Oblasti istraživanja

ISTRAŽIVANJE, RAZVOJ I REALIZACIJA RAZLIČITIH MINIJATURNIH SENZORA ZA RAZLIČITE PRIMENE

Senzori zasnovani na grafenu. Ovaj pravac istraživanja je omogućio razvoj različitih vrsta senzora, koji se koriste za detekciju i praćenje fizičkih pojava i hemijskih reakcija: detektuju prisustvo gasova, promenu vlažnosti vazduha, promenu temperature, naprezanje podloge, akustičke signale, mogu da prate fiziološke parametre (EKG, rad srca, praćenje disanja, krvni pritisak itd), a razvijeni su i višeparametarski senzori. U okviru ove teme se koriste različite vrste grafena, kao što su grafen iz tečne faze, grafen dobijen hemijskim naparavanjem i laserski indukovan grafen, a u zavisnosti od željene oblasti primene.

MEMS multisenzorski instrument za merenje aerodinamičkog pritiska.  Potrebe za minijaturizacijom, visokim mernim performansama i velikim brojem mernih kanala predstavljaju značajne izazove za dalji razvoj uređaja za merenje pritiska. Glavni cilj ovih istraživanja je savladavanje ovih izazova, ali na inovativan način. Novi nivo minijaturizacije u izradi senzora pritiska biće omogućen razvojem i izradom novih MEMS silicijumskih čipova sa matricom senzorskih elemenata koji su monolitno integrisani. 

Senzori zasnovani na debelim slojevima dobijeni mehanohemijskim tretiranjem metal-oksidnih prahova. Glavni zadatak ovih istraživanja je nalaženje uslova mehanohemijske sinteze i ispitivanje fizičkohemijskih osobina kompozita koji su osetljivi na prisustvo kiseonika u širokom opsegu koncentracija. Cilj razvoja ove oblasti je izrada minijaturnog poluprovodničkog senzora, jednostavnog dizajna, koji će imati visoku osetljivost, stabilnost i veliku brzina odgovora a kao izazov se postavlja i   omogućavanje njegovog rada na sniženoj temperaturi.

Samonapajajući elektrohemijski senzori vlažnosti vazduha. Cilj istraživanja u ovoj oblasti je razvoj senzora vlage čiji se princip rada zasniva na elektrohemijskoj reakciji vode i materijala od kojih je senzor izrađen. Kao krajnji rezultat očekuje se senzor čije su merne karakteristike konkurentne postojećim uređajima navedenim u literaturi, uz detaljno razjašnjenje mehanizma rada.

Poluprovodnički detektori jonizujućeg zračenja. Ova istaživanja su posvećena analizi efekata u različitim vrstama dozimetara: u poluprovodničkim dozimetrima jonizujućeg zračenja, u dozimetrima gama zračenja koji su  bazirani na MOS tranzistorima sa plivajućim gejtom i PIN diodama i u dozimetrima rendgenskog zračenja. Jednako interesantni za analizu su i efekti koji se javljaju u  senzorima ultraljubičastog zračenja koji se zasnivaju na MOS tranzistorima sa plivajućim gejtom, u detektorima neutronskog zračenja koji su bazirani na PIN diodama, kao i u sistemima za lociranje izvora jonizujućeg zračenja.

Nova generacija termalnih MEMS senzora sa termoparovima. Novi MEMS termalni senzori će biti namenjeni detekciji pojedinačnih gasova i sastava binarne smeše gasova, a  planiran je i razvoj portabl multifunkcionalnog mernog uređaja koji će sadržati nove termalne MEMS senzore, a čija bi primena bila u industriji, medicini i zaštiti životne sredine.

Mikrotalasni filteri širokog opsega. Istraživanja u oblasti mikrotalasnih filtera oslanjaju se na simulacije i realizaciju izvedene teorije, kako bi finalno došlo do izrade mikrotalasnog diferencijalnog senzora dielektričke kostante kod fluida, zasnovanog na SMA konektorima. Kao rešenja razmatraju se tekstil i drugi nestandardni materijali, koji su trenutno veoma aktuelni.

MIKROFLUIDNE PLATFORME ZASNOVANE NA MEMS TEHNOLOGIJAMA

Istraživanja u oblasti mikrofluidnih MEMS platformi obuhvataju razvoj, projektovanje i realizaciju  naprava koje će imati primenu u oblastima hemije, biohemije, biologije i medicine. Naprave su izrađene od silicijuma i pireks stakla, kao i od polimernih materijala. U okviru ovih istraživanja  razmatra se razvoj i izrada više naprava koje su kombinacije mikrofluidih reaktora, mikromiksera i separatora mikročestica. Posebna pažnja će biti posvećena optimizaciji dimenzija mikrokanala i parametara integrisanih grejača u mikrofluidnim reaktorima za sintezu nanočestica (titanijum(IV)-oksid kao i nanočestica drugih materijala. Radi se takođe i na optimizaciji i unapređenju mikrofluidnih reaktora za fotoredoks funkcionalizaciju različitih N-aril-tetrahidroizohinolina vidljivom svetlošću u cilju dobijanja potencijalno biološki aktivnih derivata. Ispituje se validnost kompromisa između troškova izrade i pouzdanosti izrađenih naprava. U okviru ove teme posebna pažnja je posvećena istraživanju mogućnosti za poboljšanje efikasnosti mikrofluidnih reaktora za fotokatalitičke reakcije integracijom plazmonskih struktura u mikrokanale.

SOLARNE ĆELIJE SENZIBILIZOVANE BOJOM NA BAZI PRIRODNIH PIGMENTA

Cilj istraživanja u ovoj oblasti je postizanje što veće efikasnosti konverzije solarne u električnu energiju korišćenjem relativno jeftinih i dostupnih materijala. Vrše se istraživanja koja imaju za rezultat optimizaciju postojećih ćelija primenom novih materijala, metoda i procedura. Ispitivanja se vrše u više pravaca: ispituje se mogućnost funkcionalizacije do sada korišćenih pigmenata, uticaj različitih tehnika nanošenje slojeva oksida (skrin-print, doktor blejd, spaterovanje), mogućnost implementacije perovskitnih materijala, kao i integracija plazmonskih struktura u cilju  proširenja apsorpcionog opsega i povećanja efikasnosti ovih solarnih ćelija.

FUNDAMENTALNA ISTRAŽIVANjA VEZANA ZA MIKRO I NANOSISTEMSKE SENZORE I KOMPONENTE

Modelovanje kinetike i dinamike adsorpciono-desorpcionih (AD) procesa Istraživanja u ovoj oblasti podrazumevaju modelovanje AD procesa u rezonantnim mikro elektro mehaničkim sistemima i mikro/nano strukturama sa plazmonskim materijalima, sa posebnim osvrtom na praktičnu primenu. Fizičke i hemijske promene koje se modeluju su: adsorpcija teških metala i hazardnih materijala (bioremedijacija), AD gasova koji doprinose globalnom zagrevanju, AD isparivih organaskih jedinjenja (VOC, volatile organic compound) u lancima ishrane, itd. Izuzetno su atraktivna i modelovanje AD procesa uz upotrebu metoda veštačke inteligencije. Ispitivanje fizičkih svojstava mikro i nanosistema vrše se korišćenjem multifizičkog modelovanja metodom konačnih elemenata.

Teorijska i eksperimentalna istraživanja optičkih metapovršina. U ovoj oblasti istražuju se optičke metapovršine, ali i brojne druge strukture (plazmonski i fotonski kristali) za primenu u refraktometrijskim biohemijskim senzorima. Plazmonske strukture su izuzetno pogodne za ovu primenu, jer ekstremne lokalizacije plazmonskih ekscitacija omogućavaju detekciju i najmanjih promena realnog dela indeksa prelamanja okoline, što može dovesti do detekcije izuzetno niskih koncentracija analita. Osim osetljivosti druga najveća prednost ovakvih tipova senzora je izuzetna brzina tj. rad na optičkim frekvencijama.

MATERIJALI ZA PRIMENU U MIKROELEKTRONICI I NjIHOVA KARAKTERIZACIJA

Metalne prevlake dobijene postupkom elektrohemijskog taloženja sa primenom u mikroelektronici. Ova oblast istraživanja obuhvata elektrohemijsko taloženje tankih metalnih prevlaka i višeslojnih struktura, metamaterijala, dok se softverska analiza i primena veštačke neuralne mreže (ANN-metoda) i višeparametarske regresione analize (RSM-metoda) vrši u cilju optimizacije.  Veoma važan deo ispitivanja je posvećen karakterizaciji strukturno-morfoloških i mehaničkih svojstava sintetisanih materijala. Pomenuta istraživanja su našla svoju primenu i u forenzici.

Sinteza, razvoj i karakterizacija novih multifunkcionalnih polimernih materijala i njihovih nanokompozita. Istraživanja u ovoj oblasti su usmerena na sintezu, optimizaciju, karakterizaciju i primenu novih biokompatibilnih poliuretana, linearnih i umreženih magnetnih poliuretanskih nanočestica i poliuretanskih nanokompozita (sa različitim vrstama nanočestica). Značajna pažnja je posvećena cilju da sintetisani materijali imaju dobra mehanička, termička i površinska svojstva. Ispitivanje dobijenih materijala su usmerena na dve primene: kao prevlake u medicini, tako da se dodatno proučavaju antimikrobna svojstva, biokompatibilnost, otpuštanje lekova, gena, antibiotika, i sl. iz polimernih materijala, i kao prevlake za primenu u mikroelektronici.

Ispitivanje mehaničkih karakteristika polimernih materijala na konkretnim konstrukcionim rešenjima primenom aditivnih tehnologija. Aditivna tehnologija je značajan saveznik kako u procesu projektovanja tako i pri realizaciji konkretnih konstrukcionih rešenja ili prototipova složenih geometrija. Cilj istraživanja je poboljšanje mehaničkih karakteristika polimernih materijala izlaganjem različitim hemijskim jedinjenjima ili dodatnim termičkim tretmanom.