Materiálový výzkum na ústavu anorganické chemie. Ondřej Jankovský

Transkript

1 Materiálový výzkum na ústavu anorganické chemie Ondřej Jankovský

2 ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie Vedoucí ústavu: Prof. Dr. Ing. David Sedmidubský Výuka Obecná a anorganická chemie I a II (OACh-I) (OACh-II) Laboratorní cvičení z obecné a anorganické chemie I a II Chemické výpočty (ChV) Struktura a vlastnosti anorganických materiálů (SVAM) Bezpečnost a legislativa v chemii (BLCh) Laboratoř oboru chemie a technologie materiálů Krystalochemie (KCh) Technologie speciálních anorganických materiálů (TSAM) Koordinační chemie Teoretické principy anorganické chemie Laboratorní projekt I (laboratoře oboru) 2

3 ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie OBLASTI VÝZKUMU Nanomateriály grafen, MoS 2, CNT Koordinační chemie a elektrochemie karbenové komplexy Směsné oxidy kobaltu: Ca-Co-O, Bi-Sr-Co-O (vysokoteplotní termoelektrika) Perovskity na bázi manganu (M 1-x AE x MnO 3 ): La-Sr-Mn-O, Pr-Sr-Mn-O, Polovodiče A III N: Ga-Al-N (elektronika), Ga-Er-N (optoelektronika), Ga-(Mn,Cr,Gd)-N (spintronika) Vysokoteplotní supravodiče: Y-Ba-Cu-O, Bi-Sr-Ca-Cu-O, Hg-Ba-Ca-Cu-O Materiály pro optoelektroniku (skla, LiNbO 3 dopování RE) TiO 2 fotokatalýza, pigmenty Materiály pro jaderné aplikace: AnN, UO 2, MOX (paliva), pyrochlory Ln 2 Zr 2 O 7 (matrice pro An), An-Be-Li-K(Na)-F 3

4 Spolupráce a mnoho dalších podniků, vysokých škol i výzkumných institucí 4

5 ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie Experiment - měření potenciálů, při kterých dochází k oxidaci nebo k redukci zkoumané molekuly - měření rychlosti, s níž reakce probíhá - studium reakčního mechanismu -spojení elektrochemických a spektroskopických metod -úplná elektrolýza následovaná analýzou produktů Teorie - kvantově- chemický výpočet tvaru orbitalů a jejich energie - simulace spekter Me 2 N O Cr(CO) 5 OMe poslední plný orbital (HOMO) první volný orbital (LUMO)

6 PLANÁRNÍ OPTICKÉ VLNOVODY ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie Materiály pro integrovanou optiku - pasivní: odbočnice, ultrarychlé přepínače - aktivní: optické zesilovače, vlnovodné lasery Příprava optických vrstev - iontovými výměnami: Ag + /K + /Cu + /Er 3+ /Li + (tavenina) Na + /K + /Li + - iontovými implantacemi vidová spektroskopie (substrát) polarizační mikroskop

7 ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE SUPRAVODIČE Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie TERMOELEKTRIKA Ca3Co3.93O9+ =[Ca2CoO3-z][CoO2] Bi1.8Pb0.2Sr2Ca2Cu3O10+ [m.cm] T [K]

8 SOL-GEL PŘÍPRAVA OXIDOVÝCH MATERIÁLŮ - homogenita roztoků/solů na atomární úrovni - snížení krystalizačních teplot o stovky C - vysoce reaktivní amorfní prekursory - testování nových materiálů před použitím nákladnější technologie např. luminiscence Er 3+ iontů v nové matrici: ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie DEPOZICE TENKÝCH VRSTEV Z KAPALNÉ FÁZE vzorek připravený sol-gel metodou monokrystal připravený LPE spin-coater WS-650SZ- 6PNN/LITE Laurell Tech. Corp. dip-coater RDC21-K Bungard Elektronik GmbH

9 ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie PŘEDNÁŠKY V NÁSLEDUJÍCÍ SEKCI ČESKO JE NANO

10 DOS [ev -1 ] T(K) Wien2k výpočty elektronových struktur 10 5 N-2p Ga Mn N Mn-3d e g ÚSTAV ANORGANICKÉ CHEMIE t 2g Koordinační chemie Materiály pro fotoniku Oxidové materiály Polovodiče a nanomateriály Teoretická chemie Ga-4s FactSage výpočty termodynamických rovnovah a fázových diagramů 1800 T = 1373 K p O2 = 0.21 BiO B S SrO Ca - Co - O 2 p(o 2 ) = 0.21 atm Liq 1.0 MnO x 0.8 SM SM S 4 M S 7 M E F Ga-4s N-2p Mn-3d E [ev] e g t 2g x Co

11 Navrhované projekty OD ROKU 2015: GACR MPO - TRIO TACR - EPSILON MSMT OP VVV MVCR MZe MFCR - NORSKÉ FONDY 11

12 Výsledky základního i aplikovaného výzkumu ZÁKLADNÍ VÝZKUM Cca 70 publikací v impaktovaných časopisech za rok Často velmi prestižní časopisy ACS nano (IF 12.9) Advanced Functional Materials (IF 11.8) Angewandte Chemie International Edition (IF 11.3) Chemistry of Materials IF (8.4) Podpora z projektů GACR APLIKOVANÝ VÝZKUM 1-2 užitné vzory za rok Neúspěch v získávání dotací z TACR, MPO, MVCR, atd Neefektivní spolupráce s průmyslem Nízké využití často velmi zajímavých výsledků základního výzkumu 12

13 LABORATOŘE ÚSTAVU ANORGANICKÉ CHEMIE NEDOSTAČUJÍCÍ PROSTORY!!! 13

14 14

15 KALORIMETRY, LFA 15

16 XRD 16

17 AFM, Ramanova spektroskopie, FT-IR, Spektrofotometr 17

18 FIB Spolupráce s jinými ústavy 18

19 SPS, PPMS a HR-TEM Spolupráce s jinými ústavy 19

20