Skupina Plynové sensory a funkční nanomateriály (SFN)

Výzkum skupiny SFN (Plynových senzorů a funkčních nanomateriálů) se zaměřuje na vývoj a charakterizaci nových funkčních materiálů a na objevování jejich vlastností využitelných v senzorech plynů. Zajímáme se zejména o opticky aktivní a přepínatelné magnetické materiály z přechodných kovů a lanthanoidů a o jejich povrchovou depozici ve formě tenkých vrstev s praktickým využitím, jako je detekce plynů.

Chemické senzory mají zásadní význam pro detekci, analýzu a odstraňování znečišťujících a nebezpečných plynů, které jsou škodlivé nejen pro člověka a zvířata, např. ozón a oxidy dusíku, ale ohrožují život na Zemi i v širším slova smyslu.

Náš výzkum zahrnuje syntézu a charakterizaci molekulárních nanomateriálů, které jsou (i) schopné přepínat mezi stavy s vysokým spinem (HS) a nízkým spinem (LS) změnou teploty, tlaku nebo ozařováním (spin crossover komplexy), (ii) a molekulárních nanomagnetů (jednomolekulových magnetů, SMM), které jsou schopné vykazovat pomalou relaxaci magnetizace při nízkých teplotách. Kromě toho nás zajímají materiály napodobující biologické vlastnosti, organokovové sítě (MOF) a iontové kapaliny, které splňují přísné požadavky na nové aplikace v telekomunikacích, osvětlení, elektroluminiscenčních zařízeních, (bio)analytických senzorech a biologických zobrazovacích zařízeních.

Gas Sensors and Functional Nanomaterials
Synthesis of Functional Material = syntéza funkčních materiálů; Thin Film Preparation = příprava tenkých vrstev; Gas Sensing Properties = Vlastnosti snímání plynů.

Pro využití materiálů jako chemických senzorů je klíčovou příprava homogenních tenkých vrstev. Používáme různé techniky nanášení (vakuové a mokré metody), abychom pochopili, jak různé metody fungují, a získali představu o optimálních podmínkách. Naše laboratoř je vybavena magnetronovým naprašováním (IonTech), nízkoteplotním vakuovým napařováním (Moorfield LTE) a námi vyvinutým hybridním PVD/CVD systémem pro depozici různých kovů i oxidů kovů. Máme zkušenosti s rozličnými mokrými procesy, (např. zone-casting, drop casting a dip-coating) a vlastníme spin-coater (Ossila) pro depozice metodou spincoatingu, čímž můžeme řídit vlastnosti připravovaných vrstev.

Při testování nových chemiresistivních senzorů se využívá převodu chemických veličin na měřitelné elektronické signály, což umožňuje kvantitativní snímání nebezpečných plynů. Pomocí našeho stávajícího měřicího systému, který obsahuje námi vyvinutou komoru k měření vlastností senzorů a sadu přesných měřicích přístrojů Keysight a Keithley (přesné multimetry a SMU), jsme schopni testovat snímací schopnosti tenkých vrstev vůči nebezpečným plynům, jako jsou NOx, O3, NH3, CO2 a VOC, a tak získávat informace o citlivosti, selektivitě, stabilitě senzoru, době odezvy a zotavení a mezi detekce.