Go to content
SV På svenska

Funktionella elektromagnetiska metamaterial & optisk sensing

Reference number
RMA11-0037
Project leader
Käll, Mikael
Co-appliant
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Apell, Peter
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Chakarov, Dinko
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Dmitriev, Alexander
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Höök, Fredrik
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Langhammer, Christoph
Start and end dates
120801-180930
Amount granted
23 500 000 SEK
Administrative organization
Chalmers University of Technology
Research area
Materialvetenskap och materialteknologier

Summary

The development of ultrasensitive but cost effective sensing technologies for detection and analysis of trace amounts of molecular and chemical species is of critical importance for the life and materials sciences, clean-tech and homeland security. Based on exciting results and rapid progress in the project “Functional Electromagnetic Metamaterials”, which obtained three-year funding within SSF’s RMA08 call, we propose a new extended and expanded research effort entirely devoted to metamaterials for optical sensing. Our key technology and competitive edge is the development of 2D plasmonic metamaterials, i.e. dense layers of metal nanostructures on solid supports with collective optical resonances that sensitively respond to environmental changes. The research program is divided into two main branches (molecular sensors for trace detection of biomarkers and explosives; sensors for materials science and clean tech applications) and one integrated enabling task, focusing on generic materials design, methods and theory. The team has a long tradition in commercializing research results and the metamaterials are specifically designed for particular applications of strategic importance for Swedish industry and society, such as biomolecular analysis, gas sensing and detection and quantification of catalytic surface processes.

Popular science description

Ett materials optiska egenskaper bestäms i första hand av materialets sammansättning, dvs. vilka atomer eller molekyler som bygger upp materialet och hur dessa grundläggande byggstenar är ordnade i rummet. Metamaterial är en ny klass av material som i stället byggs upp av artificiella "metaatomer / metamolekyler" ordnade på specifika sätt i två eller tre dimensioner. Tanken är att designa dessa "metaatomer" på sådant sätt att helt nya egenskaper och funktionaliteter uppstår. Ett exempel som diskuterats mycket i media är möjligheten att konstruera ett metamaterial som fungerar som en osynlighetsmantel! I detta projekt - Funktionella Elektromagnetiska Metamaterial - är vi dock mer modesta. Vi vill konstruera tvådimensionella skikt av designade metallnanopartiklar med mycket fördelaktiga optiska egenskaper som härrör från s.k. plasmon resonanser (en typ av "egensvängningar" hos ledningselektronerna i metallen). Dessa tvådimensionella metamaterial har många användningsområden som är viktiga för samhället, framför allt inom hälso- och energisektorerna och för materialforskning. Vi avser att använda materialen som extremt känsliga biosensorer (speciellt för att finna sjukdomsmarkörer accocierade till Alzheimers sjukdom); för studier av vätgaslagring i nanopartiklar och detektion av vätgas (viktigt för vår omställning till miljövänligare energiproduktion); för utveckling av sensorer för sprängämnesdetektion och för studier av viktiga processer inom "clean tech", tex. bränslecell utveckling. Dessa olika delprojekt utgår alla från mycket framgångsrik grundforskning vid Institutionen för Teknisk Fysik, Chalmers Tekniska Högskola. Fortsatt stöd från Stiftelsen för Strategisk Forskning kommer att göra det möjligt att ta ytterligare steg mot verkliga tillämpningar, nystartbolag och nydanande samarbeten med Svensk industri.