Το Εργαστήριο Λεπτών Υμενίων – Νανοβιοϋλικών – Νανοσυστημάτων & Νανομετρολογίας (Nanotechnology Lab LTFN) του Τμήματος Φυσικής ΑΠΘ είναι διεθνώς αναγνωρισμένο στα Οργανικά Ηλεκτρονικά, στην Τεχνολογία Λεπτών Υμενίων και Νανοϋλικών (τεχνικές κενού και εκτύπωσης), στη Νανοϊατρική, στη Νανομετρολογία, στη μετρολογία ακριβείας σε πραγματικό χρόνο και in-line, καθώς και στον Αυτοματισμό και την Ψηφιακή Παραγωγή.

Οι ερευνητικές δραστηριότητες του LTFN αφορούν:

1. Εύκαμπτα, Οργανικά και Εκτυπωμένα Ηλεκτρονικά. Ανάπτυξη διατάξεων όπως οργανικά φωτοβολταϊκά, OLED, οργανικά τρανζίστορ λεπτών υμενίων και (βιο)αισθητήρες, με τεχνικές εκτύπωσης (roll-to-roll, sheet-to-sheet) και κενού (π.χ. OVPD). Περιλαμβάνει και την κλιμάκωση από το εργαστήριο σε πιλοτική και αυτοματοποιημένη βιομηχανική παραγωγή. Οι εφαρμογές καλύπτουν την Ενέργεια, τις Οθόνες, τον Φωτισμό, την Αυτοκινητοβιομηχανία, τη Νανοβιοϊατρική, τα έξυπνα υφάσματα και τα wearables, το IoT, τις έξυπνες συσκευασίες τροφίμων και τα αγροφωτοβολταϊκά/θερμοκήπια.
2. Λεπτά υμένια και νανοϋλικά. Ανάπτυξη και μελέτη νανοϋλικών, νανοσωματιδίων, 2D νανοϋλικών και λεπτών και υπέρλεπτων υμενίων σε επίπεδα και τρισδιάστατα, άκαμπτα και εύκαμπτα υποστρώματα. Χρησιμοποιούνται τεχνικές Φυσικής Εναπόθεσης Ατμών (PVD), εκτύπωσης και μεταφοράς αερίων, με εφαρμογές στη νανοηλεκτρονική, τη φωτονική (βιοφωτονική, πλασμονική) και τις τηλεπικοινωνίες.
3. Βιοηλεκτρονική και Νανοϊατρική. Σύνθεση και βιολειτουργικοποίηση νανοσωματιδίων, νανοσυστήματα στοχευμένης χορήγησης φαρμάκων, βιοαισθητήρες και διαγνωστικά, υλικά και διεργασίες για 3D βιοεκτύπωση και αναγεννητική ιατρική, καθώς και βιοσυμβατές επικαλύψεις για ιατρικά εμφυτεύματα.
4. Επιφανειακή κατεργασία. Κατεργασία ανόργανων και οργανικών υλικών με ιοντικές δέσμες και πλάσμα.
5. Χαρακτηρισμός ιδιοτήτων. Μελέτη των οπτικών, οπτοηλεκτρονικών, ηλεκτρικών, δομικών και νανομηχανικών ιδιοτήτων λεπτών υμενίων, διατάξεων και υλικών όγκου με τεχνικές αιχμής (Φασματοσκοπική Ελλειψομετρία, Περίθλαση & Ανάκλαση Ακτίνων Χ, Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων, Νανοσκληρομέτρηση κ.ά.). Μελετώνται επίσης η σταθερότητα και ο χρόνος ζωής των διατάξεων.
6. Μετρολογία και μοντελοποίηση. Ανάπτυξη in-situ, real-time και in-line οπτικών μεθόδων μετρολογίας για την παρακολούθηση των ατομικών διεργασιών κατά την ανάπτυξη υμενίων και την τροποποίηση επιφανειών, καθώς και για τον έλεγχο ποιότητας σε γραμμές παραγωγής. Αξιοποιούνται multiscale μοντελοποίηση, υπολογιστικές μέθοδοι και η Τεχνητή Νοημοσύνη.

Σκοπός είναι η έρευνα τόσο σε βασικό επίπεδο όσο και σε επίπεδο εφαρμογής και μεταφοράς τεχνολογίας στη βιομηχανία. Σε βασικό επίπεδο, η έρευνα αφορά την κατανόηση των μηχανισμών ανάπτυξης σε ατομικό επίπεδο, τη συσχέτιση της δομής με τις οπτικές, ηλεκτρονικές και μηχανικές ιδιότητες και την υπολογιστική μοντελοποίηση. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν προηγμένα υλικά για τη μικροηλεκτρονική, τις εύκαμπτες ηλεκτρονικές συσκευές, τα φωτοβολταϊκά, τις νανοεπικαλύψεις φραγμού αερίων για εύκαμπτες συσκευασίες και την ενθυλάκωση διατάξεων, τους αισθητήρες και βιοαισθητήρες, τις επικαλύψεις ιατρικών εμφυτευμάτων, τα βιοσυμβατά υλικά και την ασφάλεια τροφίμων και νερού.

Υποδομές. Το LTFN διαθέτει εργαστηριακούς χώρους στο Τμήμα Φυσικής, και στην Εξωκείμενη Μονάδα του >2.500 m². Διαθέτει επίσης 10 πιλοτικές γραμμές παραγωγής και πολλαπλές υποδομές δοκιμών (TestBeds). Λειτουργεί ως Κόμβος Ψηφιακής Καινοτομίας (Digital Innovation Hub) με ανοιχτή πρόσβαση για ακαδημαϊκούς και ερευνητικούς φορείς και επιχειρήσεις.

Κέντρο Αριστείας COPE-Nano. Με βάση το οικοσύστημα του LTFN βρίσκεται υπο ίδρυση το Κέντρο Αριστείας για τα Οργανικά, Εκτυπωμένα Ηλεκτρονικά & τις Νανοτεχνολογίες (COPE-Nano), στο πλαίσιο της δράσης Teaming του Horizon Europe, με τη στήριξη της Ευρωπαϊκής Επιτροπής και της ΓΓΕΚ.
Το COPE-Nano είναι το πρώτο Κέντρο Αριστείας Horizon Europe στην Ελλάδα και το πρώτο στην Ευρώπη με αντικείμενο τις Νανοτεχνολογίες και τα Οργανικά Ηλεκτρονικά. Στόχος του είναι να καταστεί ηγέτης στην ΕΕ στη βασική, εφαρμοσμένη και βιομηχανική έρευνα στα Εύκαμπτα Εκτυπωμένα Οργανικά Ηλεκτρονικά, τη Βιοηλεκτρονική και τα Προηγμένα Νανοϋλικά, για εφαρμογές στην Πράσινη Ενέργεια, τα Ηλεκτρονικά, τις ΤΠΕ, την Ιατρική και τη Γεωργία.

Το COPE-Nano αναπτύσσεται σε στενή συνεργασία με το University of Bordeaux (LCPO & ELORPrintTec) και το University of Cambridge (Bioelectronics Laboratory). Έχει ήδη συγκεντρώσει περισσότερες από 30 επιστολές πρόθεσης συνεργασίας από φορείς της Ευρώπης και της Μέσης Ανατολής. Αρχικά περιλαμβάνει τρία Ινστιτούτα:

• Εύκαμπτων Οργανικών & Εκτυπωμένων Ηλεκτρονικών & Ενέργειας
• Βιοηλεκτρονικής & Νανοϊατρικής
• Προηγμένων Νανοϋλικών, Νανομηχανικής & Νανοσυστημάτων

Το LTFN και το COPE-Nano αποτελούν τον πυρήνα του International Nanotechnology Hub Thessaloniki (NHT). Πρόκειται για ένα ολοκληρωμένο οικοσύστημα καινοτομίας που συνδέει έρευνα, βιομηχανική παραγωγή, startups, εκπαίδευση και διεθνείς συνεργασίες. Στο πλαίσιο αυτό, και μέσω του έργου Horizon Europe Flex2Energy, αναπτύσσεται αυτοματοποιημένη γραμμή μαζικής παραγωγής εκτυπωμένων οργανικών φωτοβολταϊκών.

Δικτύωση και εκπαίδευση. Το LTFN συντονίζει πλήθος ευρωπαϊκών και εθνικών ερευνητικών έργων. Έχει ιδρύσει:

• τον Ελληνικό Σύνδεσμο Οργανικών & Εκτυπωμένων Ηλεκτρονικών (HOPE-A), με περισσότερες από 40 εταιρείες υψηλής τεχνολογίας
• το Δίκτυο Έρευνας & Καινοτομίας Nano|Net
• το Διεπιστημονικό – Διατμηματικό ΠΜΣ «Νανοεπιστήμες & Νανοτεχνολογίες» (ΔΠΜΣ Ν&Ν)
  Διοργανώνει επίσης κάθε χρόνο το διεθνές πολυσυνέδριο NANOTEXNOLOGY, που περιλαμβάνει διεθνή συνέδρια, θερινό σχολείο, έκθεση, business forum και εκδήλωση matchmaking για τη Νανοτεχνολογία, τα Οργανικά Ηλεκτρονικά και τη Νανοϊατρική.

Αναφορές
Nanotechnology Lab LTFN: www.ltfn.gr
Κέντρο Αριστείας COPE-Nano: www.cope-nano.eu
COPE-Nano στο LinkedIn: linkedin.com/company/cope-nano
NANOTEXNOLOGY: www.nanotexnology.com
HOPE-A: www.hope-a.com
Nano|Net: www.nano-net.gr
ΔΠΜΣ Νανοεπιστήμες & Νανοτεχνολογίες: nn.physics.auth.gr
Horizon Europe Flex2Energy Project: www.flex2energy.eu
Horizon Europe COPE-Nano Project: www.cope-nano.eu
Horizon Europe DigiPass Project: ms.hereon.de/digipass

Δραστηριότητες:

• Δυναμική και κινηματική φαινομένων σε άτακτα συστήματα της συμπυκνωμένης ύλης και σε φράκταλς.
• Δυναμική νευρωνικών δικτύων και μετάδοση σήματος.
• Υπολογισμός ηλεκτρονικών και οπτικών ιδιοτήτων παραδοσιακών και νέων ημιαγωγικών υλικών με τεχνολογικές εφαρμογές.
• Μελέτη διεπιφανειών (συμμετρία, ενεργειακές και δομικές ιδιότητες) σε πολυκρυσταλλικά υλικά με βάση το πρότυπο του πλέγματος.
• Μελέτη τριπλών συμφύσεων κρυσταλλιτών σε πολυκρυσταλλικά υλικά.
• Yπολογισμός ηλεκτρονικών και δυναμικών ιδιοτήτων σε κρυστάλλους, άμορφα υλικά και υπερδομές.
• Ιδιότητες, μεταφορά και διάχυση σε ιοντικούς κρυστάλλους και σε μη ομογενή στερεά, κρίσιμα φαινόμενα.
• Δυναμική πλέγματος κρυσταλλικών υλικών (3D και 2D) με τη χρήση φαινομενολογικών δυναμικών και μεθόδων από πρώτες αρχές. Εφαρμογή της θεωρίας ομάδων στην ερμηνεία φασμάτων Raman και υπερύθρου.
• Μαθηματικά πρότυπα διάχυσης, τυχαίες διαδρομές, κινητικά και δυναμικά φαινόμενα σε περίπλοκα συστήματα (complex systems), συστήματα χαμηλών διαστάσεων, fractals, φαινόμενα παγίδευσης.
• Εφαρμογές μεθόδων Στατιστικής Φυσικής σε δυναμικά προβλήματα όπως προβλήματα δυναμικής απορρόφησης φαρμάκων, νευρωνικά δίκτυα, δίκτυα, φαινόμενα εξάπλωσης (spreadint phenomena), κινητική πληθωρισμών, οικονομική φυσική κλπ.

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.

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.

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.

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.

• Ενδεικτικές δραστηριότητες:
  1. Μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων σε κανονικές συνθήκες, υπό υψηλές πιέσεις και ως συνάρτηση της θερμοκρασίας υλικών όπως ημιαγωγοί (ΙΙΙ-V, II-VI), φουλερένια και παράγωγά τους, χημικά τροποποιημένοι νανοσωλήνες άνθρακα και ενώσεις της δομής Scheelite (ABO₄, Α = Ca, Sr, Ba και B = W, Mo).
  2. Μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων δισδιάστατων υλικών όπως γραφένια (μονοστρωματικά ή πολυστρωματικά), BN, διχαλκογενίδια μετάλλων μετάπτωσης (MoS₂, WS₂, Mo_1-xW_xS₂, MoSe₂) συναρτήσει της αλληλεπίδρασης τους με διάφορα υποστρώματα, φυσικής ή ηλεκτροχημικής ηλεκτρονικής νόθευσης, μηχανικής παραμόρφωσης και υδροστατικής πίεσης.
  3. Μελέτη με φασματοσκοπία Raman των νιτριδίων της ομάδας ΙΙΙ του περιοδικού πίνακα (AlN, GaN, InN) και των κραμάτων τους: επίδραση στο πλέγμα της εμφύτευσης ιόντων και της εισαγωγής προσμίξεων (doping) καθώς και των τάσεων που επάγονται από την επιταξιακή ανάπτυξη.
  4. Μελέτη της δυναμικής πλέγματος γρανατών του αργιλίου, γαλλίου και στερεών διαλυμάτων αυτών (RE₃Al₅O₁₂ και RE₃Ga₅O₁₂, όπου RE σπάνια γαία).
• Εξοπλισμός:
  1. Διάταξη Raman και φωταύγειας DILOR ΧΥ αποτελούμενη από δύο συζευγμένους μονοχρωμάτορες και ένα φασματογράφο εστιακής απόστασης 500 mm εφοδιασμένων με φράγματα περίθλασης των 1800 γραμμών/mm. Η ανίχνευση του φωτός πραγματοποιείται με κρυογενικό ανιχνευτή CCD με ενσωματωμένο dewar υγρού αζώτου.
  2. Φασματόμετρο Raman RAMALOG 5, τριπλού μονοχρωμάτορα με φωτοπολλαπλασιαστή GaAs ψυχώμενο από συστημα ψύξης Peltier, που καλύπτει την περιοχή 12.000-28.000 cm^-1 (8500 – 3500 Å), πλήρως αυτοματοποιημένο και ελεγχόμενο από υπολογιστή.
  3. Δυο Lasers Ar⁺ της Spectra Physics 2W.
  4. Laser Kr της Lexel 1.5 W.
  5. Ένας κρυοστάτης με την αντίστοιχη αντλία διαχύσεως της Cryogenic έως 20 Κ.
  6. Κυψελίδες άκμονος διαμαντιού υψηλής πίεσης τύπου μεμβράνης, μικροδιατάξεις εφαρμογής μηχανικής παραμόρφωσης (μονοαξονική, διαξονική).

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 SiN_x)
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.

Ιστοσελίδα