Zoznam národných projektov SAV
Elektrotechnický ústav SAV, v. v. i.
Grafénom zapuzdrené dvojrozmerné magnetické materiály ako platforma pre spintronické zariadenia
Graphene encapsulated two-dimensional magnetic materials as a platform for spintronics devices
| Doba trvania: |
1.1.2025 - 31.8.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Precner Marián PhD. |
| Anotácia: | V súčasnosti zaznamenáva oblasť materiálovej vedy rýchly rast. Tento projekt sa venuje skúmaniu a vývoju dvojrozmerných van der Waalsových heteroštruktúr, ktoré predstavujú fyzikálne systémy, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu pri rozvoji budúcich technológií zameraných na digitálnu a ekologickú energetickú transformáciu v súlade so všeobecnými záujmami našej spoločnosti. Predmetom nášho skúmania sú nové systémy – dvojrozmerné magnetické kovové jodidy zapuzdrené v graféne, ktoré sa pripravia syntetickou metódou (SinGO) v jedinom kroku. Projekt spája výskumné tímy s komplementárnymi odbornými znalosťami a infraštruktúrou s cieľom maximalizovať synergiu, čo umožní realizovať základný teoretický a experimentálny výskum, technologické zdokonalenie prípravy vzoriek a demonštráciu koncepcie, ktorá ukáže, že konverziu náboja na spin možno realizovať prostredníctvom efektov vyvolaných vzájomnou blízkosťou vo vyrobených prototypových zariadeniach. |
Cenovo dostupné fotodetektory s heteroprechodom Ga2O3-diamant pre UV zobrazovanie necitlivé na slnečné svetlo
Cost-effective Ga2O3-diamond heterojunction photodetectors for solar-blind UV imaging
Development of Electronic System Interface of Neuromorphic Arrays for In-Sensor Computing
Development of Electronic System Interface of Neuromorphic Arrays for In-Sensor Computing
| Doba trvania: |
1.1.2025 - 31.12.2025 |
| Program: |
DoktoGrant |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dehghan Mohammad |
Farebné centrá v diamante – korelácia medzi atómovou štruktúrou a optoelektronickými vlastnosťami
Colour centres in diamond – correlation between atomic structure and opto-electronic properties
| Doba trvania: |
1.9.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Izsák Tibor PhD. |
| Anotácia: | Predmetom projektu je oblasť kvantových technológií. Pripravíme a charakterizujeme opticky aktívne defekty v
diamantoch a korelujeme atómové štruktúry s optickými vlastnosťami využiteľnými pre kvantové aplikácie. Pre
široký rozsah koncentrácií dopantov identifikujeme distribúciu dopantov a pomocou mikroskopie s atomárnym
rozlíšením a spektroskopických techník budeme pozorovať vývoj jednotlivých konfigurácií atómov dopantu počas
tepelného žíhania. Ďalej budeme študovať vplyv žíhania na optoelektronické vlastnosti meraním fotoluminiscencie,
fotoprúdu a elektroluminiscencie pre rovnakú sadu vzoriek. Pre meranie fototransportu budú pripravené priehľadné
grafénové elektródy na diamantovom povrchu. Pre meranie elektroluminiscencie budú pripravené hybridné p-i-n
diódy na báze diamantu. Zameriame sa na hľadanie korelácie medzi atomárnou štruktúrou a optoelektronickými
vlastnosťami rôzne dopovaných diamantov. To prispeje k pochopeniu fundamentálneho vzťahu potrebného na
efektívne navrhovanie opticky aktívnych prvkov pre diamantové kvantové zariadenia. |
Heteroštruktúry na báze 2D dichalkogenidov prechodných kovov pre elektronické aplikácie
2D TMD-based heterostructures for electronic applications
InN: prielom v elektronike tuhej fázy
InN: Breaking the Limits of Solid-State Electronics
| Doba trvania: |
1.11.2023 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Kuzmík Ján DrSc. |
| Anotácia: | Projekt InBreak nadväzuje na pôvodný horizontový projekt NANOMAT. Cieľom NANOMATu je inaugurovať a založiť novú doménu „Flexibilnej (konformnej) výkonovej RF nanoelektroniky“ prostredníctvom ambicióznej inovatívnej heterogénnej technologickej platformy zahŕňajúcej elektroniku na organickej báze a chladiče, polovodičové monolitické mikrovlnné integrované obvody so širokým pásmovým rozdielom (MMIC), rádiofrekvenčné mikroelektromechanické akčné členy (RF MEMS) a akustické senzory.
V projekte InBreak bude InN ako jedinečný polovodičový materiál rásť ako plne namáhaný kanál na navrhnutej prispôsobenej vyrovnávacej vrstve InAlN s polaritou N. Očakávame koherentný rast a teoreticky predpovedaný výkon HEMT InN kanála. V projekte bude teda konvenčný GaN buffer nahradený uvoľneným InAlN s In molárnou frakciou 0,7-0,9. Očakávame, že tento prístup v kombinácii s tenkou GaN medzivrstvou medzi InAlN bariérou a InN kanálom povedie k vynikajúcemu zadržaniu 2-rozmerného elektrónového plynu (2DEG) s vysokou hustotou v epi-štruktúrach. Splnenie projektu umožní dosiahnutie podstatne vyšších pracovných frekvencií s potenciálom prechodu na technológiu 6G v (sub)THz pásme. |
Kritické aspekty rastu polovodičových štruktúr pre novú generáciu III-N súčiastok
Critical aspects of the growth for a new generation of III-N devices
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Kuzmík Ján DrSc. |
| Anotácia: | Gálium nitrid (GaN) a jemu podobné zlúčeniny sú predmetom intenzívneho skúmania pre novú generáciu
vysoko-frekvenčných tranzistorov, výkonovej elektroniky a post-CMOS logických obvodov. Flexibilita v tejto
oblasti je daná miešateľnosťou GaN materiálu s In a Al, čím sa otvára široké spektrum polovodičov s možnosťou
nastavenia energetickej medzere od 0.65 eV do 6.2 eV a nespočetné kombinácie pre návrh hetero-štruktúr.
Základom nášho projektu bude zvládnutie a štúdium epitaxného rastu unikátnych materiálovych konceptov
technikou chemickej depozície z kovovo-organických pár. Predmetom výskumu budú i/tranzistory s N-polárnym
InN kanálom, ii/ MOS kontakty na heteroštruktúrach s N-polaritou, iii/ tranzistory s dierovou vodivosťou, ako aj
iv/vertikálne štruktúr na GaN substráte. Súčasťou projektu budú charakterizačné aktivity, predovšetkým
vyšetrovanie transportu elektrónov v N-polárnom InN, v MOS štruktúrach, 2-rozmerného dierového plynu ako aj
prechodových javov v C-dotovaných vertikálnych tranzistoroch. |
Materiály so zvýšenou bezpečnosťou pre Li-iónové batérie
Enhanced safe materials for Li-ion batteries
| Doba trvania: |
1.1.2025 - 31.8.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Hudec Boris PhD. |
| Anotácia: | Vývoj, výroba a používanie batérií sú životne dôležité pre prechod EÚ na klimaticky neutrálne hospodárstvo, pretože batérie zohrávajú kľúčovú úlohu pri doprave, energetike a priemysle s nulovými emisiami. Lítium-iónové batérie 3. generácie sú v súčasnosti najrozšírenejšou batériou používanou v mobilných vozidlách s elektrickým pohonom. Cieľom projektu je vyvinúť materiály, ktoré zvýšia bezpečnosť prevádzky lítium-iónových batérií pasívnym spôsobom. Každý z komponentov Li-iónovej batérie môže prispieť k zvýšeniu bezpečnosti prevádzky batérií. V rámci projektu máme v úmysle vyvinúť anódu a katódu so zvýšeným výkonom a vlastnosťami spomaľujúcimi horenie. Ďalej bude navrhnutý nový typ separátora, ktorý zabráni mechanickému a tepelnému poškodeniu počas prevádzky. Nakoniec budú vyhodnotené elektrochemické vlastnosti a výkon štandardnej batérie a batérie pozostávajúcej z materiálov so zvýšenou bezpečnosťou v podmienkach blízkych tepelnému kolapsu. |
Memristívna senzorika pre post-digitálnu elektroniku
Memristive sensorics for post-digital electronics
| Doba trvania: |
1.9.2023 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dehghan Mohammad |
| Anotácia: | „In-sensor computing“ je novou paradigmou pre elektroniku 21. storočia, inšpirovanou prírodou. V dnešnej elektronike je pre ďalšie spracovanie potrebné všetky zašumené, neštruktúrované dáta zo senzorov najprv digitalizovať. Toto bude čoskoro problém vzhľadom na exponenciálny nárast počtu senzorov a nimi produkovaným dát, ako v spotrebiteľskej elektronike ako sú samojazdiace vozidlá, tak aj v priemysle v rámci Industrie 4.0. Na druhej strane, v systémoch inšpirovaných prírodou nie sú senzory a spracovanie oddelené, naopak, senzorické uzly priamo tvoria synaptické spojenia hardvérovej neurónovej siete, kde vonkajšie senzorické stimuly priamo ovplyvňujú maticu synaptických váh. Toto umožňuje do siete zakódovať jednoduché algoritmy pre spracovanie signálov do rozumných výstupov v reálnom čase. V tejto téze sa študent naučí a porozumie ako postaviť takýto prototypový „smart“ senzorový systém od základov, a to depozíciou, tvarovaním a skladaním ultra-tenkých (~nm) kovových a oxidových filmov do jednoduchých senzorov a memristorov, s následným usporiadaním týchto súčiastiek do funkčných senzorických matíc neurónovej siete na čipe. Študent získa expertízu v nano-fabrikačných metódach s dôrazom na depozíciu po atomárnych vrstvách (ALD), metódach materiálových a elektrických analýz, a návrhu hardvérových neurónových sietí na báze nových súčiastok. Téza je súčasťou širšieho projektu a študent bude súčasťou nášho výskumného tímu. Hľadáme kreatívneho a nadšeného tímového hráča, predchádzajúca skúsenosť v príbuzných oblastiach je plusom. |
Modifikácia vlastností supravodivých, feromagnetických oxidových vrstiev a štruktúr pre modernú elektroniku
Modification of properties of superconducting, ferromagnetic, oxide films and structures for advanced electronics
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Španková Marianna PhD |
| Anotácia: | Predmetom projektu je príprava a štúdium oxidových - feromagnetických, a dielektrických perovskitovských
tenkých vrstiev a štruktúr mikro a nanorozmerov ako aj vybraných aktuálnych supravodivých vrstiev. YBa2Cu3Ox (YBCO) a La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) mikropásky budú vystavené pôsobeniu rôznych typov dlhých organických molekúl s cieľom študovať ich vplyv na zmenu supravodivých a feromagnetických vlastností. V náväznosti na výsledky predchádzajúceho Vega projektu budeme pokračovať v štúdiu štruktúr supravodič
S/feromagnetikum F a S/F/S, pričom sa zameriame na vytváranie magnetických nehomogenít s cieľom zvýšiť
tripletnú zložku supravodivosti a objasniť vzájomnú interakciu tesne naviazaných S a F perovskitovských vrstiev (proximitný efekt). V rámci projektu preskúmame možnosť supravodivého správania dvojdimenzionálneho
systému MoS2 naneseného pulznou laserovou depozíciou. |
Nanoštrukturované tenkovrstvové materiály vyznačujúce sa slabými väzbovými interakciami pre elektronické a senzorické aplikácie
Nanostructured thin-film materials characterized by weak binding interactions for electronic and sensoric applications
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Gregušová Dagmar DrSc. |
| Anotácia: | Predkladaný projekt je zameraný na základný výskum procesov prípravy a vlastností polovodivých sulfidov
prechodových kovov ako Mo, W a Ni a vybraných kombinácii s ich oxidmi vo forme zmiešaných sulfidov a oxidov,
ako aj o možnostiach ich dopovania vzácnymi kovmi (Pt, Au) pre použitie v senzoroch plynov
ako aj v superkondenzátoroch. Zároveň predpokladáme plné využitie polovodičových mikroelektronických a
mikromechanických techník a mikro/nanotechnológií, čo významnou mierou môže pomôcť ku kvalitatívne
zlepšeným detekčným vlastnostiam, nízkej prevádzkovej spotrebe elektrickej energie senzorov na detekciu plynov
ako aj k zvýšenej energetickej účinnosti a doby života superkondenzátorov. |
Nízkoteplotné merania pomocou Ramanovej a Infračervenej spektroskopie: MoTe2, WTe2, PtSe2
Raman and FTIR low-temperature study of PtSe2, MoTe2 and WTe2 thin films
Nové heteroštruktúry pre (sub)THz elektroniku
Novel heterostructures for (sub)THz electronics
| Doba trvania: |
1.9.2025 - 31.8.2029 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Kuzmík Ján DrSc. |
| Anotácia: | Rýchlosť a zložitosť digitálnych logických obvodov Si CMOS sa neustále zvyšuje zmenšovaním tranzistorov Si
MOSFET, ale to nemôže pokračovať do nekonečna. Ďalší pokrok, ktorý je nevyhnutný pre počítače s vyššou
kapacitou a energetickou účinnosťou, možno dosiahnuť nahradením tranzistorového Si kanála polovodičom typu
III-V, ktorý poskytne významné zvýšenie rýchlosti elektrónov. Podobne rastie záujem o používanie frekvencií THz v
ultra-vysokorýchlostných informačných a komunikačných systémoch, ako je bezdrôtová komunikácia, alebo v
infračervených zobrazovacích systémoch a spektroskopickej detekcii. InN je uznávaný sľubný kandidát pre ultravysokorýchlostnú elektroniku už takmer dve dekády. V skutočnosti, tieto očakávania boli veľmi nedávno podporené
aj tým, že sme extrahovali rýchlosť elektrónov 1 × 10e8 cm/s v 775 nm hrubej InN epitaxnej vrstve narastenej
molekulárnou zväzkovou epitaxiou. To je najvyššia hodnota, aká bola kedy zaznamenaná v akomkoľvek
polovodičovom materiáli. Bohužiaľ, kvôli veľkému neprispôsobeniu InN mriežky ku GaN podložke, tenšie InN vrstvy
trpia veľkou hustotou defektov a nízkou pohyblivosťou elektrónov. Preto sa zatiaľ nepodarilo demonštrovať
mikrovlnný tranzistor na báze InN. Cieľom navrhovaného projektu je rozšíriť naše súčastné široké znalosti v oblasti
fyziky, rastu a implementácie heteroštruktúr s InN kanálom a etablovať ďalšie nové postupy epitaxie heteroštruktúr
nevyhnutné pre uskutočnenie (sub)THz elektroniky. Zameriavame sa najmä na zlepšenie kryštalografickej a
materiálovej kvality navrhovaných heteroštruktúr implementáciou nových techník MOCVD, ako sú: i/ Epitaxia s
modulovaným prietokom, ii/ Rast na rôzne naklonenom zafíre, iii/ Rast krycej vrstvy a manipulácia náboja pomocou
polarizácie, s cieľom dosiahnuť iv/ Demonštrácia a kvalifikácia nových III-N heteroštruktúr pre (sub)THz
tranzistorovú elektroniku.
|
Nové hybridné polovodičové štruktúry pre detekciu ionizujúceho žiarenia
New hybrid semiconductor structures for ionizing radiation detection
Nové polovodičové materiály pre pixelové senzory s využitím pre digitálnu rádiografiu
New semiconductor materials for pixel sensors with applications in digital radiography
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Zaťko Bohumír PhD |
| Anotácia: | Digitálne zobrazovanie s využitím rtg alebo iných typov ionizujúceho žiarenia (neutróny, elektróny, ióny ...) je čoraz viac využívanejšie v rôznych oblastiach ľudskej činnosti. Digitálne systémy pracujúce v režime tvz. počítania jednotlivých častíc resp. udalostí získavajú čoraz väčší záujem o skúmanie a postupný rozvoj. Najperspektívnejšie v tejto oblasti sa javia vyčítavacie čipy typu Timepix vyvinuté v CERNe.
Hlavným cieľom projektu je príprava a optimalizácia polovodičových pixelových senzorov pre vyčítavací čip TPX4. Využijeme naše doterajšie skúsenosti s prípravou senzorov na báze SiC a GaAs, ktoré s týmto čipom doteraz neboli použité. Výhoda nového TPX4 čipu oproti predchádzajúcej verzii je vo väčšej detekčnej ploche (3,5×), vyššej maximálnej rýchlosti (8×), lepšiemu energetickému rozlíšenie a časovému rozlíšeniu. Využitie týchto senzorov resp. radiačných kamier by bolo najmä v priemysle pri defektoskopii, analýze rôznych materiálov, v medicíne, v kozmickom výskume a podobne.
|
Optimalizovaný rast a transportné a optické vlastnosti tenkých vrstiev vybraných topologických polokovov
Optimised growth and the transport and optical properties of thin layers of selected topological semimetals
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Dr. rer. nat. Hulman Martin |
| Anotácia: | Jedným zo zásadných výsledkoch kvantovej mechaniky v dvadsiatych rokoch 20. storočia bolo odvodenie
relativistické rovníc pre hmotné fermióny (Dirac), nehmotné fermióny (Weyl) a fermióny ktoré sami sebe antičastice
(Majorana). Od tých čias prebieha v časticovej fyzike pátranie po časticiach, ktoré by reprezentovali Weylove a
Majoranove fermióny. Ich hľadanie však dodnes nebolo úspešné.
V priebehu posledných dvadsiatich rokov sa ukázalo, že pásová štruktúra niektorých tuhých látok má tak špeciálne
charakteristiky, že nosiče náboja sa v nich môže správať podľa dynamiky spĺňajúcej Diracovu alebo Weylovu
relativistickú rovnicu. Medzi takéto látky patria a materiály zo skupiny dichalkogenidov prechodových kovov, na
ktoré sa sústredíme v našom projekte.
My budeme pracovať s veľmi tenkými vrstvami vybraných materiálov z tejto skupiny, ako sú PtSe2, MoTe2 a
WTe2. Prvým krokom v implementácii projektu bude príprava takýchto vrstiev metódou chalkogenizácie tenkých
filmov prechodových kovov. Tenké vrstvy budeme potom skúmať pomocou meraní ich transportných a optických
vlastností. Teplotne závislé merania transportu nám môžu ukázať prechody medzi rôznymi štruktúrami toho istého
materiálu. Očakávame, že sa bude dať pozorovať prechod kov-izolant v prípade, keď sa bude meniť hrúbka
takýchto tenkých vrstiev. Pri veľmi nízkych teplotách môžu niektoré z týchto materiálov prejsť do supravodivého
stavu. Tento stav sa pokúsime vyvolať aj proximitne, t.j. keď je tenká vrstva v kontakte s iným supravodičom.
Optické merania budú korelované s transportnými meraniami. Z nich odvodíme dôležité optické charakteristiky,
ako je napríklad frekvenčná závislosť optickej vodivosti. Vo frekvenčnej závislosti optickej vodivosti budeme hľadať
charakteristiky teoreticky predpovedané pre Diracove a Weylove fermióny. |
Perspektívne detektory ionizujúceho žiarenia pre nepokryté energetické okno neutrónov
Perspective ionizing radiation detectors for the uncovered neutron energy window
| Doba trvania: |
1.7.2023 - 30.6.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Zaťko Bohumír PhD |
| Anotácia: | Predmetom predkladaného projektu je optimalizácia a príprava polovodičových detekčných štruktúr na báze 4HSiC a polykryštalického diamantu vhodných pre detekciu neutrónov. V rámci projektu budú pripravované a skúmané single detektory najmä pre energie neutrónov od 100 keV do niekoľkých MeV. V tejto oblasti energií je v
súčasnosti málo citlivých neutrónových detektorov. Výhody SiC a polykryštalického diamantu sú vysoká radiačná a teplotná odolnosť štruktúr. Dôležitá je aj vysoká spektrometrická schopnosť SiC detektorov hlavne pri detekcii neutrónov s energiami pod 1 MeV. Polykryštalický diamant je cenovo dostupnejší oproti SiC a naše prvé predbežné výsledky ukazujú jeho sľubné detekčné vlastnosti najmä pri detekcii ionizujúcich častíc. Ďalšou výhodou obidvoch typov polovodičov je nízka citlivosť pre gama žiarenie, ktoré je takmer vždy prítomné v prípade, že pri jadrovej reakcii dochádza k vzniku neutrónov. Toto gama žiarenie zvyšuje pozadie a zhoršuje citlivosť v súčasnosti využívaných detektorov. Ďalej budú pripravované a skúmané aj pixelové senzory pre vyčítavací čip Timepix/Medipix. Prototypy radiačnej kamery budú testované a kalibrované pomocou zdroja monoenergetických neutrónov. |
Perspektívne detektory ionizujúceho žiarenia pre vysoko-energetické
Perspective ionizing radiation detectors for high-energy particles
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Zaťko Bohumír PhD |
| Anotácia: | Cieľom projektu je obstaranie výskumnej infraštruktúry, ktorá bude využitá počas implementácie projektu APVV-22-0382 a na realizáciu ďalšieho nezávislého výskumu a vývoja vykonávaného organizáciou. |
Pokročilé hybridné superkondenzátorové prvky na báze 2D materiálov
Advanced 2D based hybrid supercapacitor devices
| Doba trvania: |
1.3.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Sojková Michaela PhD. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na výskum a vývoj pokročilých 2D-TMD, uhlíkových materiálov a elektródových architektúr pre aplikácie superkondenzátorov. Cieľom je zvýšiť hustotu energie, životnosť a výkon superkondenzátorov ako udržateľných alternatív na skladovanie energie k batériám pre kľúčové digitálne elektronické a elektronické aplikácie. V rámci projektu budú skúmané materiály na báze uhlíka (2D g-C3N4, biouhlie), 2D-TMD pseudokapacitné materiály (napr. MoS2), materiály batériového typu (napr. NiS2, Ni(OH)2) a ich kompozity, nanoštruktúry/heteroštruktúry v konfigurácií bez spojív ako perspektívne negatívne a pozitívne elektródy pre pokročilé hybridné superkondenzátorové zariadenia. Superkondenzátory so zlepšenými vlastnosťami zvýšia udržateľnosť a užívateľskú hodnotu elektronických systémov a spustia nové aplikácie a nové obchodné príležitosti v kľúčových digitálnych technológiách a mobilite v slovenskom a európskom priestore. |
Pokročilé nízkotrecie povlaky na báze ultratenkých 2D-TMDC pre extrémne podmienky
Lubrication challenge for ultra-thin advanced 2D-TMDC in extreme conditions
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Kozak Andrii PhD. |
| Anotácia: | Trenie, adhézia a opotrebovanie sú významne ovplyvnené nielen chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami predmetov v relatívnom pohybe, ale aj ich tvarom, rozmermi interagujúcej plochy a prostredím. Zmenšenie pohybujúcich sa objektov na nanoškálu spôsobuje, že povrchové sily začnú dominovať tribologickému správaniu a možno pozorovať výskyt ďalších mechanizmov disipácie energie, ktoré môžu byť rozhodujúce pre životnosť a spoľahlivosť systémov.
Na druhej strane, prostredie spôsobuje rôzne účinky na klzné rozhranie, čo podporuje štrukturálnu superlubricitu alebo opačné extrémne vysoké trenie spôsobené atómovými interakciami. Cieľom tohto projektu je vývoj nízkotrecích povlakov využiteľných pre pokročilé aplikácie na nano- a makroúrovni. Budeme pripravovať ultratenké povlaky na báze 2D dichalkogenidov prechodových kovov (PtSe2, MoSe2) s cieľom študovania ich štruktúrnych zmien počas trenia na vzduchu a vo vákuu ako aj zvýšenej teplote. Procesy trenia a opotrebenia povrchu 2D materiálov a ich rozhraní budeme systematicky analyzovať na nano- aj makroškále.
Získané poznatky využijeme na vývoj nových ultratenkých nízkotrecích povlakov pre rôzne kovové substráty na báze 2D materiálov využiteľných vo vákuu. |
Rast a optická charakterizácia 2D materiálov: MoTe2, WTe2, PtTe2
Growth and optical characterization of 2D materials: MoTe2, WTe2, PtTe2
| Doba trvania: |
1.1.2023 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Pribusová Slušná Lenka PhD. |
| Anotácia: | Výskum v oblasti tenko-vrstvových materiálov zaznamenal značný vzostup najmä od objavu grafénu, kedy sa začala skúmať široká škála 2D materiálov. Dôležitou skupinou 2D materiálov sú dichalkogenidy prechodových prvkov (TMD), medzi ktoré patrí aj MoTe2, WTe2 a PtTe2. Tieto materiály majú unikátne opto-eletronické vlastnosti, ktoré sa menia, nie len na základe hrúbky vrstvy, ale aj kryštálovej štruktúry. Elektrické vlastnosti sa menia v závislosti na kryštálovej štruktúry od polovodivých až po kovové. Príprava filmov telurizáciou molybdénu, wolfrámu a platiny je náročnejšia ako v prípade sulfurizácie alebo selenizácie, kvôli slabším redoxným vlastnostiam telúru.
Výzvou v problematike tenkých filmov je kontrolovaná príprava požadovanej kryštálovej štruktúry homogénnych
veľkoplošných vrstiev (1x1cm). Cieľom projektu je prispieť k riešeniu prípravy týchto materiálov, charakterizovať
ich štruktúru a orientáciu filmov vzhľadom na podložku, stanoviť optické parametre a elektrické vlastnosti. |
Smart senzory plynu a teploty s nízko-úrovňovým in-sensor spracovaním dát na báze neurónovej siete
Smart gas and temperature sensors with neural-network-based low-level in-sensor data processing capability
| Doba trvania: |
1.3.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Hudec Boris PhD. |
| Anotácia: | Veľké množstvo senzorických prvkov komunikujúcich navzájom alebo s centrálnymi riadiacimi jednotkami je neoddeliteľnou súčasťou internetu vecí. Problematickým je však s tým súvisiaci prenos a spracovanie extrémneho množstva produkovaných dát. Jedným z riešení uvedeného problému je spracovanie senzorických dát v tesnej blízkosti senzora (tzv. near-sensor computing), alebo priamo v senzore (tzv. in-sensor computing), čím sa radikálne znižujú nároky na ich následný prenos a spracovanie. V tomto projekte sa zameriavame na vývoj rezistívnych senzorov plynov a teploty implementovaných do synaptickej matice hardvérovej neurónovej siete, čo umožní nízko-úrovňové spracovanie nameraných senzorických dát priamo v tejto sieti pomocou hardvérového algoritmu. V projekte vyvinieme metodiku na výpočet tohto algoritmu ako aj na jeho zakódovanie do senzorovej matice. Táto metodika bude jedným z výstupov projektu s potenciálom širšieho uplatnenia v hardvérových neurónových sieťach. |
Supravodivé energetické káble
Superconducting energy cables
| Doba trvania: |
1.4.2024 - 31.3.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
doc. Ing. Gömöry Fedor DrSc. |
| Anotácia: | Projekt SUPENKA nadväzuje na horizontový projekt SCARLET, ktorého cieľom je vyvinúť supravodivý kábel pre stredné napätie jednosmerného prúdu na úrovni 25- 50 kV, čo má za následok odstránenie konvertorovej platformy (okolo 10 000 ton materiálu). Takéto riešenie sa dá výhodne použiť napríklad pri prenose z farmy veterných turbín, kde možno priamo získať jednosmerný prúd v konštrukcii turbíny na jednosmernej úrovni stredného napätia (25 až 100 kV).
Navrhovaný projekt SUPENKA má za cieľ podrobnejšie rozvinúť niektoré aspekty problematiky, riešenej v projekte SCARLET.
Vo vedeckej oblasti sú to dva hlavné ciele:
• C1: Vypracovanie metodiky pre zahrnutie nehomogenity supravodivých vlastností do analýzy stability prenosu prúdu supravodivým káblom
• C2: Overenie možností chladenia supravodivých káblov netradičnými chladiacimi médiami Základné overenie metodiky na krátkych vzorkách už prebehlo, preto sa štartovacia úroveň projektu SUPENKA pohybuje v rozsahu TRL 3-4, a zámerom je dosiahnuť úroveň TRL 5.
Projekt SUPENKA prispeje k plneniu ambicióznych klimatických cieľov pracovného programu EK „Udržateľné, bezpečné a konkurencieschopné dodávky energie“ zameraného na transformáciu energetického systému a preklopenie dodávky energie smerom ku klimatickej neutralite v rámci dvoch oblastí vplyvu:
• Vedúce postavenie európskeho priemyslu v kľúčových a nových technológiách, ktoré pracujú pre ľudí
• Cenovo dostupná a čistá energia. |
Supravodivé komponenty pre vodíkovo-elektrické lietadlá
Superconducting components for hydrogen-electric aircraft
| Doba trvania: |
1.3.2024 - 31.8.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Pardo Enric PhD. |
| Anotácia: | Letecká doprava je rastúcim zdrojom emisií skleníkových plynov (CO2, NOx a vodná para vo vysokých výškach). Ceny fosílnych palív pritom budú ďalej rásť. Budúcnosť komerčného letectva tak predstavujú lietadlá bez emisií. Veľmi perspektívne sú vodíkovo-elektrické lietadlá, pri ktorých elektrina pochádza buď z vodíkových palivových článkov alebo zo spaľovania vodíka v turbínových generátoroch. Elektrické hnacie ústrojenstvo umožňuje distribuovaný pohon, ktorý výrazne zlepšuje aerodynamiku lietadla a má potenciál ušetriť až 70 % energie. Keďže tekutý vodík vrie pri teplote 20 K (-253o C), je možné použiť supravodivé elektrické motory a káble na prenos energie, ktoré sú oveľa ľahšie ako bežné. Predkladaný projekt je zameraný na vývoj supravodivých komponentov hnacej sústavy (elektromotory, napájacie káble) a supravodivých materiálov z ktorých sa skladajú. Výsledky projektu budú užitočné aj pre iné oblasti dekarbonizácie, ako jadrová fúzia, veterné turbíny a prenos elektrickej energie. |
Supravodivé spoje pre MgB2 vinutia v perzistentnom móde
Superconducting joints of MgB2 wires for windings in persistent mode
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Kováč Pavol DrSc. |
| Anotácia: | Podstatou projektu je pripraviť a optimalizovať supravodivé spojenia kompozitných MgB2 drôtov vyrobených práškovou metódou „PIT“ alebo metódou infiltrácie horčíka do bóru „IMD“ použiteľných pre vinutia v „perzistentnom móde“ t.j. spojených nakrátko. Hlavný dôraz bude kladený na supravodivé spoje pre vinutia žíhané až po navinutí tzv. „wind and react“ postupom, ale budú vyvíjané aj spoje pre vinutia z už zreagovaného MgB2 supravodiča „react and wind“ proces. Vlastnosti pripravených supravodivých MgB2 spojov rôznej geometrie a architektúry budú podrobené takému tepelnému spracovaniu, aby sa ich kritické prúdy v magnetickom poli 5T pohybovali okolo 50% hodnoty prúdu použitého referenčného MgB2 drôtu. |
Štúdium 2D heteroštruktúr na báze TMD
Study of TMD-based 2D heterostructures (TO-DO)
Ťahové a tlakové limity REBCO supravodiča – metodológia
REBCO superconductor tensile and compressive limits - methodology
Tepelná stabilita supravodivých cievok a filamentovaných REBCO pások
Thermal stability of superconducting coils and filamentized REBCO tapes
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 31.12.2026 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Seiler Eugen PhD |
| Anotácia: | Projekt sa zaoberá skúmaním elektricko-tepelnej stability filamentovaných supravodivých REBCO pások a
supravodivých cievok pri transporte elektrického prúdu. Cieľom je vyvinúť teoretické modely a výpočtové metódy
umožňujúce určiť maximálny transportný prúd ktorý môže tiecť supravodivou cievkou a filamentovanou páskou
bez rizika prudkého lokálneho ohrevu. Charakterizácia pások a cievok bude vychádzať zo štandardných meraní
a takisto aj z osobitne navrhnutých experimentov a umožní tak zapracovať do modelov reálne parametre v praxi
dostupných supravodivých vodičov. Pre účely experimentálnej verifikácie teoretických modelov tepelnej stability
supravodivých cievok budú skonštruované špeciálne modelové cievky vybavené sadou napäťových a teplotných
senzorov pre detailné sledovanie elektricko-tepelnej stability. Výstupy teoretických modelov budú následne
použité pri konštrukcii cievok väčších rozmerov, použiteľných v reálnych elektrických zariadeniach. |
Tepelný manažment elektronických a optoelektronických súčiastok na báze Ga2O3
Thermal management in Ga2O3 based electronic and optoelectronic devices
| Doba trvania: |
1.1.2025 - 31.12.2028 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Ťapajna Milan PhD. |
| Anotácia: | Ga2O3 je nový polovodičový materiál s potenciálom pre využitie v technológiách výkonových elektronických
súčiastok a detektorov UV a RTG žiarenia. Hlavnou nevýhodou Ga2O3 je jeho nízka tepelná vodivosť, ktorá
predstavuje potenciálny problém pri efektívnom chladení výkonových súčiastok. Cieľom tohto projektu je vyvinúť
pokročilé stratégie tepelného manažmentu v Ga2O3 elektronických a optoelektronických súčiastkach. Najprv sa
zameriame na vývoj rastu vrstiev Ga2O3 na vysoko tepelne vodivých (HTC) substrátoch, ako sú SiC a diamant,
pomocou rôznych metód CVD s cieľom skúmať a optimalizovať transportné a tepelné vlastnosti Ga2O3 vrstvy a
tepelnú vodivosť rozhrania Ga2O3/HTC substrát. Druhým cieľom je vyvinúť technológiu CVD rastu diamantovej
vrstvy na povrchu Ga2O3 slúžiacej na rozptyl tepla generovaného v aktívnej oblasti súčiastky. Tretí cieľ je
zameraný na vývoj heteroepitaxných pn fotodiód na báze polykryštalickej štruktúry p-diamant/n-Ga2O3 pre
konštrukciu UV fotodetektora necitlivého na slnečné žiarenie. |
Ternárne chalkogenidové perovskity pre fotovoltaiku
Ternary chalcogenide perovskites for photovoltaics
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 30.6.2028 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Chromik Štefan DrSc. |
| Anotácia: | Cieľom navrhnutého projektu je príprava ternárnych chalkogenidov perovskitovej štruktúry a systematická
charakterizácia vzťahu medzi zložením, štruktúrou, optickými vlastnosťami, tepelnou a chemickou stabilitou s potenciálnym využitím vo fotovoltaike, príp. iných optoelektronických aplikáciách. Výsledkom bude pripravená skupina čistých ternárnych chalkogenidov vo forme kryštalických materiálov, tenkých filmov so známymi ako aj po prvýkrát pripravenými chemickými zloženiami a komplexná charakterizácia ich optických, elektronických vlastností, ako aj tepelnej a chemickej stability. Ternárne chalkogenidy budú takisto pripravené aj mokrou cestou do 350 °C v podobe nanokryštálov, ktoré budú charakterizované z hľadiska ich štruktúry a morfológie. Pripravený bude aj prototyp solárneho článku, ktorý doteraz nebol nikdy pripravený, po testoch výkonnosti bude prebiehať jeho optimalizácia.
|
Tranzistory na báze 2D kovových chalkogenidov pripravených teplom podporovanou konverziou
Transistors based on 2D Metal Chalcogenides Grown via Thermally Assisted Conversion
| Doba trvania: |
1.7.2022 - 30.6.2026 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Ťapajna Milan PhD. |
| Anotácia: | 2D materiály majú schopnosť vytvárať atomárne tenké vrstvy s mimoriadnymi vlastnosťami. Jednou z
najsľubnejších skupín 2D materiálov sú dichalkogenidy prechodných kovov (TMD). Zmena typu energetickej
medzery z nepriamej na priamu pri stenčovaní na monoatomárnu vrstvu vedie k jedinečným elektrickým a optickým
vlastnostiam 2D TMD. Ďalšou zaujímavou skupinou 2D materiálov sú chalkogenidy post-prechodných kovov
(PTMC). Tieto materiály majú širokú energetickú medzeru a v závislosti od štruktúry materiálu vykazujú
anizotropné elektrické a optické vlastnosti. Cieľom tohto projektu je príprava poľom riadených tranzistorov s
izolovaným hradlom (MOSFET) a ultra-tenkou kanálovou vrstvou na báze vybraných TMD a PTMC a podrobné
študovanie ich transportných vlastností. Zameriame sa na veľkoplošné niekoľkovrstvové PtSe2 a GaS/GaSe vrstvy
rastené teplom asistovanou konverziou, teda sulfurizáciou a selenizáciou. Na základe existujúcich skúseností
budeme optimalizovať štruktúrne a elektrické vlastnosti horizontálne-orientovaných PtSe2 vrstiev pripravených
selenizáciou s cieľom dosiahnutia pohyblivosti nosičov náboja porovnateľnej s najkvalitnejšími vrstvami
pripravenými mechanickou exfoliáciou. Následne budeme vyvíjať a optimalizovať procesnú technológia MOSFET
súčiastok využívajúca architektúru hornej aj spodnej hradlovej elektródy. Na rast hradlových oxidov budú použité
etablované metódy rastu po atomárnych vrstvách a chemickej depozície z pár organokovových zlúčenín (MOCVD).
2D vrstvy GaS/GaSe budeme pripravovať pomocou chalkogenizácie ultratenkých vrstiev Ga2O3 rastených
metódou MOCVD. Po vývoji a optimalizácii rastu 2D GaS/GaSe sa zameriame na vývoj MOSFET súčiastok.
Okrem elektrických vlastností budeme skúmať aj optické vlastnosti pripravených 2D materiálov. |
Ultratenké homogénne povrchové vrstvy na štruktúrach komplexnej morfológie pre vylepšenie výkonu batérii využitím depozície po atómových vrstvách
Ultra-thin conformal surface coatings of complex-morphology structures for improving battery performance using atomic layer deposition
| Doba trvania: |
1.1.2022 - 31.12.2025 |
| Program: |
VEGA |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Hudec Boris PhD. |
| Anotácia: | Projekt je zameraný na vývoj a optimalizáciu metódy 3D depozície homogénnych ultra-tenkých vrstiev pomocou
ALD (depozícia po atómových vrstvách, atomic layer deposition) na štruktúry s komplexnou morfológiou, aku sú
mikro-porózne vrstvy a prášky. Metóda bude následne aplikovaná v príprave novej generácie experimentálnych
Li batérii za účelom pasivácie a modifikácie mikro-poróznych povrchov katódových vrstiev. Efekt homogenity
ultra-tenkých ALD vrstiev na nano-škále bude systematicky skúmaný koreláciou analýz elektrónovej mikroskopie
s elektrochemickými meraniami pripravených batérii. Ďalším krokom bude modifikácia povrchov diskrétnych
kovových a keramických mikro-častíc a práškov za účelom ich následného využitia v technológii prípravy nových keramických a kovových materiálov a nových materiálov pre elektródy experimentálnych batérii. |
Veľkoplošná výroba a charakterizácia 2D materiálov
Large-scale production and characterization of 2D materials
Vplyv aplikácie organických molekúl na vlastnosti perovskitovských tenkovrstvových štruktúr
Effect of the application of organic molecules on the properties of perovskite thin-film structures
| Doba trvania: |
1.7.2024 - 31.12.2027 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
RNDr. Španková Marianna PhD |
| Anotácia: | Za posledné roky sa nahromadilo dosť experimentálnych dôkazov, že adsorbované organické chirálne molekuly
majú vplyv na supravodivé vlastnosti YBa2Cu3O7-x (YBCO) vrstiev. V niektorých prípadoch je možné pozorovať nárast ich kritickej teploty Tc. Na druhej strane sa ukazuje, že v prípade feromagnetických vrstiev (napr. kobaltu) aplikácia chirálnych molekúl môže viesť k zmene magnetizácii bez použitia elektrického prúdu. Dôležitú úlohu tu hrá spin, ktorý uvádza do systému ďalší stupeň voľnosti a dáva tak možnosť zariadeniam napríklad znížiť elektrickú spotrebu alebo navýšiť ich výpočtovú kapacitu. Spintronické zariadenia sa tak stali lákadlom v elektronike, avšak problémy spojené s ovládaním spinu sú obrovskou výzvou. Unikátnym spôsobom určitej manipulácie so spinom je efekt nazývaný chirálne indukovaná spinová selektivita (CISS), ktorý je výsledkom osobitnej štruktúry organických chirálnych molekúl. Projekt sa sústredí na prípravu a charakterizáciu jednoduchých heteroštruktúr a ich interakciu s chirálnymi polymérmi nanesenými na povrch vrstviev. Konkrétne sa jedná o vplyv chirálnej kyseliny mliečnej na perovskitovské tenké vrstvy, kde vybrané perovskity sú vysokoteplotný supravodič YBCO a feromagnet La1 - xSrxMnO3 (LSMO).
|
Vplyv substrátu na teplotné nestability pri kladnom napätí v obohacovacích Al2O3/InAlN/GaN MOSHEMT-och
Impact of substrate material on positive bias temperature instabilities in enhancement mode Al2O3/InAlN/GaN MOSHEMTs
Výkonové tranzistory na báze oxidu galitého pre vysokonapäťové aplikácie
Gallium oxide power transistors for high-voltage operation
| Doba trvania: |
1.9.2025 - 31.8.2029 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Gucmann Filip PhD. |
| Anotácia: | V tomto projekte sa zameriame na návrh, výrobu a charakterizáciu výkonových, poľom riadených tranzistorov s
izolovanou hradlovou elektródou (MOSFET) na báze oxidu galitého (GaO), vhodných na spínanie vysokých napätí.
Za pomoci novozakúpeného komerčného systému Aixtron CCS pre epitaxný rast GaO vrstiev z chemických pár
organokovových zlúčenín (MOCVD) vyvinieme vysokokvalitné epitaxné GaO vrstvy na cudzích podložkách (zafír,
SiC, AlN/Si). Jedným z hlavných zameraní tohto projektu je zvýšenie kvality heteroepitaxných GaO vrstiev
pomocou zníženia počtu rotačných domén v jeho rovine rastu, ktoré sú často prítomné pri GaO raste na cudzích
podložkách s hexagonálnou symetriou povrchu. Systematickým prístupom budeme optimalizovať rastové
parametre a taktiež využijeme podložky s narušenou povrchovou symetriou pre zabezpečenie plošnej anizotropie
epitaxného rastu a podporíme rast len niektorých orientácií GaO kryštalitov. Vďaka tomu očakávame zníženie
koncentrácie dislokácií v GaO vrstvách a zvýšenú pohyblivosť nosičov náboja čo v dôsledku povedie k nárastu
výstupného prúdu vyrobených MOSFET súčiastok. Pomocou elektrotepelných simulácií za pomoci TCAD softvéru
sa zameriame na optimalizáciu návrhu GaO MOSFETov s ohľadom na prierazné napätie >1 kV s využitím rôznych
štruktúr pre optimlizáciu rozloženia el. poľa (field plates), pri súčasnej snahe o minimalizáciu odporu súčiastky v
zopnutom stave. Plošná geometria MOSFET súčiastok bude taktiež optimalizovaná s ohľadom na zlepšenie ich
tepelného menežmentu a súvisiacej spoľahlivosti a životnosti. Za pomoci konvenčných postupov výroby
mikroelektronických súčiastok, t.j. fotolitografia, suché leptanie, PVD, ALD a PE-CVD, a s ohľadom na
optimalizovaný dizajn pripravíme funkčné GaO MOSFETy. Následne budeme charakterizovať ich elektrické
vlastnosti vrátane el. prierazu a spoľahlivosti. Namerané experimentálne údaje budú použité na verifikáciu
elektrotepelných súčiastkových TCAD simulácií a dalšie vylepšenie dizajnu GaO MOSFETov. |
Výroba feromagnetických nanoštruktúr pre magnónový kryštál
Fabrication of ferromagnetic nanostructures for magnonic crystal
Výskum technológie výroby nízkonákladových polovodičových zariadení na báze oxidov pre IoT a senzorové aplikácie
Research of fabrication technology for low-cost oxide-based semiconductorelectronic devices for IoT and sensor applications
| Doba trvania: |
1.1.2024 - 30.6.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Ťapajna Milan PhD. |
| Anotácia: | Inkjet tlač sol-gel materiálového atramentu a hmlové chemické nanášanie z pár sú nízkonákladové techniky depozície tenkých polovodičových vrstiev na báze oxidov ako aj prípravu elektronických prvkov. Ponúkajú niekoľko výhod oproti štandardným technikám, vrátane jednoduchosti, nízkym výrobným nákladom, prispôsobivosti a schopnosti nanášať vrstvy aj pri nízkych teplotách a bez potreby vákua. Tieto techniky majú potenciál spôsobiť revolúciu vo výrobe oxidových polovodičových prvkov a umožňujú ich uplatnenie v širokej škále aplikácií. Navrhovaný projekt sa zaoberá výskumom týchto pokročilých depozičných techník a končí demonštrátormi konceptu polovodičových súčiastok na báze oxidov. Nízkonákladové techniky nanášania môžu byť optimalizované tak, aby boli energeticky účinnejšie a šetrnejšie k životnému prostrediu, čo prispieva k udržateľnejšej výrobe polovodičov. Keď budú náklady klesať, predtým drahé technológie sa môžu stať prístupnejšími pre marginalizované alebo rozvojové regióny. |
Využitie energie riek pre každého
Harnessing the energy of rivers for everyone
Vývoj pokročilých nanoštruktúrovaných materiálov pre elektrokatalýzu s použitím ekologických hlboko eutektických rozpúšťadiel: Trvalo udržateľný prístup k dekarbonizácii
Development of Advanced Nano-structured Materials for Electrocatalysis using an Eco-friendly Deep Eutectic Solvents: A Sustainable Approach to Decarbonisation
| Doba trvania: |
1.1.2025 - 31.8.2026 |
| Program: |
Plán obnovy EÚ |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Ing. Šoltýs Ján PhD |
| Anotácia: | Projekt „ Vývoj pokročilých nanoštruktúrovaných materiálov pre elektrokatalýzu s použitím ekologických hlboko eutektických rozpúšťadiel: Trvalo udržateľný prístup k dekarbonizácii“ rieši naliehavú globálnu výzvu dekarbonizácie vývojom vysoko účinných elektrokatalyzátorov pre výroby „zeleného“ vodíka. Táto inovatívna a komplexná výskumná iniciatíva presahuje súčasný stav v niekoľkých zásadných smeroch. S využitím ekologických hlbokých eutektických rozpúšťadiel a pokročilých nosičov katalyzátorov, ako sú napríklad kovové a uhlíkové peny, sa projekt zameriava na výskum, vývoj, optimalizáciu a charakterizáciu nových elektrokatalyzátorov prispôsobených na efektívny vývoj vodíka v alkalických vodných roztokoch. Tieto katalyzátory, pozostávajúce z nanoštruktúrnych povlakov zliatin na báze Ni, Co, Mo, Fe a kompozitov obsahujúcich S, P, povlakovaných nanočasticami ušľachtilého kovu, sú navrhnuté tak, aby zvýšili elektrokatalytickú aktivitu a stabilitu. Jedinečnosť projektu spočíva v jeho hĺbkovom teoretickom zábere, ktorý nielen skúma elektrolytické nanášanie a bezprúdové nanášanie katalyzátorov, ale poskytuje aj dôkladné pochopenie vzťahu medzi zložením, morfológiou a výkonom katalyzátora. Cieľom projektu je vyvinúť komplexné teórie, ktoré umožnia efektívne dizajnovanie multifunkčných katalyzátorov, ktoré synergicky kombinujú výhody rôznych aktívnych miest, čím posúvajú hranice výskumu katalýzy. Okrem toho projekt vyhodnotí použiteľnosť týchto nových materiálov pre potenciálne priemyselné aplikácie, pričom sa zohľadnia faktory, ako je efektívnosť nákladov, energetická účinnosť a uskutočniteľnosť.
Zdôraznením výroby „zeleného“ vodíka pomocou obnoviteľných zdrojov energie projekt podporuje globálny prechod k čistejším energetickým riešeniam, prispieva k zníženiu emisií uhlíka a rieši otázky trvalej udržateľnosti. Takýto pokrokový prístup je založený na medziodborovej spolupráci, medziregionálnych partnerstvách a pripravuje základ pre budúce projekty financované z EÚ, ako napríklad Európskou radou pre výskum (ERC) a Horizont Európa.
Navrhovaný projekt predstavuje významný krok vpred v oblasti elektrokatalýzy, ktorý ponúka holistický prístup k riešeniu výziev katalýzy a výroby vodíka. Inovatívne materiály, nové prístupy, udržateľné postupy a teoretické základy, ktoré sa získajú pri realizácii projektu, budú slúžiť ako transformačná sila na ceste k čistejšej a udržateľnejšej energetickej budúcnosti.
|
Znižovanie striedavých strát v modeli kábla zo zväzku filamentovaných vysokoteplotných supravodičov
Reduction of AC losses in a cable model made of striated hightemperature superconductors
| Doba trvania: |
1.9.2025 - 31.8.2029 |
| Program: |
APVV |
| Zodpovedný riešiteľ: |
Mgr. Seiler Eugen PhD |
| Anotácia: | Vysokoteplotné supravodiče na báze REBCO (Rare Earth Barium Copper Oxide) sa používajú vo vinutiach
magnetov pre zariadenia s vysokými magnetickými poľami (>10 T) ako sú časticové urýchľovače alebo reaktory
využívajúce jadrovú fúziu. Počas prevádzky týchto zariadení vznikajú striedavé straty a na REBCO supravodiče
pôsobia cyklické elektromagnetické sily, vznikajúce počas časovej zmeny magnetického poľa, ktoré môžu spôsobiť
zlyhanie zariadenia.
Cieľom tohto projektu bude vyvinutie filamentovaného REBCO supravodiča a kábla typu TORT (Tapes on Round
Tube) s nízkymi striedavými stratami a vysokou mechanickou odolnosťou (napr, únavová životnosť). Zníženie
striedavých strát plánujeme dosiahnuť filamentizáciou supravodiča a zmenou materiálu jadra kábla. Po takomto
procese je však nevyhnutné filamentované REBCO vrstvy ochrániť dodatočnou (multi)vrstvou za účelom chemickej
a tepelnej stabilizácie. Jadro kábla bude vytlačené 3D tlačou z kompozitného materiálu na báze PETG CF
(polyetylén tereftalát glykol vystužený uhlíkovým vláknom), s rádovo nižšou elektrickou vodivosťou než doteraz
používané jadrá. Zmenou materiálu jadra v TORT kábli v porovnaní s konvenčným jadrom z Cu rúrok dokážeme
znížiť celkové magnetizačné straty o zložku vírivých prúdov, ktorými doteraz prispievalo Cu jadro. Podľa
numerických výpočtov (ANSYS, COMSOL) aplikujeme zodpovedajúce mechanické zaťaženie na REBCO pásky
(neupravené/filamentované) a káble z týchto REBCO pások. Na kábloch potom zistíme ich mechanickú odolnosť,
ktorú následne budeme zlepšovať na základe štúdii výsledného poškodenia REBCO pások pomocou metód SEM,
FIB, XPS a ERDA.
Za potvrdenie vhodnosti tohto konceptu budeme považovať úspešné zhotovenie krátkeho TORT kábla, ktorý bude
pozostávať z filamentovaných REBCO pások, so stabilizačnou (multi)vrstvou, navinutých na kompozitné jadro.
Kombináciou vyššie uvedených materiálov dokážeme vytvoriť inovatívny supravodivý kábel s výrazne zníženými
magnetickými stratami a vysokou mech. odolnosťou.
|
Celkový počet projektov: 41
Databáza národných projektov