Małe diamenty o dużym znaczeniu dla przemysłu
W tym kontekście UE sfinansowała projekt realizowany w ramach Międzynarodowego Programu Wymiany Personelu Naukowego (IRSES) o nazwie CARBONNASA (Carbon-based nanomaterials and nanostructures for advanced sensing applications). Dzięki projektowi ważne umiejętności i specjalistyczna wiedza ekspertów z Chin, Japonii i Stanów Zjednoczonych dotarły do europejskich laboratoriów wyposażonych w infrastrukturę umożliwiającą ich zastosowanie. Projekt miał za zadanie wspomagać transfer wiedzy na temat nanomateriałów, która przyczyni się do rozwoju potencjalnie przełomowych technologii i urządzeń obecnie niedostępnych w Europie. Technologie i urządzenia te znajdą zastosowanie w licznych dziedzinach, od energetyki przez biomedycynę po mikroelektronikę. Badacze skupili się przede wszystkim na wytwarzaniu wysokiej jakości diamentów cienkowarstwowych, zarówno homoepitaksjalnych (diament na diamentowym podłożu), jak i heteroepitaksjalnych (diament na innym podłożu). Przy użyciu femtosekundowego napromieniowania laserowego zespół po raz pierwszy zademonstrował wykonalność kanałów mikrofluidycznych na biokompatybilnym monokrystalicznym substracie diamentowym. Pionierskie prace opublikowano w czasopiśmie naukowym Applied Physics Letters. Uczestnicy projektu CARBONNASA dokonali też syntezy nowych nanowłókien węglowych, które mogą być stosowane do stymulowania wzrostu kości oraz badań nad odpornością na drobnoustroje. Silne właściwości luminescencyjne niektórych włókien mogą przydać się w optoelektronice. Niezwykłą chemię powierzchni i właściwości mechaniczne diamentów wykorzystano do opracowania urządzeń służących do pomiaru ciśnienia. Uczeni opracowali samointegrujący się tranzystor polowy na bazie struktury metal-piezoelektryk, izolator, półprzewodnik, będący wysoce czułym urządzeniem mikroelektromechanicznym do detekcji ciśnienia w wysokich temperaturach. Liczne defekty punktowe w diamentach, chętnie wykorzystywane ze względu na swoje właściwości fotoluminescencyjne, można przekształcić w emitery kwantowe. Zespół wytworzył matryce nanostruktur diamentowych o różnej średnicy oraz kształty górnego końca z wbudowanymi centrami azot-wakancja. Te defekty punktowe emitują pojedyncze fotony z dziesięciokrotnie większą wydajnością. Kolejnym obszarem prac było zastosowanie nanomateriałów do technologii akumulatorów litowych. Naukowcy zademonstrowali znaczne postępy w wydajności i właściwościach magazynowania, dzięki zastosowaniu rozmaitych nowo wyprodukowanych materiałów. Owe liczne postępy zaowocowały kolejnymi czterema publikacjami. Projekt CARBONNASA to wyjątkowy multidyscyplinarny, wielotematyczny projekt wymiany personelu naukowego, który doprowadził do niezwykłych odkryć w dziedzinie węglowych nanomateriałów i urządzeń nowej generacji. Projekt przyniósł mnóstwo rezultatów, które powinny mieć silny wpływ na wiele dziedzin, takich jak biomedycyna, nanotechnologia, optoelektronika, czujniki i energia. Dzięki obszernemu szkoleniu w zakresie technologii i szerokiemu spektrum zastosowań, omawiany projekt pomoże UE w przejściu na gospodarkę opartą na wiedzy.
Słowa kluczowe
Diamenty, CARBONNASA, nanomateriały węglowe, nanostruktury, czujniki
