Prof. Jarosław Domaradzki i dr hab. inż. Karol Krzempek, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów zostali laureatami konkursu Opus 26-Lap/Weave na polsko-niemieckie projekty badawcze. W sumie na swoje badania otrzymali od Narodowego Centrum Nauki (NCN) 3,5 mln zł.

W konkursie NCN badacze mogli starać się m.in. o finansowanie dwu- lub wielostronnych projektów z naukowcami z Austrii, Czech, Niemiec, Słowenii, Szwajcarii, Luksemburga i Belgii-Flandrii. Według założeń Weave projekty są oceniane raz, przez agencję w jednym z tych krajów, a pozostałe agencje finansujące zatwierdzają wyniki oceny i na jej podstawie przyznają granty również swoim zespołom badawczym.

Ostatnie projekty LAP to granty dwustronne z udziałem naukowców z Niemiec i dodatkowym udziałem naukowców z Austrii i Czech w przypadku projektów trójstronnych. Wnioski były oceniane przez zespoły ekspertów NCN, a wyniki zatwierdziła niemiecka Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), a także Czech Science Foundation oraz Austrian Science Fund. Finansowanie otrzymało szesnaście projektów o wartości niemal 29,8 mln zł.

Dwa z nich będą realizowane na Politechnice Wrocławskiej.

Nowe miniaturowe detektory gazów

Dr hab. inż. Karol Krzempek, prof. uczelni na projekt „Rozwój metod fototermicznej detekcji gazów w oparciu o miniaturowe interferometry Fabry-Perot” otrzymał niemal 1,9 mln zł. Naukowiec z Katedry Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki zrealizuje go we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Bonn.

Głównym celem projektu jest opracowanie miniaturowych czujników gazów wykorzystujących światłowodowe wnęki Fabry-Perot w połączeniu ze spektroskopią fototermiczną. Takie rozwiązanie ma zapewnić wysoką czułość i selektywność przy zachowaniu kompaktowych rozmiarów urządzenia.

– Pomysł wyrósł z potrzeby stworzenia niedrogich, czułych i selektywnych detektorów gazów, które mogłyby znaleźć zastosowanie poza laboratorium, choćby w medycynie np. do diagnostyki chorób poprzez analizę wydychanego powietrza, ochronie środowiska (monitoring zanieczyszczeń) oraz przemyśle (kontrola procesów produkcyjnych) – wyjaśnia prof. Karol Krzempek.

Naukowiec z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów od 2019 roku kieruje założoną przez siebie Grupą Spektroskopii Laserowej. Jego zainteresowania badawcze koncentrują się na spektroskopii laserowej gazów, ze szczególnym uwzględnieniem technik fototermicznych oraz miniaturyzacji systemów detekcji.

Jest autorem ponad 143 publikacji naukowych, w tym 78 z listy Journal Citation Reports, a jego prace były cytowane ponad 1 300 razy (indeks Hirscha: 22).

Zwiększyć potencjał czujników hybrydowych

Ponad 1,5 mln zł na realizację projektu „Poprawa właściwości wykrywania gazów w heterostrukturach WOx-CeOy poprzez inżynierię  powierzchni i interfejsów” otrzymał prof. Jarosław Domaradzki z Katedry Metrologii Elektronicznej i Fotonicznej.

Projekt SURFING (Enhancing Gas Sensing Properties in WOx-CeOy Heterostructures Through Surface and Interface Engineering) to efekt synergii wieloletnich doświadczeń Zespołu Technologii

Cienkowarstwowych (TFT) PWr i Katedry Fizyki Stosowanej i Spektroskopii Półprzewodników Brandenburskiego Uniwersytetu Technicznego Cottbus-Senftenberg (BTU) w zakresie wytwarzania i charakteryzacji nowoczesnych materiałów dla elektroniki.

– Jego celem jest zbadanie mechanizmów odpowiedzialnych za właściwości gazoczułych czujników hybrydowych, powstałych poprzez połączenie dwóch różnych cienkowarstwowych materiałów tlenkowych, wytworzonych za pomocą odmiennych technologii – mówi prof. Jarosław Domaradzki. – Kluczowe znaczenie będzie miało wyjaśnienie roli obszaru interfejsu na granicy tych materiałów oraz zrozumienie, w jaki sposób jego właściwości wpływają na mechanizm odpowiedzi czujnika. Istotnym i unikalnym aspektem projektu są zaawansowane badania in situ, które pozwolą na dogłębną analizę tego zjawiska – dodaje.

Zastosowanie dwóch kompatybilnych technologii mikroelektronicznych do osadzania warstw tlenkowych — metody fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) w PWr oraz osadzania warstw atomowych (ALD) w BTU — pozwoli uzyskać zróżnicowane właściwości wytwarzanych materiałów.

– Proponowane podejście może otworzyć nowe możliwości, jak obniżenie temperatury pracy takich czujników hybrydowych, czy zwiększenie ich czułości i selektywności w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami, co zwiększy ich potencjał aplikacyjny – wyjaśnia naukowiec. – Włączenie do badań zaawansowanych technik spektroskopowych in situ umożliwi analizę złożonych interakcji gazów z powierzchnią czujnika, co przyczyni się do pełniejszego zrozumienia mechanizmu detekcji – podkreśla.

Część badań oraz prace technologiczne będą realizowane w zespole prof. Jana Ingo Flege z BTU.

Prof. Jarosław Domaradzki jest specjalistą w dziedzinie wytwarzania powłok cienkowarstwowych metodami PVD i charakteryzacji ich właściwości optycznych, elektrycznych i mikrostruktury.

Jego doświadczenie zawodowe obejmuje również kompetencje w zakresie modelowania i analizy mechanizmów transportu nośników ładunku elektrycznego, w szczególności w przezroczystych półprzewodnikach tlenkowych, a także modelowania i projektowania optycznych powłok funkcjonalnych.

Najnowsze osiągnięcia naukowe prof. Domaradzkiego są związane z wytwarzaniem oraz charakteryzacją struktur memrystorowych na bazie cienkowarstwowych materiałów gradientowych oraz heterostruktur tlenkowych do zastosowań w czujnikach gazów.

Pełną listę wyników konkursu można znaleźć na stronie NCN.