"Institutsionaalne uurimistoetus" projekt IUT2-26
IUT2-26 "Elektronergastuste muundumine luminestsentsiks ja kiiritusdefektideks laia keelutsooniga funktsionaalmaterjalides (1.01.2013−31.12.2018)", Aleksandr Luštšik, Tartu Ülikool, Loodus- ja täppisteaduste valdkond, füüsika instituut.
IUT2-26
Elektronergastuste muundumine luminestsentsiks ja kiiritusdefektideks laia keelutsooniga funktsionaalmaterjalides
Transformation of electronic excitations into luminescence and radiation defects in wide-gap functional materials
1.01.2013
31.12.2018
Teadus- ja arendusprojekt
Institutsionaalne uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP260 Tahke aine: elektrooniline struktuur, elektrilised, magneetilised ja optilised omadused, ülijuhtivus, magnetresonants, spektroskoopia1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)60,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.12. Protsessitehnoloogia ja materjaliteadusT151 Optilised materjalid 2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).40,0
PerioodSumma
01.01.2013−31.12.2013302 500,00 EUR
01.01.2014−31.12.2014302 500,00 EUR
01.01.2015−31.12.2015302 500,00 EUR
01.01.2016−31.12.2016302 500,00 EUR
01.01.2017−31.12.2017302 500,00 EUR
01.01.2018−31.12.2018302 500,00 EUR
1 815 000,00 EUR

Tehakse kindlaks omaergastuste ja nende luminestsentsiks ning nanosuurusega struktuuridefektideks muundumise peamised iseärasused suure elementaarrakuga anorgaanilistes laia keelutsooniga materjalides (LKM). Keerulise struktuuriga LKM-e on hakatud kasutama paljudes seadmetes (meditsiini- ja turvaseadmete kiiretes stsintillaatorites, keskkonnasõbralikes valgustusseadmetes, isikudosimeetrites jne) kristallide, keraamika, kilede ja nanomaterjalide kujul. Peaeesmärkideks on välja selgitada: (i) footonitega (kuni 2000 eV), elektronidega ja kiirete raskete ioonidega kiiritamisel tekkivate elektronergastuste (EE) evolutsiooni käik (alates femtosekunditest); (ii) kiiritusnähtuste eksiton- ja ionisatsioonmehhanismid, eriti kõrgetel EE tihedustel; (iii) EE ja nende muundumiste iseärasused Tartus ja mujal sünteesitud nanomaterjalides, optilistes keraamikates ja kiledes; (iv) keerulise struktuuriga LKM-ide kiirituskindluse ja kasutatava luminestsentsi efektiivsuse suurendamise väljavaated.
The main features of intrinsic electronic excitations (EE) and their transformation into luminescence or nanosize structural defects in complex inorganic wide-gap materials (WGM) with many atoms per unit cell will be clarified. Recently complex WGM (incl. caged ones) have find use in many applications (fast scintillators for medicine and safety inspection, environmental friendly lighting, personal dosimeters etc) in the form of crystals, ceramics, films and nanomaterials. The main goals are to elucidate: (i) the evolution (from femtoseconds) of various EE formed at the irradiation by photons (up to 2000 eV), electrons and swift heavy ions, (ii) the excitonic and ionization mechanisms of radiation phenomena, especially at high EE density; (iii) the peculiarities of EE and their transformation in novel nanomaterials, optical ceramics and films synthesized in Tartu and abroad (iv) prospects and ways of increasing the radiation resistance and useful luminescence efficiency in complex WGM.
Projekti peamiseks teaduslikuks eesmärgiks oli selgitada omaergastuste ja nende luminestsentsiks ning struktuuridefektideks muundumise peamised iseärasused erineva keerukusega anorgaanilistes laia keelutsooniga materjalides. Peatähelepanu oli suunatud erinevate elektronergastuste (anioon- ja katiooneksitonide, elektron-auk paaride ja suurema energiaga ergastuste) aga samuti erineva kiirguse (footonid, elektronid, neutronid, kiired ioonid) poolt tekitatud struktuuridefektide evolutsiooni käigule. Lisaks alusteaduslikule uurimisele olid projekti eesmärkideks uued tehnoloogiad energia säästmiseks, keskkonnakaitseks ja erinevates rakendustes kasutuses olevate laia keelutsooniga materjalide kasutusaja pikendamiseks nende kiirgustaluvuse parandamise teel. Projekti tulemusi saab rakendada: (i) ülikiirete stintsillaatorite arendamiseks diagnostikaseadmetele (eriti lennuaja PET tomograafias), mis on patsiendile vähem kahjulikud ja hoiavad kokku tervisekindlustuse vahendeid; (ii) uue põlvkonna detektorite arendamiseks töötamiseks eriti karmides tingimustes (CERNi Suure Põrguti edasiarenduses); (iii) uute keskkonnasõbralike fosfooride arenduseks energiasäästlikele luminestsentslampidele ja valgusdioodidele; (iv) kõrge kiirgustaluvusega materjalide loomiseks optilistele/diagnostika akendele tuumasünteesil põhinevatele tuleviku energeetika seadmetele (ITER, DEMO, PROTO), mis on keskkonnasõbralikud ja rahuldaksid inimkonna järjest kasvavat energiavajadust. Meie uurimistöö oli lahutamatult seotud osalusega EUROfusion konsortsiumi, CERN-i Crystal Clear Collaboration-i jt rahvusvahelistes T&A tegevuse programmides. Projekti käigus saadud tulemused on avaldatud 100-s kõrge reitinguga ajakirja artiklis, umbes 170-s kutsutud, suulises ja stendi ettekandes ning 8-s kaitstud doktoritöös.