Projekti / Programi
Femtosekundna časovno-ločljiva vrstična tunelska mikroskopija kompleksnih snovi
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.01 |
Naravoslovje |
Fizika |
Fizika kondenzirane materije |
| Koda |
Veda |
Področje |
| P002 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
TaS2, tunelska mikroskopija, teraherčni sunki, femtosekundna časovna ločljivost, prostorsko nehomogeni sistemi, atomska prostorska ločljivost
Raziskovalci (13)
Organizacije (2)
Povzetek
Predlagamo projekt izgradnje nizkotemperaturnega časovno ločljivega tunelskega vrstičnega mikroskopa (TVM) za raziskave dinamike osnovnih vzbuditev v realnem času z atomsko ločljivostjo na femtosekundni časovni skali. Za vzbuditev plazmonskih nihanj v konici tunelskega mikroskopa bomo uporabili teraherčne sunke, ki bodo za kratek čas ojačali tunelski tok in s tem omogočili femtosekundno časovno ločljivost. Mikroskop bo deloval pri nizkih temperaturah do 4.2K in bo implementiran v 4-sondnem tunelskem mikroskopu z zunanjim virom teraherčnih sunkov. Tehnika bo omogočala, da prvič raziščemo časovne dinamike v prostorsko nehomogenih sistemih in odprla pot do razumevanja pomembnih fundamentalnih problemov v fiziki kondenzirane materije. Za demonstracijo uporabe naprave bomo izvedli nekaj eksplorativnih eksperimentov na trenutno zanimivih snoveh.
Pomen za razvoj znanosti
Uvedba novega raziskovalnega področja v Sloveniji
Uspešna izvedba in pravočasni zaključek projekta bi predstavljala uspeh na svetovni ravni, saj imamo dobre možnosti narediti prvi delujoč nizkotemperaturni ultrahitri tunelski vrstični mikroskop (UTVM) na svetu. Takšna naprava bo omogočala študije dinamike elektronskih in mrežnih ekscitacij s časovno resolucijo omejene z dolžino prožilnega teraherčnega sunka frekvence 1-2 THz, kot jih še ne poznamo. Dve drugi raziskovalni skupini sta že pokazali delovanje pri sobni temperaturi, vendar pa je napravo, ki bi delovala pri nizkih temperaturah bistveno težje skonstruirati kot napravo, ki deluje pri sobni temperaturi. Objavili smo že TVM študije vzorcev, vzbujenih s femtosekundnimi sunki pri 4 K, kar nam zagotavlja trenutno vodilno mesto na področju nizkotemperaturnega delovanja. Sklopitev sistema s teraherčnimi sunki, pa bi prinesla zares vrhunski dosežek.
Naprava bi bila dejansko ultrahitra spektralno ločljiva filmska kamera, s prostorsko resolucijo posameznih orbital. To bi odprlo pot povsem novim vpogledom v sisteme koreliranih elektronov in druge kompleksne sisteme, ki po navadi kažejo funkcionalne lastnosti pri nizkih temperaturah. Poleg tega bi pokazali tudi na pomembnost časovno ločljivih raziskav z UTVM in zapolnili pomembno pomankljivost med tehnikami, kot so ultrahitra kotno ločljiva fotoemisija (U-ARPES), ki ima zelo omejeno prostorsko resolucijo (trenutno )20 nm s sinhrotronskim sevanjem). Uspešno izveden projekt bi pomenil uvedbo povsem novega raziskovalnega področja v Sloveniji in bi lahko vodil do ustanovitve raziskovalnega centra ali laboratorija. Pri izdelavi naprave bi bila pridobljena številna nova praktična znanja in informacije, kar bi pripomoglo k večji usposobljenosti raziskovalnega osebja.
Pomen za razvoj Slovenije
Raziskovalna infrastruktura
Razvoj UTVM instrumenta bi predstavljal izjemno nadgradnjo slovenske raziskovalne infrastrukture. Združitev aktivnosti okrog vrhunske opreme zagotavlja nadaljnje oplemenitenje znanja. To znanje je preko pretoka mladih raziskovalcev in različnih projektov z industrijo direktno na voljo za uresničitev novih tehnologij.
Razvoj novega izdelka, znanje, ki vodi k ustanovitvi novega podjetja
Izdelavo komercialno zanimive naprave predvidevamo po letu 2018. Trgu jo lahko ponudimo v okviru obstoječega centra odličnosti Nanocenter ali v okviru novega startup podjetja, vsekakor pa v slovenskem podjetju. Trg za tovrstne naprave je globalen, npr. kot dodatek k komercialnemu Nanoprobe LT TVM podjetja Scienta-Omicron GmbH. Tovrstni dodatki so pri tej napravi zelo pogosti in jih lahko najdemo pri več različnih proizvajalcih.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
