See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8699
ETF8699 "Metall oksiidide temperatuuri ja valguskontrollitud defektsus ja rakendused gaaside optilises sensoorikas (1.01.2011−31.12.2013)", Ilmo Sildos, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Füüsika Instituut.
ETF8699
Metall oksiidide temperatuuri ja valguskontrollitud defektsus ja rakendused gaaside optilises sensoorikas
Temperature- and light-controlled defectiveness of metal oxides for application in optical gas sensing
1.01.2011
31.12.2013
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP250 Tahke aine: struktuur, termilised ja mehhaanilised omadused, kristallograafia, phase equilibria1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)100,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201111 040,00 EUR
01.01.2012−31.12.201211 040,00 EUR
01.01.2013−31.12.201311 040,00 EUR
33 120,00 EUR

On planeeritud rakendada mitmekülgset strateegiat metalloksiididel (põhiliselt TiO2, SnO2 ja ZrO2) põhinevate toatemperatuuril toimivate optiliste gaasisensormaterjalide väljatöötamiseks (peamiselt O2, aga otsinguliselt ka CO ja NO2 detekteerimiseks). Ultraviolettkiirituse tingimustes on sensorprotsess tuvastatav juba toatemperatuuril jälgides aine oma- või lisandikiirguse reaktsiooni oksüdeerivate või redutseerivate toimeainete esinemisele ümbrusgaasis. Nimetatud materjalide gaasitundlikkus põhineb valgusindutseeritud hapnikuvakantside tekitamisel ja migratsioonil. Peamise uudsusena oksiidmaterjalide suure gaasitundlikkuse saavutamisel nähakse nende defektsuse (kui antud gaasisensori võtmeelemendi) reguleerimist kombineerides termilist töötlust, UV-kiiritust ja mitteisovalentsete (harulaste muldmetallide ioonide) lisandamist. Antud sensormehhanismi arvestades kõige sobivamad sensorelemendid on nanopoorsed suure eripinnaga materjalid (pulbrid, õhukesed kiled, fiibrid), mis valmistatakse valdavalt sool-geel meetodil, kuigi õhukeste kilede saamisel peetakse silmas ka laserablatsiooni ja aatomkihtsadestuse täiendavaid võimalusi. Materjalide sensorkostet on kavandatud võimendada materjalide täiendava lisandamisega väärismetallide (Ag; Au) nanoklastritega. Projekti teoreetilise osana on planeeritud: 1) oma- ja lisandidefekte (haruldase muldmetalli lisandeid) sisaldavate metalloksiidide struktuursete, elektroonsete ja optiliste omaduste arvutused; 2) vaadeldavaid optilisi signaale tingivate energeetiliste relaksatsioonide modelleerimine; 3) termiliselt ja valgus-indutseeritud defektide tekitamise ja difusiooni modelleerimine suunamaks esitatud uudsetel lähtekohtadel põhinevate sensormaterjalide eksperimentaalset väljatöötlust.
A wide-ranging strategy is planned to develop both pure and rare earth doped metal oxides (mainly TiO2, SnO2 and ZrO2) for optical gas sensing at room temperature (mainly O2, prospecting also CO and NO2). Under UV irradiation, the sensing process is detected already at room temperature by inspecting the changes of the intrinsic or impurity-related luminescence signal in response to reducing or oxidizing species in the ambient. The basic underlying mechanism of sensor response in these materials is related to the light-induced formation and migration of oxygen vacancies (non-stoichiometry). The main novelty in the preparation of the materials with pronounced sensibility will be the regulation of the defectiveness (as the key element of gas sensing) of the oxides by using the combined influence of thermal treatment, UV-irradiation and doping with proper non-isovalent lanthanide impurities. Based on the proposed mechanism, the pronounced sensing effect is expected from nanoporous materials with large surface-to-volume ratio (powders, thin films, fibers) prepared using mainly sol-gel technique although preparation of thin films by pulsed laser deposition or atomic layer deposition will also be in consideration. Sensing properties of the materials are expected to be amplified via co-doping with noble metal (Ag, Au) nanoclusters. In the theoretical part of the project, the following activities are planned: 1) calculation of the structural, electronic and optical properties of metal oxides containing intrinsic or extrinsic (rare earth) defects involved in the sensor mechanism; 2) modeling of energetic relaxations leading to the observed optical signals; 3) modeling of light- and thermally induced formation and diffusion of defects to guide the experimental research in the design of sensing materials based on the presented new approach of the materials preparation and treatment.