"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF6999
ETF6999 "Optiliste protsesside stimuleerimine ja kontroll oksiidsetes nanomaterjalides: rakendusvõimalusi fotoonikas ja sensoorikas (1.01.2007−31.12.2010)", Ilmo Sildos, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Füüsika Instituut, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Füüsika Instituut, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF6999
Optiliste protsesside stimuleerimine ja kontroll oksiidsetes nanomaterjalides: rakendusvõimalusi fotoonikas ja sensoorikas
Stimulation and control of optical processes in oxide nanomaterials: applications in photonics and sensorics
1.01.2007
31.12.2010
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi 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)100,0
PerioodSumma
01.01.2007−31.12.2007243 600,00 EEK (15 568,88 EUR)
01.01.2008−31.12.2008243 600,00 EEK (15 568,88 EUR)
01.01.2009−31.12.2009233 856,00 EEK (14 946,12 EUR)
01.01.2010−31.12.2010233 856,00 EEK (14 946,12 EUR)
61 030,00 EUR

Kavandatakse uudse funktsionaalsusega luminestsentsmaterjalide, luminestseeruvate nanostruktuuride ning nanolokaalsete valgusallikate väljatöötamist ja uurimist seoses võimalike rakendustega fotoonikas, sensoorikas, ning nanoskoopias. Uurimistöö sisaldab järgmisi aspekte. Uudsete optiliste materjalide väljatöötamine 1. Lantaniididega (Sm, Eu, Tb, Er) aktiveeritud oksiidkilede (TiO2, HfO2, ZrO2, SnO2, SiO2, Al2O3, Cr2O3 jt.) täiendav dopeerimine nanomõõdus metalliosakestega (Ag, Au, Cu) parendamaks lantaniidide kiirguskarakteristikuid. 2. Lantaniididega dopeeritud metalloksiidkilede kasvatamine süsiniknanotorudele parendamaks materjali sensoromadusi Uudsete uurimismetoodikate edendamine: 1. Konfokaalse mikroskoopia arendamine TÜ FI-s tundlikkuseni, mis võimaldaks ruumiliselt eristada üksikmolekulide kiirgust; selleks sobilike kromofooridega (värvimolekulid, kvantpunktid, teemandi nano-osakesed, lantaniidid) aktiveeritud kilede valmistamine ja spektroskoopia. 2. Kromofoori kiirguse stimuleerimine teravikmikroskoobi metallteravikuga. Eesmärgiks on fluorestsentsi ja Raman-signaali nanolokaalne võimendamine ning sub-lambda lahutusega optilise kujutise saamine. Rakendustele suunatud baasuuringud: 1. Efektiivsete luminestsentsmaterjalide disainimiseks selgitatakse metalli nanoosakeste mõjuefekti mehhanismi ja sõltuvust nanoosakese materjalist, suurusest, kujust ja kaugusest. 2. Üksikkromoofori plinkimisreziimi optiline kontrollimine, st. optiliselt aktiivse seisundi sisse/väljalülitamine kas valgusega, pinge- või elektrivälja rakendamisega või ümbrusgaasi valikuga võimalikeks rakendusteks gaasisensoorikas ja nanofotoonikas. 3. Süsiniknanotorust ja kvantpunktist koosneva hübriidsüsteemi uurimine ainumolekuli spektroskoopia vahenditega rakendusvõimalusteks mikroelektroonikas ja biosensoorikas. Põhi- ja kraadiõppurite kaasamine teadus-ja arendustegevusse: Planeeritud 1 doktoritöö, vähemalt 2 magistritöö ja vähemalt 3 diplomitöö valmimine.
The aim of the project is the design and the study of novel luminescent materials, luminescent nanostructures, and nanolocal light sources in connection with their application potential in photonics, sensorics, and nanoscopy. The research involves the following aspects: Design of novel luminescent materials 1. Co-doping of rare-earth-activated oxide materials (TiO2, HfO2, ZrO2, SnO2, SiO2, Al2O3, Cr2O3 etc.) with nanosized metal particles (Ag, Au, Cu) in order to improve the emitting characteristics of rare earth ions. 2. Growing of rare-earth-activated oxide films on carbon nanotubes in order to improve their gas sensing properties. Development of novel research techniques 1. Promoting the confocal optical microscopy in the Institute of Physics of the University of Tartu for a spatial separation of the single molecule emission; preparation of thin film materials doped with the impurities potentially suitable for the single-molecule spectroscopy (dye molecules, quantum dots, diamond nanoparticles, rare earths). 2. Stimulating the emission of a chromophore by using the metallic cantilever of nanoscope. The aim of this activity is the nanolocal stimulation of fluorescence and the Raman-scattering signal and the sub-lambda resolution optical imaging of nanostructures. Basic research directed to applications 1. An investigation of the plasmonic effects of a metallic nanoparticle in relation to the size, shape and distance of the particle is performed in order to design efficient luminescent materials. 2. A control of the blincking regime of single chromophores, i.e. the on/off switching of an optically active state by light, stress or electric field or the ambient gas, keeping in mind the applications in the gas sensing and nanophotonics 3. An investigation of the hybrid system composed of a carbon nanotube and a quantum dot by using single molecule spectroscopy. Such nanosytem would be attractive in microelectronics and sensorics. Involvement of undergraduate-and graduate students in research and development: Completion of one PhD thesis, at least two MSc theses and at least three diploma works are planned