2009. gada 19. novembrī plkst. 9.00 LU Cietvielu fizikas institūta 2.stāva zālē notiks Valsts Pētījumu Programmas Materiālzinātnē “Modernu funkcionālu materiālu mikroelektronikai, nanoelektronikai, fotonikai, biomedicīnai un konstruktīvo kompozītu, kā arī atbilstošo tehnoloģiju izstrāde” 2009.gada rezultātu publiska izskatīšana un apspriede.

Programmas mērķis ir priekšnosacījumu radīšana zinātņietilpīgas produkcijas ar augstu pievienoto vērtību - nanomateriālu, nanokompozītu un jaunas paaudzes konstruktīvo kompozītu - ražošanai Latvijas un pasaules tirgum, lietojot oriģinālas šo materiālu iegūšanas tehnoloģijas.

Programma ietver 6 projektus, kuros piedalās zinātnieku grupas no 4 Latvijas universitātēm un 6 zinātniskajiem institūtiem.

Kā galvenos programmas rezultātus 2009.gadā var minēt sekojošos:

Pielietojumiem elektronikā:

1.      Noskaidrots, ka rentgenamorfo Ni/W elektroķīmisko pārklājumu nanostrukturēto kārtiņu termisko stabilitāti nosaka volframa daudzums tajā. Optimālā volframa koncentrācijā kārtiņu nanostruktūras saglabājas 300-400^oC augstā temperatūrā, kas nodrošina pārklājumu lietojumu elektroniskās ierīcēs.

2.      Ir veikta DNS pildīšana ar nanoporainu anodizētu alumīnija oksīdu pārklātā adatā un demonstrēta DNS pārnese no viena mikropiliena uz otru (Latvijas patents). Tas paver tālākas iespējas optoelektronikas un mikroelektronikas ierīču miniaturizācijai.

3.      Ar MOCVD tehnoloģiju iegūtas Al_x-Ga_1-xN plānās kārtiņas ar lielu Al koncentrāciju. To augstie elektriskie un optiski parametri rada labus priekšnosacījumus augstfrekvences liela kustīguma tranzistoru izstrādei.

Pielietojumiem fotonikā:

1.      Impulsu ieraksta gadījumā halkogenīdu fotorezistu gaismas jūtība būtiski pieaug, kas paver iespēju šāda veida vienas pakāpes fotorezistus izmantot praksē. Parādīts, ka virsmas reljefa ieraksta mehānisms izskaidrojams ar masas pārnesi gaismas intensitātes gradienta dēļ, ko pierāda sastāva atšķirības hologrāfiskā režģa maksimumos un minimumos.

2.      Sintezēts un izpētīts azobenzola polimērs, kuram ir raksturīga ļoti augsta polārās kārtības termiskā izturība (virs 160°C), atbilstoša prasībām, kuras tiek izvirzītas nelineāri optiskiem materiāliem ļoti augstas integrācijas pakāpes mikroshēmu ražošanā.

3.      Infrasarkanā starojuma ierosināto luminiscenci ar erbiju aktivētā NaLaF₄ kristalītā var lietot gaismas avotu, pārveidotāju un biomedicīnisko marķieru izstrādei.

Kompozītu pielietojumiem tehnikā:

1.      Izstrādāto Ni pārklājuma iegūšanas procesu uz atsārmota stikla šķiedras auduma ar līdzstrāvas magnetrona izputināšanas metodi argona plazmā var izmantot elektrokatalizatoru izgatavošanai.

2.      Parādīts, ka bambusveida oglekļa nanocaurulītes elektrostatiskā laukā var darboties kā atsperes aksiālā virzienā, kas paver jaunas iespējas to izmantošanai nanoelektromehāniskās ierīcēs.

3.      Ir iegūts Latvijas patents silīcija dioksīda kārtiņu caurejošu poru un kompozītu elektrovadošu kanālu atklāšanai un reģistrācijas paņēmieniem.

4.      Izstrādāti teorētiskas un praktiskas rekomendācijas dažādu matricas polimēru/organiski modificēto slāņaino silikātu nanokompozītu iegūšanai un potenciālajai izmantošanai biodegradablos iepakojuma materiālos.

Pielietojumiem enerģētikā:

1.      Cietfāžu reakcijā iegūts savienojums Li_1,4Ti_1,9Nb_0,1P₂,8O₁₂, ar tipisku NASICON-a struktūru - romboedriskā simetrijā, telpiskā grupa Rc. Sintezētās keramikas vadītspējas mērījumi parāda, ka Li jonu vadāmība ir vairākas reizes lielāka nekā pamatsavienojumam LiTi₂(PO₄)₃.

2.      Modelētas adsorbāta struktūru nelīdzsvara fāžu pārejas uz metālisko katalizatoru virsmām. Izveidotās modeļu sistēmas ir svarīgas starpvirsmu īpašību un reakciju spēju izpratnei Li baterijās, keramiskās membrānās, degvielas šūnās.

3.      Iegūta plašā enerģijas spektrā fotojutīga organisko materiālu heteropāreju sistēma, kura pēc sastāva un elektrodu optimizēšanas var tikt izmantota gaismas sensoru un organisko Saules elementu izveidei (Latvijas patents).

Pielietojumiem sensoru tehnikā:

1.      Nanostrukturētās YAG:Ce keramikās detektēta ievērojama absorbcija pie viļņu garuma mazāka par 400 nm, kura ir atkarīga no spiediena kādā keramikas tika sintezētas. Noteikti optimālie spiedieni un cērija koncentrācija, kur pētāmās keramikas dod labākos scintillācijas parametrus.

2.      Iegūtas jaunas atziņas par nanokristālisku volframātu lokālo struktūru un tās relaksāciju, ļaujot prognozēt plašāku to pielietojumu sensoros un elektrohromās ierīcēs.

Pielietojumiem biomedicīnā:

1.      Optimizēta tehnoloģija kalcija fosfātu ieguvei ar noteiktu kalcija un fosfora attiecību, kas izmantojama implantu ieguvei ar prognozējamām un atkārtojamām īpašībām. Šīs tehnoloģijas modificēšana, ļaus iegūt desmitkārtīgi palielinātu produkta iznākumu, tādējādi nodrošinot izejvielu implantu prototipu ieguvei.

2.      Izstrādāta poraina kalcija fosfātu biokeramika, un izpētīta tās piemērotība atsevišķu medikamentu lidokaīna un deksametazona ievadīšanas lietderībai implantos.

3.      Iegūtas Fe₂O₃ un CoFe₂O₄ magnētiskās nanodaļiņas un ferokoloīdi ar paaugstinātām magnētiskās anizotropijas īpašībām. Modeļa eksperimentos parādīts, ka magnētiskās karsēšanas intensitāte ir pietiekama izmantošanai medicīnā vēža šūnu iznīcināšanai.

Paralēli pētniecībai ievērojams darbs ir ticis ieguldīts būtiskai Programmas eksperimentālās infrastruktūras uzlabošanai, izmantojot projekta finansiālos līdzekļus, kā arī kombinējot tos ar ES struktūrfondu dotajām iespējām. Rezultātā ir uzlabota pētījumu un studentu/doktorantu apmācības kvalitāte un iesaistīto laboratoriju eksperimentālā kapacitāte tuvināt līmenim, kāds nepieciešams veiksmīgai sadarbībai ar ražotājiem - AS Sidrabe, SIA GroGlas, AS Alfa-RPAR, SIA Evopipes u.c.

Darbs pie programmas izpildes ir sekmējis sadarbības saišu veidošanos gan starp atsevišķiem projektiem, gan starp zinātnieku grupām no dažādiem institūtiem un universitātēm, kā arī ar ES un pasaules zinātnes centriem.

Programmas 6. etapa rezultāti ir atspoguļoti atskaitē, 140 zinātniskos rakstos un 195 Latvijas un starptautisko konferenču referātos un tēzēs, kā arī apstiprināti 4 Latvijas patenti un ir 1 starptautisks patents, kas darbojas 31 valstī. 2009.gadā ir aizstāvēti 24 bakalaura, 8 maģistra un 5 promocijas darbi.

Programmas ietvaros 2009.gada aprīlī tika noorganizēta starptautiskā konference „Funkcionālie materiāli un nanotehnoloģijas – FM&NT-2009” (Functional materials and nanotechnologies – FM&NT-2009), kurā piedalījās ap 200 dalībnieku no 22 valstīm.