HYPHa
„Hybrydowe platformy czujnikowe zintegrowanych układów fotonicznych na bazie materiałów ceramicznych i polimerowych”
(AKRONIM: HYPHa)
„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego”
Projekt jest realizowany w ramach programu TEAM-NET Fundacji na rzecz Nauki Polskiej w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020
Priorytet IV: Zwiększenie potencjału naukowo-badawczego
Działanie 4.4. Zwiększenie potencjału kadrowego sektora B+R
Wartość projektu: 13 208 000,00 PLN
Wartość projektu – PORT: 3 499 250,00 PLN
Wartość dofinansowania: 13 208 000,00 PLN
Wartość dofinansowania – PORT: 3 499 250,00 PLN
Okres realizacji projektu: 01/10/2019 – 30/09/2023
Kierownik projektu: dr hab. inż. Alicja Bachmatiuk
Konsorcjum realizujące projekt:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz – PORT Polski Ośrodek Rozwoju Technologii – Lider Konsorcjum
- Politechnika Wrocławska
- Politechnika Śląska
- Politechnika Warszawska
Celem projektu jest utworzenie sieci naukowej składającej się z ośrodków specjalizujących się w tematyce optyki zintegrowanej. Nowo powstała grupa specjalistów będzie bazowała na doświadczeniach, współpracy i zaangażowaniu grup badawczych. W projekcie proponujemy stworzenie mechanizmu integracji kompetencji i utworzenia uniwersalnej platformy materiałowej opartej na nowobadanych materiałach hybrydowych. Podstawą tych materiałów będą krzemionkowe związki z dodatkiem np. z TiO2, SnO2, stosowane jako matryce strukturalne, powłoki polimerowe z domieszkami, (warstwy aktywne lub zabezpieczające), barwniki organiczne oraz aktywne materiały dwuwymiarowe takie jak dichalkogenki metali przejściowych, hybrydy grafenowe oraz azotek boru. Wszystkie te materiały wykazały w innych badaniach unikatowe właściwości strukturalne, optyczne oraz elektryczne. Projekt obejmować będzie wytworzenie i charakterystykę materiałów, technologię, projektowanie i wytwarzanie pasywnych i aktywnych komponentów.
Usługa wytworzona w ramach realizacji projektu:
Zespoły
Tematyka badawcza prowadzona w Zespole Syntezy Zaawansowanych Materiałów z Łukasiewicz – PORT jest związana z projektowaniem i syntezą związków nieorganicznych (luminofory, nanocząstki metaliczne lub tlenkowe) oraz organicznych o zaprojektowanych właściwościach fizykochemicznych, w tym luminescencyjnych, termochromowych, termicznych, mechanicznych a także antybakteryjnych, elektrycznych lub sensorowych. W grupie prowadzone są prace nad hybrydowymi układami modyfikowanymi i/lub domieszkowanymi barwnikami oraz nanocząstkami dla zastosowań w fotonice oraz w celu uzyskania akcji laserowej. Wytwarzane są również biodegradowalne materiały polimerowe i kompozytowe o właściwościach funkcjonalnych. Przykładem mogą być inteligentne systemy transportu substancji aktywnych do zastosowań w medycynie i kosmetologii. Ponadto prowadzona jest tematyka badawcza związana z chemią ciała stałego oraz procesami zachodzącymi na granicy fazy stałej oraz ciekłej i gazowej. Obejmuje ona także badania nad zjawiskami adsorpcji oraz katalizy z wykorzystaniem materiałów porowatych, głownie minerałów warstwowych oraz mieszalnych wodorotlenków warstwowych, oraz modyfikację tych materiałów w celu efektywnej eliminacji szkodliwych substancji z powietrza i wody. Dodatkowo prowadzone są badania nad modyfikacją różnych materiałów zogniskowaną wiązką elektronową w celu uzyskania odpowiednich właściwości fizykochemicznych pod kątem potencjalnego zastosowania w fotonice i elektronice. W szczególności badania te obejmują mikro- i nanostrukturyzację cieczy jonowych oraz ich mieszanin z innymi związkami (np. solami metali).
Zespół badawczy z Katedry Optyki i Fotoniki w Politechnice Wrocławskiej jest częścią Grupy Optyki światłowodów. Grupa dysponuje wiedzą i niezbędnym oprzyrządowaniem do badania światłowodów konwencjonalnych i specjalistycznych (w tym światłowodów fotonicznych) oraz różnorodnych elementów i urządzeń światłowodowych. Należą do nich pomiary fazowej i grupowej dwójłomności modowej w szerokim zakresie spektralnym, pomiary dyspersji modów polaryzacyjnych i dyspersji chromatycznej w szerokim zakresie spektralnym, pomiary strat transmisyjnych, zgięciowych i zależnych od polaryzacji. Dodatkowo wykonywane są pomiary czułości włókien jednomodowych i dwójłomnych (czułość interferometryczna i polarymetryczna) na różne parametry fizyczne, takie jak temperatura, ciśnienie hydrostatyczne, obciążenie osiowe i poprzeczne, pomiary charakterystyk detekcyjnych siatek Bragga wpisanych we włókna specjalne. Grupa jest również w stanie wyprodukować i scharakteryzować siatki długookresowe różnego rodzaju światłowodach. Istotna część zakresu kompetencji grupy obejmuje symulacje i modelowanie elementów fotonicznych przy użyciu zaawansowanych narzędzi numerycznych. Obejmują one modelowanie liniowych i nieliniowych charakterystyk propagacyjnych i czujnikowych w światłowodach konwencjonalnych i specjalnych, światłowodowych siatkach Bragga, siatkach długookresowych oraz innych elementach światłowodowych i zintegrowanych.
Zespół Fotoniki i Nanotechnologii z Politechniki Śląskiej jest wielopokoleniowym interdyscyplinarnym zespołem naukowców, złożonym z fizyków, chemiczek, mechatronika i biotechnologa. Działalność badawcza Zespołu realizowana w ramach projektu HYPHa związany jest z projektowaniem, wytwarzaniem i charakteryzacją struktur optyki zintegrowanej, głównie do zastosowań w planarnych czujnikach światłowodowych. Fundamentem dla tej tematyki badawczej są opracowane w Zespole kompozytowe warstwy falowodowe SiOx:TiOy, wytwarzane metodą zol-żel i techniką dip-coating, charakteryzujące się wysokim współczynnikiem załamania (1.8) i bardzo niskimi stratami optycznymi. Projektowanie struktur optyki zintegrowanej wspomagane jest analizami teoretycznymi prowadzonymi z użyciem komercyjnego oprogramowania oraz programów autorskich członków Zespołu. Wytwarzane struktury charakteryzowane są głównie metodami optycznymi, z użyciem urządzeń komercyjnych również i autorskich układów pomiarowych. Tematyka badawcza Zespołu koncentruje się przede wszystkim na zagadnieniach technologicznych, których celem jest dalszy rozwój metod wytwarzania kompozytowych warstw falowodowych SiOx:TiOy a w szczególności opracowanie nisko stratnych, jednomodowych, pasywnych i aktywnych warstw falowodowych o projektowanym współczynniku załamania z zakresu od ~1.5 do ponad 1.9. Poprzez dwu- bądź trzykrotne nakładania warstw na jedno podłoże, wytwarzane są warstwy falowodowe o grubościach odpowiednich do zastosowań w zakresie spektralnym NIR (1550 nm). Niezadawalająca jakość powierzchni dostępnych podłoży szklanych stała się pretekstem do podjęcia badań nad opracowaniem metody ich wygładzania również z wykorzystaniem metody zol-żel i techniki dip-coating. Ważnym wątkiem badawczym rozpoczętym i realizowanym w ramach projektu HYPHa są warstwy aktywne, które wytwarzane są poprzez domieszkowanie opracowanych warstw falowodowych jonami wybranych lantanowców. Równolegle prowadzone są badania technologiczne nad rozwojem warstw krzemionkowych i warstw ditlenku tytanu TiO2.
Główny nurt tematyki badawczej Zespołu z Zakładu Optoelektroniki z Politechniki Warszawskiej związany jest z projektowaniem i charakteryzacją elementów i układów optyki zintegrowanej do szerokiej gamy zastosowań włączając w to struktury i systemy sensoryczne czy układy do telekomunikacji optycznej z zastosowaniem technik WDM. Tematyka badawcza Zespołu koncentruje się na projektowaniu zarówno poszczególnych elementów (takich jak np. pojedyncze elementy sensoryczne) jak i całych scalonych systemów fotonicznych oraz eksperymentalnej walidacji działania zaprojektowanych struktur. Zespół posiada także duże doświadczenie w integracji układów fotoniki scalonej systemach optycznych. Zespół dysponuje zarówno oprogramowaniem do projektowania i symulacji scalonych układów fotonicznych, jak i zestawami pomiarowymi pozwalającymi na pełną charakteryzację elektro-optyczną scalonych struktur fotonicznych w zakresie widmowym światła widzialnego (VIS) jak i bliskiej podczerwieni (NIR). W ramach projektu HYPHa Zespół bierze udział w projektowaniu i badaniu właściwości elementów i układów optycznych bazujących na rozwijanej technologii warstw falowodowych SiOx:TiOy włączając w to zarówno elementy pasywne takie jak np. scalone filtry optyczne, jak i elementy aktywne np. elementy wzmacniające pompowane optycznie. Zespół będzie także przewodził pracom zmierzającym do skonstruowania demonstratorów systemu sensorycznego oraz scalonego źródła sygnału optycznego bazujących na rozwijanej w projekcie HYPHa technologii.