Funktionella elektromagnetiska metamaterial
- Diarienummer
- RMA08-0109
- Start- och slutdatum
- 090701-131231
- Beviljat belopp
- 14 206 486 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Electromagnetiska metamaterial är en ny klass av artificiella material med egenskaper och funktionaliteter som inte kan återfinnas i naturen. Denna ansökan handlar om att designa, tillverka, karakterisera och använda elektromagnetiska metamaterial med unika funktionaliteter till gagn för Svensk industri och samhället i stort. Specifikt avser vi att utveckla tunna skikt av funktionella metamaterial som kan användas som sensorer för detektion av sjukdomsmarkörer och för läkemedelsutveckling, för detektion och lagring av vätgas, för nya magnetooptiska applikationer och för att förbättra effektiviteten hos morgondagens solceller. Dessa funktionaliteter har ett gemensamt fysikaliskt ursprung i s.k. lokaliserade ytplasmon resonanser i metalliska nanostrukturer. Arbetet kommer därför att koncentreras mot att designa och använda nya fabrikationsmetoder för framställning av tunna skikt av metalliska nanostrukturer. Projektet baseras på att vi kan anställa ett antal nya doktorander, som kommer att integreras i en mycket produktiv och innovativ forskningsmiljö vid Institutionen för Teknisk Fysik, Chalmers. De deltagande grupperna har tillgång till en experimentell infrastruktur i världsklass, sofistikerade teori och modelleringsverktyg, och ett starkt nätverk av internationella samarbetspartners. De sökande har dessutom stor erfarenhet av innovationsystem, nystartbolag och industrirelationer.
Populärvetenskaplig beskrivning
Ett materials optiska egenskaper bestäms i första hand av materialets samansättning, 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 sånt 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 härör 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. Vi avser att använda materialen som extremt känsliga biosensorer (viktiga för att t.ex. finna sjukdomsmarkörer inom sjukvården eller för att "screena" läkemedelskandidater inom läkemedelsindustrin); för detektion och lagring av vätgas (viktigt för vår omställning till miljövänligare energiproduktion); som nya magnetiska material (kanske för nya typer av datorminnen); som solcellsförstärkare ( t.ex. inom s.k organiska solceller); som nya typer av katalysatorer inom "clean tech" mm. Dessa olika delprojekt utgår alla från mycket framgångsrik grundforskning vid Institutionen för Teknisk Fysik, Chalmers Tekniska Högskola. 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.