Anyagfelületek funkcionalizálása ionokkal

Hasonló dokumentumok
Az ECR program,

Fényérzékeny amorf nanokompozitok: technológia és alkalmazásuk a fotonikában. Csarnovics István

Amorf fényérzékeny rétegstruktúrák fotonikai alkalmazásokra. Csarnovics István

Fotoindukált változások vizsgálata amorf félvezető kalkogenid arany nanorészecskéket tartalmazó rendszerekben

ECR röntgendiagnosztika

Titán alapú biokompatibilis vékonyrétegek: előállítása és vizsgálata

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

Előzmények. a:sige:h vékonyréteg. 100 rétegből álló a:si/ge rétegrendszer (MultiLayer) H szerepe: dangling bond passzíválása

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

MTA AKI Kíváncsi Kémikus Kutatótábor Kétdimenziós kémia. Balogh Ádám Pósa Szonja Polett. Témavezetők: Klébert Szilvia Mohai Miklós

Mágnesség és elektromos vezetés kétdimenziós

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Periodikus struktúrák előállítása nanolitográfiával és vizsgálatuk három dimenzióban

Amorf/nanoszerkezetű felületi réteg létrehozása lézersugaras felületkezeléssel

Detektorfejlesztés a késő neutron kibocsájtás jelenségének szisztematikus vizsgálatához. Kiss Gábor MTA Atomki és RIKEN Nishina Center

DR. LAKATOS ÁKOS PH.D PUBLIKÁCIÓS LISTÁJA B) TUDOMÁNYOS FOLYÓIRATBELI KÖZLEMÉNYEK

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Zárójelentés. D ny. számú posztdoktori kutatási szerződés

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Felületmódosító technológiák

Nanotudományok vívmányai a mindennapokban Lagzi István László Eötvös Loránd Tudományegyetem Meteorológiai Tanszék

Protonnyaláb okozta fizikai és kémiai változások vizsgálata polimerekben és alkalmazásaik a protonnyalábos mikromegmunkálásban

Újabb eredmények a grafén kutatásában

EBSD-alkalmazások. Minta-elôkészítés, felületkezelés

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Nagyintenzitású lézerfény - anyag kölcsönhatás. Lézer- és gázkisülésfizika

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Magyarkuti András. Nanofizika szeminárium JC Március 29. 1

Lehet-e tökéletes nanotechnológiai eszközöket készíteni tökéletlen grafénból?

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

A kémiai kötés magasabb szinten

Havancsák Károly Nagyfelbontású kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp az ELTÉ-n: lehetőségek, eddigi eredmények

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

OTDK ápr Grafén nanoszalagok. Témavezető: : Dr. Csonka Szabolcs BME TTK Fizika Tanszék MTA MFA

Szén nanoszerkezetek grafén nanolitográfiai szimulációja

Szakmai önéletrajz szeptember 1.- MTA-ME Anyagtudományi Kutatócsoport Miskolci Egyetem, Anyagtudományi Intézet tudományos segédmunkatárs

Kerámia, üveg és fém-kerámia implantátumok

Publikációs lista. Kummulatív Impakt faktor:

Femtoszekundumos felületi plazmonok által keltett elektronnyalábok vizsgálata

MÉRNÖKI ANYAGISMERET AJ002_1 Közlekedésmérnöki BSc szak Csizmazia Ferencné dr. főiskolai docens B 403. Dr. Dogossy Gábor Egyetemi adjunktus B 408

2010. január 31-én zárult OTKA pályázat zárójelentése: K62441 Dr. Mihály György

Hadronok, atommagok, kvarkok

Sterilizálásra és felületkezelésre alkalmazható utókisülési plazmák modellezése. zárójelentés


Koherens lézerspektroszkópia adalékolt optikai egykristályokban

Villamosipari anyagismeret. Program, követelmények ősz

G04 előadás Napelem technológiák és jellemzőik. Szent István Egyetem Gödöllő

A kémiai kötés magasabb szinten

NAGY ENERGIA SŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK

Nano cink-oxid toxicitása stimulált UV sugárzás alatt és az N-acetilcisztein toxicitás csökkentő hatása a Panagrellus redivivus fonálféreg fajra

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

A nanotechnológia mikroszkópja

Hibák kristályos anyagokban: hogyan keletkeznek és mire használjuk ket?

1. SI mértékegységrendszer

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

ÓRIÁS MÁGNESES ELLENÁLLÁS

DR. KOKOVAY ÁGNES. Személyes információk. Születési hely, idő: május 30. Várpalota. Képzettség

TÁMOP A-11/1/KONV WORKSHOP Június 27.

Kötések kialakítása - oktett elmélet

RIDEG ANYAGOK FRAKTOGRÁFIÁJA

Eddigi pályám során kutatásaimat a következő területeken végeztem:

Elektronspektrométerek fejlesztése az ATOMKI-ben ( )

Különböző fényforrások (UV,VIS, IR) működési alapjai, legújabb fejlesztések

Réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és mechanikai viselkedése

Methods to measure low cross sections for nuclear astrophysics

Grafén nanoszerkezetek és más kétdimenziós anyagok kialakítása és vizsgálata pásztázószondás módszerekkel. PhD tézisfüzet.

ÖNÉLETRAJZ Dr Czél Györgyné sz.janovszky Dóra

Őrlés hatására porokban végbemenő kristályos-amorf szerkezetváltozás tanulmányozása

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

SZENZOROK ÉS MIKROÁRAMKÖRÖK

MIKROELEKTRONIKAI ÉRZÉKELİK I

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

Röntgen sugárzás. Wilhelm Röntgen. Röntgen feleségének keze

KS HORDOZHATÓ KIVITEL

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei Abstract of PhD Thesis

Röntgen-gamma spektrometria

Publikációs lista Szabó Szilárd

A legforróbb munkahelyek acélkohók és öntödék

Feloldóképesség Mikroszkópos módszerek. DIC mikroszkópia. Fáziskontraszt mikroszkópia. Barkó Szilvia A MIKROSZKÓPIA RÖVID TÖRTÉNETE

Pásztázó elektronmikroszkóp. Alapelv. Szinkron pásztázás

Az elektronpályák feltöltődési sorrendje

Havancsák Károly, ELTE TTK Fizikai Intézet. A nanovilág. tudománya és technológiája

Anyagfelvitellel járó felületi technológiák 2. rész

FBN206E-1 és FSZV00-4 csütörtökönte 12-13:40. I. előadás. Geretovszky Zsolt

MTA Atommagkutató Intézet, 4026 Debrecen, Bem tér 18/c.

Elektronegativitás. Elektronegativitás

dinamikai tulajdonságai

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

A Standard modellen túli Higgs-bozonok keresése

Diffúzió 2003 március 28

1. Bevezetés. 2. Az elért eredmények A 60 Cu radioizotóp termelése

Grafén nanoszerkezetek

Rádl Attila december 11. Rádl Attila Spalláció december / 21

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

Atomok és molekulák elektronszerkezete

Átírás:

Az ECR Ionforrás Laboratórium 20 éves története Pálinkás József a Magyar Tudományos Akadémia elnöke 60 éves Anyagfelületek funkcionalizálása ionokkal Kökényesi Sándor Debreceni Egyetem Kísérleti Fizikai Tanszék

Adott egy unikális, multifunkciós, 14.5 GHZ ECR ionforrás!???? Adott egy multifunkciós kutatócsoport, amelyben együttműködhetnek ionfizikával, anyagvizsgálatokkal, nanotechnológiával foglalkozó szakemberek az ATOMKI- ból és a Debreceni Egyetemről, és adott egy témavezető, aki érdekelt az új utak felfedezésében, irányzatok fejlesztésében!

Pálinkás József és a kezdő csoport: Kökényesi Sándor, Iván István, Szabó István, Biri Sándor, a csoport további növekedése: Takács Viktor, Csík Attila, Csarnovics István, Hegedüs Csaba, Rácz Richárd Háttér: Úttörő kutatások az USA-ban - National Institute of Standards and Technologymagasan töltött ionok különös kölcsönhatása a szilárdtestek felületével Első kutatások Európában Wienna University of Technology, Electron Beam Ion Trap (Dresden-EBIT)- magasan töltött ionok kölcsönhatása fém és dielektrikum kristályfelületekkel Egy sor különleges, fény-, elektron-, proton- nyalábokra érzékeny, funkcionális félvezető anyag, kristályok és üvegek, amorf rétegek vizsgálatai Debrecenben

Ion felület kölcsönhatás: alaptudomány és alkalmazás Mi történhet, amikor az ionok kölcsönhatnak a felülettel? - kis, termikus energiák : fizikai vagy kémiai szorpció vagy deszorpció - 10-50 ev : a molekulák atomokra bomlanak, kötődnek - 100-1000 ev : atomokat üthetünk ki a felületből plazma maratás, elektronika - > 1000 ev : atomokat implantálunk adalékolás, elektronika Mindhárom esetben megtörténhet a felület FUNKCIONALIZÁLÁSA, azaz új tulajdonságok kialakulása : - nano- és mikrométer skálán változik a felület szerkezete, érdessége - változhat az összetétele, a vegyi kötések jellege - változik a reakcióképessége Alkalmazás: tisztítás, vékonyítás, litográfia, adalékolás, mechanikai, optikai és elektromos paraméterek, illetve vegyi, biológiai kölcsönhatások megváltoztatása

Általános tapasztalat: Néhány száz elektronvoltig gyorsan növekszik a porlasztás γ s hatásfoka, ezen felül már nem függ a bombázó ion kinetikai energiájától: γ s = M i /E t (M i +M t ), ahol E t felületi kötések energiája, M i és M t a bombázó és a felületi atomok tömege. Mi van, ha a töltést, a potenciális energiát változtatjuk? Kezdetek... Ezt várták... J. D. Gillaspy, PHYSICAL REVIEW B VOLUME 55, NUMBER 4 15 JANUARY 1997-II

Közben ezeket látták: Friedrich Aumayr 1,6, Stefan Facsko 2, Ayman S El-Said 1,2,3, Christina Trautmann 4 and Marika Schleberger 5, J. Phys.: Condens. Matter 23 (2011) 393001 (23pp)1 Institute of Applied Physics, TU Wien, 2 Institut f ur Ionenstrahlphysik und Materialforschung, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, 3 Physics Department, Faculty of Science, Mansoura University, Egypt4 GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research, Darmstadt, Germany,5 Fakult at f ur Physik, Universit at Duisburg-Essen, Germany Topographic contact mode AFM images of CaF2(111) surfaces after irradiation with (a) 870 MeV Xe ions of 5 109 cm 2 Hillocks formed on the surface of CaF2(111) single crystals: (a) mean hillock volume as a function of electronic energy loss of SHI (b) Mean hillock volume as a function of potential energy of highly charged Xeq+ ions The threshold(s) for nanohillock formation are indicated

A kutatásaink fókuszában főleg a laza szerkezetű, Van-der-Waals és kovalens, ionos kötések kombinációjával rendelkező félvezetők voltak. Ezek az anyagok lehetnek egy- vagy kétdimenziós, viszonylag könnyen felbontható szerkezeti elemeket tartalmazó egykristályok ( például Se, SbSI és GaSe), láncolatos vagy réteges elemeket tartalmazó kalkogenid üvegek (GeS 2 ), belőlük készült vékonyrétegek és nanoréteges struktúrák. Ezt láttuk mi különböző funkcionális félvezető anyagokon: 1) Xe +21 kölcsönhatása SbSI kristály sík, hasított felületével: AFM által előállított 3D és felülnézeti kép, valamint a kapott felületi domborzatok keresztmetszete.

2) Se felületek bombázása Belövés előtt + 200-240 KeV Xe q+ ionok Belövés után (Xe 20+ ) Belövés után (Xe 24+ )

A stimulált változások lehető közös mechanizmusát vizsgáltuk azáltal, hogy az AsSe rétegeket Ne +q (q=4 8) ionokkal bombáztuk. A nagyobb töltésű ionok nagyobb energiát veszíthetnek, de kisebb a behatolási mélységük T/T 0 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 600 nm 4+ 5+ 6+ 8+ 0 2 4 6 8 10 12 14 fluence,10 14 ion/cm 2 800 nm vastag AsSe réteg optikai áteresztésének változása 600 és 640 nm hullámhosszon Ne q+ (q=4..8) ionok bombázása után 1.1 T/T 0 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 640 nm 4+ 5+ 6+ 8+ 0 2 4 6 8 10 12 14 fluence, 10 14 ion/cm 2 (T/T 0 ) sat, rel. units 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 3 4 5 6 7 8 9 Incident ion charge A sötétedés telítési állapotának függvénye az ionok töltésétől.

További érdekességek: 1.Ballisztikus keverés (multirétegek) 3-5 nm, Co/Pt, stb.(se/as2s3 nanomultirétegek) 2. Amorfizáció-kristályosítás (felület megmunkálása, finom maratás) Se, SeTe,... 3. Implantáció (félvezetők) 180 KeV, 10 17 1/cm2 + hőkezelés Au nanoszemcsék kialakítása, lokalizált plazmonok 4. Ionok által stimulált változások (hibák, kristálycsírák kialakítása a Ti felületen 5. Erős kötéssel rendelkező, biokompatibilis fedőrétegek (C60, Au, Si, Ce) (Biokompatibilis anyagok felületi aktiválása (strukturálása, funkcionalizálása) mikro-és nano-skálán 6. Cirkónium (Zr) kerámiák felületének funkcionalizálása szilícium (Si) ionokkal. Felületi aktivitás növelése (szilán SiH4 molekulák képződnek)

A lézerfény hatására változik a Se, kalkogenid rétegek optikai áteresztése és a vastagsága is, csakúgy, mint a deuteronok hatására. As 2 S 3 rétegek 240 kev Ne +8 ionok ( 5.10 12 3-10 13 ion/cm 2 ) hatására sötétednek, de nem tágulnak, csak 1.8.10 14 ion/cm 2 expozíció után látható a maratás nyoma ( és ezen belül a beütések által növesztett dombok ). Tehát finoman kombinálható a maratás és a lokális domborzatok kialakítása

Au ionok maratással kísért implantálása GeS rétegbe: maszkolt felület besugárzás utáni AFM képe

Biokompatibilis Ti-implantátumok felületét sugároztuk be nagy- és kisebb sűrűségű, különböző töltésekkel rendelkező Ar-ion nyalábbal azzal a céllal, hogy összehasonlítási alapot kapjunk a nanoskálán történő felületi módosításokhoz. Fulleréneket kötöttünk a Ti (TiO2) felületre, megcélozva a további aktív molekulák, gyökök kötését és ezáltal a csontsejtek gyorsabb növekedését. A C60 igen aktív, molekulák és gyökök köthetők a felületére.

Human embryonic bone cells were cultured onto the Ti substrates for 48 hours (type: palatal mesenchymal pre-osteoblast, HEPM 1486, ATCC) Cells dual labeled with special markers (FITC-falloidin), actine and vinculine Confocal imaging: laser scanning microscope (LSM 510, Carl Zeiss). Bone cells grown on glass Bone cells grown on Ti+C60 (250 ev)

Osteoblastok növekedése Üvegen, kontrol 4A Ti 50 35 Ti, C60- plasma 8 Ti 100 8 Üvegen., kontrol 5A Ti 50 40 15

A teljes mechanizmus még mindig nem ismert, sok a lehetőség...

1. Kökényesi S., Iván I., Takács E., Pálinkás J., Biri S., Valek A. Multipurpose 14.5 GHz ECR ion source: Speciálities and applications for surface modification. Abstr. 8 th Workshop on Fast Ion-Atom Collisions, Sept.1-3, 2004, Deberecen, Hungary, pp.73. 2.Kökényesi S., Iván I., Takács E., Pálinkás J., Biri S., Valek A. Multipurpose 14.5 GHz ECR ion sorce: Special features and application for surface modification. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research SectionB: beam interactions with materials and atoms 233, pp.222-226 (2005). 3. Kokenyesi S, Ivan I, Takats V, Pálinkás J., Biri S., Szabo I.. Formation of surface structures on amorphous chalcogenide films Journal of Non-cryst. Sol. 353 (13-15): 1470-1473 2007) 4.Ivan I., Kokenyesi S., Csik A. Ion induced crystallization in amorphous selenium films. Chalcogenide letters, 4,115-118 (2007). 5. Palinkas J., Takács E., Kokenyesi S., Biri S., Szitasi G., Ivan I., Fekete E., Hundson L.T. Heavy ion plasmas and highly charged beams, Acta Physica Debrecina, v.xli, 71-83 (2007). 6.Kokenyesi S., Iván I., Takats V., Pálinkas J., Biri S., Szabo I. Formation of nanostructures on the surface of amorphous chalcogenide films ISNOG2006, Bangalore, India, April, 2006. 7.S.Kökényesi Investigations in materials science for micro-and nanotechnologies 2nd MINAEAST NET Workshop, National Centre of Scientifgic Research Demokritos, Athene, Greece, 15-16 July, 2005. 8. S. Kökényesi University of Debrecen, Institute of Physics centre for investigations in materials science for micro- and nanotechnologies. 4th NEXUS IP and NOE meeting, Paris, France, 5-6 December, 2005. 9.Kokenyesi S., Takats V., Cserhati Cs., Szabo I., Vojnarovich I., Shiplyak M. Surface relief recording in amorphous chalcogenide nanomultilayers, Int. Conference NANSYS2007, Kiev, Ukraine, 21-23.Nov.2007, p.349.

Köszönöm a figyelmüket! 18