Oferta naukowo - badawcza

OFERTA

 naukowo - badawcza

Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii oraz
Laboratorium nr 1 Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej
Uniwersytetu Rzeszowskiego

Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii Uniwersytetu Rzeszowskiego (CMiN), uzupełnia istniejącą do 2012 roku lukę infrastrukturalną w Regionie Podkarpackim, dotyczącą najbardziej zaawansowanych technologii, odnoszących się do zakresu nanotechnologii – Epitaksja z Wiązek Molekularnych (MBE) oraz NanoLitografia –  Elektronowa i Jonowa. Pozwała to na modelowe opracowanie w Centrum Mikroelektroniki i Nanotechologii nowych materiałów nanokompozytowych  o własnościach unikatowych (bo własności te są sterowane na poziome molekularnym), które mogą znaleźć zastosowanie przede wszystkim w Lotnictwie.

Realizacja tych zadań ma miejsce w Laboratorium MBE zawierającą instalację Double RIBER COMPACT 21 wraz z kontrolom jakości otrzymanych struktur: Spektroskopią Masową Wtórnych Jonów – TOF-SIMS, która pozwalała na kontrolę składu chemicznego z dokładnością do 1018 cm-3. W laboratorium zostały otrzymane Izolatory Topologiczne na bazie roztworów stałych HgCdTe (tzw. MCT): Journal of Crystall Growth480, 1–5 (2017), Phys.Rev. B 93, 205419 (2016), co potwierdziło wysoką jakość otrzymywanych warstw MCT.

           

 

Reaktor MBE dla związków bazujących na rtęci (MCT, ZMT) oraz dla związków III i V grupy – RIBER COMPACT 21

Laboratorium NanoLitografii i FotoLitografii bazująca na NanoLab Helios 650 – podwójno-wiązkowy SEM/FIB firmy FEI wraz z możliwością elektrono-litografii  pozwalające na rozdzielczość przestrzenną 10 nm oraz litografii jonowej (FIB). Powyższe dwa Laboratoria technologiczne znajdują się w pomieszczeniach czystych o ogólnej powierzchni 200 m2. W laboratorium realizowane są nanostruktury bazujące na podwójnych studniach kwantowych InGaAs/InAlAs: Surface and Interface Analysis, 48, 498 (2016).  

 

Instalacja NanoLab 650 dla nanolitografii oraz fragment pokoi czystych

            Laboratorium Luminescencji niskotemperaturowej bazującej na najnowszej instalacji do badania luminescencji przy temperaturze 4,2 K w szerokim zakresie optycznym od 2 000 cm-1 do 20 000 cm-1. W Laboratorium prowadzone są badania na najnowocześniejszych układach optycznych otrzymanych metodą MBE oraz badanie innych nanostruktur mających zastosowanie np. w biosensorach jak również w innych gałęziach przemysłu. Prowadzone są badania nano-bio-kompleksów nanocząstek złota sprzężonych z enzymami – został otrzymany rezonans SERS – Surface Enhanced Raman Scattering – APL, 106, 103701 (2015).

Instalacja Micro-Raman na bazie spektrometru Renishow i AFM Innova.

Otrzymany   rezonans   posłuży   do wytwarzania wysokoczułych biosensorów.

 

 

Laboratorium Nanopreparatyki zawierające następujące instrumenty:

Mikroskopy AFM oraz STM (uproszczone wersj), Napylarkę próżniowa, Profilometr mechaniczny/optyczny, Mikroskop AFM Innova zintegrowany z Spektrometrem Ramanowskim firmy RENISHOW, Ultramikrotom, Wycinarkę jonowa, formowanie kontaktów elektrycznych dla nanostruktur – Bonding.

            Na bazie ww. Laboratoriów CMiN posiada technologie wykonania wysokorozdzielczych matryc detektorów podczerwieni (tzw. Focal-Plane-Arrays), wykorzystywanych w lotnictwie dla obserwacji Ziemi i ochrony obiektów.

Laboratorium magnetotransportu elektronowego w nanostrukturach do badania oscylacyjnych efektów w silnych polach magnetycznych (do 35 T )i nad niskich temperaturach (od 03 K).

Grupa Laboratoriów CMiN opracowuję technologie modelowe innowacyjnych materiałów, inna grupa Laboratoriów, ciasno z pierwszą powiązana, powinna opracowywać przemysłową wersje tej technologii i wdrażać je w przemysł. Strategia ta może być zrealizowana za pomocą współdziałania dwóch Uniwersyteckich Centrów: Centrum Mikroelektroniki i Nanotechnologii oraz Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodniczej, a przede wszystkim –  Laboratorium Technologii Materiałów dla Przemysłu.

Laboratorium Technologii Materiałów dla Przemysłu Centrum Innowacji i Transferu Wiedzy Techniczno-Przyrodnicze zawiera szereg współczesnych i innowacyjnych instalacji technologicznych i badawczych opisanych niżej.

Modularna platforma osadzania PVD: rozpylanie magnetotronowe, a także ablacje laserową, infrastruktura dla współczesnych technologii wytwarzania cienkich powłok stosowanych w przemyśle. Innowacyjność polega również na stosowanych materiałach nanokompozytowych – najnowszym typie materiałów zakres stosowania których nieustannie poszerza się.

Modularna platforma osadzania PVD

Możliwość praktycznego zastosowania danego pokrycia czy układu zależy w ogromnym stopniu od składu i struktury materiału oraz od umiejętności otrzymania stabilnych powłok o odtwarzalnych własnościach. Dlatego znalezienie odpowiedniego składu i struktury materiału, sposobów optymizacji i kontroli procesów technologicznych wytwarzania warstw jest podstawową technologii.

Stąd ważne są następujące instalacje badawcze:

 

Wysokorozdzielczy Mikroskop elektronowy  transmisyjny OSIRIS

 

Cel naukowy:  poznanie mechanizmów decydujących o umocnienieniu nowych powłok nanokompozytowych i multiwarstw wytworzonych w procesie PVD w Laboratorium Technologii Materiałów dla Przemysłu.

 

 

                                                                                                                 TEM Osiris

 

Spektrometr EPR, Dyfraktometr rentgenowski i spektrofotometr  UV/VIS/NIR o szerokim zakresie widmowym.

 

Cel naukowy: Modyfikacja na poziomie atomowym struktury, składu chemicznego,  technologii wytwarzania nanowarstw i nanokompozytów.

Wyznaczenie zależności pomiędzy parametrami struktury nanokompozytów
i multiwarstw, a właściwościami mechanicznymi i eksploatacyjnymi. Model zjawiska fizycznego. Ulepszenie właściwości mechanicznych i eksploatacyjnych (twardości, adhezji, zachowania właściwości w podwyższonych temperaturach, odporności na zużycie tribologiczne).

Spektrometr EPR w połączeniu z dyfraktometrem rentgenowskim umożliwi prowadzenie badań naukowych w bardzo szerokim zakresie. Spektroskopia EPR jest wykorzystywana do badania struktury elektronowej kompleksów paramagnetycznych, badania oddziaływań magnetycznych w chemii do badań przebiegu reakcji,  oraz w biologii i medycynie do śledzenia znaczników spinowych i do identyfikacji wolnych rodników. Dyfraktometr rentgenowski jest niezbędny do prowadzenia badań pomocniczych materiałów, np. badań struktury, orientowanie monokryształów do badań EPR itp. : Ireneusz Stefaniuk, Iwona Rogalska, EMR study and superposition model analysis of Cr3+ and Fe3+ impurity ions in mullite powders used in aerospace industry, NUKLEONIKA, 60, 399-403 (2015)

 

 

 

Dyfraktometr rentgenowski - XRD                                                        Nano-indenter

Nieniszczące metody kontroli materiałów.  Bezinwazyjna kontrola spawów oraz powłok ochronnych w przemyśle z wykorzystaniem termografii - kamera FLIR SC7000: Mariusz Woz´ny, Kinga Mas´, Serhiy Prokhorenko, Dariusz Ploch, E.M. Sheregii, Infrared radiation emitted due to scanning of a hot spot as a probe of hidden defects, Infrared Physics & Technology, 76 574–579 (2016)

 

Schemat instalacji z kamerą termograficzną  3D obraz sygnału termograficznego 

 

 

                                          

                                                               a)                                                                   b)                                                                  c)           

 

Termograficzna kontrola rozkładu temperatury łopatki turbiny silnika odrzutowego: a) komora symulująca komorę spalania silnika odrzutowego; b) rozkład temperatury łopatki otrzymany metodą termograficzna; c) przykłady termogram – zależności T(x) dla wskazanych linii na obrazie c).

Pracownie wyposażone w opisaną aparaturę mają charakter laboratorium środowiskowego, umożliwiającego realizację prac badawczych i naukowych innym zewnętrznym uczelniom podkarpackim i innym jednostkom badawczo rozwojowym oraz podmiotom gospodarczym krajowym i zagranicznym.

Opisana wyżej infrastruktura służy także jako współczesna baza naukowo-dydaktyczna dla kierunku Inżynieria Materiałowa o specjalnościach:

Pierwszy stopień (studia inżynierskie):

  1. Nanotechnologie i materiały nanokompozytowe;
  2. Technologie materiałów lotniczych;
  3. Materiały nanoelektroniki.

Drugi stopień (studia magisterskie):

  1. Technologie materiałowe w przemyśle lotniczym;
  2. Materiały nanokompozytowe i funkcjonalne;
  3. Nanoelektronika;
  4. Nanobiotechnologia.

 

 

Jonowa mikroskopia FIB, Spektroskopia w zakresie widzialnym,  metalografia oraz spektrometr EPR

 

Około 180 studentów I-go stopnia studiów, ponad 120 studentów II-go stopnia i pięciu III-go stopnia (studia doktoranckie) wykorzystują opisane wyżej pracownie badawcze dla wykonania prac inżynierskich, magisterskich oraz doktorskich.

Istnieje ścisła współpraca z Laboratorium Technologii Materiałów Lotniczych na Politechnice Rzeszowskiej oraz bezpośrednia współpraca z Pratt & Whitney-Rzeszów, Borg-Warner oraz innymi przedsiębiorstwami Doliny Lotniczej.

 

Polski