Dne 7. října v prostorách Fyzikálního
ústavu Akademie věd České republiky
v Praze oficiálně zprovoznili
Středisko analýzy funkčních materiálů
(ve zkratce SAFMAT). Toto
špičkové výzkumné pracoviště s moderním
technologickým vybavením
by mělo přispět nejen ke zkvalitnění
vědecké činnosti v rámci Fyzikálního
ústavu, ale i k celkovému rozvoji
a rozšíření možností výzkumu
na území Prahy.
Nová laboratoř nebude ovšem sloužit
pouze vědcům. V rámci výzkumné činnosti
a spolupráce s ostatními vědeckými
institucemi se zaměří na materiálový
výzkum v oblasti nanotechnologií
a ve spolupráci s vysokými školami,
zejména s MFF UK a ČVUT, na další
rozvoj vzdělávání především postgraduálních
studentů.
Další cílovou skupinou jsou podnikatelské
subjekty působící ve sféře výzkumu
a vývoje. Vzniknou tak příznivé
podmínky pro rozvoj kapacit, výzkumné
infrastruktury a lidského potenciálu
v oboru nanotechnologií.
Projekt SAFMAT byl zahájen 1.
března loňského roku. Pro jeho potřeby
se z prostředků Akademie věd postavila
nová budova s laboratorními a kancelářskými
prostorami.
JASNĚ DEFINOVANE CILE
Projekt je zaměřen na analýzu nových
materiálů z hlediska atomárního
složení a struktury, což je jedním z nejnáročnějších
odvětví experimentální
materiálové fyziky, neboť vyžaduje
velkou koncentraci jak materiálních
zdrojů, tak odborníků s vysokou kvalifikací.
Využití získaných výsledků
má však zásadní význam pro uplatnění
a udržení českých firem na náročných
světových trzích, kde příprava materiálů
musí být dokonale definovaná z hlediska
atomárního složení a struktury
a musí umožnit diagnostiku v subnanometrovém
měřítku. Součástí výzkumu
je také metrologie tenkých vrstev
v oboru nanotechnologií.
Pracovníci Střediska se rovněž zaměří
na analýzu technologicky důležitých
center a strukturních defektů ovlivňujících
lokalizaci elektrického náboje
v polovodičových, magnetických
a dalších materiálech. Použitá metoda
- elektronová paramagnetická rezonance
- je vhodná k určení koncentrace,
nábojového stavu, valence a elektronové
struktury těchto center v atomárním
měřítku a jejich způsobu zabudování
do hostitelské struktury.
Takto získané výsledky jsou nezbytným
předpokladem pro uskutečnění
přechodu od technologií běžných
v makrosvětě k nanotechnologiím, které
využívají zcela nové fyzikální principy.
Projekt SAFMAT je zařazen do národní
mapy velkých infrastruktur pro
výzkum a vývoj. Směřuje do oblasti
základního výzkumu, vzdělávání
i aplikovaného výzkumu.
PŘISTROJOVE VYBAVENI
Do provozu byly uvedeny dva nejmodernější
přístroje pro charakterizaci
nanostrukturních funkčních materiálů -
NanoESCA a FT-EPR.
NanoESCA je přístroj spojující unikátním
způsobem elektronovou mikroskopii
fotoelektronů a elektronovou
spektroskopii pro studium lokálního
chemického složení a strukturních
vlastností v nanometrickém prostorovém
rozlišení. V praxi to umožňuje
zcela unikátní analýzu zaměřenou
na strukturu a vazební poměry
ve zkoumaných materiálech.
Další, EPR spektrometr Bruker
ELEXSYS E580, určuje při teplotách
v rozmezí od 4 do 300 K strukturu, dynamiku
a prostorovou distribuci paramagnetických
částic na atomové úrovni
v libovolném typu materiálů. Umožňuje
analýzu nejen pevných látek, ale
i gelů, kapalin a biologických vzorků.
VYZKUM TĚSNĚ PROPOJENY
S PRAXI
Unikátnost a potřebnost pořízených
přístrojů a zájem o jejich využití v praxi
dokládá skutečnost, že partnery
SAFMATu jsou podnikatelské subjekty,
jejichž sponzorské příspěvky ve výši
3 250 000 Kč přesahují 4 % celkového
rozpočtu projektu.
Mezi partnery z průmyslové sféry
patří například ČEZ, který se bude
podílet na spolupráci při výzkumu materiálů
pro jadernou energetiku. Půjde
o zkoumání koroze a segregaci prvků,
které způsobují degradaci a nežádoucí
změny mechanických vlastností jednotlivých
částí elektráren a rozhodující
měrou ovlivňují jejich životnost
a bezpečnost. Pomocí přístroje Nano-
ESCA lze provádět výzkum struktury
a prostorové distribuce defektů a jejich
chemického složení v nanometrickém
měřítku, což doposud nebylo možné.
Spolupráce v této oblasti má probíhat
v součinnosti s dceřinými společnostmi
firmy ČEZ a ostatními firmami zabývajícími
se touto problematikou. Jde
zejména o Ústav jaderného výzkumu
v Řeži, Ústav jaderných paliv Praha
a Výzkumný a zkušební ústav Plzeň.
Dalším partnerem je společnost
HVM plasma. Ta se zabývá vývojem
a výrobou speciálních tenkovrstvých
dokrytí pro automobilový průmysl.
Firma má zájem o spolupráci v rámci
výzkumu a vývoje metod analýzy nanostrukturních
tenkovrstvých pokrytí
a s tím spojené optimalizace depozičních
plazmatických procesů. Zajímá se
též o metrologii tenkých vrstev.
Společnost Crytur plánuje využít
přístroj FT-EPR pro výzkum nových
scintilátorů a krystalů pro optiku a optoelektroniku.
Ústav jaderných paliv Praha má zájem
o spolupráci na výzkumu struktury
různých typů ocelí pro jadernou energetiku
pomocí přístroje NanoESCA.
Společnost Vakuum Praha, zabývající
se vývojem a výrobou vakuových
systémů, projevila zájem využít přístroj
NanoESCA pro analýzu materiálů
a jejich povrchů. Zásadní význam pro
vývoj produktů této společnosti má
zejména výzkum povrchů ultravakuových
systémů, systémů XHV a iontově
sorpčních vývěv.
Akciová společnost Polovodiče má
zájem o využití NanoESCA pro zobrazování
distribuce rozložení prvků
na površích polovodičových součástek
a o výzkum nových technologií a vlastností
dopovaných křemíkových materiálů
pomocí přístroje FT-EPR. Přenos
těchto výsledků do praxe má pro polovodičový
průmysl v České republice
zásadní význam. Milan Bauman