmu, vispirms to atslāņojot no grafīta virsmas, nosakot to masu un slāņu skaitu, kā masas sensoru izmantojot Ge nanovada rezonansi in situ SEM. R8-R9 Rx3 M4 |
7. | Grafēna dopēšana ar V-VII grupas elementiem pusvadītāju ierīču veidošanai. | Tiks veikta gan liela laukuma grafēna dopēšana, gan arī dopēšana lokālā skalā ar V-VII grupas elementiem, pētītas to īpašības to pielietojumiem nanoierīcēs | Donāts Erts Izpētīta individuālu un anodizēdā alumīnija oksīdā sakārtotu bismuta sulfīda nanovadu fotovadāmība atkarībā no fotonu enerģijas. Parādīts, ka lādiņnesēju, kuri atrodas virsmas, pievirsmas slāņos un nanovada tilpumā, aktivācijas eneģijas ir atšķirīgas un tos ir iespējams atdalīt pēc ierosināšanas enerģijām. Izstrādāta metode omisku kontaktu veidošanai ar Bi2S3 nanovadiem. Izpētīta individuālu Bi2S3 nanovadu mijiedarbība ar ūdens molekulām 5-80 % relatīvā mitruma intervālā intervālā, kā arī demonstrēti rezistīvās pārslēgšanās efekti, kuri saistīti ar ūdens molekulu sorbciju uz virsmas. R10 Rx4 M5, M6 |
8. | Nanovadu un nanodaļiņu sintēze to pielietojumiem sensoros. | Tiks veidoti pusvadītāju nanovadi un metālu nanodaļiņu masīvi, pētītas to īpašības pielietojumiem optiskajos, gāzu sensoros un enerģijas pārveidošanai. | Donāts Erts Izstrādāta metode ultaplānu anodizēta alumīnija oksīda kārtiņu izmantošanai nanodaļinu šķirošanai pēc izmēriem ar sekojošu to sakārtošanu uz virsmas. Sakārtošana demonstrēta ar nanodimantu kristāliem. Izstrādāta metode nepārtraukti maināma biezuma ultraplānu nanoporainu alumīnija oksīda kārtiņu iegūšanai. Metodi var izmantot optimālu kārtiņu biezuma iegūšanai, optiskos un citos pielietojumos. Demonstrēta maksimālās plazmonu izkliedes noteikšanai nepieciešamie paramtri slāņainā Al-ultaplāns nanoporains materiāls – Au sistēmā Rx5, R11-R12 P3 |
9. | Eironanoforum 2015 organizēšana | Sadarbībā ar visiem VPP izpildītājiem un ES programmu Apvārsnis 2020 tiks organizēts 2015. gadā tiks organizēts Eironanoforum 2015 ar 1000-1500 dalībniekiem, kura ietvaros tiks veikti arī nanotehnoloģiju popularizēšanas pasākumi un organizēta izstāde par nanotehnoloģiju sasniegumiem Latvijā | Organizēts Latvijas prezidentūras Eiropas padomes pasākums – starptautiska komference Euronanoforum 2015 ar 1100 dalībniekiem un izstādi par nanotehnoloģiju sasniegumiem pasaulē ar atsevišķu Latvijas stendu. Veikti nanotehnoloģiju popularizēšanas pasākumi uzstājoties ar lekcijām un demonstrējumiem skolā pa visu Latviju un organizējot brīvu Euronanoforum izstādes apmeklējumu. www.euronanoforum2015.eu |
10. | Efektīvas un videi draudzīgas aktīvu, daudzfunkcionālu oksīdu nanokompozītu sintēzes metodes attīstīšana | Tiks attīstītas un noteiktas optimālas nanodaļiņu gāzu fāzes un šķidrās fāzes (mikroviļņu, kausēto sāļu, degšanas) sintēzes metodes ar mērķi iegūt noteikta fāžu sastāva, deaglomerētas nanodaļiņas. | Izmantojot plazmas ķīmiskās un šķīstošās fāzes sintēzes metodes,iegūtas sistēmas mullīts-cirkonija oksīds – alumīnija oksīds un cirkonija oksīds-cērija oksīds noteikta ķīmiskā un fāžu sastāva nanodaļiņas ar kristalītu izmēriem 3,2-9,4 nm un vidējiem daļiņu izmēriem 7,6-24,6 nm. Iegūtāsnanodaļiņas izmantotas augsttemperatūras keramikas ieguvē. Izstrādāta cinka oksīda-titāna oksīda sistēmas nanodaļiņu sola-gēla un mikroviļņu sintēzes un modificēšanas tehnoloģijas ar Ni, Fe, Co, Ag dopantiem paaugstinātas aktivitātes fotokatalizatoru ieguvei. Noteikts, ka efektīvāko cinka oksīda aktivitātes paaugstināšanu nodrošina Ni (0,2 mol%) un Ag (1,0 mol%) vienlaicīga ievadīšana. Rx6-Rx10 K13-K18 |
11. | Daudzfunkcionālu oksīdu nanokompozītu pārstrādes metožu attīsīšana nanostrukturētos materiālos | Tiks attīstītas efektīvas nanodaļiņu pārstrādes metodes nanostrukturētu materiālu ieguvei dzirkstsizlādes procesā piemērotu graudu augšanas inhibitoru klātbūtnē. | No sintezētām mullīta-ZrO2 Al2O3, ZrO2-CeO2 nanodaļīnām ar dzirkstizlādes plazmas saķepināšanas metodi (SPS) iegūta sīkgraudaina, augsta blīvuma (95,8-97,2%) augsttemperatūras keramika. Noteikts, ka nanodaļiņu sintēze mikroviļņu reaktorā sakarā ar nelielajiem kristalītu izmēriem SPS procesā nodrošina augstāku materiāla blīvumu un īsāku karsēšanas laiku. Parādīts, ka SPS procesa ātra veikšana (3 min) un zema temperatūra (1280-1310 oC) novērš CeO2 reducēšanu grafīta presformā, tādājādi novērš ZrO2-Al2O3 materiālu degradāciju sistēmā mullīts- ZrO2-Al2O3, mullīts-ZrO2-Cr2O3 pierādīts, ka Al2O3, Cr2O3 piedevas ierobežo stieņveida mullīta gradu augšanu SPS procesā, tādējādi uzlabojot materiāla mehāniskās īpašības un cietību. Rx11-Rx12 K19-K28 M7 |
12. | Komplekso oksīdu spektroskopisko īpašību izpēte | Ar retzemju joniem aktivētu komplekso oksīdu izpēte: nanopulveri, pārklājumi un keramikas. | Sintezēti ar retzemju joniem aktivēti A2Hf2O7 (A ¼ Y, Gd, Lu) nanokristāli lietojot sadedzināšnas (combusion) metodi. Iegūtas nanodaļiņas ar dažādien izmēriem no 6 nm līdz 300 nm atkarībā no dažādām atkvēlināšanas temperatūrām no 800 oC līdz 1400 oC. Eu3+ luminiscences augstākais kvantu iznākums novērots nadodaļiņām iegūtām pie 800 oC un aktivātora koncentrāciju 2 at.%. SrAl2O4:Eu,Dy luminiscences spektra pētījumi parādīja, ka ierosinātiem temperatūru rajonā 90-290K luminiscences centrs un tā tuvākā kārtiba nemainās. TSL nenoverota temperatūru diapazonā 70-170K kas liecina par to, ka gan elektro ni, gan caurumiir lokalizēti lamatās tunneLu procesi ir atbildīgi par Eu2+ irosinātā stavokļa veidišanos. Rx13 K29-K30 M8-M11 |
13. | Gaismas jutīgu un lielas virsmas nanostruktūru iegūšana | Tiks pētītas elektroķīmiskās un pirolītiskās metodes dažādu gaismas jutīgu oksīdu nanomateriālu struktūru iegūšanai (piemēram, TiO2, WO3 u.c.). Tiks izstrādāta tehnoloģija lielas īpatnējās virsmas dažādu oglekļa nanostruktūru sintēzei. | Ir sintezētas, modificētas un izpētītas dažādas fotokatalītiski aktīvas TiO2 nanostruktūras, uzlabota iepriekš izstrādātā metodika to sintēzei anodēšanas ceļā, kas ļauj modificēt nanocaurulīšu izskatu un īpašības. Izstrādāta tehnoloģija lielas virsmas oglekļa (grafēna) nanomateriālu iegūšanai no rūpnieciskajiem atkritumiem, veikti dažādu gāzu adsorbcijas īpašību pētījumi sadarbībā ar Latvijas uzņēmumu SIA Keramserviss. Izveidots prototips no rūpnieciskiem atkritumiem iegūto lielas virsmas oglekļa nanostruktūru ūdeņraža sorbcijas spēju testēšanai Rx14-Rx15 K31-K56 M12-M13 P4, P5 |
14. | Grafēna un tā kompozītu sintēze | Paredzēts sintezēt grafēnus, izmantojot oglekļa šķīšanas un izgulsnēšanās mehānismu katalizatorā, un veidot to kompozītus ar vielām, kuras sekmē sorbcijas spēju palielināšanos (piemēram, metāli Pt, Pd, Au, aktīvā ogle un citi) | Projekta uzdevumā bija metodes attīstīšana grafēna ieguvei, izmantojot oglekļa šķīšanu katalizatorā pie paaugstinātas temperatūras un izsēdināšanu grafēna veidā, temperatūru samazinot. Attīstīta metode dažāda biezuma brīvi novietotu (free standing) grafēna slāņu ieguvei, papildinot to ar citu modifikācijuoglekļa materiāliem. Iegūtās struktūras pētītas ar rentgenspektroskopiju, augstas izšķirtspējas caurstarojošo (TEM) un skennējošo elektronu mikroskopiju (SEM) un Ramana spektroskopiju. Iegūtas daudzveidīgas struktūras, kurās bez mazslāņu vai daudzslāņu grafēna, kas ir galvenā struktūras sastāvdaļa, saskatāmas arī fullerēnu, amorfās ogles un grafitizētas ogles iekļāvumi. Sagaidāms, ka tieši šāda veida struktūrām, ja tās izdotos nostabilizēt telpiski, neļaujot sakļauties plāksnīšu veidā, būs vislielākā absorbcijas spēja un tātad plašas pielietojuma iespējas.Turpmākajā darbā, sūkļu izgatavošanas tehnoloģija pilnveidota, izmantojot žāvēšanu sasaldējot. Uzlabota arī tehnika, izveidojot vakuumsistēmu ar saldēšanas iespējām, kas sajūgta ar grafēna ieguves iekārtu. K57, K58 Rx16 |
15. | Grafēna un tā kompozītu īpašību izpēte, pievēršot uzmanību maksimālai materiālu sorbcijas spēju palielināšanai | Kontrolējami vadot grafēna un tā kompozītu sintēzi, mainot grafēna un kompozīta sastāvu, tiks pētītas to īpašības, virzot materiāla sastāvu, struktūru un morfoloģiju uz maksimālu sorbcijas spēju pieaugumu. | Pilnveidota un attīstīta metode sūkļa veida grafēna ieguvei un īpašību izpēte, izmantojot oglekļa šķīšanu katalizatorā pie paaugstinātas temperatūras un izsēdināšanu grafēna veidā, temperatūru samazinot. Ggrafēna materiāla iegūšanai izmantota oglekļa dozēta jaukšana ar niķeļa pulveri un maisījuma izkarsēšana līdz 900 – 1000 °C, pēc tam to atdzesējot līdz istabas temperatūrai. Dzesēšanas procesa laikā izveidojies grafēna materiāla slānis iegūts, nokodinot metālu. Iegūtais grafēna materiāls pētīts ar augstas izšķiršanas transmisijas mikroskopu, skenējošo elektronu mikroskopu un rentgendifrakciju. Pētījuma mērķis bija izstrādāt vienkāršu, viegli realizējamu metodi brīvi izvietota grafēna materiāla iegūšanai, sastāvoša no grafēna slāņa ar sūkļa morfoloģiju no dažu grafēna slāņu biezuma kristalītiem. Mērķis ir sasniegts, izmantojot speciālu atlaidināšanas režīmu un žāvēšanu sasaldējot. Iegūtie slāņi bija dažu grafēna slāņu nanokristāli ar grauda izmēru 1 līdz 10 nm. Elektronu mikroskopijas attēli un rentgenstaru difrakcija parāda, ka ar izstrādāto metodi var iegūt grafēna materiālu ar sūkļa morfoloģiju un 1 - 3 grafēna slāņu biezumu. Rx17 K59, K60, K61 |
16. | Materiālu datormodelēšana | Tiks veikta jaunu materiālu liela mēroga datormodelēšana kurināmā šūnu pielietojumiem | Neitrālo un lādēto skābekļa vakanču termodinamiskās īpašības vairākos ABO3 perovskītos tika noteiktas, pamatojoties uz pirmo principu fononu aprēķiniem. Rūpīgi izanalizētā vakanču segregācija virsmu virzienos. Īpaša uzmanība tika pievērsta 100, 110, 111 virsmu īpašībām. Paredzēti jauni moderni materiāli. Tika izstrādāta jauna kvantu lauka pieeja fotoierosinātajiem izolatoriem. R13-R15 Rx18 K62, K63 |
17. | Materiālu datormodelēšana | Tiks veikta filtrējošās membrānas materiāla datormodelēšana oglekļa dioksīda uztveršanai | Tika ieteiktas jaunas progresīvas membrānas uz (La, Sr) FeO3 perovskītu cieto šķīdumu bāzes. No pirmajiem principiem tika modelēta membrānas mijiedarbība ar CO2 gāzes fāzē. Tika prognozētas teorētiski un novērotas eksperimentāli vairākas CO2 molekulu adsorbcijas konfigurācijas ar un bez karbonāta veidošanos. Rx19-Rx22 K64-K81 |
18. | Materiālu datormodelēšana | Tiks veikta uz nanoizmēra oglekļa bāzes nanosensoru sistēmas konstruēšana un modelēšana | No pirmajiem principiem tika prognozēta dažu WS2 slāņu negaidīta epitaksiāla augšana uz {11̅00} ZnO nanovadu skaldnēm. Tika pētīts TiO2 ar oglekļa piemaisījumu. Tika aprēķināta nanooglekļa atomu un elektronu struktūra. Tika izstrādāta simetrijas teorijas pieeja ar oglekli aktivēto ZnO nanovadu superšūnas modelim. R16-R18 Rx23-Rx28 K82-K86 M14-M15 |
19. | Materiālu datormodelēšana | Tiks veikta neorganisko nanocauruļu, nanovadu un nanoklasteru īpašību datormodelēšana | No pirmajiem principiem tika prognozētas C, N, S un Fe-leģētās TiO2 un SrTiO3 nanocaurules redzamās gaismas ietekmētai fotokatalītiskajai ūdens sadalīšanai. Tika rūpīgi izanalizēta SrTiO3 nanovadu un dopēto TiO2 anatāza (101) nanocauruļu enerģētiskā stabilitāte un fotokatalītiskā aktivitāte. R19-R23 Rx29-Rx30 K87-K88 |
20. | Plānas kārtiņas ar metāla-izolatoru pāreju pētījumi | Projekta aktivitātes ietvaros plānots izgatavot un izpētīt plānas kārtiņas ar metāla-izolatoru pareju, kuri ir piemēroti pielietošanai optiskajā atmiņā, optiskajā litogrāfijā, viedajos spoguļos un sensoros. | Tika izstrādāta līdzstrāvas magnetrona izsmidzināšanas tehnoloģija vara nitrīda (Cu3N) plānas kartiņas iegūšanai un nodemonstrēta to izmantošana optiskā litogrāfijā. Metāla-izolatoru pāreju Cu3N var izraisīt temperatūra vai spiediens. Tika veikti polikristāliskā vara nitrīda in-situ rentgenabsorbcijas spektroskopijas pētījumi atkarība no temperatūras (T=0-300 K) un spiediena (P=0-27 GPa), izmantojot sinhrotrona starojumu DESY un SOLEIL centros. Tika noteikta vara atomu vibrācijas anizotropija un stipra korelācija atomu kustībā pa -N-Cu-N- atomu ķēdēm. Tika noteikta un izskaidrota atgriezeniskā pāreja metāliskā stāvoklī Cu3N, ja spiediens palielinās virs P=5 GPa. R24 Rx31-Rx33 K89-K92 M16-M17 P7, P6 |
21. | Vakuumpārklājumu izstrāde | Tiks veidoti TiO2, TiN, ZrO2, ZnO, SiO2 pārklājumi uz škiedrmateriāliem | Ar magnetronās izputināšanas metodi iegūti ZnO, TiO2 un ZrO2 pārklājumi uz stikla šķiedras auduma. Iegūtās plānās kārtiņas saturēja kristālisku ZnO vai TiO2 anatāzu. Optiskās un skenējošās elektronu mikroskopijas pētījumi parādīja, ka iegūtās kārtiņas ir homogēnas ar gludu virsmu. Tomēr vairākiem iegūtajiem oksīdu pārklājumiem novērota slikta mehāniskā adhēzija uz stikla šķiedras auduma virsmas - tādēļ tika veikti papildus stikla šķiedras audumu virsmas pētījumi. K93-K96 |
22. | Elektroforēzes iekārtas prototipa pilnveidošana | Tiks veikta TiO2 un ONC/grafēna pārklājumu uzklāšana. | Pilnveidota elektroforēzes iekārta, papildinot to ar cirkulācijas sūkni un ultraskaņas vannu. Ar elektroforēzes (EPD) metodi iegūtas redzamās gaismas diapazonā fotoaktīvas Fe-TiO2 un TiO2-WO3 kārtiņas. Parādīts, ka TiO2-WO3 kārtiņas darbojas kā efektīvs fotokatalizators organisko vielu noārdīšanā. Elektroforētiski iegūtās reducētā grafēna oksīda (rGO) un ONC kārtiņas pētītas kā anodmateriāls litija jonu baterijām. K97 M18 |
23. | Dzelzs fosfāta nanoslāņu pārklājumu iegūšana | Tiks iegūti un testēti dzelzs fosfāta pārklājumi litija jonu baterijām. | Ar elektroforēzes (EPD) metodi iegūti litija dzelzs fosfāta (LiFePO4) nanopārklājumi uz tērauda substrāta kā izejvielas izmantojot LiFePO4 pulveri, ogles kvēpus un PVDF saistvielu NMP šķīdinātājā. Parādīts, ka veiksmīgai LiFePO4 kārtiņas uzklāšanai sākotnējai dispersijai ir nepieciešams pievienot virsmas aktīvu vielu (Triton X-100). Eksperimentāli noteikti EPD procesa optimālie parametri, lai iegūtu kārtiņas ar augstāko gravimetrisko lādiņietilpību (~ 100 mAh/g): TX-100 koncentrācija 1.6 %, uznešanas laiks 15 min un elektriskā lauka intensitāte 100 V/cm. M19 |
24. | Uz grafēna bāzes daudzslāņu un monoslāņu kompozītmateriālu iegūšana | Tiks iegūtas plānās un biezas kārtiņas enerģijas uzkrāšanas pielietojumiem | Ar elektroforēzes (EPD) metodi iegūtās kompozītmateriālu kārtiņas TiO2/rGO, Fe2O3/rGO un TiO2/Fe2O3/rGO tika pētītas kā anoda materiāls litija jonu baterijām (rGO - reducēts grafēna oksīds). Eksperimentālie rezultāti parāda, ka α-Fe2O3/TiO2/rGO kārtiņām ir ļoti augsta gravimetriskā lādiņietilpība un ciklējamība. Iegūtā lādiņietilpība 790 mAh/g bija pēc 150 cikliem pie strāvas blīvuma 100 mA/g. Uzlabotās elektroķīmiskās īpašības ir saistītas ar rGO vienmērīgu izkliedi telpā starp α-Fe2O3 un TiO2 daļiņām, kā arī sinerģisku efektu starp metāla oksīdiem un rGO. P8 |
25. | Nanostruktūru veidošanās mehānismu izpēte | Tiks pētīti nanostruktūru veidošanās mehānismi LiF un MgO kristālos, kas veidojas augstas enerģijas jonu apstarošanas rezultātā | Pētīta dislokāciju struktūras veidošanās, mehānisko un optisko īpašību modifikācija ar augstas enerģijas joniem apstarotos radiācijas jutīgos (LiF) un radiācijas izturīgos (MgO) kristālos. Parādīts, ka ievērojamas LiF struktūras un īpašību izmaiņas var panākt ne tikai izmantojot smagos jonus (U, Bi, Au u.c.), bet arī plašāk pieejamos vieglos jonus (N, C un He), lietojot augstas dozas. 3He un 4He jonu gadījumā novērots specifisks efekts - dislokāciju veidošanās un cietības paaugstināšanās apgabalā aiz apstarotās zonas. Tas saistāms ar jonu kanalēšanas efektu un sadursmju izraisītā sekundārā starojuma ietekmi. Iegūti jauni rezultāti par nanodefektu veidošanos nukleāriem pielietojumiem perspektīvos MgO kristālos un to mehānisko īpašību saglabāšanos pie augstām dozām Rezultāti apliecina, ka radiācijas defektu radīšanā blakus elektronisko ierosinājumu mehānismam vērā ņemamu ieguldījumu dod jonu elastiskās sadursmes ar atomu kodoliem. R25-R27 Rx34-Rx37 K98-K102 P9 |
26. | Lāzertehnoloģijas ZnO elektrovadītspējas palielināšanai izstrāde | Tiks izstrādāta tehnoloģija ZnO elektrovadītspējas palielināšanai ar lāzera starojumu | Tika izstrādāta tehnoloģija ZnO elektrovadītspējas palielināšanai ar lāzera starojumu. Tika atklāts, ka lāzera starojuma mijiedarbību ar Zn kristālu raksturo divas sliekšņa intensitātes: pirmā sliekšņa intensitāte Ith1 = 3,5 MW/cm2, pie kuras vadītspēja sāk monotoni pieaugt 1000 reizes sakarā ar starpmezglu Zni atomu koncentrācijas palielināšanos līdz otrajai sliekšņa intensitātei Ith2= 290,0 MW/cm2, saistībā ar Zn starpmezglu atomu koncentrācijas pieaugumu pie apstarotās virsmas. Pie otrās sliekšņa intensitātes parādās “melnais ZnO”, kuru izraisa Zn nanodaļiņu aglomerācija. Tika izpētīta iespēja, izmantojot lāzera starojumu, veidot metāliskā Zn nanodaļiņas ar noteiktu izmēru un blīvumu uz ZnO kristāla. Palielinot lāzera starojuma impulsu skaitu (dozu), ieguva nanodaļiņas, kuru izmēri ir tieši proporcionāli impulsu skaitam. Tika novērota nanodaļiņu blīvuma pieauguma atkarība no impulsu skaita. R28-R30 K103-K112 Rx38-Rx39 P10 |
27. | Fluorīdu nanokristālus saturošas oksifluorīdu keramikas sintēze | Tiks sintezēti oksifluorīdu stikli un stikla keramikas perspektīviem gaismas avotiem | Sintezēti jauni CaF2, SrF2 un NaLaF4 nanokristālus saturoši, ar retzemju joniem aktivēti oksifluorīdu materiāli - stikli un stikla keramikas, kuri ir perspektīvi luminoforu materiāli baltās gaismas diodēm. Izpētīti ar Dy3+/Eu3+ diaktivēti stikla un stikla keramiku paraugi, kuri satur CaF2 vai SrF2 nanokristalītus. Konstatēta enerģijas pārnese no disprozija joniem (Dy3+) uz eiropija joniem (Eu3+) ar efektivitāti 6-68%, augot retzemju jonu koncentrācijas paraugā. Stikla keramikas paraugos ar SrF2 nanokristalītiem, enerģijas pārneses efektivitātei ir tendence palielināties, salīdzinot ar stikla paraugiem, tas varētu liecināt par retzemju jonu iebūvēšanos fluorīdu nanokristalītos. Efektīva enerģijas pārnese no disprozija uz eiropija joniem ļauj pastiprināt eiropija jonu luminiscenci sarkanajā spektra daļā, kurā disprozija joni neluminiscē, tādējādi uzlabojot ar Dy3+/Eu3+ diaktivētu paraugu luminiscences spektrālo sastāvu, pielietojumiem baltās gaismas diodēs. R31-R33 K113-K119 P11 M20-M21 |
28. | Kadmija oksīdu saturošu kompozītmateriālu sintēze | Tiks sintezēti CdO saturoši kompozītmateriāli perspektīviem gaismas avotiem | Ar ekstrakcijas pirolītisko metodi sintezēti jauni kadmija oksīdu saturoši kompozītmateriāli - ZnO-CdO plānās kārtiņas un veikti to struktūras un luminiscences īpašību pētījumi. Parādīts, ka ar ekstrakcijas pirolītisko metodi ir iespējams iegūt jaunus oksīdu nanokompozītu materiālus. Sintezētās ZnO-CdO plānās kārtiņas sastāv no nanokristāliem ar izmēru apmēram daži desmiti nanometri. Rx40 K120-K122 M22 |
29. | Jaunu neorganisko nanokompozītu ar uzlabotām termoelektriskajām īpašībām iegūšana un to īpašību raksturojums | Uz metālu oksīdu bāzes, optimizējot ķīmisko sastāvu un termiskās apstrādes procesu, izmantojot sola-gēla metodi paredzēts iegūt nanokompozītu materiālus ar termoelektriskajām īpašībām | Tika iegūti un raksturoti ar dzirksteļizlādi saķepināti un gaisā atkvēlināti Sn1-xSbxO2 (x ¼ 0, 0.01, 0.03, 0.05) keramiski termoelektrisko materiālu paraugi. Augstākā termo-elektriskā labuma vērtību ZT = 0.06 pie 1073 K tika novērota paraugam ar kompozīciju Sn0.99Sb0.01O2. R34, R35 |
30. | Jaunu organisko matricu/ nanodaļiņu kompozītmateriālu ar uzlabotām termoelektriskajām īpašībām iegūšana un to īpašību raksturojums | Materiālus paredzēts iegūt, izmantojot gan kausējuma, gan šķīdinātāja tehnoloģijas. Kā organiskās matricas paredzēts izmantot gan jau zināmos vadošos polimērus (PEDOT:PSS, PTH, PANI), gan pārbaudīt jaunu, līdz šim neizmantotu TE materiālu jomā, organisko materiālu klasi – mazmolekulāros stiklus. Paredzēts izmantot plašu nanodaļiņu loku – oglekļa nanomateriālus (oglekļa nanocaurules, grafēns etc.), neorganisko pusvadītāju, metālu un vadošu oksīdu nanodaļiņas. | Tika sintezēti 8 jauni tetretiotetracena (TTT) 2 un 2,8 – aizvietoti atvasinājumi. To termoelektriskās tika īpašības novērtētas salīdzinājumā ar TTT izmantojot speciālu pārbaudes protokolu. Svarīgākais secinājums no šiem pētijumiem bija, ka 2,8- di- aizvietotās TTT molekulas uzrāda ievērojami labākas par neaizvietotu TTT termoelektriskās īpašības. R36 |
31. | Nanostrukturētu polimēru pusvadītāju (n- un- p veida) materiālu ar uzlabotām termoelektriskajām īpašībām iegūšana un to īpašību raksturojums | Izmantojot elektrovērpšanas (electrospinning) metodi paredzēts iegūt aksiāli sakārtotus polimēru pusvadītāju (n- un- p veida) nanodiegu klājumus un novērtēt to pielietojamību termoelektrisko ierīču veidošanā | Dopējot TTT tika iegūtas gan n- , gan p- veida nanostrukturētas organisko pusvadītāju plānās kārtiņas ar uzlabotām termoelektriskām īpašībām. Izmantojot tās tika izveidots “proof of concept” termoelektriskais ģenerators un tā jaudas ģenerēšanas īpašības raksturotas. R37 |
32. | Plānu kārtiņu termoelektrisko īpašību pētniecisko metožu izstrādāšana | Paredzēts izgatavot eksperimentālās iekārtas un izstrādāt metodikas Zēbeka koeficienta un siltuma vadītspējas noteikšanai plāno kārtiņu paraugiem. | Tika izstrādātas metodikas un izgatavotas eksperimentālās iekārtas Zēbeka koeficienta un siltuma vadītspējas noteikšanai (3w metode) noteikšanai. Abas metodes ieviestas LU CFI. 2 metodikas 2 iekārtas. |
33. | Oksifluorīdu stiklu un stikla keramikas paraugu sintēze un augšup-pārveidotās luminiscences īpašību izpēte | Paredzēts sintezēt dažāda sastāva oksifluorīdu stikla un stikla keramikas paraugus efektīvai infrasarkanā starojuma pārveidošanai redzamajā gaismā, ko var izmantot infrasarkanā starojuma sensoros vai gaismas avotos | Sintezētas ar Er3+ joniem aktivētas oksifluorīdu stiklu keramikas un izpētītas to īpašības atkarībā no sastāva, sintēzes apstākļiem un pēcapstrādes. R38-R48 Rx41, Rx42 M23, P12 |
34. | Hibrīda nanostruktūru elektroluminiscences ierīču iegūšana un īpašību izpēte | Plānots noskaidrot optimālas nanostruktūru sintēzes un apstrādes nosacījumus. | Sintezētas vairāku pārejas metālu halkogenīdu materiālu 1D un 2D nanostruktūras, kurām ir labs potencials elektroluminiscences ierīču izgatavošanā. M24, P13 |
35. | Sintezēt CuO nanovadus, noteikt sintēzes efektivitātes termisko atkarību. CuO nanovadu parklāšanas ar WO3 tehnoloģisko režīmu izstrāde. SnO (ZnO) nanovadu sintēze un SnO (ZnO)-WO3 sistēmas veidnes izstrāde. SnO nanovadu sintēze un SnO-In2O3 sistēmas veidnes izstrāde. Jaunu kodola-apvalka tipa nanovadu sintēze un raksturošana. Kodola-apvalka nanovadu mehāniskas un fotoelektriskas īpašības. | Plānots noskaidrot optimālu nanostruktūru sintēzes temperaturu. Paredzēts atrast efektivu metodi WO3 uzklašanai uz CuO nanovadiem. Paredzēts sintezēt ZnO nanovadus kā kodolu “kodols-apvalks” hibrīdu nanostruktūru iegūšanai. Izveidot ZnO-WO3 “kodola-apvalka” nanovadu sistēmu. Paredzēts sintezēt SnO nanovadus kā kodolu “kodols-apvalks” hibrīdu nanostruktūru iegūšanai. Izveidot SnO-In2O3 vai SnO-WO3 “kodola-apvalka” nanovadu sistēmu. Paredzets sintezēt ZnO-WS2 “kodola-apvalka” nanovadus un izpētīt elektriskās un fotoelektriskās īpašības. Plānots sintezēt metala (Au, Ag) nanovadus ar oksīda apvalku (Al2O3) “kodols-apvalks” hibrīdu nanostruktūru iegūšanai un izpētīt to mehāniskās īpašības. | Veiksmīgi sintezēti CuO nanovadi uz Cu folijas virsmas. Optimālā sintēzes temperatūra 400°C. Reaktīva līdzstrāvas magnetrona uzputināšana no metāliska W mērķa Ar/O2 atmosferā identificēta kā optimāla metode. ZnO nanovadi tika sintezēti ar CVD metodi no zelta katalizatora un ZnO+C prekursoriem slāpekļa gāzes plūsmā pie 800-900°C. WO3 slānis tika izveidots ar reaktīvu magnetrona uzputināšanu. SnO nanovadi tika sintezēti ar CVD metodi no zelta katalizatora un SnO+C prekursoriem slāpekļa gāzes plūsmā pie 900°C. WO3 slānis tika izveidots ar reaktīvu magnetrona uzputināšanu. Veiksmīgi sintezēti ZnO-WS2 nanovadi, izveidoti fotorezistori uz individuālu nanovadu bāzes, un izpētītas elektriskās un fotoelektriskās īpašības. Sasniegti labi rezultati, kur kodola-apvalka nanovadi uzrādīja labākus fotodetektēšanas parametrus salīdzinājumā ar ZnO nanovadiem. Ar šķidrās ķīmijas metodēm sintezēti Ag un Au nanovadi, ar ALD metodi izaudzēts Al2O3 apvalks, iegūti Au-Al2O3 un Ag-Al2O3 “kodola-apvalka” nanovadi, un izpētītas to mehāniskās īpašības. R51-R54 K123-K124, R49-R50, M25 |
36. | Sulfīdu (ZnS, PbS, CdS un citi) nanovadu un ZnS-WO3 sistēmas veidnes izstrāde | Paredzēts sintezēt ZnS, PbS, CdS, In2S3 nanovadus un pētīt elektriskās un fotoelektriskās īpašības. Paredzēts sintezēt ZnS nanovadus kā kodolu “kodols-apvalks” hibrīdu nanostruktūru iegūšanai. Izveidot ZnS-WO3 un ZnS-MoO3 “kodola-apvalka” nanovadu sistēmu. | Veiksmīgi sintezēti ZnS, PbS, CdS, In2S3 nanovadi, izveidoti fotorezistori uz individuālu nanovadu bāzes, un izpētītas elektriskās un fotoelektriskās īpašības. ZnS nanovadi tika izveidoti no ZnO nanovadiem, karsējot tos sēra atmosferā. MoO3 slānis tika izveidots ar reaktīvu magnetrona uzputināšanu no Mo mērķa Ar/O2 gāzu atmosferā. R55 K125-K127 M26 |