SAFMAT ve Fyzikálním ústavu AV ČR

Dne 7. října v prostorách Fyzikálního ústavu Akademie věd České republiky v Praze oficiálně zprovoznili Středisko analýzy funkčních materiálů (ve zkratce SAFMAT). Toto špičkové výzkumné pracoviště s moderním technologickým vybavením by mělo přispět nejen ke zkvalitnění vědecké činnosti v rámci Fyzikálního ústavu, ale i k celkovému rozvoji a rozšíření možností výzkumu na území Prahy. Nová laboratoř nebude ovšem sloužit pouze vědcům. V rámci výzkumné činnosti a spolupráce s ostatními vědeckými institucemi se zaměří na materiálový výzkum v oblasti nanotechnologií a ve spolupráci s vysokými školami, zejména s MFF UK a ČVUT, na další rozvoj vzdělávání především postgraduálních studentů. Další cílovou skupinou jsou podnikatelské subjekty působící ve sféře výzkumu a vývoje. Vzniknou tak příznivé podmínky pro rozvoj kapacit, výzkumné infrastruktury a lidského potenciálu v oboru nanotechnologií. Projekt SAFMAT byl zahájen 1. března loňského roku. Pro jeho potřeby se z prostředků Akademie věd postavila nová budova s laboratorními a kancelářskými prostorami. JASNĚ DEFINOVANE CILE Projekt je zaměřen na analýzu nových materiálů z hlediska atomárního složení a struktury, což je jedním z nejnáročnějších odvětví experimentální materiálové fyziky, neboť vyžaduje velkou koncentraci jak materiálních zdrojů, tak odborníků s vysokou kvalifikací. Využití získaných výsledků má však zásadní význam pro uplatnění a udržení českých firem na náročných světových trzích, kde příprava materiálů musí být dokonale definovaná z hlediska atomárního složení a struktury a musí umožnit diagnostiku v subnanometrovém měřítku. Součástí výzkumu je také metrologie tenkých vrstev v oboru nanotechnologií. Pracovníci Střediska se rovněž zaměří na analýzu technologicky důležitých center a strukturních defektů ovlivňujících lokalizaci elektrického náboje v polovodičových, magnetických a dalších materiálech. Použitá metoda - elektronová paramagnetická rezonance - je vhodná k určení koncentrace, nábojového stavu, valence a elektronové struktury těchto center v atomárním měřítku a jejich způsobu zabudování do hostitelské struktury. Takto získané výsledky jsou nezbytným předpokladem pro uskutečnění přechodu od technologií běžných v makrosvětě k nanotechnologiím, které využívají zcela nové fyzikální principy. Projekt SAFMAT je zařazen do národní mapy velkých infrastruktur pro výzkum a vývoj. Směřuje do oblasti základního výzkumu, vzdělávání i aplikovaného výzkumu. PŘISTROJOVE VYBAVENI Do provozu byly uvedeny dva nejmodernější přístroje pro charakterizaci nanostrukturních funkčních materiálů - NanoESCA a FT-EPR. NanoESCA je přístroj spojující unikátním způsobem elektronovou mikroskopii fotoelektronů a elektronovou spektroskopii pro studium lokálního chemického složení a strukturních vlastností v nanometrickém prostorovém rozlišení. V praxi to umožňuje zcela unikátní analýzu zaměřenou na strukturu a vazební poměry ve zkoumaných materiálech. Další, EPR spektrometr Bruker ELEXSYS E580, určuje při teplotách v rozmezí od 4 do 300 K strukturu, dynamiku a prostorovou distribuci paramagnetických částic na atomové úrovni v libovolném typu materiálů. Umožňuje analýzu nejen pevných látek, ale i gelů, kapalin a biologických vzorků. VYZKUM TĚSNĚ PROPOJENY S PRAXI Unikátnost a potřebnost pořízených přístrojů a zájem o jejich využití v praxi dokládá skutečnost, že partnery SAFMATu jsou podnikatelské subjekty, jejichž sponzorské příspěvky ve výši 3 250 000 Kč přesahují 4 % celkového rozpočtu projektu. Mezi partnery z průmyslové sféry patří například ČEZ, který se bude podílet na spolupráci při výzkumu materiálů pro jadernou energetiku. Půjde o zkoumání koroze a segregaci prvků, které způsobují degradaci a nežádoucí změny mechanických vlastností jednotlivých částí elektráren a rozhodující měrou ovlivňují jejich životnost a bezpečnost. Pomocí přístroje Nano- ESCA lze provádět výzkum struktury a prostorové distribuce defektů a jejich chemického složení v nanometrickém měřítku, což doposud nebylo možné. Spolupráce v této oblasti má probíhat v součinnosti s dceřinými společnostmi firmy ČEZ a ostatními firmami zabývajícími se touto problematikou. Jde zejména o Ústav jaderného výzkumu v Řeži, Ústav jaderných paliv Praha a Výzkumný a zkušební ústav Plzeň. Dalším partnerem je společnost HVM plasma. Ta se zabývá vývojem a výrobou speciálních tenkovrstvých dokrytí pro automobilový průmysl. Firma má zájem o spolupráci v rámci výzkumu a vývoje metod analýzy nanostrukturních tenkovrstvých pokrytí a s tím spojené optimalizace depozičních plazmatických procesů. Zajímá se též o metrologii tenkých vrstev. Společnost Crytur plánuje využít přístroj FT-EPR pro výzkum nových scintilátorů a krystalů pro optiku a optoelektroniku. Ústav jaderných paliv Praha má zájem o spolupráci na výzkumu struktury různých typů ocelí pro jadernou energetiku pomocí přístroje NanoESCA. Společnost Vakuum Praha, zabývající se vývojem a výrobou vakuových systémů, projevila zájem využít přístroj NanoESCA pro analýzu materiálů a jejich povrchů. Zásadní význam pro vývoj produktů této společnosti má zejména výzkum povrchů ultravakuových systémů, systémů XHV a iontově sorpčních vývěv. Akciová společnost Polovodiče má zájem o využití NanoESCA pro zobrazování distribuce rozložení prvků na površích polovodičových součástek a o výzkum nových technologií a vlastností dopovaných křemíkových materiálů pomocí přístroje FT-EPR. Přenos těchto výsledků do praxe má pro polovodičový průmysl v České republice zásadní význam. Milan Bauman