Nanogrant KAN ( )

Transkript

1 Nanogrant KAN ( ) Nanostruktury na bázi uhlíku a polymerů pro využití v bioelektronice a medicíně Ústav jaderné fyziky AV ČR, Mgr. Jiří Vacík, CSc., koordinátor projektu ( Výroční seminář - FGÚ AV ČR, ) FZÚ AV ČR, v.v.i. Na Slovance Praha 8 Spoluřešitelský tým Fyzikálního ústavu AV ČR (podle projektové dokumentace) F.Fendrych, M.Nesládek, J.Musil, M.Crhán, M.Vaněč ěček, Š.Potocký Pracovní skupina materiálů pro nanosystémy a biorozhraní (MNB) F.Fendrych, M.Nesládek, J.Musil, M.Crhán, A.Taylor, L.Peksa, I.Kratochvílová, PhD studenti: J.Vlček, V.Řezáčová, A.Kovalenko Diplomanti: V.Petrák, J.Krucký

2 Nanogrant KAN ČASOVÝ POSTUP ŘEŠENÍ ( úkoly projektu pro Fyzikální ústav AV ČR ) : 2007: B3: Optimalizace plazmatu a plazmo-chemických procesů (PECVD) k dosažení růstu vrstev NCD definované orientace a velikosti zrn, povrchové hrubosti a vhodné elektronické kvality (sp3 vázaný, nízká hustota stavu; v zakázaném pásu) B3: Optimalizace uspořádání mikrovlnných PECVD systému k ověření principu depozice NCD (scalability) na velké plochy. Tato otázka je podstatná pro budoucí možné prumyslové využití. NCD vrstvy budou dále použity k povrchovým modifikacím s použitím iontové mikrosondy (unikátního zařízení, které bude v roce 2007 instalováno v ÚJF AV ČR v Reži) B3: Charakterizace strukturních (Raman, XRD, neutronová difrakce), elektrických, optických (transmise, reflexe, fototermální deflekce) a elektrochemických vlastností vrstev NCD včetne vrstev NCD s povrchovými modifikacemi (iontovým mikrosvazkem). Použití modifikovaných (strukturovaných) povrchu; substrát; ke studiu adheze a růstu buněk, jejich dobu života (survival rate) a studium biokompatibility modifikovaných diamantových povrchů.

3 Nanogrant KAN ČASOVÝ POSTUP ŘEŠENÍ ( úkoly projektu pro Fyzikální ústav AV ČR ) : 2010 B3: Konstrukce jednoduchých bioelektronických součástek jako např. aktivní nanoelektrody či polní tranzistory typu ISFET, založené na modifikaci vlastností povrchového kanálu nízkoenergetickou iontovou implantací. Vývoj a ověření této metody, charakterizace součástek a demonstrace přenosu elektrických signálů mezi polovodičovou součástkou a živou buněčnou tkání v přímém kontaktu B3: Konstrukce jednoduchých bioelektronických součástek jako např. aktivní nanoelektrody či polní tranzistory typu ISFET, založené na modifikaci vlastností povrchového kanálu nízkoenergetickou iontovou implantací. Vývoj a ověření této metody, charakterizace součástek a demonstrace přenosu elektrických signálů mezi polovodičovou součástkou a živou buněčnou tkání v přímém kontaktu. ZDUVODNĚNÍ FINANČNÍCH NÁKLADU FZÚ AV ČR 1. INVESTIČNÍ NÁKLADY. Pro první rok rešení projektu (2007) plánujeme zakoupení komplexu elektronického mikrovlnného generátoru pro ECR plazma. Tato investice je nezbytná pro generování mikrovlnného výboje v režimu elektronové cyklotronové rezonance (ECR), který (v atmosfére metan CH4 + argon Ar) umožní depozice (ultra- )nanokrystalických diamantových vrstev s velikostí zrn cca 5-15 nm. Vhodné zarízení bude urceno na základe výberového rízení z ruzných nabídek. Jako vhodné konkrétní zarízení se nyní jeví komplex mikrovlnného generátoru nemecké firmy ROTH GmbH pracující na frekvenci 2,45 GHz s výkonem 3,5 kw, jehož soucasná cena (bez DPH) ciní více než ,-EUR. Odpisová skupina 1-27, SKP 33.2, celková doba odpisu 3 roky, od AV CR se nárokuje úcelová podpora 100 % celkové ceny s DPH, tj. celkem investice 1,3 miliónu Kc.

4 pracovní plyny chladič Návrh instalací v laboratoři FZÚ 026 voda- -vzduch Klimatizace, chladicí výkon 6,5 kw, mírný přetlak, pokojová teplota +- 3 C Odtah plynů z digestoře, 300 m3 / hod Odtah plynů od vývěv, ventilátor 100 m3 / hod, provoz přerušovaný v cca 1 hod intervalech Stlačený vzduch, čistý, rozvod FZÚ Slovanka PVD3 CVD1 Stlačený dusík N2 a Ar, z lahví, na profukování Rozvod pracovních plynů - H2, CH4, TMB, Ar, N2 Přípojka vodovodní vody, odtok stačí tlakový (oliva) Chladič voda-vzduch chladicí výkon 20 kw, teploměr vody prac. stůl Přítok a odtok sekundárního chladicího okruhu ukončený ventilem a průtokoměrem 380 V, 3-fázové přípojky, celkový výkon max. 30 kw CVD2 220 V / 16 A, panely zásuvek s vypínačem posuvné dveře 2-křídlé vstupní komora digestoř flow box Rozvodná deska, centrální vypínače, pojistky Připojení počítačové sítě, optické kabely, internet Umyvadlo rohové nebo obdélníkové protipožární dveře, šířka 110 cm Osvětlení laboratoře a vstupní komory, stropní desky CVD1, CVD2, PVD3... technologické aparatury Verze , FZÚ, F.Fendrych, mobil

5 Přřestavba suterénní laboratořře 026 ve FZÚ AV ČR ( včetně instalačního zázemí pro novou aparaturu )

6 Lineární antény (MW aplikátory)

7 Větvené distributory výstupu signálu z MW generátoru do antén Only this branch will be built and used at first Rectangular waveguide from magnetron Coaxial power distributor Open coaxial MW power distributor with top halp removed

8 Pulzní MW plazma (1) Argon Plasma 1.7 mbar 10 kw pulses Duty 20% Various pulse frequencies: Light from plasma Microwave Pulse (f/r) On: 10 ms Off: 40 ms 20 Hz (markers 1->, 2->, 3-> designate individual base lines of signal = 0 value) On: 5 ms Off: 20 ms 40 Hz

9 Pulzní MW plazma (2) On: 2.5 ms Off: 10 ms 80 Hz On: 1.25 ms Off: 5 ms 160 Hz On: 0.1 ms Off: 0.4 ms 2,000 Hz On: ms Off: 0.1 ms 10,000 Hz

10 MW PE CVD systém s lineárními anténami (zkonstruovaný ve FZÚ AV ČR)

11 MW výboj v komoře aparatury při velkoplošné depozici

12 Mikroskopie atomárních sil (AFM) deponovaných NCD vrstev

13 Ramanova spektroskopie Raman spectroscopy (488nm) - corrected data Sample: L09010-E optická mikroskopie 1.40E E E+05 L09010-E Pos B L09010-E Pos C L09010-E Pos D L09010-E Pos E L09010-E Pos F L09010-E Pos G L09010-E Pos H L09010-E Pos I L09010-E Pos J L09010-E Pos K Centre A B Intensity (counts) 8.00E E+04 Midway C 4.00E+04 Edge 2.00E+04 D 0.00E Wavenumber (cm-1)

14 Nanogrant KAN