Programska skupina Svetloba in snov je intenzivno vpeta v mentorsko dejavnost in tesno povezana s Fakulteto za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani in Fakulteto za strojništvo Univerze v Mariboru. Člani skupine smo bili mentorji za diplome (27), magisterije (6) in doktorate (9) s področja optike in uporabe optičnih metod v fiziki. Pri tem smo bili zelo relevantni za lokalni razvoj, saj je več kot polovica naših doktorandov po doktoratu našla zaposlitev v gospodarstvu. Poleg tega smo tudi avtorji študijskih gradiv, skript, zbirk nalog in učbenikov z recenzijo za različne stopnje izobraževanja, s čemer skrbimo za širjenje znanja in uveljavljanje slovenskega strokovnega izrazoslovja. Člani skupine smo pokrivali vse optične predmete na Fakulteti za matematiko in fiziko na prvi, drugi in tretji bolonjski stopnji študija fizike, kar nas dela nepogrešljive pri izobraževanju perspektivnega in zaposljivega kadra, saj je v Sloveniji kar nekaj visokotehnoloških podjetij, ki delujejo na področju optike. V okviru programa usposabljamo in izobražujemo strokovnjake na področju optičnih metod, sipanja svetlobe, optične spektroskopije in uporabe ter izdelave laserjev. Poleg domačih študentov in mladih raziskovalcev smo v zadnjem obdobju gostili in izobraževali tudi več doktorskih študentov iz tujine. Članica programske skupine (prof. Drevenšek) pa je bila tudi en semester gostujoča profesorica v sklopu dodiplomskega študija fizike za študente elitnih razredov na Nankai University v Tianjinu na Kitajskem.
D.09 Mentorstvo doktorandom
COBISS.SI-ID: 2185572Člani programske skupine smo bili koordinatorji več mednarodnih projektov in nosilci številnih bilateralnih projektov na slovenski strani. S tem smo se intenzivno vključevali v mednarodno sodelovanje in delitev dela, hkrati pa poskrbeli za promocijo države na najvišji znanstveni ravni. Izpostavimo koordinacijo dveh COST projektov: prvi je Composites of Inorganic Nanotubes and Polymers (COINAPO), COST Action No MP 0902, katerega glavna koordinatorka je bila prof. Irena Drevenšek. Ta projekt, ki je vključeval partnerje iz sedemindvajsetih držav, je bil namenjen izdelavi, karakterizaciji in uporabi novih kompozitnih materialov na osnovi anorganskih nanocevk in polimerov. V decembru 2011 smo tudi organizirali mednarodno srečanje sodelujočih raziskovalcev. Drugi večji mednarodni projekt, katerega koordinatorka je bila članica naše programske skupine (dr. Lea Spindler) je bil Self-assembled guanosine structures for molecular electronic devices, COST Action MP0802. V projektu so sodelovali partnerji iz devetnajstih držav. Raziskave v okviru projekta so vključevale sintezo, teoretično modeliranje, karakterizacijo in uporabo gvanozinskih struktur. V Sloveniji smo organizirali tri srečanja oziroma delavnice, koordinatorka projekta je bila gostujoča urednica pri posebni izdaji revije Journal of Nucleic Acids, poleg tega je bila tudi urednica knjige Guanine Quartets: Structure and Applications, ki je izšla pri RSC, London, VB (2013).
D.01 Vodenje/koordiniranje (mednarodnih in domačih) projektov
COBISS.SI-ID: 2665828V sodelovanju s podjetjem LPKF, Laser & Electronics d. o. o. iz Naklega smo razvili nov produkt, fotolitografski sistem za nekontaktno mikrostrukturiranje LDI (laser direct imaging). Sistem je namenjen hitri izdelavi mikroskopskih struktur, ki se uporabljajo v elektroniki, mikrofluidiki in raziskavah na področju nanotehnologije in biotehnologije. Delovanje LDI temelji na tehnologiji hitrega in izjemno natančnega pozicioniranja močno fokusiranega ultravijoličnega laserskega žarka s pomočjo akustooptičnih deflektorjev, kar omogoča zelo natančno in hitro izdelavo mikrosktrukur. To ga uvršča v vrh trenutno dostopnih komercialnih sistemov in je tudi njegova bistvena prednost v primerjavi s konkurenčnimi izdelki. Prototip izdelka redno uporabljamo v tudi v našem laboratoriju pri raziskavah koloidnih in biomimetičnih sistemov. Z njim lahko izdelujemo mikrometrske delce različnih oblik, ki jih glede na zahteve poskusa lahko naredimo tudi magnetne z visoko magnetno susceptibilnostjo. Poleg znanstvenih objav, do katerih je vodila izdelava in uporaba tega sistema, je bilo v okviru sodelovanja pri razvoju LDI tudi uspešno zaključeno doktorsko usposabljanje mladega raziskovalca iz industrije.
F.06 Razvoj novega izdelka
COBISS.SI-ID: 25297447Razvili smo unikaten sistem za brezkontaktne meritve lasersko induciranih temperaturnih profilov v bioloških tkivih s tehniko sunkovne fototermalne radiometrije (SFTR). Kot prvi smo implementirali SFTR profilometrijo z uporabo spektralno kompozitne prenosne matrike in razvili nov rekonstrukcijski algoritem. Z neenakomernim vzorčenjem signala smo dosegli rekordno natančnost in prostorsko ločljivost metode, kar smo dokazali s simulacijami in sistematičnimi meritvami na laboratorijskih modelih tkiva. Praktični potencial metode SFTR smo preverili v več klinično relevantnih aplikacijah. Z analizo interakcije prototipnega laserja Nd:YAP z valovno dolžino 1342 nm s človeško kožo smo pokazali, da se 50% energije laserskega sunka absorbira v prvih 0,36 mm kože, kar je zelo primerno za neablativno pomlajanje kože. Dokazali smo tudi velik pomen metode za študij laserskega odstranjevanja tetovaž in potencialno za objektivno vodenje posega. Razvili smo tudi nova postopka za individualno določitev največje varne gostote energije pri laserskem obsevanju človeške kože in za kvantitativno karakterizacijo masne difuzije ter biokemijske razgradnje hemoglobina v podplutbah, kar bo osnova za razvoj objektivnega postopka za določanje starosti poškodb v sodni medicini. O navedenem smo ob petih objavljenih člankih v znanstvenih revijah poročali tudi v štirih vabljenih predavanjih na mednarodnih konferencah in enem na mednarodni poletni šoli ter dveh vabljenih predavanjih na tujih univerzah.
F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije
COBISS.SI-ID: 26499367Razvili in izdelali smo delujoč dvofrekvenčni sunkovni laser v infrardečem (IR) območju. Izhodna žarka, katerih frekvenci se le malo razlikujeta, usmerimo na nelinearen organski kristal in v njem ustvarimo valovanje pri razliki frekvenc vhodnih valovanj (difference-frequency generation, DFG). Tako dobimo izvor, ki oddaja valovanje v teraherčnem frekvenčnem območju pri sobni temperaturi. Novost IR sistema je generacija obeh infrardečih žarkov v skupnem laserskem resonatorju. Žarka iz Nd:YAG (1.06 μm) in Yb:YAG (1.03 μm) kristalov združimo in časovno uklenemo s skupnim preklopnikom dobrote. Groba sinhronizacija sunkov in nastavitev njunih energij poteka z nastavitvijo premerov obeh laserskih žarkov. Natančno sinhronizacijo pa dosežemo z nastavljanjem optičnega črpanja kristalov. Kot prvi smo za generacijo teraherčnih sunkov uporabili nelinearen organski kristal OH1, ki zaradi velikega nelinearnega odziva omogoča višjo učinkovitost DFG v teraherčno območje. Zaradi nizke koherenčne dolžine (~50 μm) za 1-μm črpalno svetlobo smo uporabili sklad tankih OH1 kristalov in zagotovili kvazi ujemanje faz. Naš dvofrekvenčni IR laser oddaja 10 ns dolge sunke z energijo 1 mJ pri repeticiji 1,5 kHz, kar pri teraherčnem generatorju iz štirih OH1 kristalov generira 1 μW povprečne in 100 mW vršne teraherčne moči. Izdelava laserja in teraherčnega izvora je bila del mednarodnega projekta in naš del je bil ključen doprinos k njegovi uspešnosti. Poleg tega smo rezultate dela predstavili na petih mednarodnih srečanjih, članek je v pripravi.
F.08 Razvoj in izdelava prototipa
COBISS.SI-ID: 27579943