Οι ερευνητικές δραστηριότητες της ομάδας αυτής (Εργαστήριο Λεπτών Υμενίων- Νανοσυστημάτων & Νανομετρολογίας (LTFN) αφορούν:
Η ομάδα ασχολείται με τη μελέτη των φάσεων, της μικροδομής και της μορφολογίας μαγνητικών υλικών με ιδιαίτερο τεχνολογικό ενδιαφέρον εστιάζοντας στη συσχέτιση δομικών και ηλεκτρονικών ιδιότητων σε συμπαγή υλικά αλλά και και σε μαγνητικές νανοδομές. Οι δραστηριότητες συνοψίζονται ως εξής:
Α). Aνάπτυξη - σύνθεση μαγνητικών υλικών τεχνολογικού ενδιαφέροντος .
Β). Aνάλυση και χαρακτηρισμός της μικροδομής των υλικών σε μικροσκοπικό, νανοσκοπικό και ατομικό επίπεδο.
Γ). Mαγνητικός χαρακτηρισμός των υλικών.
Δ). Θερμική, μηχανική και μαγνητική κατεργασία των υλικών για τη βελτιστοποίηση των μαγνητικών τους ιδιοτήτων.
E). Θεωρητική μελέτη και προσομοίωση της μαγνητικής συμπεριφοράς των υλικών.
•Εξοπλισμός:
-Σύστημα ανάπτυξης λεπτών και πολυστρωματικών υμενίων υπερυψηλού κενού με την τεχνική της εξάτμισης με δέσμη ηλεκτρονίων (Varian VT 114B) με τρεις πηγές υλικών.
-Διάταξη παρασκευής μονοκρυστάλλων με τη μέθοδο Czochralski - Bridgeman.
-Επαγωγικός φούρνος για τη χύτευση μετάλλων και την παρασκευή κραμάτων.
- Μαγνητόμετρο Δονούμενου Δείγματος - VSM για λεπτά υμένια (77-300 K, 0-1.2 T).
-Μαγνητόμετρο Δονούμενου Δείγματος - VSM (77 – 1300 K, 0 – 2 T).
-Φασματόμετρο Moessbauer 57Fe (77 – 300 K).
Η ερευνητική δραστηριότητα επικεντρώνεται στη μελέτη πηγών βαρυτικής ακτινοβολίας και άλλων σχετικιστικών φαινομένων στην αστροφυσική. Ένα μεγάλο μέρος της έρευνας αφορά στον υπολογισμό των συχνοτήτων ταλάντωσης σχετικιστικών αστέρων και μελανών οπών. Τα αποτελέσματα αναμένεται να αξιοποιηθούν για τον υπολογισμό των φυσικών ιδιοτήτων της πηγής κατόπιν επιτυχούς ανίχνευσης από τους νέους μεγάλους ανιχνευτές βαρυτικής ακτινοβολίας που τέθηκαν πρόσφατα σε λειτουργία σε διάφορες χώρες. Στη μελέτη των πηγών βαρυτικής ακτινοβολίας χρησιμοποιούμε και μη-γραμμικές προσομοιώσεις τριών διαστάσεων οι οποίες εκτελούνται παράλληλα σε μεγάλους υπερ-υπολογιστές. Πρόσφατο αποτέλεσμα αυτής της προσπάθειας αποτελεί η ανακάλυψη ενός νέου τρόπου δημιουργίας μελανών οπών.
Το πείραμα CAST (CERN Axion Solar Telescope) ερευνά την ύπαρξη ηλιακών αξιονίων (solar axions). Χρησιμοποιείται ένας υπεραγώγιμος μαγνήτης μήκους 10 μέτρων και μαγνητικού πεδίου 9 Tesla. Υπό την επίδραση του πεδίου τα ηλιακά αξιόνια μπορούν να μετατραπούν σε φωτόνια και να ανιχνευθούν από κατάλληλους ανιχνευτές. Το πείραμα CAST έχει ήδη βελτιώσει σχεδόν κατά μια τάξη μεγέθους τα πειραματικά όρια και έχει ξεπεράσει σε ακρίβεια τα όρια που προκύπτουν από αστροφυσικές παρατηρήσεις. Οι μετρήσεις του CAST θα συνεχιστούν μέχρι και το έτος 2010.
Η ακτινοβολία σύνγχροτρον, οι ακτίνες-Χ, οι ακτίνες-γ και οι κοσμικές ακτίνες αποτελούν την πειραματική επαλήθευση της παρουσίας στο Σύμπαν φορτίων με ενέργεια πολύ πάνω από τη θερμική ενέργεια. Τα φορτία αυτά καλούνται μη-θερμικά και μερικές φορές μεταφέρουν ένα μεγάλο ποσοστό της ενέργειας του Αστροφυσικού συστήματος. H ερευνητική μας ομάδα δραστηριοποιείται στον τομέα αυτό.
Η έρευνα και οι δραστηριότητες εστιάζονται στην θεωρητική και πειραματική μελέτη της δομής του ατμοσφαιρικού οριακού στρώματος και στις εφαρμογές σε θέματα ποιότητας του αέρα
Οι κβαντικές τελείες και τα σύρματα μελετώνται πολύ τελευταία λόγω των ιδιαίτερων ηλεκτρικών και οπτικών ιδιοτήτων.
Η παρασκευή και η μελέτη των ιδιοτήτων τους παρουσιάζει μεγάλες δυσκολίες.
Η ερευνητική δραστηριότητα της ομάδας σε αυτή την περιοχή περιλαμβάνει: την κατασκευή ατομιστικών προτύπων, τον προσδιορισμό των θέσεων ισορροπίας των ατόμων με μεθόδους προσομοίωσης, τον υπολογισμό των ηλεκτρονικών καταστάσεων, και των οπτικών ιδιοτήτων.
Μελετώνται διάφορα σχήματα και μεγέθη κβαντικών τελειών για να ανιχνευτούν κανονικότητες. Για τα κβαντικά σύρματα μελετώνται η ηλεκτρική αγωγή σε σχέση με το σχήμα του σύρματος, της παρουσίας προσμίξεων και εξωτερικού μαγνητικού πεδίου.
Οι προσμίξεις μπορούν να εισαγάγουν συντονισμούς τύπου Fano, ο έλεγχος των οποίων μπορεί να έχει εφαρμογές στην ηλεκτρονική.
i. Διαγνωστικές τεχνικές (τομογραφία εφαρμοσέμνου δυναμικού
ii. Θεραπευτικές εφαρμογές (μικροκυματική υπερθερμία)
iii. Δοσιμετρία ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (προσδιορισμός SAR από φορητό τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό, βιολογικά πειράματα για επιπτώσεις της ακτινοβολίας).
Η ομάδα ασχολείται με (α) Δυναμική μελέτη γαλαξιών με μεταφορά μάζας, (β) Μελέτη χαοτικών κινήσεων σε δυναμικά μοντέλα ενεργών γαλαξιών και ημιαστέρων και (γ) μελέτη της συμπεριφοράς των δευτερευόντων συντονισμών και του φαινομένου «stickiness» σε ραβδωτούς γαλαξίες με την βοήθεια δυναμικών φασμάτων.
• Ερευνητικές Δραστηριότητες:
- Γνωστική μελέτη της διδασκαλίας της Φυσικής.
-Ανάπτυξη διδακτικών μέσων κλασσικής και προηγμένης τεχνολογίας.
-Ανάπτυξη ολοκληρωμένων μαθησιακών συστημάτων Διδακτικής δράσης και ανάδρασης.
•Υλικοτεχνική υποδομή:
1. Kλειστό κύκλωμα τηλεόρασης με δυνατότητα μείξης εικόνων και ήχου σε ψηφιακή μορφή (DVD), 4 κάμερες SONY, ZOOM 6x, κονσόλα μείξης εικόνων, Βίντεο U'matic 3/4 250 lines.
2. Φορητό βίντεο, κάμερα και δέκτης JV-VHS 250 lines, κάμερα JVC KY-610, f = 1.4, ZOOM 10x, έγχρωμα.
3. Τηλεόραση έγχρωμη (στέρεο 46").
4. Φορητοί μίκτες ήχου (4 & 6 καναλιών) μικρόφωνα χώρου και κατευθυντικά.
5. Πειραματικές διατάξεις επίδειξης (Μηχανική, Ηλεκτρισμός, Μαγνητισμός, Ρευστά).
6. Μηχανές προβολής κινητών και ακίνητων εικόνων.
7. Βιβλιοθήκη κασετών VHS και DVDμε πειράματα Φυσικής και βιιντεο-κασετών με μαγνητοσκοπημένες διδασκαλίες.
8. Πειραματικές διατάξεις συγχρονικής καταγραφής(on-line) και προβολής διδακτικών δραστηριοτήτων.
Οι ερευνητικές δραστηριότητες του Σπουδαστηρίου Μηχανικής συνοψίζονται στις παρακάτω κατηγορίες: 1. Χαμιλτονιανά συστήματα (ολοκληρωσιμότητα και μη ολοκληρωσιμότητα, ευστάθεια, συντονισμοί, χαοτική συμπεριφορά) 2. Εφαρμογές στην Ουράνια Μηχανική (κύρια ζώνη αστεροειδών, ζώνη Kuiper, εξωηλιακά πλανητικά συστήματα) 3. Εφαρμογές στη Δυναμική Πλεγμάτων (εντοπισμένες ταλαντώσεις και ευστάθεια) 4. Αντίστροφο πρόβλημα της δυναμικής και σύνδεση οικογενειών τροχιών με ολοκληρωσιμότητα 5. Εφαρμογές της θεωρίας δυναμικών συστημάτων στη δυναμική βιολογικών πληθυσμών και στη δυναμική εξαρμόσεων.
Το ερευνητικό αντικείμενο της ομάδας είναι η μελέτη της Δυναμικής συμπεριφοράς Μη-Γραμμικών Κυκλωμάτων & Συστημάτων, με έμφαση στη μελέτη της Χαοτικής συμπεριφοράς που εμφανίζουν. Ειδικότερα, μελετώνται η δυνατότητα συγχρονισμού δύο χαοτικών κυκλωμάτων καθώς και ο έλεγχος της χαοτικής συμπεριφοράς. Η μελέτη γίνεται και πειραματικά και με προσομοίωση σε ηλεκτρονικό υπολογιστή.
Η ομάδα ασχολείται με τη δημιουργία και την εξέλιξη του Ηλιακού Συστήματος. Η μελέτη της δημιουργίας γίνεται μέσω προσομοιώσεων Ν-σωμάτων, με τη βοήθεια του υπερ-υπολογιστή ειδικής κατασκευής GRAPE-6/Pro. Η μελέτη της εξέλιξης του ηλιακού συστήματος επικεντρώνεται στις μεθόδους περιγραφής της χαοτικής κίνησης των αστεροειδών.
Ερευνητικές Δραστηριότητες:
•Τρανζίστορ λεπτών υμενίων πολυ-νανο-κρυσταλλικού Si
•Nανοτρανζίστορ MOSFET πολλαπλών πυλών
•Νανομετρικές διατάξεις κβαντικών τελειών στο GaAs και στο Si
•Θόρυβος χαμηλών συχνοτήτων σε διατάξεις ημιαγωγών
•Φαινόμενα αξιοπιστίας και θερμών φορέων σε διατάξεις CMOS
•Προσομοίωση τρανζίστορ MOSFET με το πρόγραμμα Silvaco (ATLAS)
•Συμπαγή μοντέλα ρεύματος απαγωγού και θορύβου χαμηλών συχνοτήτων σε TFTs και νανο-MOSFET πολλαπλών πυλών
Ο χαρακτηρισμός αφορά και περιγράφει τις Ηλεκτρικές Ιδιότητες Υλικών και Αγώγιμων Συστημάτων ως τμήμα των γενικότερων Ιδιοτήτων Μεταφοράς των στερεών υλικών.
Η ομάδα εξειδικεύεται στην μελέτη της ηλεκτρικής συμπεριφοράς και ερμηνείας των υλικών υπό συνεχή – ελεγχόμενα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία με παραμέτρους την θερμοκρασία (10 – 300 K), το μαγνητικό πεδίο (1.4 Τ), τη σύνθεση και την δομή των υλικών καθώς και την γεωμετρική και τοπογραφική μορφολογία των δειγμάτων και των ηλεκτρικών επαφών τους.
Ειδικότερα, h εφαρμογή εντοπίζεται στη συγχρονική μελέτη των φαινομένων Ηλεκτρικής Αγωγιμότητας, φαινομένου Hall και Μαγνητοαντίστασης βάσει των μεθοδολογιών Van der Pauw και Wascher.
Η εμπειρία της ομάδας εντοπίζεται σε ημιαγωγούς, μέταλλα, ημιμέταλλα καθώς και σε πρόσφορα πρότυπα για διερεύνηση και επέκταση των μεθοδολογιών μέτρησης που χρησιμοποιούνται σε ανομοιογενή και ανισότροπα υλικά.
Το εργαστήριο Θερμικής ανάλυσης υλικών ασχολείται με:
• Θερμικό χαρακτηρισμό υλικών από –150 έως 1750 oC. Τα υλικά αυτά καλύπτουν ένα ευρύτατο φάσμα, όπως: μαγνητικά υλικά, ημιαγωγοί, ορυκτά, βιοενεργά υλικά, κεραμικά, κ.α.
• Μελέτη της κρυστάλλωσης άμορφων υλικών
• Κινητική μελέτη των μετατροπών φάσης και αποσύνθεσης των υλικών.
Ιδιαίτερα δε με:
•Θερμικό χαρακτηρισμό πολυμερών – βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών – νανοσύνθετων πολυμερών. Μελέτη της κινητικής της διαδικασίας κρυστάλλωσης των υλικών αυτών. Προσδιορισμό της θερμικής σταθερότητας αυτών και μελέτη της κινητικής της θερμικής τους διάσπασης.
•Μελέτη της διαδικασίας οξείδωσης μετάλλων, μεταλλικών κραμάτων και διάφορων επικαλύψεων σε υψηλές θερμοκρασίες. Κινητική μελέτη της οξείδωσης. Παρασκευή και χαρακτηρισμός επικαλύψεων με τη βοήθεια on-line μετρήσεων σε σύστημα Διαφορικής Καλοριμετρίας Σάρωσης.
Το εργαστήριο Θερμικής Ανάλυσης διαθέτει:
1.Διάταξη Θερμικής Καλοριμετρίας Σάρωσης (DSC), SETARAM-DSC 141, η οποία καλύπτει την περιοχή θερμοκρασιών από -150 oC έως 550 oC
2.Διάταξη Θερμοσταθμικής Ανάλυσης (TGA), SETARAM SetSys 16/18 TG-DTA, η οποία καλύπτει την περιοχή από θερμοκρασία περιβάλλοντος έως τους 1750 oC.
Η Θερμοφωταύγεια και η Οπτικώς Προτρεπόμενη Φωταύγεια είναι δύο βασικά φαινόμενα πού επιτρέπουν την μελέτη των ενεργειακών σταθμών μεγάλου χρόνου ημιζωής κρυσταλλικών υλικών. Περαιτέρω, βρίσκουν εκτεταμένες εφαρμογές στην Δοσιμετρία ιονιζουσών ακτινοβολιών και την Αρχαιομετρία σε χρονολογήσεις και ελέγχους αυθεντικότητας.
Δραστηριότητες:
Εξοπλισμός:
Νησίδα ηλεκτρονικών υπολογιστών παράλληλης επεξεργασίας. Αποτελείται από 32 Η/Υ βασισμένους σε αρχιτεκτονική Intel Core 2 Duo με 64 επεξεργαστές, συνολική μνήμη RAM 128 Gb, αποθηκευτικό χώρο 6.7 Tb με λειτουργικό σύστημα Scientific Linux.
Μελέτη της Υπερσυμμετρίας και των συνεπειών της στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων, σε επίγεια πειράματα στους μεγάλους επιταχυντές και σε κοσμολογικές παρατηρήσεις.
Μια μπαταρία οφείλει να μεταφέρει ικανό φορτίο, σημαίνει ότι τα υλικά των ηλεκτροδίων διαθέτουν το σύνολο του όγκου τους. Επιπλέον, η μικτή αγωγιμότητα των υλικών των ηλεκτροδίων όπως και η καθαρά ιονική αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη πρέπει να έχουν υψηλές τιμές καθ' όλην τη διάρκεια λειτουργίας της μπαταρίας.
Δραστηριότητες:
A. Παρασκευή καθοδικών, ανοδικών και ηλεκτρολυτικών υλικών είτε σε μορφή κόνεων ή σε λεπτά υμένια.
B. Μελέτη των δομικών ιδιοτήτων των υλικών αυτών
Γ. Μελέτη των ηλεκτρικών ιδιοτήτων τους.
Δ. Κατασκευή συσσωρευτών και μικροσυσσωρευτών ιόντων λιθίου.
Ε. Μελέτη των συσσωρευτών με μετρήσεις φόρτισης-εκφόρτισης, χωρητικότητας φορτίου και σταθερότητάς τους με τον αριθμό κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης.
Α. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΗ ΕΝΤΡΟΠΙΑ) ΣΕ ΚΒΑΝΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Εφαρμογές σε πυρήνες, ατομικά συσσωματώματα, άτομα και συσχετισμένα μποζόνια παγίδες. Μοντέλα απαραίτητα για τις προηγούμενες εφαρμογές (π.χ. πυρηνικά μοντέλα, Ατομικά μοντέλα κ.λ.π.). Σημαντικά αποτελέσματα μέχρι τώρα: Παγκόσμια σχέση για την πληροφοριακή εντροπία. Ποσοτικό μέτρο για την πολυπλοκότητα - οργάνωση των ατόμων.
Β. ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Έρευνα για τις δυνατότητες υλοποίησης κβαντικών υπολογιστών.Θεωρία ελέγχου κβαντικών συστημάτων με σκοπό την εκτέλεση υπολογισμών με ταχύτητες ασύγκριτες σε σχέση με τους κλασικούς υπολογιστές.
Με βάση State of the Art πυρηνικά πρότυπα, γίνεται συστηματική μελέτη εξωτικών πυρήνων με σκοπό να δοθούν πειστικές απαντήσεις στα ερωτήματα: 1) Ποιά είναι τα όρια της ύπαρξης των πυρήνων; 2) Πού εντοπίζεται η γραμμή κόρου πρωτονίων/νετρονίων (proton/neutron drip line); 3) Πού τελειώνει ο πίνακας Mendeleyev; 4) Ποιά είναι η εξάρτηση της πυρηνικής δύναμης από τον λόγο πρωτονίων/νετρονίων; 5) Πώς μπορούν να ερμηνευτούν συλλογικά πυρηνικά φαινόμενα με βάση τη μονοσωματιδιακή κίνηση; 6) Μαζικότητα και εξωτικοί πυρήνες.
Η αλληλεπίδραση των κοσμικών σωματιδίων με την ατμόσφαιρα δίνει ένα πλήθος δευτερογενών σωματιδίων (μιόνια, γάμμα, νετρόνια, νετρίνα,...), τα οποία μπορούν να καταμετρηθούν από επίγειες διατάξεις ανιχνευτών στοιχειωδών σωματιδίων. Η αλληλεπίδραση των πολύ μεγάλης ενέργειας κοσμικών σωματιδίων με την ατμόσφαιρα, δίνει τους Εκτεταμένους Ατμοσφαιρικούς Καταιγισμούς σωματιδίων, η ανίχνευση των οποίων βρίσκεται στην αιχμή της έρευνας παγκοσμίως, με την εγκατάσταση μεγάλων δικτύων ανιχνευτών.
Το Εργαστήριο Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας (ΕΗΜ) του Τμήματος Φυσικής ξεκίνησε τη λειτουργία του το 1963. Βρίσκεται στην δυτική πτέρυγα της Σχολής Θετικών Επιστημών και ανήκει στον Τομέα Φυσικής Στερεάς Κατάστασης. Σήμερα, στις ερευνητικές δραστηριότητες του εργαστηριού, απασχολούνται 7 μέλη ΔΕΠ ενώ 2 άτομα απασχολούνται στην τεχνική υποστήριξή του. Στο εργαστήριο εκπονούνται διδακτορικές διατριβές, μεταπτυχιακές διπλωματικές εργασίες και φιλοξενούνται ξένοι ερευνητές από προγράμματα Marie Curie. Αποστολή του εργαστηρίου είναι να παρέχει στα μέλη ΔΕΠ τον απαραίτητο εξοπλισμό για το δομικό χαρακτηρισμό των υλικών, σε μικρο- και νάνο- κλίμακα, καθώς και υπηρεσίες που σχετίζονται με την ηλεκτρονική μικροσκοπία. Ο ρόλος του είναι επιπλέον εκπαιδευτικός και συμβουλευτικός. Η ερευνητική δραστηριότητα των μελών ΔΕΠ επικεντρώνεται στη μελέτη δομικών ατελειών και ιδιοτήτων, με τις τεχνικές της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας, μιας μεγάλης ποικιλίας διαφορετικών υλικών όπως ημιαγωγικά υλικά, λεπτά υμένια, νανο-ετεροδομές, φυσικά ή τεχνητά υλικά σε μορφή σκόνης, κεραμικά, πολυμερή, μέταλλα και μεταλλικές επικαλύψεις. Ειδικότερα περιλαμβάνει σήμερα τους εξής τομείς δραστηριότητας:
• Μελέτη και δομικός χαρακτηρισμός υλικών (μέταλλα, ημιαγωγοί, κεραμικά, πολυμερή, μικτοί κρύσταλλοι και προηγμένα υλικά τεχνολογίας) με μεθόδους της συμβατικής Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας (CTEM), και της Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας Υψηλής Διακριτικής Ικανότητας (HRTEM).
• Μελέτη νανοδομών και δομικών ατελειών διαμορφωμένων δομών και πολυτυπικών μετασχηματισμών με ηλεκτρονική μικροσκοπία υψηλής διακριτικής ικανότητας (HRTEM) σε στερεά αναπτυγμένα σε τρεις (bulk) και σε δύο (thin films) διαστάσεις.
• Εντοπισμένος κρυσταλλογραφικός και τοπολογικός χαρακτηρισμός φάσεων, διεπιφανειών, συμμετριών, προσανατολισμών, πολικότητας, γραμμικών, επίπεδων και άλλων εκτεταμένων ατελειών.
• Προσδιορισμός κρυσταλλικών δομών με μεθόδους Ηλεκτρονικής Κρυσταλλογραφίας.
• Προσδιορισμός με υψηλή ακρίβεια πεδίων παραμόρφωσης στη νανοκλίμακα.
• Μελέτη των δομικών και χημικών ιδιοτήτων των ομοφασικών και ετεροφασικών διεπιφανειών των υλικών μέχρι την ατομική κλίμακα.
• Μελέτη νανο-ετεροδομών όπως κβαντικά φρέατα, κβαντικές τελείες, νανοσύρματα, κλπ.
• Μελέτη νανο-μηχανισμών αλληλεπίδρασης ατελειών, διεπιφανειών, πεδίων, και κινητικής της ανάπτυξης των υλικών.
• Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός προηγμένων υλικών τεχνολογίας με τη μέθοδο της μηχανοσύνθεσης.
• Μελέτη μετατροπών φάσεως και κρυστάλλωση άμορφων υλικών. Μελέτη των θερμικών ιδιοτήτων υλικών.
• Ανάπτυξη ολοκληρωμένων μοντέλων των δομών, των διεπιφανειών και των ατελειών των υλικών διαμέσου της προσομοίωσης των πειραματικών παρατηρήσεων CTEM και HRTEM με μεθόδους μοριακής δυναμικής, πρώτων αρχών (ab initio), και Monte-Carlo.
• Ανάπτυξη και βελτιστοποίηση μεθόδων και πακέτων λογισμικού ποσοτικής HRTEM (quantitative HRTEM – qHRTEM) όπως η μέθοδος προσδιορισμού μεγίστων έντασης.
•Προσομοίωση με ηλεκτρονικό υπολογιστή εικόνων περιθλάσεως ηλεκτρονίων, εικόνων CTEM και HRTEM. Ανάπτυξη λογισμικού για την αποτίμηση χαρακτηριστικών εικόνων περιθλάσεως ηλεκτρονίων και τον δομικό χαρακτηρισμό των υλικών. Aνάπτυξη λογισμικού για την επεξεργασία και βελτιστοποίηση εικόνων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας.
• Μελέτη μορφολογικών χαρακτηριστικών των επιφανειών υλικών με μικροσκοπία ατομικών δυνάμεων (AFM).
• Διαμέσου συνεργασιών με μεγάλα κέντρα Ηλεκτρονικής Μικροσκοπίας του εξωτερικού:
- Δισδιάστατη απεικόνιση χημικής σύστασης στη νανοκλίμακα
- Xημική απεικόνιση ατομικών δομών
- Ποσοτικός προσδιορισμός χημικής σύστασης στη νανοκλίμακα
- Προσδιορισμός προφίλ συγκέντρωσης κατά μήκος των διεπιφανειών
- Ανάλυση χημικών δεσμών
Εξοπλισμός
Σήμερα το Εργαστήριο διαθέτει τoν απαραίτητο και σύγχρονο εξοπλισμό για τον ακριβή χαρακτηρισμό της στερεάς ύλης με μεθόδους ηλεκτρονικής μικροσκοπίας διέλευσης (HRTEM, CTEM), καθώς και τις τελευταίου τύπου διατάξεις για την προετοιμασία δειγμάτων ΤΕΜ, όπως:
• Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης Υψηλής Ανάλυσης JEOL 2011 (200KV), με διακριτική ικανότητα 0.194 nm, (έτος κτήσης 2001), εξοπλισμένο με:
i. Σύστημα CCD κάμερας KeenView.
ii. Διάταξη Μετάπτωσης Ηλεκτρονικής Δέσμης SPININGSTAR P020.
• Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης Υψηλής Ανάλυσης JEOL 2000FX (200KV), με διακριτική ικανότητα 0.28 nm, (έτος κτήσης 1992).
• Συμβατικό Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης JEOL 1010 (100 KV) με διακριτική ικανότητα καλύτερη από 0.5 nm και υποδοχείς δείγματος με δυνατότητα ψύξης, θέρμανσης και εφελκυσμού (έτος κτήσης 1978).
• Μικροσκόπιο Ατομικών Δυνάμεων (AFM) Explorer 2000 Truemetrix Topometrix, δύο σαρωτών των 100 μm x 100 μm, 2.5 μm x 2.5 μm και υγρό σαρωτή των 2.5 μm x 2.5 μm με ανάλυση μερικών nm.
• Διατάξεις τελικής λείανσης με δέσμη ιόντων Ar+: Edwards (model IBMA2), MTA-MFKI και TECHNOORG LINDA με δυνατότητα χρήσης υγρού αζώτου για ψύξη.
• Διάταξη τελικής λείανσης ακριβείας με δέσμη ιόντων Ar+, PIPS Gatan (model 691).
• Περιστρεφόμενη τράπεζα μηχανικής λείανσης υψηλής ροπής στρέψης για μικρομετρικό τρίποδα, South Bay Technology (model 910).
• Ημι-αυτοματοποιημένη περιστρεφόμενη τράπεζα μηχανικής λείανσης με βραχίονα ακριβείας, Allied Multiprep.
• Διάταξη εκβάθυνσης μηχανικά λειασμένων δειγμάτων (dimpler), South Bay Technology (model 515).
• Συσκευές ηλεκτρολείανσης Struers (Tenupol-2, Tenupol-3).
• Πλήρη φωτογραφικό θάλαμο.
• Εξειδικευμένο λογισμικό επεξεργασίας και προσομοίωσης εικόνων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας υψηλής ανάλυσης.
Η ομάδα Φυσικής Υψηλών Ενεργειών του ΑΠΘ στο Πείραμα ATLAS, στον Μεγάλο Συγκρουστήρα Αδρονίων (Large Hadron Collider -LHC) στο CERN έχει κατασκευάσει και ελέγξει μέρος του Φασματομέτρου Μιονίων του πειράματος. Η ομάδα έχει αναπτύξει την μεθοδολογία κατασκευής ανιχνευτών ιονιστικής ακτινοβολίας σε εργαστηριακές εγκαταστάσεις διεθνών προδιαγραφών και διαθέτει τις απαραίτητες πειραματικές διατάξεις και λογισμικό για τον έλεγχο λειτουργίας των ανιχνευτών με κοσμική ακτινοβολία. Επίσης ανάπτυξε πυλωτικό υπολογιστικό κόμβο τεχνολογίας GRID για την ανάλυση, διακίνηση και αποθήκευση δεδομένων. Σήμερα η ομάδα αναπτύσει μεθόδους ανάλυσης δεδομένων και το απαραίτητο λογισμικό για την μελέτη των αλληλεπιδράσεων των στοιχειωδών σωματιδίων στο Πείραμα ATLAS.
Αφορά τα πειράματα καύσης πυρηνικής καταλοίπων, όπως 237Np, 239Pu, 129I, 241Am, με διαφορετικές διατάξεις πηγών θρυμματισμού. Γίνονται επίσης μετρήσεις του φάσματος και της κατανομής των νετρονίων και πρωτονίων που παράγονται απο την εκάτοτε πηγή θρυμματισμού με σκοπό τον σχεδιασμό της πιο αποδοτικής διάταξης.Τα πειράματα πραγματοποιούνται στο εργαστήριο Υψηλών Ενερεγιών στην Dubna της Ρωσίας σε συνεργασία με ερευνητικές ομάδες από την Ευρώπη και την πρώην Σοβιετική Ένωση.
Ερευνητικά Ενδιαφέροντα:
1) Τα φαινόμενα “Speckle”: Τα οποία αφορούν τις ιδιότητες (από στατιστική άποψη) του φωτός (συμφωνία και μερική συμφωνία) και τη στατιστική των επιφανειών στις οποίες ανακλάται ή διαθλάται. Οι εργασίες μας εδώ αφορούν προβλήματα συμβολομετρίας “Speckle” και οπτικής επεξεργασίας πληροφοριών με φορείς τους “κόκκους” του “Speckle”.
2) Eπεξεργασία οπτικών πληροφοριών: Η οποία βασίζεται σε μια γενικευμένη άποψη της βαθμωτής θεωρίας της περίθλασης του φωτός της κλασσικής οπτικής. Πρόκειται για τη λεγόμενη Οπτική Fourier. Οι εργασίες μας εδώ αφορούν κυρίως την ανάδειξη μεθόδων παρατήρησης αντικειμένων φάσης (δηλ. διαφανών υλικών με μεταβλητό δείκτη διάθλασης).
3) Φωτοδιαθλαστικοί κρύσταλλοι: Στους κρυστάλλους αυτούς είναι δυνατόν να εγγραφούν φράγματα φάσης. Τα τελευταία αποτελούν φορείς καταγραφής, αποθήκευσης και επεξεργασίας οπτικών πληροφοριών. Σε ειδικές τομές αυτών των κρυστάλλων καταγράφονται φράγματα συναρτήσει του προσανατολισμού του διανύσματος φράγματος και της υψηλής τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα τους. Με πρόσπτωση στο φράγμα κατάλληλης δέσμης φωτός, αναπαράγεται μέσω περίθλασης η καταγραμμένη πληροφορία. Μελετούμε την περιθλαστική ικανότητα των φραγμάτων και τις πολωτικές ιδιότητες της περιθλώμενης δέσμης, συναρτήσει της κατάστασης πόλωσης της προσπίπτουσας, καθώς και άλλες ιδιότητες των φραγμάτων φάσης.
4) Μετρήσεις των συντελεστών διαφόρων φυσικών ιδιοτήτων των κρυστάλλων: Εδώ ασχολούμαστε με κρύσταλλους που είναι Οπτικά ενεργοί Ηλεκτροοπτικοί (Pockel effect), Φωτοελαστικοί (μέσω του αντιστρόφου πιεζοηλεκτρικού φαινομένου), Ηλεκτροστροφικοί, εμφανίζουν Ηλεκτροοπτικό φαινόμενο δεύτερης τάξης (Kerr effect) κ.ά. Με τη βοήθεια ειδικών διατάξεων μετρούμε: Τον διασκεδασμό (συναρτήσει του μήκους κύματος) για την ορατή περιοχή του Η/Μ φάσματος: α) Των δείκτων διάθλασης, β) Της οπτικής ενεργότητας, γ) Τους ηλεκτροοπτικούς και δ) Τους ηλεκτροστροφικούς συντελεστές τους.
5) Ολοκληρωμένη Οπτική: Στην πάροδο των χρόνων, η ολοκληρωμένη οπτική έχει υποσχεθεί συναρπαστικές ανακαλύψεις μέσω της ανάπτυξης φωτονικών τσιπ, ικανών να ελέγχουν το φως για μια πληθώρα εφαρμογών που εκτείνονται από βιοχημικούς αισθητήρες και οπτικούς υπολογιστές, μέχρι τις οπτικές επικοινωνίες. Η ερευνητική αυτή περιοχή στο τμήμα εστιάζεται στην περιοχή των ολοκληρωμένης οπτικής με στόχο την ανάπτυξη ολοκληρωμένων πομποδεκτών, τσιπ για οπτικές διασυνδέσεις υπολογιστών και ηλεκτρό-οπτικούς μεταγωγείς, κβαντικούς γεννήτορες τυχαίων αριθμών και συσκευές βιοαισθητήρων. Οι ερευνητικές προσπάθειες εκτείνονται ξεκινώντας από το σχεδιασμό και φτάνουν μέχρι τον πλήρη χαρακτηρισμό ενεργών/παθητικών φωτονικών στοιχείων όπως π.χ. διαμορφωτών αφαίρεσης φορέων, πλασμό-φωτονικών διαμορφωτών, συζευκτών περίθλασης, δομών πολλαπλής συμβολής, στοιχείων δακτυλίων συντονισμού και δρομολόγησης, πολυπλεκτών/αποπολυπλεκτών και στοιχειοκεραιών, οπτικών διεπαφών για ενεργά/παθητικά στοιχεία και όλα αυτά σε πολλαπλές πλατφόρμες υλικών και τεχνολογιών.
6) Πλασμονική τεχνολογία: Η πλασμονική τεχνολογία είναι ένα ταχέων εξελισσόμενο πεδίο που μελετά τις βασικές διεγέρσεις των πλασμονίων που δεσμεύονται σε μεταλλικές επιφάνειες και προσφέρει μια καινούργια κλάση στοιχείων με επαυξημένη απόδοση σε πάρα πολύ μικρές διαστάσεις κάτω από τα όρια της περίθλασης. Οι τωρινές ερευνητικές προσπάθειες εστιάζονται στην εξέλιξη της πλασμονικής τεχνολογίας σε κλίμακα δισκίου συμβατή με CMOS κατασκευαστικές προδιαγραφές των ηλεκτρονικών με στόχο την επίδειξη δομοστοιχείων πολύ χαμηλού κόστους κατασκευής με μικρό μέγεθος στις περιοχές των επικοινωνιών δεδομένων και βιοαισθητήρων. Η έρευνα εστιάζεται στη προσομοίωση και το χαρακτηρισμό ολοκληρωμένων, πάνω στο chip, χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας ηλεκτρό-οπτικών μεταγωγέων, υπέρ-ευαίσθητων αισθητήρων και υπέρ-μικρών, υπέρ αποδοτικών υψηλής ταχύτητας διαμορφωτών για διασυνδέσεις σε κέντρα δεδομένων.
7) Οπτικές Στοιχειοκεραίες: Οι οπτικές στοιχειοκεραίες (Ο.Σ.) έχουν έλξει πρόσφατα το ενδιαφέρον σημαντικών ερευνητικών προσπαθειών εξαίτίας της ικανότητας τους για το σχηματισμό οπτικών δεσμών με ικανότητα στρέψης χωρίς τη χρήση μηχανικών στοιχείων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε 3D ανίχνευση αντικειμένων, απεικόνιση, φωτισμό, μέτρηση απόστασης και σε εφαρμογές ασύρματων οπτικής ζεύξεων. Με τη διαχείριση της χωρικής κατανομής των πλατών και των φάσεων που εκπέμπονται από τα διακριτά οπτικά στοιχεία, οι Ο.Σ. μπορούν να σχηματίσουν το επιθυμητό πρότυπο εκπομπής μέσω της συμβολής μακρινού πεδίου. Η έρευνα εκτείνεται στην προσομοίωση με στόχο την ανάπτυξη μικρών διαστάσεων και μικρής κατανάλωσης ενέργειας στοιχείων που μπορούν να στρέψουν τη δέσμη για υβριδικά συστήματα μεταγωγής που συνδυάζουν ενεργούς κυματοδηγούς και στοιχεία ελευθέρου χώρου. Παράλληλα υπάρχει ενεργή πειραματική προσπάθεια που σχετίζεται με το χαρακτηρισμό Ο.Σ. που έχουν συναρμολογηθεί με κυλινδρικούς φακούς για την επίδειξη τέτοιων συστημάτων.
Υλικοτεχνική υποδομή
1) Οπτικές τράπεζες και μηχανικά συστήματα ελεγχόμενα από Η/Υ.
2) Οπτικά εξαρτήματα και συστήματα.
3) Πηγές φωτός και Lasers.
4) Ηλεκτρονικά συστήματα (Παλμογράφοι, τροφοδοτικά κλπ).
5) Μονοχρωμάτορες, φασματογράφοι.
6) Πλήρης σειρά μικροσκοπίων.
7) Περιθλασίμετρα, συμβολόμετρα και άλλα οπτικά όργανα.
Στην ομάδα μας της υπολογιστικής φυσικής ειδικευόμαστε στη μελέτη πολύπλοκων συστημάτων με χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών και προσομοιώσεων μεγάλης κλίμακας.
Ξεκινώντας από τη Φυσική της συμπυκνωμένης ύλης, υπάρχουν πάρα πολλά δυναμικά φαινόμενα που παρουσιάζουν μεγάλο τεχνολογικό ενδιαφέρον, αρχικά με εφαρμογή στα υλικά.
Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι το φαινόμενο της διάχυσης. Όταν το υλικό που μελετάμε δεν είναι καθαρό αλλά έχει προσμίξεις τότε οι νόμοι διάχυσης αλλάζουν και είναι πιο περίπλοκοι. Μελετάμε υλικά με μορφοκλασματική μορφή (Fractal) που είναι ένα πολύ καλό τέτοιο παράδειγμα. Ακολούθως, παρατηρούμε ότι οι τεχνικές μας μπορούν να επεκταθούν και σε άλλα συστήματα, τελείως διαφορετικά από τα παραπάνω. Παραδείγματα αποτελούν η διάχυση φαρμάκων σε συνθήκες in vivo, η δημιουργία και μελέτη νευρωνικών δικτύων, και κατ' επέκταση δικτύων της μορφής του Internet, ή ακόμα και η δυναμική σε κοινωνικά δίκτυα . Αυτό οδηγεί σε προβλήματα διάδοσης πληροφορίας σε σύνθετες δομές, όπως είναι η εξέλιξη της ανθρώπινης γλώσσας, και άλλα ενδιαφέροντα προβλήματα.
•Εξοπλισμός:
Νησίδα ηλεκτρονικών υπολογιστών παράλληλης επεξεργασίας. Αποτελείται από 32 Η/Υ βασισμένους σε αρχιτεκτονική Intel Core 2 Duo με 64 επεξεργαστές, συνολική μνήμη RAM 128 Gb, αποθηκευτικό χώρο 6.7 Tb με λειτουργικό σύστημα Scientific Linux.
Οι εφαρμογές της Πυρηνικής Φυσικής στην Αστροφυσική και κυρίως στη μελέτη των υπερκαινοφανών αστέρων (supernova) και των αστέρων νετρονίων (neutron stars) είναι ιδιαίτερα εκτεταμένες και σημαντικές. Η βασική αιτία αυτού του ενδιαφέροντος είναι ότι υπάρχουν ακόμα ανοικτά προβλήματα που αφορούν τη μελέτη των παραπάνω αντικειμένων. Τα προβήματα αυτά αφορούν α) την κατασκευή της καταστατικής εξίσωσης της πυρηνικής ύλης σε πυκνότητες πολλαπλάσιες της πυκνότητας κορεσμού, β) τη μελέτη του φαινομένου των συσχετίσεων ζεύγους και κατά επέκταση τη μελέτη του φαινομένου της υπεραγωγιμότητας και της υπερρευστότητας στην πυρηνική ύλη και γ) στην ανάλυση της διαδικασίας διαφυγής των νετρίνων από τους υπερκαινοφανείς αστέρες και τους αστέρες νετρονίων.
Η μελέτη της δομής των πεπερασμένων πυρήνων αποτελεί θεμελιώδης δραστηριότητα της Θεωρητικής Πυρηνικής Φυσικής. Η θεωρία του μέσου πεδίου μπορεί να περιγράψει ικανοποιητικά την πυρηνική δομή αλλά το πείραμα έχει δείξει ότι θα πρέπει, για μια περισσότερη ρεαλιστική περιγραφή να ληφθούν, υπόψη και οι συσχετίσεις μικρής εμβέλειας (short range correlations) μεταξύ των νουκλεονίων του πυρήνα. Η μελέτη της επίδρασης των συσχετίσεων μικρής εμβέλειας μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το μαθηματκό εργαλείο των πινάκων πυκνότητας ενός και δύο σωμάτων. Ο υπολογισμός των πινάκων πυκνότητας, χρησιμοποιώντας συσχετίσεις μικρής εμβέλειας, είναι αρκετά επίπονος και δύσκολος. Μπορούν όμως να υπολογιστούν με προσεγγιστικές μεθόδους και να οδηγήσουν στην καλύτερη δυνατή κατανόηση της πυρηνικής δομής. Η γνώση αυτών των πινάκων οδηγεί στον υπολογισμό των περισσοτέρων φυσικών μεγεθών του πυρήνα όπως η ενέργεια, οι κατανομές πυκνότητας και ορμής των νουκλεονίων, οι παράγοντες δομής, η τετραπολική ροπή κ.τ.λ.
Ραδιενέργεια περιβάλλοντος: Ατμόσφαιρα, Υδάτινο περιβάλλον, Χερσαίο περιβάλλον. Ραδόνιο: Εσωτερικών χώρων (Indoors), Εξωτερικών χώρων (Outdoors), Κατοικιών, Σπηλαίων. Πρόδρομο φαινόμενο στην πρόβλεψη σεισμών. Ραδιενεργά Αεροσώλς. Ραδιενέργεια από πυρηνικά ατυχήματα (Fallout): Περίπτωση ατυχήματος του Chernobyl. Ραδιενέργεια από την δράση της Κοσμικής Ακτινοβολίας: Βηρρύλιο-7. Ραδιενέργεια Καρστικών Συστημάτων και Θερμών Πηγών. Ραδιενέργεια από την δραστηριότητα Ατμοηλεκτρικών Σταθμών (ΑΗΣ), Βιομηχανία Επεξεργασίας Φωσφορικών, Βιομηχανία Οικοδομικών Υλικών. Ραδιο-οικολογία: Ραδιενέργεια Βιοδεικτών.
i. Πρόβλεψη κάλυψης τηλεπικοινωνιακών δικτύων και ραδιοτηλεοπτικών σταθμών
ii. Υπολογισμός εκπεμπόμενου πεδίου ηλεκτρονικών συσκευών
iii. Μετρήσεις και καταγραφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο περιβάλλον
Η Σχετικιστική Κοσμολογία αποτελεί έναν από τους πλέον δυναμικούς τομείς θεωρητικής μελέτης του σύμπαντος. Στόχος της ερευνητικής προσπάθειας είναι να ερμηνεύσει την παρατηρούμενη σήμερα δομή και συμπεριφορά του σύμπαντος και να απαντήσει σε ερωτήματα που αφορούν την μελλοντική του εξέλιξη. Η θεωρητική προσέγγιση επιτυγχάνεται, κατά κύριο λόγο, με την μελέτη κοσμολογικών λύσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και με την ανάλυση διαταραχών των μοντέλων αυτών. Η ομάδα Σχετικιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης έχει ενεργό συμμετοχή στη προσπάθεια αυτή.
Ανάπτυξη και βελτίωση οπτικών διατάξεων τηλεπισκόπισης ατμοσφαιρικών συστατικών, και παραμέτρων και της ηλιακής ακτινοβολίας. Έλεγχος και διασφάλιση ποιότητας μετρήσεων. Ανάπτυξη / λειτουργία δικτύων μετρήσεων.
i. Πολιτική τηλεπικοινωνιών (ευρυζωνικότητα, προηγμένες τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες)
ii. Σχεδιασμός και υλοποίηση τηλεπικοινωνιακών δικτύων (ασυρματικών και ενσύρματων)
iii. Σχεδιασμός τηλεπικοινωνιακών συστημάτων (κεραίες, γραμμές μεταφοράς, φίλτρα, συζεύκτες κλπ.)
iv. Προσομοίωση λειτουργίας τηλεπικοινωνιακών συστημάτων και δικτύων
v. Ανάπτυξη και έλεγχος πρωτοκόλλων
Παρουσίαση της διάταξης και των μεθόδων που ακολουθούνται στο ΕΦΑ για την τηλεπισκόπηση της ατμόσφαιρας με τη χρήση πηγών laser (μέθοδος lidar) με έμφαση στα αιωρούμενα σωματίδια και στο όζον. Παρουσίαση των σημαντικότερων αποτελεσμάτων που επιτεύχθηκαν. Σύντομη αναφορά στα σχετικά ερευνητικά προγράμματα που εκπονούνται στο ΕΦΑ.
Με τη χρήση φασματοσκοπικών τεχνικών (Raman, IR, Απορρόφησης, Φωτοφωταύγειας) και τη συνέργεια θεωρητικών υπολογισμών (φαινομενολογικά πρότυπα, μέθοδοι από πρώτες αρχές, εφαρμογή της θεωρίας διακριτών ομάδων) μελετώνται οι οπτικές ιδιότητες πληθώρας υλικών όπως (ημιαγωγοί, φουλερένια, νανοσωλήνες, γρανάτες, χαμηλοδιάστατα υλικά κ.α.) και μέσω αυτών αφ΄ ενός μεν χαρακτηρίζονται τα εν λόγω υλικά (ταυτοποίηση, διάφορες φάσεις, κρυσταλλικότητα, ύπαρξη μηχανικών τάσεων, χημική τροποποίηση, ηλεκτρονική νόθευση κ.α.), αφετέρου δε μελετώνται διάφορα φυσικά φαινόμενα (αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων-φωνονίων, ανωμαλίες Kohn, μελέτη αλληλεπιδράσεων αμέσου γειτονίας κ.λ.π.).
Επίσης, η επίδραση εξωτερικών παραμέτρων (θερμοκρασία, μονοαξονική και διαξονική μηχανική παραμόρφωση ή τάση, υδροστατική πίεση, ηλεκτροχημική νόθευση) μεταβάλει δραστικά τις οπτικές ιδιότητες και συνεπώς η μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων, εκτός της εμβάθυνσης στην κατανόηση αυτών καθ΄ εαυτών των φυσικών φαινομένων, επιτρέπει τη σπουδή των περιοχών δομικής ευστάθειας των υλικών ως επίσης και των επαγομένων από την πίεση δομικών ή ηλεκτρονικών μεταβολών φάσεως.
Χρήση των μεθόδων της Φασματοσκοπίας FTIR - UV/VIS σε συνδυασμό με τις μεθόδους της Θερμικής Ανάλυσης για τη μελέτη και την επίλυση προβλημάτων που συνδέονται τόσο με υλικά τεχνολογικού ενδιαφέροντος όσο και με φυσικά υλικά:
Α) Υλικά υψηλής τεχνολογίας:
Ημιαγωγοί στενού ενεργειακού χάσματος, Φυλλόμορφες ενώσεις, Υλικά για ανιχνευτές ακτίνων Χ και γ, Υλικά για αισθητήρες, Θερμοηλεκτρικά υλικά, Πολυμερή και ειδικότερα βιοαποικοδο-μήσιμα πολυμερή, Silicides, Υλικά με αλλαγή φάσης, κατάλληλα για Optical data storage κλπ.
Β) Βιουλικά (Biomaterials):
Σύνθεση και χαρακτηρισμός βιοενεργών υαλοκεραμικών. Παρασκευή σύνθετων υλικών με βιοενεργές ιδιότητες (ικριώματα-πολυμερή-κεραμικά), Μελέτη βιοενεργότητας (bioactivity) in vitro, Αλληλεπίδραση υλικών και κυττάρων.
Γ) Υλικά με αρχαιολογικό ενδιαφέρον και υλικά αντικειμένων πολιτιστικής κληρονομιάς (works of art, cultural heritage):
Συμβολή της επιστήμης των υλικών στη μελέτη και διάσωση της πολιτιστικής κληρονομιάς (τοιχογραφίες, φορητές εικόνες, κεραμικά κλπ)
Δ) Γεωλογικά δείγματα (minerals) και Πολύτιμοι λίθοι (gemstones):
Χαρακτηρισμός ορυκτών, Διάκριση φυσικών και τεχνητών πολύτιμων λίθων, Φυσικοί και τεχνητοί ζεόλιθοι, Οξείδια, ύαλοι οξειδίων, Υλικά διαχείρισης αποβλήτων.
Οι δραστηριότητες εκτελούνται στα πλαίσια ερευνητικών προγραμμάτων και σε συνεργασία με φορείς τόσο στην Ελλάδα όσο και στο εξωτερικό.
Μελέτη της νανοδομής (αποστάσεις πλησιεστέρων γειτόνων, αριθμός συναρμογής, γωνίες δεσμών) και των οπτικών ιδιοτήτων (πυκνότητα μη κατειλημμένων καταστάσεων) υλικών στην περιοχή των μαλακών και σκληρών ακτίνων Χ με τις φασματοσκοπίες απορρόφησης ακτίνων Χ EXAFS & NEXAFS.
Στοιχειακή χαρτογράφηση με τη χρήση της φασματοσκοπίας φθορισμού ακτίνων Χ (XRF mapping) και XAFS με μεγάλη χωρική διακριτική ικανότητα (micro - XAFS)
Η δραστηριότητα καλύπτει τη μελέτη:
i) ενώσεων του Si (με έμφαση στο SiNx)
ii) νιτριδίων της ομάδας ΙΙΙ του περιοδικού πίνακα (GaN, AlN, InN και κραμάτων τους)
iii) υαλοποιημένων στερεών βιομηχανικών αποβλήτων (περισσότερες πληροφορίες για τα δείγματα στη σελίδα του ΔΙΣΤΕΒΑ http://web.auth.gr/wfenv-net
iv) βιολογικών δειγμάτων για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητάς τους σε ιχνοστοιχεία
Επίσης, πραγματοποιούνται μετρήσεις μη ελαστικής σκέδασης ακτίνων Χ (και εναλλακτικά νετρονίων) για την μελέτη των καμπύλων διασποράς και της πυκνότητας καταστάσεων κρυσταλλικών υλικών.
Οι πειραματικές μετρήσεις γίνονται σε εργαστήρια ακτινοβολίας Σύγχροτρον
BESSY http://www.hasylab.de,
HASYLAB http://www.bessy.de,
ELETTRA http://www.elettra.trieste.it,
ESRF http://www.esrf.fr.
Φυσική της Ατμόσφαιρας και του Περιβάλλοντος με έμφαση στην Παγκόσμια Μεταβολή, τις κλιματικές μεταβολές, τις επιπτώσεις του φαινομένου του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, τις ανθρωπογενείς και φυσικές μεταβολές του στρώματος του όζοντος και τις επιδράσεις τους στην υπεριώδη ηλιακή ακτινοβολία, την ατμοσφαιρική κυκλοφορία και το κλίμα της Γης. Προσομοιώσεις της μελλοντικής ατμόσφαιρας και κλίματος με μοντέλα Χημείας-Κλίματος.
Δραστηριότητες για την ανάπτυξη συστήματος PET. Μελέτη της εξαΰλωσης ποζιτρονίων στην ύλη. Ενεργειακή διαπλάτυνση Doppler της γραμμής των 511 keV (2-γ εξαΰλωση). Εξαΰλωση Ps με τρία φωτόνια. Χρόνος ζωής των ποζιτρονίων σε μέταλλα, άμορφα κράματα, πυρίτιο, υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας.
Μελέτη της φυσικής και χημείας του στρώματος του όζοντος και της διάδοσης της ηλιακής ακτινοβολίας στην ατμόσφαιρα. Αλληλεπιδράσεις της ηλιακής ακτινοβολίας με αέρια συστατικά (ατμοσφαιρικά αιωρήματα και ατμοσφαιρικά αέρια). Μοντέλα διάδοσης και επιπτώσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας. Ηλιακή ενέργεια.
Οι AC ηλεκτρικές μετρήσεις απεικονίζουν τις κινήσεις των φορέων με ισοδύναμα στοιχεία που γνωρίζουμε από τα DC/AC ηλεκτρικά κυκλώματα και συσχετίζουν τις τιμές των στοιχείων του μοντέλου με τις παραμέτρους του τρόπου κίνησης των φορέων.
Αντίστροφα, οι παράμετροι κίνησης των φορέων κατανοούνται και βελτιστοποιούνται αλλάζοντας τις παραμέτρους μελέτης ή παρασκευής που αντιστοιχούν σε ένα μόνο στοιχείο του ισοδύναμου κυκλώματος.
•Φαινόμενα αρνητικής διαφορικής αντίστασης (NDR) σε ημιαγωγούς με μη γραμμική I-V χαρακτηριστική.
•Μελέτη χαοτικών ταλαντώσεων στην περιοχή NDR.
• Μελέτη χαοτικών φαινομένων σε μη γραμμικές ημιαγωγικές διατάξεις και ηλεκτρονικά κυκλώματα.