Tytuł: Badanie zjawisk i charakteryzacja układów mikroprzepływowych z elementami mikrofalowymi wykonanych w technologii LTCC

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki

Lider Konsorcjum: -

Konsorcjanci: -

Kierownik: prof. dr hab. inż. Karol Malecha

Okres realizacji: 2.10.2017 – 1.10.2020

Wartość projektu: 858 900 zł

Opis: Celem naukowym projektu była analiza zjawisk zachodzących w układach mikroprzepływowych zawierających zintegrowane podzespoły mikrofalowe. W wyniku przeprowadzonych prac badawczych sprawdzono możliwość sprzęgania i pomiaru sygnałów mikrofalowych wewnątrz układu mikroprzepływowego. Na podstawie otrzymanych wyników opracowano technologię integracji struktur mikroprzepływowych z obwodami mikrofalowymi w podłożu z ceramiki LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics). Wspomniana technologia została z powodzeniem wykorzystana do konstrukcji monolitycznych układów mikrofalowo-mikroprzepływowych, takich jak układ do grzania mikroobjętości cieczy za pomocą mikrofal, mikroreaktor chemiczny do wspomagania syntezy nanocząstek złota oraz dwa typy czujników – rezonansowy i różnicowy – do oznaczania substancji ciekłych. Opracowane i wykonane układy zawierały zagrzebane elementy mikroprzepływowe (np. kanały, komory, itp.) oraz obwody mikrofalowe (np. linie transmisyjne, rezonatory, sprzęgacze, itp.) wykonane technikami grubowarstwowymi. Wszystkie opracowane układy mikrofalowo-mikroprzepływowe zostały scharakteryzowane pod kątem właściwości elektrycznych i mikrofalowych.

Tytuł: Studium wybranych podzespołów mikroprzepływpwych wykonanych za pomocą technologii LTCC

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki

Lider Konsorcjum: -

Konsorcjanci: -

Kierownik: prof. dr hab. inż. Karol Malecha

Okres realizacji: 1.04.2014 – 31.03.2017

Wartość projektu: 481 480 zł

Opis: Celem naukowym projektu było zbadanie możliwości zastosowania niskotemperaturowej ceramiki współwypalanej LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) do konstrukcji podzespołów dla układów mikroprzepływowych typu TAS (Micro-Total Analysis System) i LOC (Lab-On-Chip). W wyniku przeprowadzonych prac badawczych opracowano technologię wytwarzania struktur mikrofluidycznych w podłożach z ceramiki LTCC, która posłużyła do konstrukcji modelowych podzespołów mikroprzepływowych takich jak: pompa, mieszalnik, mikroreaktor oraz optyczny moduł detekcyjny. Opracowane i wykonane podzespoły zawierały powierzchniowe oraz zagrzebane struktury mikrofluidyczne, grubowarstwowe elementy bierne oraz zintegrowane elementy optoelektroniczne. Zrealizowane podzespoły mikroprzepływowe zostały scharakteryzowane pod kątem właściwości fizykochemicznych, elektrycznych i optycznych. 

Tytuł: Modularne Detektory GEM (MGEM)

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Lider Konsorcjum: Centrum Badań Kosmicznych PAN

Konsorcjanci: Politechnika Wrocławska, Technology Transfer Agency TECHTRA, Wrocławski Park Technologiczny

Kierownik na PWr: prof. dr hab. inż. Karol Malecha

Okres realizacji: 1.10.2019 – 30.06.2023

Wartość projektu: 3 441 849,67 zł

Kwota dofinansowania dla PWr: 918 623,25 zł

Opis: Celem projektu było kompleksowe opracowanie i wdrożenie całkowicie innowacyjnego, modularnego detektora gazowego, wykonanego w technologii GEM (Gas Electron Multiplier) i dostosowanego do technologii CubeSat.

Detektor posiada możliwość rejestrowania promieniowania elektromagnetycznego i korpuskularnego. W wyniku realizacji Projektu powstał detektor gotowy do instalacji w urządzeniach obrazujących i spektrometrach lub urządzeniach łączących obie, wyżej wymienione, funkcje. Ponadto detektor posiada możliwość pomiaru polaryzacji i jest przystosowany do pracy w ciężkich warunkach środowiskowych. Detektor jest kompatybilny z, bardzo dynamicznie rozwijającą się w ostatnich latach, technologią CubeSat, co umożliwia jego aplikacje w misjach kosmicznych.

Projekt był realizowany przez Konsorcjum, w którego skład weszły: Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, Politechnika Wrocławska, Technology Transfer Agency TECHTRA, oraz Wrocławski Park Technologiczny. W ramach projektu naukowcy z Politechniki Wrocławskiej byli odpowiedzialni za opracowanie i wykonanie kluczowych elementów detektora w postaci ramek utrzymujących folie GEM oraz płyty odczytu. Wspomniane podzespoły zostały wykonane w technologii LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics).

Tytuł: Analiza sygnałów EEG od osób z ADHD i grupy kontrolnej zdrowych z uwzględnieniem różnic między płciami z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji

Instytucja finansująca: NARODOWE CENTRUM NAUKI, MINIATURA 8

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik projektu: dr inż. Monika PRUCNAL

Okres realizacji: 10.12.2024 – 09.12.2025

Kwota dofinansowania: 25 080 zł                                                                     

Opis : Elektroencefalografia (EEG) jest nieinwazyjną rejestracją elektrycznej aktywności mózgu (fale mózgowe: delta, theta, alfa, beta i gamma). W kontekście zaburzeń neurorozwojowych, w tym zespołu nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ang. Attention Deficit Hyperactivity Disorder, ADHD), EEG jest stosowane do wykrywania wzorców pracy mózgu jak np. zwiększonej aktywności w pasmach theta i zmniejszonej w beta, które mogą różnicować osoby z ADHD od zdrowych. ADHD jest zdecydowanie częściej diagnozowane u chłopców niż dziewcząt, co związane jest z różnicami w prezentacji objawów w zależności od płci. Dominujące są badania dotyczące dzieci i nie różnicujące płci, choć w ostatnich latach jest podkreślany wpływ tego zaburzenia na regulację emocjonalną i ogólny dobrostan niezdiagnozowanych osób dorosłych. Znane są badania z EEG nad różnicami w zakresie i umiejscawianiu fal mózgowych u kobiet i mężczyzn z ADHD, co może wskazywać na odrębną etiologię zaburzenia. Wśród publicznych baz danych dostępna jest jedna z sygnałami EEG od osób dorosłych z ADHD różnej płci, w której czas rejestracji EEG wynosił około 6 minut. Metody sztucznej inteligencji (ang. Artificial Inteligence, AI), w tym neuronowe sieci głębokie (np. sieci jednokierunkowe (FFNN), konwolucyjne (CNN), rekurencyjne (RNN), autoenkoder (AE)), są wykorzystywane do analizy sygnałów EEG i klasyfikacji zaburzeń. Analizowane są surowe sygnały, ich przekształcenia na cechy lub translacja w obrazy z wykorzystaniem metod dekompozycji jak transformacje: Fouriera i jej modyfikacje (PSD, STFT), falkowa (DWT, CWT), empiryczna (EMD), Hilberta-Huanga (HHT), wariacyjna (VMD), w tym spektogramy lub cepstrum. Celem badań jest rozróżnienie osób z ADHD od grupy kontrolnej osób zdrowych oraz różnicowanie płci osób badanych na podstawie przetwarzania sygnału EEG z wykorzystaniem metod sztucznej inteligencji.

Tytuł: Analiza efektywności bifacialnych modułów fotowoltaicznych kooperujących z zwierciadłami o zmiennej geometrii

Instytucja finansująca: NARODOWE CENTRUM NAUKI, MINIATURA 8

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik projektu: dr inż. Kamil PŁACHTA

Okres realizacji: 10.12.2024 – 09.12.2025

Kwota dofinansowania: 36 960 zł                                                                    

Opis : Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną produkowaną przez odnawialne źródła energii prowadzi do stosowania nowych, niekonwencjonalnych rozwiązań. Jednym z nich jest wykorzystanie paneli fotowoltaicznych w miejscach wcześniej niedostępnych, np. w funkcji ogrodzenia. Nowej generacji, dwustronne moduły fotowoltaiczne (ang. bifacial) pozwalają wykorzystać odbite od powierzchni ziemi promieniowania słoneczne, zwiększając jego wzrost natężenia i tym samym wartość wyprodukowanej energii elektrycznej. Natomiast aktualnie stosowane rozwiązania w pełni nie wykorzystują potencjału paneli bifacialnych, ponieważ średnia wartość współczynnika Albedo (określa zdolność powierzchni do odbijania promieni światła) powierzchni ziemi wynosi 0.37, natomiast tradycyjnego lustra przekracza wartość 0.93. Dlatego należy zweryfikować rozwiązania maksymalizujące zysk energetyczny bifacialnych paneli fotowoltaicznych, które mogą być zainstalowane w miejscach, gdzie tradycyjne rozwiązania nie spełniałyby swojej funkcjonalności.Celem działań badawczych jest opracowanie i skonstruowanie zwierciadła o zmiennej geometrii, które zwiększy natężenie padającego promieniowania słonecznego na powierzchnię dwustronnego modułu fotowoltaicznego, równocześnie eliminując zjawisko cieniowania i maskowania powierzchni fotowoltaicznej. Zwierciadło o powierzchni co najmniej 2m2 będzie złożone z kilkunastu lub kilkudziesięciu mniejszych luster. Opracowanie systemu luster o zmiennej geometrii, dedykowanego do pełno wymiarowej instalacji fotowoltaicznej, pozwoli rzetelnie ocenić efektywność i zasadność stosowania takiego rozwiązania.

Tytuł: Analiza właściwości innowacyjnych półprzezroczystych nanostruktur cienkowarstwowych o dziurowym typie przewodnictwa na bazie mieszanin tlenków miedzi i tytanu do zastosowania w czujnikach gazu

Instytucja finansująca: NARODOWE CENTRUM NAUKI, PRELUDIUM 23

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik projektu: mgr inż. Ewa MAŃKOWSKA

Okres realizacji: 07.01.2025 – 06.01.2028

Kwota dofinansowania: 207 400 zł                                                                 

Opis : Projekt dotyczy analizy właściwości sensorowych cienkich warstw mieszanych tlenków miedzi i tytanu wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego. Jednym z rodzajów czujników do wykrywania gazów wybuchowych oraz szkodliwych dla zdrowia człowieka są czujniki na bazie tlenków metali np. tlenków cyny, wolframu, tytanu, miedzi, czy niklu. Proces detekcji możliwy jest poprzez zjawisko zmiany rezystancji warstwy na skutek adsorpcji/desorpcji gazów na powierzchni tlenku. Grubowarstwowe czujnik gazów na bazie tlenków cyny produkowane są od lat 70. XX w, jednak na początku XXI wieku pojawiła się nowa generacja cienkowarstwowych czujników gazu. Nanosensory wykazują lepszą zdolność detekcji dzięki większej powierzchni aktywnej, a także charakteryzują się większą stabilnością pracy niż ich grubowarstwowe odpowiedniki. Z tego powodu nanometryczne struktury takie jak cienkie warstwy, nanodruty, nanodruty jednego materiału z naniesionymi nanocząstkami drugiego materiału, czy struktury typu rdzeń-płaszcz są często wykorzystywane przy projektowaniu nowych czujników. W literaturze przedmiotu dużo uwagi poświęca się badaniom mieszanin tlenków o różnych typach przewodnictwa, które mogą wykazywać lepsze właściwości niż pojedyncze tlenki. Jednakże jak do tej pory heterostruktury na bazie tlenków miedzi i tytanu są mało poznane. Dlatego celem projektu jest wytworzenie różnych mieszanin tlenków miedzi i tytanu, w których proporcje poszczególnych tlenków będą zmieniać się w zakresie od 0-100% (np. 30% tlenku miedzi i 70% tlenku tytanu) oraz zbadanie ich wybranych właściwości W ramach prac projektowych przeprowadzone zostaną zakrojone na szeroka skalę badania, które pozwolą opracować uniwersalny model detekcji gazów z zastosowaniem zaproponowanych materiałów. W tym celu wykonane zostaną pomiary z wykorzystaniem gazów o różnych właściwościach (np. wodoru, etanolu, tlenków azotu) o różnych ich stężeniu w powietrzu. Zbadane zostaną również cienkie warstwy różniące się strukturą i morfologią powierzchni, które uzyska się poprzez odpowiednie zaprojektowanie składu materiałowego oraz parametrów termicznej obróbki poprocesowej. Wyznaczone zostaną również optymalne warunki pracy czujnika takie jak np. temperatura pracy.

Tytuł: Zastosowanie metod sztucznej inteligencji w obrazowaniu foto- i elektroluminescencyjnym do analizy niejednorodności w ogniwach fotowoltaicznych nowej generacji

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, konkurs MINIATURA 8

Lider Konsorcjum: -

Konsorcjanci: -

Kierownik Projektu: dr inż. Laura Jasińska

Okres realizacji projektu: 04.06.2024-03.06.2025

Wartość projektu: 48 972,00 zł

Opis: Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną oraz skierowanie się ku tzw. zielonej energii wymusza poszukiwanie nowych rozwiązań, które umożliwią uzyskanie coraz wyższych sprawności źródeł odnawialnych, w tym fotowoltaiki. Nowością w tej dziedzinie są tzw. ogniwa tandemowe, które, jak pokazuje literatura, osiągają obecnie sprawność nawet ponad 30%. Stanowi to znaczący postęp względem konwencjonalnych ogniw krzemowych i cienkowarstwowych. Jednym z istotnych powodów ograniczających sprawność ogniw fotowoltaicznych, a co za tym idzie, instalacji solarnych, jest występowanie różnego rodzaju defektów. Z tego powodu istnieje konieczność rozwoju metod, które zarówno jeszcze na etapie produkcji, jak i w warunkach użytkowania umożliwią wczesne wykrywanie i eliminowanie uszkodzonych ogniw (lub całych paneli). Na tym polu doskonale sprawdzają się metody obrazowania, w tym elektro- i fotoluminescencja (EL i PL), które umożliwiają wykrywanie między innymi takich defektów, jak mikropęknięcia, czy różnego typu niejednorodności. Nowym trendem w tej dziedzinie jest także wykorzystanie algorytmów sztucznej inteligencji (ang. artificial intelligence, AI). Celem działania jest opracowanie metodyki badania defektów i niejednorodności w ogniwach tandemowych z wykorzystaniem algorytmów AI. W ramach badań przeprowadzona będzie weryfikacja możliwości zastosowania algorytmów AI (m.in. RF, KNN, SVM) w jakościowym rozpoznawaniu różnego typu defektów przy wykorzystaniu metod obrazowania. Pierwszym etapem będzie zweryfikowanie rodzaju defektów występujących w ogniwach nowej generacji (tandemowych), a następnie przygotowanie próbek ogniw z niejednorościami/defektami (dla przykładu – ogniwa będą intencjonalnie poddawane naprężeniom mechanicznym celem otrzymania tzw. mikropęknięć oraz poddawane działaniu wysokiej temperatury). Drugi etap to przygotowanie zbioru obrazów będących bazą danych wejściowych wykorzystywanych do uczenia się wybranego algorytmu. W tym celu planuje się wykorzystanie metod obrazowania PL i EL. Istnieją komercyjne bazy danych, takie jak Deep Solar Eye, jednakże nie zawierają one obrazów ogniw tandemowych – a konieczne jest określenie cech charakterystycznych tych ogniw mogących wpłynąć na późniejsze zachowanie algorytmu. W kolejnych krokach planuje się zastosować wybrane algorytmy sieci neuronowych celem określenia ich możliwości do jakościowego rozpoznawania określonego typu defektów/niejednorodności. Dodatkowo, nowością proponowaną w projekcie jest pozyskanie bazy obrazów PL/EL w wybranych kanałach spektralnych (tzw. obrazowanie multispektralne)

Tytuł: Badanie wpływu niehomogenicznych pól termicznych na charakterystykę odpowiedzi wysokoczułych sensorów piezoelektrycznych

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, konkurs MINIATURA 8

Lider Konsorcjum: -

Konsorcjanci: -

Kierownik Projektu: dr inż. Sylwester Nowocień

Okres realizacji projektu: 10.12.2024-09.12.2025

Wartość projektu: 47 685,00 zł

Opis: Ze względu na unikalne własności metrologiczne, mono i polikrystaliczne sensory piezoelektryczne znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki m.in. analizie chemicznej i biochemicznej, monitorowaniu i kontroli procesów osadzania metali i polimerów, badaniach kontaminacji, odgazowania i korozji (np. w systemach kosmicznych), nanotechnologii, ochronie środowiska czy medycynie. Ich immanentną cechą jest jednak zależność odpowiedzi sensora od temperatury, która w pomiarach wysokiej precyzji wymusza stosowanie systemów jej stabilizacji i/lub korekcji wskazań. Aktualnie wykorzystywane metody korekcji opierają się na założeniu homogenicznego rozkładu pól termicznych w całej objętości sensora i nie pokrywają w pełni współczesnego pola zastosowań tego typu sensorów, w szczególności obszarów gdzie w trakcie pomiarów występują zmienne w czasie niehomogeniczne pola termiczne (iHTF). Przedmiotem niniejszego działania naukowego będzie opracowanie metody symultanicznej rejestracji zmiennych w czasie pól termicznych występujących w obrębie sensora oraz skojarzonych z nimi zmian parametrów rozpatrywanych sensorów. Dodatkowym efektem planowanych badań będzie pozyskanie unikalnych danych empirycznych umożliwiających w szerszym horyzoncie badawczym analizę niepewności pomiarów realizowanych w takich warunkach oraz opracowanie skutecznych technik i narzędzi umożliwiających kompensację wpływu wyżej wymielonych efektów na odpowiedź sensorów. Pogłębiona analiza roważanego, w ramach niniejszego działania, problemu ma fundamentalne znaczenie w kontekście poszerzania obszaru możliwych zastosowań rozpatrywanych sensorów o czym świadczą m.in. badania prof. Saggina.

Tytuł: Wewnętrzna jonizacja jako szansa na miniaturyzację kwadrupolowych spektrometrów mas

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, konkurs OPUS-25

Lider Konsorcjum: -

Konsorcjanci: -

Kierownik Projektu: dr hab. inż. Tomasz Grzebyk, prof. uczelni

Okres realizacji projektu: 10.07.2024-09.07.2028

Wartość projektu: 1 567 252,00 zł

Opis: Miniaturyzacja przyrządów analitycznych, takich jak spektrometry masowe (MS), od lat stanowi bardzo ciekawy problem badawczy. Największą siłą napędową jest tu możliwość wykonywania pomiarów na miejscu, bez konieczności przynoszenia badanej próbki do laboratorium. Jest to szczególnie ważne w eksploracji kosmosu, gdzie redukcja gabarytów i wagi przynosi radykalne obniżenie kosztów misji. Miniaturyzacja przynosi też dodatkowe korzyści – jeśli instrumenty są małe można pomyśleć o wykorzystaniu kilku lub kilkudziesięciu niezależnych instrumentów do prowadzenia badań na dużym obszarze. W ciągu ostatnich dziesięcioleci wiele osiągnięto w tej dziedzinie, opracowano walizkowe wersje spektrometrów mas, zastosowano technologię MEMS (micro-electromechanical system) do miniaturyzacji przynajmniej niektórych elementów MS. Jednak miniaturyzacja często wiąże się z kosztami – dla spektrometrii mas w postaci zmniejszenia rozdzielczości, czułości czy zakresu analizowanych mas. W związku z tym wykorzystanie instrumentów kompaktowych było dotychczas ograniczone. Dalszy rozwój jest możliwy, gdy parametry miniaturowej wersji spektrometru będą bardziej zbliżone do standardowego. Jednocześnie nie należy zwiększać złożoności całego instrumentu, zarówno pod względem podstawowych elementów, jak i elektroniki niezbędnej do jego działania, tak aby instrument mógł być stosunkowo tani w produkcji seryjnej i odporny mechanicznie. Stosowane obecnie podejścia do miniaturyzacji zdawały się osiągać swoje granice. Celem niniejszego projektu jest przekroczenie tych granic, przy zachowaniu odpowiednio dobrych parametrów przyrządu, poprzez zastosowanie niestandardowych metod wewnętrznej jonizacji próbek gazów oraz alternatywnych technik analitycznych. W konwencjonalnych przyrządach jony są wprowadzane do filtra kwadrupolowego z pewnego rodzaju zewnętrznego źródła jonów (działającego w oparciu o emisję polową, wyładowanie jarzeniowe, emisję termiczną itp.). Trudno ograniczyć energię takich jonów poniżej kilku eV, a to jest wymagane do zmniejszenia częstotliwości pracy. W podejściu zaproponowanym w tym projekcie uważa się, że można to osiągnąć poprzez wykorzystanie tzw. jonizacji wewnętrznej, w której jony powstają bezpośrednio wewnątrz filtra kwadrupolowego. W takim przypadku energie poprzeczne jonów są niezwykle niskie, ponieważ są one indukowane prawie wyłącznie przez siły ładunku przestrzennego wytwarzane przez same naładowane cząstki. Takie rozwiązanie, znane z niektórych pułapek jonowych, nie było dotychczas stosowane w kwadrupolowych analizatorach mas. Daje to możliwość zmniejszenia długości filtra (miniaturyzacja głowicy pomiarowej) i wykorzystania niższych częstotliwości pułapkowania, co prowadzi do zmniejszenia wymaganych amplitud sygnału (miniaturyzacja elektroniki). Rezultat tego projektu doprowadzi do powstania nowego typu analizatorów masy, które będą hybrydą pomiędzy kwadrupolowymi analizatorami mas i pułapkami jonowymi, wykorzystując najlepsze cechy każdego z nich. I spowoduje dalszą miniaturyzację spektrometrów mas opracowanych dla nowych, pojawiających się zastosowań. Cel projektu jest niezwykle ciekawy, a pomyślna realizacja może doprowadzić do przełomu w miniaturyzacji instrumentów analitycznych.

Tytuł: Nowe struktury laserów na ciele stałym jako miniaturowe, wysoce czułe detektory gazów dla spektroskopii laserowej

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, konkurs OPUS-23

Lider Konsorcjum: -

Konsorcjanci: -

Kierownik Projektu: dr inż. Grzegorz Dudzik

Okres realizacji projektu: 02.01.2025-01.01.2029

Wartość projektu: 1 598 360,00 zł

Opis: Globalny rozwój produkcji i ekspansja przemysłowa obserwowana od wielu dziesięcioleci ma wyraźny wpływ na kondycję naszej planety oraz jakość życia i zdrowie człowieka, głównie ze względu na rosnącą emisję wielu niebezpiecznych i toksycznych gazów, lotnych związków organicznych czy gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4), podtlenek azotu (N2O) i innych. Według raportu NASA, tylko emisja samego metanu wynosi ponad 550 milionów ton rocznie i dramatycznie wzrasta. Dodatkowo, według badań, metan odpowiada w 20% za wzrost efektu globalnego ocieplenia. Monitorowanie i ochrona środowiska, detekcja wycieków niebezpiecznych gazów czy kontrola procesów przemysłowych to jedne z wielu obszarów gdzie problem sposobu i łatwości detekcji gazów na poziomie kilku cząstek na miliard (ppb) jest kluczowy i stale obecny. Taki poziom detekcji cząstek gazu (limit detekcji czujnika) można porównać z możliwością odnalezienia czerwonej krwinki na powierzchni boiska piłkarskiego na Camp Nou w Barcelonie. Obecnie, najczulsze detektory gazów wykorzystują światło laserowe, które może być pochłaniane (absorbowane) przez cząsteczki gazów, gdy częstotliwość światła laserowego pokrywa się z częstotliwością linii absorpcyjnej gazu. Sposobami detekcji gazów zajmuje się spektroskopia laserowa. Zdolność do detekcji gazu (czułość sensora) może być zwiększona poprzez wydłużenie drogi interakcji wiązki laserowej z mierzonym gazem lub zwiększenie długości fali promieniowania laserowego (średnia podczerwień czy dalej zakres terahercowy), gdzie większość interesujących nas gazów znacznie silniej absorbuje to promieniowanie. Większość znanych technik spektroskopii laserowej o wysokiej czułości wykorzystuje wieloprzejściowe komórki absorpcyjne w celu wydłużenia drogi interakcji gaz-laser nawet do kilkudziesięciu metrów. Niestety, takie komórki posiadają kilka poważnych wad, takich jak duży rozmiar i waga, podatności na niewspółosiowość, drgania mechaniczne i akustyczne, sprawiając ogromne trudności w ich zastosowaniu poza laboratorium. Obecnie, eksperymentalne układy sensorów wykorzystują długi odcinek antyrezonansowego włókna światłowodowego z pustym rdzeniem (ARHCF) wypełnionym mierzonym gazem, zastępując typowe komórki wieloprzejściowe. Jednak ARHCF są ograniczone do wybranych zakresów długości fal i działają do 5,5 µm. Zatem dalsze, naprawdę interesujące zakresy detekcji w średniej podczerwieni i teraherców (THz) stają się dla nich nieosiągalne, gdzie absorpcja interesujących nas gazów jest znacznie większa.

Cel Projektu: W ramach Projektu, aby wyeliminować wspomniane wady czujników, proponujemy badania nad nowymi konfiguracjami laserów na ciele stałym pompowanych diodowo (DPSSL), które same stają się czujnikami gazów, a nie jak do tej pory tylko źródłami światła laserowego do zastosowań w układach spektroskopii laserowej, zapewniając nieskomplikowaną, monolityczną budowę, uniwersalność, opłacalność i kompaktowość czujnika. Dodatkowo, proponujemy pionierskie, nigdy nie stosowane podejście do zwiększania czułości czujników gazów opartych na laserach za pomocą wirów optycznych generowanych w wiązce laserowej. Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, proponowany temat badawczy nie ma odpowiednika wśród obecnie rozwijanych technik laserowej detekcji gazów oraz sposobu zwiększenia ich czułości.

Opis badań: Cel projektu chcemy osiągnąć wykorzystując zjawisko indukowanej fototermicznie zmiany współczynnika załamania gazu bezpośrednio we wewnętrzu trzech nowatorskich struktur laserów DPSSL. Będą to struktury rezonatorów laserowych; z rozdzielonymi polaryzacyjnie wiązkami laserowymi, rezonatorem typu pojedyncze wejście-wyjście z niezależną długością szczeliny powietrznej oraz minirezonatorem w układzie quasi-interferometru Michelsona. Pozwoli to na obserwację znacznych zmian częstotliwości generowanej wiązki laserowej wywołanych przez szalenie małe zmiany współczynnika załamania gazu, proporcjonalne do jego koncentracji, którą chcemy mierzyć wykorzystując heterodynową technikę detekcji sygnałów częstotliwościowych. W ostatnim zadaniu projektu, wykorzystując zjawisko orbitalnego momentu pędu, chcemy uzyska efekt zwiększenia ich czułość pomiarowej detekcji gazów.

Spodziewane efekty projektu to realizacja nowatorskich czujników gazu jako monolitycznych, miniaturowych (<20 mm długości), lekkich (kilka gramów), bardzo czułych (limit detekcji gazu na poziomie kilka/kilkanaście molekuł na miliard (ppbv)) struktur laserowych o ekstremalnie krótkiej drodze interakcji laser-gaz (kilka mm). Dodatkowo, proponowane struktury sensorów są nieograniczone zakresem długości fal, na których dokonujemy detekcji gazów, umożliwiając eksplorację zakresu THz, obecnie nieosiągalnego dla prawie wszystkich eksperymentalnych konfiguracji czujników bazujących na laserowej spektroskopii gazów.

Tytuł: Technika dwugrzebieniowa jako narzędzie do badania dynamiki generacji impulsów laserowych

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki

Lider Konsorcjum: -

Konsorcjanci: -

Kierownik Projektu: Dr hab. inż. Jarosław Sotor, prof. uczelni

Okres realizacji projektu: 16.01.2023-15.01.2026

Wartość projektu: 1 197 920,00 zł

Opis: Odkrycie zjawiska solitonu w systemach hydrodynamicznych przez Johna Scotta Rusella w 1834 roku zapoczątkowało nowy rozdział w fizyce nieliniowej propagacji fal. Prawie dwa stulecia później, ta samopodtrzymująca się fala wywołana przez efekty nieliniowe propagująca ze stałą prędkością nie jest utożsamiana już tylko z falami mechanicznymi. Wręcz przeciwnie, stanowi ona podstawę generacji impulsów optycznych: solitony są efektem balansu pomiędzy efektami nieliniowymi i dyspersyjnymi we wnęce lasera, które umożliwiają impulsowi optycznemu podróżowanie na długich dystansach bez zmiany kształtu. Dzisiaj solitonowe lasery impulsowe znajdują zastosowanie w szerokiej gamie zastosowań, jak obrazowanie biomedyczne, obróbka materiału, spektroskopia optyczna i wiele innych. Chociaż w laserze impulsowym oczekiwany jest czysty, pojedynczy impuls cyrkulujący w takim stanie w nieskończoność, niewielkie rozmiary optycznego falowodu oraz duże nieliniowości optyczne materiałów stanowiących wnękę często prowadzą do powstania stanów związanych solitonu, t.j. gdy soliton ulega rozpadowi i grupowaniu na mniejsze, związane ze sobą impulsy określane mianem cząsteczki solitonowej. Nazwa ta bierze się z podobieństwa takich struktur to cząstek chemicznych i sił oddziaływań pomiędzy impulsami (atomami). Dla inżynierów optoelektroników, który budują lasery impulsowe, taki stan jest niepożądany, ponieważ obniża moc szczytową, pogarsza stabilność i ogranicza możliwość przesunięcia widmowego. Z drugiej strony, bogata nieliniowa dynamika tworzenia i wzajemnych interakcji cząsteczek solitonowych mogą nam pomóc lepiej zrozumieć złożone zjawiska optyki nieliniowej. Ponadto, przyszłe optyczne pamięci lub systemy telekomunikacyjne mogą wykorzystać związane impulsy aby kodować informację na większej liczbie bitów. To motywuje rozwój szybkich technik diagnostycznych laserów impulsowych celem charakteryzacji solitonów optycznych z dużą prędkością, wysokimi rozdzielczościami czasowymi i na różnych długościach fali. Osiągalna szybkość obrazowania powinna wypełniać niszę pomiędzy tymi działającymi w reżimie impulsu po impulsie (jak dyspersyjna transformacja Fouriera) z tymi, które dają obraz uśredniony w skali sekundowej jak autokorelacja optyczna lub analiza widma optycznego. Planowane badania. Aby odpowiedzieć na potrzebę dwóch grup odbiorców: (1) inżynierów optoelektroników oraz (2) fizyków optyki nieliniowej, proponujemy rozwój dwóch technik obrazowania (diagnostyki) cząstek solitonowych, które bazują na parze laserów impulsowych z odstrojonymi częstościami repetycji. Idea bazuje na technice dwugrzebieniowej, w której dwa asynchroniczne ciągi impulsów laserowych wzajemnie próbkują się na fotodetektorze. Pierwsza proponowana technika, zwana korelacją wzajemną pól elektrycznych (EFXC) w zamyśle ma być rozszerzona o interakcje między złożonymi molekułami cząsteczkowymi występującymi w multipleksowanych laserach dwugrzebieniowych, jak mikrorezonatory optyczne lub lasery dwugrzebieniowe ze współdzieloną wnęką. W ostatnich latach, cieszą się one dużym zainteresowaniem ze względu na duży potencjał do niestabilizowanej spektroskopii z optycznymi grzebieniami częstotliwości bez jakichkolwiek części ruchomych celem monitorowania składu atmosfery. Druga technika, która mierzy optyczną wzajemną korelację intensywności (IXC) między impulsami, jest profilowana na potrzeby diagnostyki laserów i molekuł solitonowych poza konwencjonalnym limitem aliasingu optycznego. W przeciwieństwie do typowej techniki dwugrzebieniowej (EFXC), absorpcja dwufotonowa w IXC pozwoli na pracę badanego i próbkującego lasera na różnych długościach fal. Dodatkowo, nieczułość na fazę optyczną znosi część wymagań względem wzajemnej stabilności częstotliwości, co z kolei umożliwia laserom pochodzącym z kompletnie różnych wnęk optycznych próbkować się wzajemnie na fotodetektorze i obserwować profil intensywności rozciągniętego w czasie impulsu bezpośrednio na oscyloskopie. Zakres czasowy badanego przebiegu odpowiada pełnemu obiegowi wnęki. To z kolei znosi ograniczenia typowej diagnostyki lasera na bazie autokorelatorów o krótkim zakresie skanowania, optycznych analizatorów widma o zgrubnej rozdzielczości oraz mikrofalowych analizatorów widma o ograniczonym paśmie. Spodziewane wyniki. Oczekujemy, że rozwiniemy dwie techniki szybkiej diagnostyki laserów impulsowych,które pozwolą nam zrozumieć złożoną dynamikę solitonów w laserach korzystających z różnych mechanizmów synchronizacji modów. Analiza taka będzie możliwa dzięki badaniu profili czasowych impulsów mierzonych z kilohercową do megahercowej szybkością. Spodziewany się, że technika IXC umożliwi nam badania nad laserami pracującymi w wymagających regionach spektralnych w oparciu o dojrzałą technologię światłowodową w zakresie telekomunikacyjnym. Technika EFXC, z kolei, powinna pozwolić Nam lepiej zrozumieć interakcje międzycząsteczkowe w molekułach solitonowych, które są bolączką optycznych grzebieni częstotliwości na potrzeby optycznej spektroskopii bez części ruchomych.

Tytuł: Tranzystor z kropkami kwantowymi na sondzie: nowe ścieżki badania systemów kwantowych metodami mikroskopii bliskich oddziaływań - SQTMet

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, OPUS 27

Lider Konsorcjum: Politechnika Wrocławska

Konsorcjanci: Sieć Badawcza Łukasiewicz- Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Okres realizacji: 02.03.2025-02.02.2028

Kwota dofinansowania: 1 979 200 PLN

Opis: Zdolność obrazowania nanostruktur pełni kluczową rolę w dynamicznie rozwijających się dziedzinach nanoelektroniki, biologii molekularnej czy badań zasadniczych. Rozdzielczości mikroskopii bliskich oddziaływań pozwalają na realizację tych zadań, jednak osiągane zostają kresy fizycznych możliwości tych metod. Podobnie, jak w przypadku mikroelektroniki, która zbliża się do kresu obowiązywania prawa Moore’a, konieczne jest eksplorowanie metod pomiarowych wykorzystujących jeszcze bardziej czułe zjawiska fizyczne.

Należy do nich tunelowanie pojedynczych elektronów w tranzystorze z kropkami kwantowymi (ang. QDT). Projekt pt. „Tranzystor z kropkami kwantowymi na sondzie: nowe ścieżki badania systemów kwantowych metodami mikroskopii bliskich oddziaływań – SQTMet” ma na celu opracowanie nowatorskiej techniki pomiarowej w postaci skaningowej mikroskopii z tranzystorem jednoelektronowym w roli czujnika pola elektrycznego (ang. scanning quantum dot transistor microscopy, SQTM). Kluczowe dla realizacji tego zadania jest wykazanie działania tranzystora z kropkami kwantowymi w temperaturze pokojowej umieszczonego na sondzie pomiarowej.

Technika SQTM będzie charakteryzować się rozdzielczością pomiaru odległości oraz ładunku z

rozdzielczościami nieosiągalnymi wcześniej przez urządzenia pomiarowe pracujące w temperaturach

pokojowych. Przewidywane są rozdzielczości odległości poniżej 10 pm oraz ładunku poniżej 0,05 ładunku elementarnego e.

W literaturze zaprezentowane zostały rozwiązania mikroskopów z tranzystorem jednoelektronowym (ang. SSETM), które jednak wymagały złożonych procesów technologicznych do wytworzenia sondy oraz temperatur kriogenicznych do działania. Proponowane rozwiązanie przełamuje możliwości pomiarowe osiągane przez dotychczas stosowane metody mikroskopowe. Do tego celu zostanie opracowana nowatorska – odporna na szumy otoczenia i pomiarowe – konstrukcja mikroskopu bliskich oddziaływań. Zostanie on umieszczony w środowisku próżniowym, według podejścia SPM-in-SEM. W badaniach przeprowadzone zostanie udoskonalenie procesu wytwarzania tranzystorów z kropkami kwantowymi za pomocą metody osadzania zogniskowaną wiązką elektronów (ang. FEBID) w celu wytwarzania urządzeń bezpośrednio na ostrzu aktywnych dźwigni piezorezystywnych. Skonstruowane w ten sposób urządzenia będą obsługiwane wyłącznie elektrycznie, z wychyleniem dźwigni ustalanym i odczytywanym elektrycznie podobnie jak sygnałem z tranzystora z kropkami kwantowymi. Eliminuje to konieczność stosowania układów optycznych. Walidacja działania urządzenia zostanie przeprowadzona przez pomiary próbek testowych – planarnych mikroukładów elektronicznych w technologii CMOS oraz planarnych tranzystorów z kropkami kwantowymi Rozdzielczość SQTM pozwoli na uwidocznienie położenia pojedynczych kropek kwantowych

przez wykrycie pola elektrycznego uwięzionych w nim nośników ładunku.

Dowód działania układu pomiarowego SQTM będzie pikometrologicznym przełomem w technice pomiarowej nowoczesnych układów kwantowych. Jednym z głównych ograniczeń rozwojowych nanotechnologii oraz technologii kwantowej jest brak narzędzi pomiarowych dostosowanych do weryfikacji i walidacji działania tych układów. Udowodnienie działania skanowania powierzchni za pomocą tranzystora z kropkami kwantowymi w temperaturach pokojowych będzie przełomem nie tylko metrologicznym, lecz również technologicznym.

Tytuł : Rozwój metod fototermicznej detekcji gazów w oparciu o miniaturowe interferometry Fabry-Perot            

Instytucja finansująca : NARODOWE CENTRUM NAUKI, OPUS 26 Lap

Lider Konsorcjum : brak

Konsorcjanci : brak

Kierownik projektu : dr hab. inż. Karol Krzempek, Prof. PWr                 

Okres realizacji : 16.12.2024 – 15.12.2027

Kwota dofinansowania : 1 899 840,00

Opis : Głównym celem projektu jest opracowanie nowych czujników gazu, które opierają się na efektach fototermicznych. Spektroskopia fototermiczna (PTS) gazów zapewnia czułość i selektywność porównywalną z innymi najnowocześniejszymi technikami wykrywania gazów, przy jednoczesnym zachowaniu niewielkich rozmiarów i niewielkiej objętości próbki gazu. Badania w projekcie skoncentrują się na czujnikach gazu opartych na miniaturowych światłowodowych wnękach Fabry-Perot (FFPC), które zapewniają wymaganą stabilność i czułość detekcji zmian współczynnika załamania światła (RI), niezbędną do ich wdrożenia w technikach PTS.

Plan badawczy został podzielony pomiędzy dwa uniwersytety biorące udział w projekcie. Uniwersytet w Bonn (UoB) będzie odpowiedzialny za rozwój FFPC o parametrach zaprojektowanych do wdrożenia w fototermicznym wykrywaniu gazów. Projekt uwzględnia opracowanie konfiguracji FFPC pracujących na długości fali 1550 nm, co ma fundamentalne znaczenie dla przyszłego rozwoju niedrogich i trwałych czujników. Politechnika Wrocławska (PWr) będzie odpowiedzialna za zaprojektowanie kilku nowych konfiguracji czujników gazu wykorzystujących technikę PTS, które będą integrować FFPC. W oparciu o informacje zwrotne od PWr, UoB dostosuje parametry FFPC, aby zmaksymalizować czułość i pasywną stabilność czujników. W trakcie realizacji projektu opracujemy, zbudujemy i zoptymalizujemy kilka nowych konfiguracji czujników gazu opartych na FFPC i porównamy ich kluczowe parametry z powszechnie stosowanymi technikami, np. technikami bezpośredniej laserowej detekcji gazów. Przewidziano również prace mające na celu wyznaczenie długoterminowej stabilności opracowanych czujników.

Dzięki połączeniu wiedzy i doświadczenia dwóch interdyscyplinarnych grup z Europy, prowadzone będą nowatorskie badania nad laserowymi detektorami gazów. Wdrażając zminiaturyzowane FFPC, udoskonalimy fototermiczną technikę wykrywania gazu, torując drogę do rozwoju nowej gałęzi czułych, selektywnych i wszechstronnych czujników gazu. Rezultaty projektu obejmą pogłębienie wiedzy na temat techniki wykrywania gazu z wykorzystaniem efektów fototermicznych, budowę innowacyjnych laserowych czujników gazu oraz miniaturyzację tych urządzeń w celu ich przyszłego wdrożenia. W trakcie projektu wszechstronność proponowanej techniki detekcji gazów zostanie zweryfikowana eksperymentalnie i porównana z innymi laserowymi technikami detekcji gazów. Poza aspektem naukowym, spektroskopia laserowa stanowi przykład synergii między najnowocześniejszymi badaniami a wpływem na życie codzienne społeczeństwa.

Tytuł: Poprawa właściwości wykrywania gazów w heterostrukturach WOx-CeOy poprzez inżynierię powierzchni i interfejsów

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, OPUS Lap 26

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Jarosław Domaradzki

Okres realizacji: 02.12.2024-01.12.2027

Kwota dofinansowania: 1 586 000 PLN

Opis: Czujniki gazu od wielu lat stanowią integralną część takich różnych gałęzi przemysłu, jak transport, farmacja, żywność i rolnictwo, gdzie są wykorzystywane do wykrywania takich gazów, jak wodór, amoniak, aceton lub para lotnych związków organicznych, np. etanolu. Zazwyczaj opierają się one na konstrukcji jednowarstwowej, w której właściwości materiału zmieniają się pod wpływem określonych gazów. Celem projektu jest opracowanie opisu mechanizmów determinujących właściwości struktur czujników hybrydowych. W szczególności cel naukowy projektu zostanie zademonstrowany poprzez wykorzystanie dwuwarstwowego systemu czujnikowego WOx-CeOy. Główny nacisk położony będzie na wyjaśnienie roli obszaru interfejsu na granicy dwóch materiałów czujnikowych i zrozumienie, w jaki sposób mechanizm odpowiedzi jest powiązany z jego właściwościami. Wiąże się to z dogłębnymi badaniami in-situ, które są kluczowym i oryginalnym elementem proponowanych badań. Proponowane podejście otwiera nowe ścieżki dla potencjalnego obniżenia temperatury pracy czujnika hybrydowego w porównaniu do czujników konwencjonalnych, zwiększając możliwość jego praktycznego zastosowania. Dodatkowo, zastosowanie dwóch różnych, ale kompatybilnych technologii mikroelektronicznych do osadzania warstw tlenkowych (rozpylanie magnetronowe i osadzanie warstw atomowych) oferuje możliwość uzyskania różnorodnych właściwości osadzanych materiałów. Włączenie zaawansowanych technik spektroskopowych in-situ dodatkowo uwzględnia złożoną interakcję wybranych gazów z powierzchnią wytworzonego czujnika, zapewniając kompleksowe zrozumienie mechanizmu detekcji. Rezultatem projektu będzie (1) określenie roli dwuwarstwowego interfejsu w wykrywaniu wybranych gazów, (2) ocena wpływu właściwości powierzchni i morfologii na selektywność i czas reakcji, (3) określenie mechanizmów transferu ładunku w heterostrukturach WOx/CeOy. Wyniki będą szeroko komunikowane przez publikacje w uznanych czasopismach o dużym wpływie, rozdziały prac doktorskich, opracowanie podstaw wspólnego projektu w ramach inicjatyw europejskich oraz, w przyszłości, dalszy transfer zdobytej wiedzy do praktycznych zastosowań.

Tytuł: Rezonatory NEMS w technologii skupionych wiązek elektronów i jonów

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, MINIATURA 8

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik Projektu: dr inż. Krzysztof Kwoka

Okres realizacji: 10.12.2024-09.12.2025

Kwota dofinansowania: 49 610 PLN

Opis: Osadzanie nanostruktur za pomocą skupionych wiązek jonów i elektronów (odpowiednio FIBID – ang. focused ion beam induced deposition oraz FEBID – ang. focused electron beam induced deposition) są obiecującą technologią dla szeroko rozumianej nanotechnologii Dzięki zdolności do osadzania materiału z rozdzielczością pojedynczych nanometrów oraz możliwości zadawania dowolnego ich kształtu w trzech wymiarach, a także stosunkowo krótkiemu czasowi trwania procesu możliwe jest przeprowadzenie badań w sposób nieosiągalny dla konwencjonalnych technik wytwarzania mikro- i nanostruktur. Jest to szczególnie interesujące i atrakcyjne z badawczouniwersyteckiego punktu widzenia, gdzie często konieczne jest prototypowanie nanostruktur w kontekście przyrządowym i materiałowym. MEMSy (innymi słowy układy mikro-elektromechaniczne lub mikromaszyny),z racji małych wymiarów, dużych częstotliwości operacji i zużyciu energii, znajdują bardzo szerokie zastosowanie w technologiach czujnikowych między innymi jako czujniki ruchu, akcelerometry i żyroskopy, ale także mikrofony. Elektryczne metody pomiaru wychyleń ustroju mechanicznego były stosowane jako czujniki siły/pędu fotonów np. w pracach Katedry Nanometrologii (KN) Politechniki Wrocławskiej (PWr). Ich opis fizyczny oraz jego eksperymentalna weryfikacja były prezentowane w literaturze przedmiotu. W sposób naturalny technologia MEMS przechodzi w technologię NEMS (ang. Nanoelectromechanical systems). Ich potencjalne zalety są widoczne. Mniejsze wymiary, mniejsza masa oznaczają w skrócie jeszcze większą czułość i rozdzielczość pozwalającą na detekcję zmian masy w zakresie zeptogramów (zepto=10-21 grama) [4]. Warto również wskazać, że układy NEMS będą naturalną częścią układów rozwijającej się technologii kwantowych, innymi słowy ich rola będzie nadzwyczaj szybko wzrastać.W ramach przedstawianego projektu przewiduję się zastosowanie technologii spektroskopii impedancyjnej do nie tylko detekcji, ale również pierwszych ocen ilościowych ruchu struktur NEMS. Powstanie w ten sposób nowa technologia pomiarowa tzw. wibrometria impedancyjna. Badania te połączone z tzw. modelowaniem równoważnych obwodów elektrycznych będą prowadzone do 100 MHz.

Tytuł: Technologie wytwarzania innowacyjnych komponentów światłowodowych dla zaawansowanych aplikacji w fotonice

Instytucja Finansująca: Projekt finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach  programu LIDER XIV

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik Projektu: dr inż. Dorota Stachowiak

Okres realizacji: 01.03.2024-01.03.2027

Kwota dofinansowania: 1 799 997,50 PLN

Opis: Celem niniejszego projektu i odpowiedzią na bieżące zapotrzebowanie fotoniki jest opracowanie technologii wytwarzania różnych komponentów światłowodowych w niestandardowych konfiguracjach, kluczowych dla rozwoju nowoczesnych źródeł fotonicznych następnej generacji. Postępujący w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat rozwój układów fotonicznych zwiększa ich potencjał aplikacyjny. Znajdują one zastosowanie w różnych dziedzinach jak np. medycyna, metrologia, telekomunikacja, mikroobróbka, technologie kwantowe i kosmiczne. Obecnie wciąż wiele komercyjnych systemów laserowych bazuje na optyce objętościowej wrażliwej na czynniki zewnętrzne (np. zmiany temperatury, wibracje, zanieczyszczenia). Całkowicie światłowodowa budowa tych układów jest niezwykle korzystna i pożądana, a uzyskać ją można dzięki specjalnym komponentom światłowodowym, zastępującym objętościowe elementy optyczne. Wpływa to korzystnie m.in. na złożoność i wytrzymałość układu na czynniki zewnętrzne. Dostępne komercyjne komponenty światłowodowe często są niekompatybilne z wciąż rozwijającymi się źródłami fotonicznym dlatego niezwykle istotne jest opracowanie uniwersalnych technologii ich wytwarzania z możliwością dostosowania do wymagań odbiorcy. Opracowane w projekcie technologie umożliwią wytwarzanie światłowodowych komponentów w niestandardowych konfiguracjach, takich jak sprzęgacze różnego typu, mikrosoczewki światłowodowe, czy zakończenia światłowodowe typu end-cap.

Tytuł: Analiza zintegrowanych źródeł elektronów z emisją polową

Konkurs: WEAVE-UNISONO

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki

Konsorcjanci: OTH Regensburg, ISI Brno, Politechnika Wrocławska

Lider Konsorcjum: OTH Regensburg

Kierownik Projektu na PWr: dr inż. Michał Krysztof

Okres realizacji: 02.01.2025 – 01.01.2028

Kwota dofinansowania dla PWr: 915 854,00 zł

Opis: Projekt INFASCOPE to międzynarodowe przedsięwzięcie, które skupia się na opracowywaniu innowacyjnych metod eksperymentalnych i procedur pomiarowych mających na celu wykrywanie elektronów z matryc emiterów wykorzystujących emisję polową oraz pojedynczych źródeł elektronów. Nasze badania są integralną częścią dziedziny znaną jako nanoelektronika próżniowa, koncentrującej się na badaniu technik wytwarzania, funkcjonowania i zastosowań emiterów polowych.

Aktualnie dostępne metody eksperymentalne nie oferują wystarczających możliwości obserwacji działania matryc emiterów polowych, co utrudnia zrozumienie jednorodności emisji oraz wpływu procesów adaptacji na tę jednorodność. W związku z tym konieczne jest opracowanie nowych metod eksperymentalnych, które umożliwią dogłębne zbadanie i zrozumienie zachowania nowoczesnych katod polowych. Naszym celem jest poprawa ich wydajności oraz stworzenie bardziej zaawansowanych modeli teoretycznych opartych na wynikach tych eksperymentów.

W naszym projekcie proponujemy innowacyjne podejście, które eliminuje ograniczenia powszechnie stosowanych metod pośredniej detekcji elektronów. Proponujemy użycie przetwornika CMOS do bezpośredniego pomiaru aktualnego rozkładu prądu emisji w matrycach emiterów. Przetwornik CMOS to urządzenie półprzewodnikowe, które generuje i rejestruje elektrony w swojej strukturze, umożliwiając zbieranie sygnałów z poszczególnych pikseli w matrycy. Nasza nowa metoda ma kluczową zaletę w postaci dużego zakresu dynamicznego, który można dostosować do czasu ekspozycji. Dzięki temu jesteśmy w stanie wykrywać wiele miejsc emitujących o różnych prądach emisyjnych, umożliwiając obserwację w czasie zbliżonym do rzeczywistego. To innowacyjne podejście otwiera nowe możliwości dla badaczy, umożliwiając precyzyjne zrozumienie działania i poprawę efektywności katod polowych.

Tytuł: Analiza składu i mikrostruktury wielowarstw Ti/Cu/Ti jako bioaktywnych powłok funkcjonalnych o kontrolowanym poziomie migracji jonów miedzi do otoczenia

Konkurs: Miniatura 8

Instytucja finansująca: NARODOWE CENTRUM NAUKI

Kierownik projektu: dr inż. Agata Obstarczyk

Okres realizacji: 10.12.2024 -09.12.2025

Kwota dofinansowania: 49 940 zł

Opis: Celem projektu jest analiza właściwości wielowarstw Ti/Cu/Ti, wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego, jako bioaktywnych powłok funkcjonalnych z kontrolowaną migracją jonów miedzi. Badania skupią się na nowatorskim podejściu do zjawiska migracji jonów, umożliwiającym precyzyjną kontrolę ich dynamiki i wydajności uwalniania. Właściwości bakteriobójcze powłok zostaną ocenione na podstawie testów z udziałem dwóch powszechnie występujących szczepów bakterii: E. coli i S. aureus.

Realizacja pilotażowych badań procesu migracji bioaktywnych jonów miedzi w wielowarstwowych powłokach pozwoli na uzyskanie wiedzy niezbędnej do opracowania koncepcji projektowania nowego typu funkcjonalnych powłok optycznych o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych.

Tytuł: Polska Sieć Infrastruktury Badawczej dla nauk ścisłych wspomaganych sztuczną inteligencją (PLAI4SCIENCE) 

Instytucja Finansująca: Unia Europejska w ramach działania 2.4 w programie Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki nr FENG.02.04-IP.04-0019/24.

Lider Konsorcjum: Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk 

Konsorcjanci: Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Politechnika Wrocławska i Instytut Chemii Bioorganicznej PAN, Poznańskie Centrum Superkomputerowo - Sieciowe.

Kierownik Projektu: 

Okres realizacji: 

Kwota dofinansowania: 69 709 425,54 zł

Opis: Celem projektu „Polska Sieć Infrastruktury Badawczej dla nauk ścisłych wspomaganych sztuczną inteligencją (PLAI4SCIENCE)” jest stworzenie unikatowej infrastruktury badawczej wspierającej rozwój nauk ścisłych, szczególnie fizyki i chemii, przy użyciu sztucznej inteligencji (AI) i uczenia maszynowego (ML). Głównym zastosowaniem tej infrastruktury jest stworzenie platformy obliczeniowej i stanowisk pomiarowych dla środowiska naukowego i podmiotów gospodarczych, dostarczając narzędzi do:

1. Symulacji materiałowych wspomaganych mechanizmami ML: badanie właściwości molekuł i nanostruktur; badanie właściwości optoelektronicznych układów niskowymiarowych; rozwój i wykorzystanie metod kwantowo-chemicznych oraz symulacyjnych wspomaganych przez AI/ML w celu zmniejszenia kosztów obliczeń teoretycznych oraz umożliwienia symulacji dużych układów, trudnych do przetwarzania dostępnymi obecnie metodami kwantowo-chemicznymi. Komercyjne aplikacje: przewidywanie właściwości układów wieloelektronowych, chemia obliczeniowa, obliczenia spektroskopowe, inżynieria materiałowa, dynamika molekularna, projektowanie leków, identyfikacja materiałów dla branż fotowoltaiki, spintroniki i elektroniki organicznej.

2. Spektroskopii molekularnej i metrologii fotonicznej: wykorzystanie optycznych wnęk rezonansowych, spektroskopii ultraprecyzyjnej, optycznych grzebieni częstotliwości do pomiarów własności materiałowych i procesów ultraszybkich oraz walidacji modeli spektroskopowych wyliczonych przy użyciu metod AI i modeli ML, „inteligentne” źródła światła. Komercyjne aplikacje: charakteryzacja materiałów dla sektorów półprzewodnikowego i optoelektroniki, generacja danych referencyjnych dla systemów monitorowania atmosfery i wykrywania śladowych ilości substancji, monitorowanie procesów technologicznych, diagnostyka biomedyczna, precyzyjna charakteryzacja systemów laserowych.

3. Pomiarów wykorzystujących obrazowanie przestrzenno-spektralne: obrazowanie hiperspektralne z modelami ML do detekcji, segmentacji i klasyfikacji widm oraz dedykowane modele wizji komputerowej. Komercyjne aplikacje: monitorowanie środowiskowe i monitorowanie zjawisk, kontrola jakości (np. żywności), bezkontaktowa detekcja i identyfikacja substancji, diagnostyka medyczna.

4. Użycia wyjaśnialnej AI i metod ML w naukach ścisłych: specjalistyczne algorytmy i modele, zarówno klasyczne jak i architektury głębokich sieci neuronowych np. sieci grafowych i modeli językowych oraz narzędzia do douczania modeli i uczenia ze wzmocnieniem. Elementem infrastruktury jest zaawansowane środowisko obliczeniowe z klastrami o wysokiej mocy i odpowiednim oprogramowaniem.

 Wyniki realizacji projektu są skierowane do naukowców prowadzących badania z zakresu fizyki, chemii i innych dziedzinach wymagających analizy i przetwarzania dużych zbiorów danych.

Tytuł: Chip-based room-temperature terahertz frequency comb spectrometers (TeraERC)

Instytucja Finansująca: Komisja Europejska w ramach programu Horyzont Europa, HORIZON ERC Grants, nr konkursu ERC-2023-STG

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik Projektu: dr inż. Łukasz STERCZEWSKI

Okres realizacji: 01.12.2023 – 30.11.2028

Kwota dofinansowania: 1 499 955 EUR

Opis: Chociaż postrzeganie barw przez człowieka jest ograniczone do niewielkiego fragmentu widma elektromagnetycznego, postęp technologiczny umożliwia nam widzenie w innych regionach spektralnych poprzez zapewnienie odpowiednich źródeł i detektorów. Szczególnie interesująca dla wielu zastosowań jest możliwość badania obiektów w zakresie terahercowym (THz), który łączy domeny mikrofal i podczerwieni. Promieniowanie THz oferuje wyjątkowe możliwości obrazowania lub wykrywania ze względu na jego wysoką transmisję przez materiały nieprzezroczyste optycznie, takie jak papier, tekstylia, ceramika lub tworzywa sztuczne, a w przypadku wykrywania gazów umożliwia identyfikację złożonych strukturalnie cząsteczek. Niestety, dostęp do tego obszaru jest trudny ze względu na ograniczenia konwencjonalnej elektroniki i fotoniki i często wymaga pracy w warunkach kriogenicznych. Nawet najbardziej dojrzałe technologicznie systemy działające w temperaturze pokojowej, pomimo wieloletniego rozwoju, wciąż mnie zapewniają wysokiej miniaturyzacji źródła i detektora oraz pomiaru szerokopasmowego widma THz bez ruchomych części. Aby wypełnić tę niszę i sprostać krytycznemu zapotrzebowaniu na szerokopasmową, opartą na chipach spektroskopię THz bez żadnych ruchomych części, w projekcie proponuje się wykorzystanie grzebieni częstotliwości laserów półprzewodnikowych w średniej podczerwieni (3-5 mm) opartych na międzypasmowych laserach kaskadowych (ICL). Postuluje się, że nieliniowa konwersja częstotliwości, wynikająca z niedawno odkrytej podatności nieliniowej drugiego rzędu ośrodka ICL, może być wykorzystana do uzyskania mocy THz na poziomie od mikrowatów do sub-miliwatów przy zasilaniu bateryjnym. Komplementarna technologia fotomiksera średniej podczerwieni przewidziana w niniejszym projekcie umożliwi dodatkowo spójną detekcję szerokopasmowego promieniowania grzebieniowego THz w temperaturze pokojowej.

Tytuł projektu: Mikrooptyczny system sumowania wiązek laserowych ze światłowodowych macierzy [akronim: MicroFibray]

Instytucja finansująca: Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach 2. konkursu Programu INNOGLOBO

Lider: Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów

Partner: PowerPhotonic (Wielka Brytania)

Kierownik Projektu: dr inż. Paweł Kaczmarek

Okres realizacji: 01.10.2023 – 30.09.2026

Kwota dofinansowania dla Pwr: 1 449 939,27 zł

Opis: Koherentne sumowanie wiązek laserowych umożliwia skalowanie mocy 17 laserowego. Aby proces mógł zachodzić efektywnie i z zachowaniem dobrej jakości wiązki wyjściowej, należy zadbać wzajemną koherencję sumowanych wiązek. Na parametry wyjściowe decydujący wpływ mają zarówno liczba sumowanych kanałów jak i ich zjustowanie, nie tylko fazowe ale i geometryczne. Konieczne jest zapewnienie możliwie dużego wypełnienia wyjściowej apertury wyjściowej wiązkami. Jest to szczególnie istotne w systemach z dużą liczbą sumowanych kanałów. Sprawność tego typ rozwiązań jest limitowana osiągalną precyzją montażu układu światłowód - soczewka tworząca kolimator. W projekcie proponujemy badania nad rozwiązaniem tego problemu, bazującym na technice do tej pory stosowanej w korygowaniu wiązek wyjściowych laserów półprzewodnikowych. Polega ona na wykonaniu układu emiterkolimator, a następnie pomiar parametrów frontu falowego wyjściowego promieniowania w celu zaprojektowania dedykowanej optyki korygującej front falowy. Umożliwi to kompensację niedokładności mechanicznych montażu a dodatkowo optyka korygująca może także poprawiać współczynnik wypełnienia apertury wyjściowej.

Tytuł projektu: Ultrastabilne lasery impulsowe pokrywające zakres spektralny od bliskiej do dalekiej podczerwieni.

Instytucja Finansująca: Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021-2027 w ramach Działania 2.2 First Team.

Kierownik Projektu: dr Maciej Kowalczyk

Okres realizacji projektu: 01.10.2024 – 30.09.2028

Wartość projektu: 4 000 000 zł

Wysokość wkładu Funduszy Europejskich: 4 000 000 zł

Opis: 

Projekt First Team umożliwia młodym naukowcom założenie pierwszego zespołu badawczego i prowadzenie w Polsce innowacyjnych badań z potencjałem aplikacyjnym. W trakcie trwania projektu, w skład zespołu kierowanego przez dr. Macieja Kowalczyka wejdzie młody doktor, pracownik naukowo-techniczny oraz troje doktorantów i troje studentów.

Celem projektu jest opracowanie źródła impulsów laserowych pokrywającego spektralnie całe pasmo od bliskiej do dalekiej podczerwieni (1–300 µm) i które będzie się charakteryzować rekordową wydajnością i najwyższą na świecie stabilnością amplitudową.

W ramach projektu rozwijane będą impulsowe źródła promieniowania laserowego, które będą jednocześnie emitować w bardzo szerokim zakresie spektralnym: od bliskiej (długość fali ok. 1 µm), przez średnią (ok. 15 µm), aż do dalekiej podczerwieni (<300 µm). Takie ultra-szerokopasmowe lasery obecnie nie istnieją, a ze względu na swoją uniwersalność mogą stać się kluczowe dla rozwoju zastosowań nowoczesnej fotoniki, takich jak badania biomedyczne, czy zaawansowane technologie półprzewodnikowe. Oprócz poszerzenia zakresu spektralnego laserów, naukowcy pracować będą nad zwiększeniem ich wydajności energetycznej oraz stabilności.

Wyniki projektu zapewnią niedostępny dotychczas potencjał technologiczny, który umożliwi przełomowe prace rozwojowe i badawcze. W ramach projektu prowadzona będzie współpraca z dwoma partnerami: przemysłowym z Polski oraz zagranicznym naukowym. Naszym partnerem z przemysłu jest firma VIGO Photonics, globalny lider w dziedzinie technologii półprzewodnikowych w zakresie średniej podczerwieni. Firma będzie wykorzystywać nasze źródła laserowe w celu charakteryzacji prototypowych detektorów oraz zintegrowanych systemów fotonicznych. Projekt umożliwi także dalsze zacieśnienie współpracy z naszym zagranicznym partnerem naukowym, grupą prof. Ferenca Krausza z Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium. Współpraca będzie obejmować wykorzystanie opracowanych przez nas laserów do badań spektroskopowych nad próbkami ludzkiej krwi, których celem jest wczesna diagnostyka chorób nowotworowych i nieinwazyjny monitoring stanu zdrowia pacjentów.

Tytuł:  ENSIGN - Emerging nanoscopy for single entity characterisation / Nowoczesne technologie nanoskopowe dla pojedyńczych struktur/istot

Instytucja Finansująca: Komisja Europejska (w ramach HORIZON-MSCA-2021-SE-01)

Lider projektu: Aarhus Univrsitet  

Konsorcjanci: AARHUS UNIVERSITET, CARL VON OSSIETZKY UNIVERSITAET OLDENBURG, UNIVERSIDADE DE AVEIRO, INSTITUTE OF MECHANICS - BAS IMECHBAS, DANSK FUNDAMENTAL METROLOGI AS, SZEGEDI TUDOMANYEGYETEM, ELEMENTS SRL

Kierownik projektu na PWr: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Okres realizacji: 01.03.2023 – 28.02.2027

Kwota dofinansowania: 1 205 200 €

Kwota dofinansowania dla Politechniki Wrocławskiej: 128 800 €

Opis: Możliwość interpretacji zjawisk na poziomie nanoskali doprowadziła do bezprecedensowego i wyrafinowanego zrozumienia struktur i mechanizmów pojedynczych jednostek. To przyniosło nową erę w dziedzinie biomedycyny, biofizyki i nanonauki o biomateriałach, a tym samym zrewidowało nasze dotychczasowe koncepcje dotyczące struktur komórkowych i elektroniki w nanoskali. Technologie te mają ogromny potencjał, aby zmienić nie tylko postęp naszej wiedzy, ale także rozwój podejść diagnostycznych/prognostycznych. Jednakże, obecnie brakuje nam możliwości prowadzenia korelacyjnego obrazowania w tak wymagającym wymiarze, jednocześnie bezpośrednio łącząc parametry mechaniczne, fizyczne i elektryczne w nanoskali ze zjawiskami makroskopowymi. Dlatego ważne jest, aby zbadać innowacyjne metody pomiaru i obrazowania, które mogłyby przezwyciężyć ograniczenia i które mogłyby pokonać ograniczenia konwencjonalnych metod i stać się technologiami umożliwiającymi drugą rewolucji nanoskopii korelacyjnej.

Proponowany projekt "ENSIGN - Nowoczesne technologie nanoskopowe dla pojedyńczych struktur/istot” jest takim nowatorskim podejściem, którego celem jest opracowanie transformacyjnego, zintegrowanego podejścia do obrazowania i charakteryzacji pojedynczych jednostek. ENSIGN rozwinie i połączy szybką nanoskopię siłową, elektryczną i mikrofalową z nanoskopią optyczną i elektronową, aby zapewnić ilościowe, jednoczesne pomiary wieloparametrowe, wysoką szybkość i efektywnych kosztowo poza najnowszymi możliwościami dla obrazowania pojedynczych jednostek następnej generacji, elektrochemii, mechanobiologii i biomechaniki. Opracowana nanoskopia będzie miała bezprecedensową wysoką rozdzielczość, wielomodalne i wielowymiarowe możliwości jednoczesnego obrazowania oraz będzie ilościowa, szybka i nieinwazyjna. Uzyskana zaawansowana technika będzie stanowić kamień węgielny dla postępu w biologii komórki, nanomateriałów i baterii nowej generacji, a tym samym utrzyma wiodącą pozycję Europy w dziedzinie biologii, a tym samym utrzyma wiodącą pozycję Europy na świecie w zakresie potencjalnych istotnych przełomów naukowych i technologicznych w tych  obszarach badawczych.

ENSIGN - Emerging nanoscopy for single entity characterisation / Nowoczesne technologie nanoskopowe do charakteryzacji pojedynczych struktur

Projekt otrzymał dofinansowanie ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Projekty Międzynarodowe Współfinansowane.

Okres realizacji: 03.2023 - 02.2027

Kwota dofinansowania: 713 767 zł

Całkowita wartość projektu dla PWr: 1 352 504 zł

Kierownik projektu na PWr: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Opis: Dofinansowanie ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Projekty Międzynarodowe Współfinansowane stanowi wsparcie dla projektu „ENSIGN - Emerging nanoscopy for single entity characterisation /Nowoczesne technologie nanoskopowe do charakteryzacji pojedynczych struktur” realizowanego w ramach programu Horyzont Europa MSCA Staff Exchanges.

W ramach przedsięwzięcia finansowane są planowane koszty delegacji, jeżeli środki pochodzące ze źródeł zagranicznych niepodlegające zwrotowi przyznane na realizację projektu nie pokrywają tych kosztów w pełni. 

Tytuł: Opracowanie czujników do pomiarów ekstremalnych ciśnień

Instytucja Finansująca: Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego
Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-
2020.
Projekt realizowany w ramach konkursu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju: Szybka ścieżka
1/4.4/2020 - Projekty aplikacyjne

Lider Konsorcjum: Nanores Sp. z o.o. Sp. k.

Konsorcjanci: Politechnika Wrocławska (Wydział Podstawowych Problemów Techniki oraz Wydział
Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów)

Kierownik Projektu na PWr: prof. dr hab. inż. Robert Kudrawiec

Okres realizacji projektu: 01.10.2020 – 31.12.2023

Wartość projektu: 15 818 977,79 zł

Kwota dofinansowania dla całego konsorcjum: 12 730 569,61 zł

Kwota dofinansowania dla PWr: 2 769 537,35 zł (kwota: 1 131 942 zł dla Wydziału W12N)

Opis: Przedmiotem projektu jest opracowanie i przygotowanie do wdrożenia dwóch innowacyjnych
produktów – miniaturowego czujnika wysokiego ciśnienia oraz czujnika wysokiej próżni - wraz z
technologią ich produkcji. Firma Nanores we współpracy z Politechniką Wrocławską zamierza opracować
rozwiązanie przełomowe na rynku czujników do pomiarów ekstremalnych ciśnień. Opracowane
rozwiązania ze względu na swój rozmiar (MEMS) umożliwią umieszczenie w komorach
wysokociśnieniowych i próżniowych większej ilości czujników, dając tym samym możliwość pomiaru
niejednorodności ciśnienia w komorze. Ponadto miniaturyzacja sensorów umożliwi integrację
rozwiązania z mikrokomorami, co nie było dotychczas możliwe z wykorzystaniem komercyjnie
dostępnych rozwiązań. Zjawiska wykorzystane do detekcji zmiany ciśnienia nie będą wymagały
zastosowania dodatkowego drogiego sprzętu pomiarowego. Opracowane w ramach projektu czujniki
będą charakteryzowały się wysoką trwałością i szerokim zakresem pomiarowym. Zakładana jest także
możliwość regeneracji zużytych struktur czułych na zmiany ciśnienia. Opracowana konstrukcja czujników
oraz brak dodatkowych zaawansowanych działań w procesie wytwarzania pozwoli na produkcję
urządzeń na skalę masową. Dzięki tym cechom opracowana innowacja będzie mogła znaleźć
zastosowanie w różnych aplikacjach i warunkach, również specyficznych i wymagających jak np. pomiary
w kowadłach diamentowych DAC (Diamond Anvil Cells) lub w przemyśle kosmicznym jako detektor
mikroprzecieków w śluzach pojazdów załogowych. Ogromną szansą dla proponowanej innowacji jest
stale rozwijający się rynek systemów próżniowych, wymagający zastosowania coraz dokładniejszych
czujników próżni. Czujniki do pomiarów ekstremalnych ciśnień będą mogły być wykorzystane w
działalności badawczej oraz przemysłowej. Realizacja projektu nastąpi poprzez przeprowadzenie badań przemysłowych, prac rozwojowych oraz działań przedwdrożeniowych.

Tytuł: NLPQT ‑ Narodowe Laboratorium Fotoniki i Technologii Kwantowych

Instytucja Finansująca: Projekt współfinansowany jest ze środków Europejskiego Fundusz Rozwoju Regionalnego, Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014 – 2020, Oś priorytetowa: IV Zwiększenie potencjału naukowo- badawczego, Działanie: 4.2 Rozwój nowoczesnej infrastruktury badawczej sektora nauki

Lider Konsorcjum: Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego

Konsorcjanci: Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk – Politechnika Śląska, Politechnika Wrocławska, Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk – Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Krzysztof Abramski

Okres realizacji: 02.11.2018 – 31.12.2023

Wartość projektu: 205 742 659,01 zł

Kwota dofinansowania dla całego konsorcjum   145 161 566,30 zł

Kwota dofinansowania dla PWr : 23 997 764,69 zł

Opis: Celem projektu jest stworzenie Narodowego Laboratorium Fotoniki i Technologii Kwantowych. Laboratorium ma formę struktury rozproszonej utworzonej przez konsorcjum instytucji naukowych: 7 partnerów z 6 województw (Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego – lider konsorcjum NLPQT, Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk – Politechnika Śląska, Politechnika Wrocławska, Instytut Chemii Bioorganicznej Polskiej Akademii Nauk – Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu).

W skład Laboratorium wchodzi następująca infrastruktura badawcza:

 – system dystrybucji wzorcowych sygnałów częstotliwości oparty na optycznym zegarze atomowym oraz sieci światłowodowej PIONIER obsługujący najważniejsze ośrodki akademickie w Polsce oraz wybranych odbiorców komercyjnych,

 – sieć laboratoriów naukowych specjalizujących się w fotonice,

 – sieć laboratoriów naukowych prowadzących badania w domenie technologii kwantowych.

Potencjalnymi odbiorcami wyników oraz infrastruktury badawczej zbudowanej w ramach projektu NLPQT są zarówno inne instytucje badawcze, jak i odbiorcy komercyjni, przemysł szukający zaawansowanych rozwiązań w zakresie szeroko rozumianej fotoniki, optoelektroniki i technologii kwantowych.

Strona www projektu: http://nlpqt.fuw.edu.pl/

Tytuł: Opracowanie rewolucyjnej usługi obrazowania Ziemi przy użyciu satelitarnej konstelacji REC

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Lider Konsorcjum: SatRevolution S.A.

Konsorcjanci: Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Fotoniki i Mikrosystemów

Kierownik Projektu: dr hab. inż. Paweł Knapkiewicz

Okres realizacji: 01.04.2020 - 31.12.2023

Wartość projektu: 53 142 392,71 zł

Kwota dofinansowania: 33 492 447,69 zł

Opis: Przedmiotem projektu jest opracowanie innowacyjnej technologii obrazowania Ziemi przy użyciu konstelacji REC składającej się z wysokorozdzielczych nanosatelitów optoelektronicznych ScopeSat na potrzeby geodezji i kartografii, zarządzania kryzysowego, sektora ubezpieczeniowego, rolnictwa precyzyjnego oraz dla zastosowań rozpoznania obrazowego.

Szczególnie istotnymi i nowatorskimi rozwiązaniami dla tego satelity obserwacyjnego jest instrument optyczny z segmentowana aperturą zwierciadeł pierwotnego i wtórnego. Zwierciadła ta składać się będą z trzech ruchomych segmentów z możliwością korekcji ustawienia każdego z nich. Jak dotąd, możliwość zastosowania segmentowanej apertury udowodniono tylko teoretycznie. Na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, w Katedrze Mikrosystemów powstają pierwsze na świecie instrumenty optyczne z segmentowana aperturą oraz mechanizmy umożliwiające ultra-precyzyjną korekcję położenia zwierciadeł. Tym samym rozwinięte zostały kompetencje w zakresie projektowania i testowania instrumentów optycznych o aperturze do 200 mm.

Tytuł: Światłowodowe grzebienie częstotliwości optycznych w średniej podczerwieni dla potrzeb spektroskopii laserowej i monitorowania środowiska / Fiber-based mid-infrared frequency combs for laser spectroscopy and environmental monitoring

Instytucja Finansująca: Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego, Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014 – 2020, Oś priorytetowa: IV Zwiększenie potencjału naukowo- badawczego, Działanie: 4.4 Zwiększanie potencjału kadrowego sektora B+R

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik Projektu: dr hab. inż. Grzegorz Soboń

Okres realizacji: 01.06.2018 – 29.08.2022

Kwota dofinansowania: 4 574 235,00 zł

Opis: Celem projektu jest opracowanie nowego typu laserów (będących tzw. optycznymi grzebieniami częstotliwości), emitujących promieniowanie z zakresu średniej podczerwieni, które znajdą zastosowanie w systemach detekcji śladowych ilości związków chemicznych dla potrzeb monitorowania środowiska, diagnostyki medycznej, czy też kontroli i optymalizacji procesów przemysłowych. Projekt jest realizowany we współpracy z wybitnymi specjalistami w dziedzinie spektroskopii laserowej (Dr Aleksandra Foltynowicz – Umeå Universitet, Szwecja; Dr Piotr Masłowski – Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu; Dr Gerard Wysocki – Princeton University, USA). W ramach projektu opracowywane są kompaktowe, niezawodne i przenośne źródła laserowe, o unikatowych parametrach promieniowania, pozwalających na ich zastosowanie w wyrafinowanych, ultraczułych i precyzyjnych systemach wykrywania związków chemicznych, ze szczególnym nastawieniem na aplikacje poza laboratorium. W projekcie zaplanowana jest weryfikacja użyteczności opracowanych źródeł w pomiarach stężenia produktów procesu spalania, jak również przeprowadzenie testów środowiskowych i pomiar stężenia różnych molekuł w atmosferze, ze szczególnym nastawieniem na gazy cieplarniane.

Strona www projektu: http://www.comb.pwr.edu.pl/

Tytuł: Rozwój nowych technologii wczesnego ostrzegania, zapobiegania oraz kontroli wycieków siarkowodoru na terenach rafineryjnych

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Drugiego polsko-chińskiego konkursu na wspólne projekty badawcze

Lider Konsorcjum: strona polska - Politechnika Wrocławska, strona chińska - Xi’an University of Science and Technology

Partnerzy: Xi’an University of Science and Technology, China National Petroleum & Chemical Corporation (Sinopec Corp.), Research Institute of Safety and Environmental Protection, CNPC.

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Krzysztof Abramski

Okres realizacji: 01.04.2021 – 31.03.2024

Kwota dofinansowania: 1 950 250,00 zł

Realizowany na podstawie porozumienia:

Opis: W ramach projektu zaplanowano opracowanie nowej technologii efektywnego ostrzegania, monitorowania oraz minimalizacji skutków wycieków na terenach rafineryjnych silnie toksycznego i niebezpiecznego dla życia ludzkiego i środowiska siarkowodoru (H2S). Technologia ta będzie bazowała na połączeniu laserowego czujnika do zdalnego pomiaru H2S na dystansie do 50m, wykorzystującego metodę CLaDS (ang. Chirped Laser Dispersion Spectroscopy) i źródło laserowe na zakres średniej podczerwieni oraz systemu wczesnego ostrzegania, przewidywania i reakcji na wyciek gazu. Tego typu rozwiązanie jest obecnie niedostępne na rynku i w pełni odpowiada na potrzeby w zakresie bezpieczeństwa, narzucone przez przemysł petrochemiczny. Opracowana technologia zapewni wyższą wszechstronność i efektywność w porównaniu do obecnie stosowanych systemów, co bezpośrednio przełoży się na znaczną poprawę bezpieczeństwa środowiska naturalnego oraz życia ludzkiego, jednocześnie zabezpieczając ciągłość procesów produkcji w przypadku wystąpienia wycieku H2S.

Tytuł: Niskostratne włókna antyrezonansowe na zakres średniej podczerwieni - badania możliwości zastosowań w laserach gazowych oraz laserowej detekcji gazów

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki (konkurs SHENG 1 na polsko-chińskie projekty badawcze)

Lider Konsorcjum: strona polska – Politechnika Wrocławska, strona chińska - Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics

Partner:  Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences (SIOM)

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Krzysztof Abramski

Okres realizacji: 08.07.2019-07.07.2022

Wartość projektu: 1 879 300,00 zł

Kwota dofinansowania: 1 879 300,00 zł

Realizowany na podstawie porozumienia:

Opis: Celem badań jest opracowanie nowych konfiguracji tzw. antyrezonansowych włókien fotonicznych z
rdzeniem powietrznym (AR-HCF) o parametrach ściśle dobranych do zastosowań w układach czułej
Spektroskopii Laserowej. Z uwagi na nowatorską konstrukcję włókna posiadają rekordowo niskie straty
transmisyjne dla promieniowania z pasma średniej podczerwieni oraz umożliwiać będą transmitowanie
wiązki laserowej w modzie podstawowym. Zoptymalizowane konfiguracje włókien AR-HCF znaczącym stopniu
przyczynią się do poprawy parametrów oraz funkcjonalności spektrometrów konstruowanych na ich bazie.
Projekt przewiduje również prace badawcze nad układami spektrometrów laserowych, w których nowe typy
włókien AR-HCF wykorzystane zostaną jako alternatywa dla nieporęcznych komórek wieloodbiciowych.
Parametry skonstruowanych układów porównane zostaną ze spektrometrami wykorzystującymi tradycyjne
komórki wieloodbiciowe. Uzupełnieniem badań będą eksperymenty z układami laserów na zakres średniej
podczerwieni, w których wypełnione gazem (np. CO2) włókna AR-HCF służyć będą jako pompowany
optycznie ośrodek wzmacniający.

Tytuł: Funkcjonalne światłowody mikrostrukturalne na zakres średniej podczerwieni do zastosowań w laserowych czujnikach gazów na potrzeby ochrony środowiska

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki

Lider Konsorcjum: University of Lille

Konsorcjanci: PWr- Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, Multitel, Belgia; Laserspec, Francja; University of Lille

Kierownik Projektu: dr inż. Karol Krzempek

Okres realizacji: 15.06.2020 – 14.06.2023

Wartość projektu: 932 921,00 zł

Kwota dofinansowania: 932 921,00 zł

Realizowany na podstawie porozumienia: Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu M-ERA.NET 2 Call 2019.

Opis: Celem projektu jest opracowanie nowatorskich rodzajów światłowodów do zastosowań w nieskomplikowanym, precyzyjnym i selektywnym wykrywaniu gazów niebezpiecznych dla ludzi i środowiska. Prace skoncentrowane są na nowych rodzajach światłowodów fotonicznych z rdzeniem powietrznym (SF), umożliwiających transmisję promieniowania w pasmie 2,5–7 μm, przy zachowaniu niskich strat. SF oparte będą na nietoksycznym szkle krzemionkowym i umożliwią budowę zintegrowanych czujników gazu, które znajdą zastosowanie w wielu obszarach, np. ochrony środowiska, czy monitorowania powietrza w obszarach przemysłowych.

Tytuł: INTAKE - Integrated nanocomposites for thermal and kinetic energy harvesting/ Zintegrowane nanokompozyty do pozyskiwania energii cieplnej i kinetycznej

Instytucja Finansująca: Komisja Europejska

Lider Konsorcjum: Aston University

Konsorcjanci: Aston University, University of Chester, Politechnika Wrocławska ( Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów], Energiatudomanyi Kutatokozpont, Tsinghua University, The University of Nottingham, Ningbo, Waseda University i National University Corporation, Tohoku University

Kierownik Projektu na PWr: prof. dr hab inż. Rafał Walczak

Okres realizacji: 09.2022 - 09.2026

Budżet projektu: 575 000 €

Kwota dofinansowania z KE: 575 000 €

Dofinansowanie przyznane Politechnice Wrocławskiej: 105 800 €

Opis: Projekt INTAKE (zintegrowane nanokompozyty do pozyskiwania energii cieplnej i kinetycznej) umożliwi międzynarodową interdyscyplinarną współpracę badawczą, ułatwiającą szkolenia i delegacje wśród 8 uniwersytetów z Wielkiej Brytanii, Węgier, Polski, Chin i Japonii, których specjalności badawcze związane są z gromadzenie wiedzy z fizyki, materiałoznawstwa, inżynierii mechanicznej, inżynierii elektronicznej i nauki społecznych. Uczestnicy spoza UE z Japonii otrzymali dofinansowanie JSPS (również zatytułowane INTAKE) na wymianę międzynarodową (2020-2025). Partnerzy chińscy dostosowali również istniejące fundusze (NSFC i TTP) do udziału w projekcie INTAKE. Projekt INTAKE korzysta zatem ze wsparcia instytucjonalnego wiodących światowych partnerów TC, takich jak Uniwersytet Tsinghua (pierwsze miejsce w Chinach, QS 2020) i Uniwersytet Tohoku (najlepszy w Japonii, Times Higher Education 2020). Głównym celem badań jest opracowanie po raz pierwszy nowatorskiego zestawu nanokompozytów, który będzie integrował funkcje zbierania energii i wykrywania w polimerach wzmocnionych włóknami w nanoskali, bez zauważalnych zmian w profilu fizycznym lub właściwościach mechanicznych makroskopowych materiału konstrukcyjnego. W przeciwieństwie do istniejących nieporęcznych i dużych objętościowo rozwiązań zestawów czujników, zintegrowane podejście oparte na nanomateriałach umożliwi realizację tych funkcji na poziomie nano/mikroskopowym. Te nowatorskie inteligentne materiały konstrukcyjne mogą służyć jako podstawowe elementy budulcowe w różnych sektorach, w tym transporcie, energetyce, medycynie, przestrzeni kosmicznej, mediach i infrastrukturze. Mogą one również poprawić wydajność i bezpieczeństwo, zmniejszając jednocześnie koszty operacyjne i ślad węglowy. Pierwsze zastosowanie w energetyce wiatrowej, wykorzystujące dotychczasowe osiągnięcia naukowców w tym sektorze zostaną zaprezentowane jako przykład wykonalności. Zatem, wizja INTAKE polega na wyposażeniu nieożywionych materiałów budulcowych wokół nas „oczami” i „uszami” w miarę jak nasze technologiczne społeczeństwo szybko ewoluuje w kierunku zaawansowanego społeczeństwa informacyjnego. W ramach projektu zgromadzono interdyscyplinarną wiedzę fachową w zakresie produkcji i nauk społecznych. Konsorcjum to pomoże społeczeństwu kierować się szerszymi względami społeczno-ekonomicznymi, takimi jak zrównoważony rozwój i nierówność, poprzez badania, wymianę kadry badawczej i szkolenia. Przy łącznej liczbie 64 badaczy będzie to jeden z największych międzynarodowych projektów związanych z transferem wiedzy i sieć badawcza w dziedzinie pozyskiwania energii i nanokompozytów. Sieć będzie wykorzystywać różne wiodące na świecie specjalizacje i badania prowadzone przez wszystkich partnerów tak, aby opracować kolejny krok milowy w badaniach nad pozyskiwaniem energii. W ramach projektu INTAKE planowana jest organizacja spotkań akademickich, szkoleń, warsztatów, spotkań przemysłowych i staży, które będą katalizować badania i oferować pomoc w kształtowaniu perspektyw zawodowych następnych pokoleń młodych naukowców. INTAKE ułatwi również rozbudowę długoterminowego potencjału badawczego w instytucjach partnerskich w obszarze pozyskiwania energii, nanomateriałów, mikro/nanotechnologii i kompozytów wielofunkcyjnych.

Projekt otrzymał dofinansowanie ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Projekty Międzynarodowe Współfinansowane

Okres realizacji: 09.2022 - 09.2026

Kwota dofinansowania: 444 692 zł

Całkowita wartość projektu dla Pwr: 992 303 zł

Opis: Dofinansowanie ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Projekty Międzynarodowe Współfinansowane stanowi wsparcie dla projektu „INTAKE - Integrated nanocomposites for thermal and kinetic energy harvesting” realizowanego w ramach programu Horyzont 2020 Marie Skłodowska-Curie Research and Innovation Staff Exchange (H2020 MSCA-RISE). W ramach przedsięwzięcia finansowane są planowane koszty delegacji, jeżeli środki pochodzące ze źródeł zagranicznych niepodlegające zwrotowi przyznane na realizację projektu nie pokrywają tych kosztów w pełni. 

Tytuł: MetExSPM   Metrologicznie spójne lokalne pomiary właściwości nanostruktur/Traceability of loclalised functional properties of nansotructure

Instytucja Finansująca: Komisja Europejska

Lider Konsorcjum:

Konsorcjanci:

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Okres realizacji: 04.06.2021 - 31.08.2024

Wartość projektu: 7 559 31,96 zł

Kwota dofinansowania: 915 504,64 zł

Opis: Tematyka projektu EMPIR MetExSPM związana jest z opracowaniem metody i techniki pomiaru powierzchni ciała stałego za pomocą tzw. szybkiego mikroskopu sił atomowych, wyposażonego w aktywną dźwignię piezorezystywną. Badanie te będą dotyczyły metrologii powierzchni technologicznych prowadzonych w częstotliwością skanowania powyżej 20 linii na sekundę w trybie rezonansowym mikroskopii sił atomowych. Zadania zespołu Politechniki Wrocławskiej dotyczą konstrukcji głowicy pomiarowej oraz układów elektronicznych do przetwarzania sygnałów elektrycznych z czujnika piezorezystywnego.

Tytuł: Piezorezystywne układy mikro-elektromechaniczne (MEMS) dla przyszłych technologii internetu rzeczy: Nanowytwarzanie i nanometrologia

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Lider Konsorcjum:

Konsorcjanci:

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Okres realizacji: 28.05.2021 - 30.04.2024

Wartość projektu: 846 000 zł

Opis: Stale rosnący potencjał i możliwości współczesnych systemów teleinformatycznych (ang. ICT – Information and Communication Technologies) wynika z rozwoju mikroelektroniki, telekomunikacji, umiejętności projektowania, wytwarzania i stosowania zaawansowanych systemów i robotów cyber-fizyczno-chemicznych, a także z postępu w dziedzinie przetwarzania danych oraz tworzenia interfejsów człowiekmaszyna. Postępy te dostarczają wielu możliwości rozwoju nowej generacji otwartych platform, na których wdrażać można różnorodne innowacyjne urządzenia, systemy i aplikacje. W związku z tym oczekuje się, że zwłaszcza w przypadku sektora MŚP nastąpi rozwój nowych przedsiębiorstw, który doprowadzi do zwiększenia konkurencyjności, stworzenia nowych miejsc pracy i zapewnienia trwałego rozwoju. Wśród ICT, inteligentne systemy elektroniczne (ang. ESS - Electronic Smart Systems) opracowane na podstawie technologii mikro- i nanoelektronicznych stanowią jedną z dziedzin posiadających cechy obiecujące dla rozwoju i wzrostu. Dziedzina ta obejmuje zarówno układy mikro-, jak i nanoelektromechaniczne (MEMS i NEMS), które można opisać jako technologię zminiaturyzowanych struktur i przyrządów elektromechanicznych produkowanych przy użyciu zmodyfikowanych technik wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych, stosowanych zwykle do produkcji układów scalonych (ang. IC - Integrated Circuits). Jest to zatem kluczowa technologia umożliwiająca cyfryzację branży. Kluczowe wymiary fizyczne urządzeń MEMS, do których należą zarówno proste struktury nie posiadające elementów ruchomych, jak i niezwykle złożone układy elektromechaniczne z elementami aktuowanymi i sterowanymi przez zintegrowaną mikroelektronikę, mogą wahać się od kilkudziesięciu nanometrów do kilku milimetrów. Tak małe rozmiary sprawiają, że struktury typu MEMS stają się doskonałymi narzędziami o najwyższej czułości i rozdzielczości (umożliwiającymi wykrycie nawet pojedynczych cząstek). Jednocześnie, dzięki miniaturyzacji, możliwe jest zmniejszenie zużycia energii i zintegrowanie takiego urządzenia jako systemu o zerowym poborze mocy. W tym przypadku bezenergetyczny system MEMS może stać się centralną częścią Internetu Rzeczy (ang. IoT - Internet of Things). W najszerszym tego słowa znaczeniu termin IoT obejmuje wszystko, co jest połączone z internetem, ale coraz częściej używa się go do określenia obiektów, które "rozmawiają" ze sobą. IoT składa się z połączonych ze sobą urządzeń - od prostych czujników po smartfony i urządzenia typu "wearables". Dzięki połączeniu tych urządzeń z systemami zautomatyzowanymi można zbierać i analizować dane oraz opracowywać działania wspomagające wykonywanie określonych zadań lub wyciąganie wniosków z danego procesu. Dlatego też wyzwania technologiczne stawiane przez Internet Rzeczy i rozwiązywane z powodzeniem przez układy oparte o technologię MEMS obejmują: I) miniaturyzację, II) nowe funkcje, III) poprawę zużycia energii, IV) autonomię. Jest oczywistym, że urządzenie MEMS, ze względu na swoją czułość, rozdzielczość i niski pobór mocy, jest centralnym elementem całego systemu IoT. Silne cechy technologii MEMS to między innymi możliwość zapewnienia platform dla rozwoju i integracji czujników i aktuatorów w skali mikro i nano dla ESS oraz możliwość integracji nowych elementów i pojawiających się osiągnięć, takich jak materiały 1D (w tym NEMS), co prowadzi do bardzo wysokiej czułości i niskiego zużycia energii. Głównym celem projektu piezoIoTMEMS jest opracowanie metod i technik umożliwiających sprostanie obecnym wyzwaniom stojącym na drodze do sukcesu nowej generacji inteligentnych systemów elektronicznych opartych na technologiach mikro- i nanoelektronicznych. W tym przypadku rozwiązania sprzętowe, takie jak mikroczujnikowanie, aktuacja, nanometrologia, pozyskiwanie energii w połączeniu z oprogramowaniem wbudowanym, są zintegrowane w ramach systemów Internetu Rzeczy. Z tego punktu widzenia oczywiste jest, że zastosowanie piezoIoTMEMS musi obejmować specyficzne połączenie kompetencji technologicznych i naukowych, których poszczególne laboratoria uczestniczące w projekcie nie posiadają oddzielnie. Drugim celem tego projektu jest wzmocnienie współpracy między instytucjami tureckimi i polskimi, które są ekspertami w różnych dziedzinach ESS, w tym w zakresie projektowania, wytwarzania i metrologii systemów NEMS i MEMS oraz ich przyszłych zastosowań w Internecie Rzeczy. Ostatnim założeniem tego projektu jest przekazanie interdyscyplinarnego know-how przemysłowi poprzez utworzenie konsorcjum skupiającego producentów dóbr konsumpcyjnych, elektroniki pomiarowej i kontrolnej oraz małych i średnich przedsiębiorstw. W projekcie piezoIoTMEMS badać będziemy urządzenia hybrydowe MEMS i NEMS, bazujące na piezorezystywnych czujnikach ugięcia. Zastosujemy te przyrządy jako czujniki zmiany masy i dwuosiowe (tj. w osiach X i Y) czujniki siły. W przeciwieństwie do prostych konstrukcji opartych na dźwigni mikromechanicznej, proponowane rozwiązania dają możliwość obserwacji tych zjawisk w kierunkach XY. Dążymy do uzyskania rozdzielczości siły co najmniej 100 nN (w paśmie 1 Hz) i rozdzielczości zmiany masy wynoszącej 10 ng (przy 1 Hz przesunięciu rezonansowym). Naszym celem jest również umożliwienie przeprowadzenia pomiaru w czasie krótszym niż 100 ms. W ten sposób będziemy w stanie zmniejszyć zużycie energii i dostosować produkowane urządzenia do pracy w tzw. Zeroenergetycznym bezenergetycznym Internecie Rzeczy. Tym samym cele projektu piezoIoTMEMS to: 1- Integracja piezorezystywnych nanodrutów jako głównych przetworników w znacznie większej strukturze MEMS; 2- Wykazywanie rozdzielczości siły i masy odpowiednio 100 nN i 10 ng przy użyciu technik nanometrologicznych we współpracy z partnerami przemysłowymi, a tym samym zwiększenie poziomu gotowości technologicznej (ang. TRL - Technology Readiness Level) dla piezoIoTMEMS do TRL 6; oraz 3- Wspieranie turecko-polskiej współpracy naukowej poprzez organizowanie regularnych seminariów

Tytuł: „Bio-nanosatelita wykorzystujący zminiaturyzowane instrumenty lab-on-chip oraz metodologia prowadzenia badań bio-medycznych z jego wykorzystaniem w warunkach mikrograwitacji”

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Lider Konsorcjum: SatRevolution S.A.

Konsorcjanci: Politechnika Wrocławska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu, Instytut Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN we Wrocławiu

Kierownik Projektu na PWr: dr inż. Patrycja Śniadek

Okres realizacji na PWr: 1.11.2019 – 31.03.2021

Wartość projektu: 3 991 155,66 zł

Kwota dofinansowania dla PWr: 800 002,74 zł

Opis: Celem projektu jest opracowanie bio-nanosatelity typu CubeSat do prowadzenia badań wpływu mikrograwitacji na właściwości żywych próbek biologicznych i określenia w sposób metrologiczny ich potencjału życiowego. Istotnym elementem bio-nanosatelity będzie tzw. Lab-payload, który opracowywany jest w Katedrze Mikrosystemów. Będzie on zawierać zminiaturyzowane i uniwersalne laboratoria, wytworzone w oparciu o wykorzystanie technik mikrosystemów analitycznych oraz druku 3D. Laboratoria te umożliwią zapewnienie optymalnych warunków do rozwoju takich obiektów biologicznych jak grzyby, komórki onkologiczne, limfocyty, czy ziarno. Zapewniona zostanie właściwa temperatura, oświetlenie, przepływ medium oraz detekcja optyczna w celu parametrycznej oceny przeprowadzonych hodowli. W ramach prac przeprowadzone zostaną długoczasowe eksperymenty biologiczne w bio-nanosatelicie umieszczonym na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO) z równoległymi testami referencyjnymi na Ziemi.

Tytuł: Akademickie Partnerstwa Międzynarodowe Politechniki Wrocławskiej

Instytucja Finansująca: Narodowa Agencja Wymiany Akademickiej

Lider Konsorcjum:

Konsorcjanci:

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż Dariusz Łydżba/ prof. dr hab. inż. Rafał Walczak

Okres realizacji: 01.12.2018 - 30.06.2022

Wartość projektu: 1 727 021 zł

Kwota dofinansowania: 783 241 zł

Realizowany na podstawie porozumienia:

Opis: Projekt „Akademickie Partnerstwa Politechniki Wrocławskiej” będzie realizowany w okresie 01.12.2018-30.06.2022 i dotyczy wypracowania trwałych rozwiązań w zakresie współpracy naukowo-badawczej oraz dydaktycznej o zasięgu międzynarodowym. Działania zaplanowane w projekcie oraz ich rezultaty będą podstawą do zbudowania lub wzmocnienia długotrwałej współpracy z kluczowymi partnerami Politechniki Wrocławskiej, zgodnie z długofalowymi celami określonymi w Strategii Rozwoju PWr. W projekcie partnerami PWr jest osiem jednostek naukowych i jedno przedsiębiorstwo jako partner wspierający. Są to podmioty posiadające bogate doświadczenie w realizacji projektów międzynarodowych o tematyce odpowiadającej problemom badawczym określonym w projekcie. Przeprowadzona przed przystąpieniem do przygotowania projektu analiza potrzeb wykazała konieczność umiędzynarodowienia badań naukowych i procesu dydaktycznego. Działania przewidziane w projekcie i wynikające z nich rezultaty stanowią odpowiedź na tą analizę. Głównym typem działania w projekcie jest prowadzenie prac badawczo-rozwojowych w wymiarze międzynarodowym, a jako dodatkowe wybrane zostały: wymiana studentów oraz pracowników i udział w stażach. Działania zostaną przeprowadzone w ścisłej współpracy z partnerami zagranicznymi, którymi są ośrodki badawcze o światowej renomie. W ramach projektu zostaną zrealizowane m.in.: 126 mobilności między partnerami, 1 konferencja naukowa, 19 staży, 24 publikacje, wyjazdy na szkoły letnie dla 6 osób oraz 2 aplikacje grantowe. Grupą docelową projektu będą pracownicy naukowi i naukowo-dydaktyczni oraz studenci zarówno z PWr, jak i z jednostek partnerskich. Budując strukturę projektu, strukturę poszczególnych partnerstw uwzględniono także sposób zarządzania projektem i zarządzanie ryzykiem. Działania projektowe będą monitorowane przez cały czas trwania projektu. Natomiast zarówno w trakcie projektu, jak i po jego zakończeniu przeprowadzona zostanie ewaluacja działań projektowych. Realizacja projektu w tak szerokim partnerstwie międzynarodowym przyczyni się do podniesienia potencjału badawczego uczelni poprzez zacieśnienie relacji naukowych z ośrodkami o wybitnych osiągnięciach na skalę światową. Transfer wiedzy pomiędzy ośrodkami uczestniczącymi w projekcie, który odbędzie się dzięki zrealizowanym mobilnościom naukowców, przyczyni się również do ulepszenia procesu dydaktycznego. Dostęp do najnowocześniejszej aparatury w ośrodkach partnerskich umożliwi podniesienie umiejętności naukowców w zakresie obsługi sprzętu i prowadzenia pomiarów. Intencją PWr jest aby na gruncie tak zbudowanej współpracy powstały kolejne przedsięwzięcia badawcze i aplikacje grantowe, a niniejszy projekt był fundamentem budowy stabilnych i długoterminowych partnerstw z wiodącymi ośrodkami naukowymi z całego świata.

W ramach tego grantu „Katedra Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki” (K-35) prowadzi współpracę międzynarodową z pięcioma partnerami zagranicznymi:

1. SIOM (Chiny) - Shanghai Institute for Optics and Fine Mechanics: „Laserowa detekcja gazów z wykorzystaniem światłowodów fotonicznych”,
2. Princeton University (USA): „Nowe metody laserowej detekcji gazów,”
3. Umeå Universitet (Szwecja): „Rozwój metod spektroskopowych opartych na grzebieniach optycznych”,
4. ELI-Beamlines (Czechy): „Staże studenci/doktranci), Wymiana pracowników i studentów”,
5. Firma TRUMPF (Niemcy): „Rozwój femtosekundowej mikroobróbki laserowej”  

Tytuł: SALSETH - Innovative bio-inspired sensors and microfluidic devices for saliva-based theranostics of oral and systemic diseases/Innowacyjne bioczujniki i systemy mikroprzepływowe do opartej na ślinie teranostyki jamy ustnej i chorób ogólnoustrojowych/

Instytucja Finansująca: Komisja Europejska

Lider Konsorcjum: Univerzitet U Novom Sadu (Serbia)

Konsorcjanci: Univerzitet U Novom Sadu (Serbia), Politechnika Wrocławska - Wydział Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów (Polska), Materials Research Center (Ukraina), WEST Aquila SRL (Włochy), Naturality Research & Development (Hiszpania), AYUS GMBH (Niemcy), University of Malaya (Malezja), Curtin University (Australia)

Kierownik Projektu: dr inż. Wojciech Kubicki

Okres realizacji: 01.12.2019 - 30.11.2024

Budżet projektu: 828 000 €

Kwota dofinansowania z KE: 828 000 €

Kwota dofinansowania przyznanego Politechnice Wrocławskiej: 119 600 €

Opis: Alternatywą dla testów laboratoryjnych z krwi jest nieinwazyjnie pobierane płynów organicznych takich jak ślina i płyn szczelinowy dziąseł, co jest także korzystne ze względu na mniejsze próbki, łatwe przechowywanie i transport. Wśród nieinwazyjnych płynów organicznych, ślina jest jednym z najbardziej preferowanych i praktycznych ośrodków do monitorowania stanu zdrowia jamy ustnej i całego organizmu. Dla analizy płynów wewnątrzustnych i wykorzystania ich jako matrycy biologicznej istnieje pilna potrzeba opracowania bardzo czułych i prostych bioczujników, które mogą być używane w gabinecie dentystycznym lub lekarskim, a nawet w domu pacjenta. Opracowanie i wdrożenie nowoczesnych technologii wykorzystujących określone biomarkery prawdopodobnie poprawi kliniczną wiedzę diagnostyczną i prognostyczną. Ich zastosowanie w szerokim zakresie opieki zdrowotnej oraz w populacjach, które nie mają dostępu do niezbędnej infrastruktury medycznej i dentystycznej, powinny stanowić znaczącą korzyść dla zdrowia publicznego. Projekt SALSETH dotyczy realizacji wyżej wymienionych wyzwań. Konsorcjum projektu łączy wiedzę specjalistyczną w zakresie czujników, czujników mikroprzepływowych i wewnątrzustnych, materiałów kompatybilnych biologicznie i „jadalnych” oraz systemów umożliwiających uwalnianie kontrolowanych dawek leków w celu poprawy zdrowia jamy ustnej i zdrowia ogólnoustrojowego. SALSETH jest całkowicie objęty zaproszeniami MSCA RISE, usprawniając współpracę i transfer wiedzy między sektorami i dyscyplinami, jednocześnie zwiększając potencjał w zakresie badań naukowych i innowacji między uczestniczącymi organizacjami. Ta propozycja projektu promuje współpracę międzynarodową i międzysektorową uczestniczących instytucji, gromadząc ekspertów z różnych dziedzin nauki w unikalnej organizacji badawczej i innowacyjnej. Dzięki starannie zaprojektowanemu grafikowi wymian, oddelegowani pracownicy będą pracować nad znaczącym przełomem technologicznym w teranostyce śliny, czyli ścisłym połączeniu diagnostyki i terapii w celu dobrania do potrzeb konkretnego pacjenta celowanego leczenia (bezpiecznego i skutecznego) dla spersonalizowanej biomedycyny dentystycznej. Jednocześnie ten interdyscyplinarny projekt oferuje uczestnikom własny rozwój naukowy znacznie poszerzający dotychczasowe dziedziny ich wiedzy.

Projekt otrzymał dofinansowanie ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Projekty Międzynarodowe Współfinansowane.

Kwota dofinansowania: 238 488 zł

Całkowita wartość projektu dla PWr: 774 304 zł

Opis: Dofinansowanie ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Projekty Międzynarodowe Współfinansowane stanowi wsparcie dla projektu „SALSETH- Innovative bioinspired sensors and microfluidic devices for saliva-based theranostics of oral and systemic diseases” realizowanego w ramach programu Horyzont 2020 Marie Skłodowska-Curie Research and Innovation Staff Exchange (H2020 MSCA-RISE). W ramach przedsięwzięcia finansowane są planowane koszty delegacji, jeżeli środki pochodzące ze źródeł zagranicznych nie pokrywają tych kosztów w pełni. 

Tytuł: Wspomagana obliczeniowo detekcja molekuł chemicznych wykorzystująca optyczne grzebienie częstotliwości / Computationally-enhanced molecular sensing using optical frequency

Instytucja Finansująca: Komisja Europejska (w ramach H2020-MSCA-IF-2020; nazwa programu: MSCA-IF-EF-RI reintegration)

Lider Konsorcjum: brak

Konsorcjanci: brak

Kierownik Projektu: dr inż. Łukasz Sterczewski

Okres realizacji: 01.12.2021 - 31.11.2023

Kwota dofinansowania: 149 625,60 EUR

Realizowany na podstawie porozumienia: Projekt realizowany jest w ramach programu Horyzont 2020 (ERC, działanie Research & Innovation Action, Innovation Action, działania Marie Skłodowskiej-Curie).

Opis: Projekt zakłada rozwój nowej klasy instrumentów laserowych do szerokopasmowej spektroskopowej detekcji zanieczyszczeń powietrza. Planowane urządzenie będzie wykorzystywało parę optycznych grzebieni częstotliwości pracujących w regionie średniej podczerwieni – części widma elektromagnetycznego o dużym znaczeniu dla spektroskopii molekularnej. W tym zakresie długości fal zarówno niemetanowe lotne związki organiczne, jak i trwałe związki organiczne, posiadają unikalne i najsilniejsze linie absorpcyjne.

W przeciwieństwie do klasycznego podejścia, niniejszy projekt ma bazować na całkowicie niestabilizowanych źródłach laserowych dzięki możliwościom korekcyjnym oferowanym przez cyfrowy algorytm obliczeniowy czasu rzeczywistego. Akronim projektu – CEMOS-OFC – tłumaczy się jako „wspomagana obliczeniowo detekcja molekuł chemicznych wykorzystująca optyczne grzebienie częstotliwości”. Generacja dwóch wzajemnie spójnych laserowych grzebieni częstotliwości z jednej wnęki światłowodowej eliminuje skomplikowane układy synchronizacji fazowej, które ograniczają użycie techniki dwu-grzebieniowej w wielu zastosowaniach. Synchronizacja między źródłami może być zapewniona cyfrowo po akwizycji sygnału.

Szerokopasmowy pomiar spektroskopowy oferowany dzięki tej technice umożliwi pomiary złożonych mieszanin substancji zanieczyszczających środowisko w typowych warunkach pomiarowych panujących poza laboratorium. Planowana jest kampania pomiarowa z użyciem prototypowego instrumentu do pomiarów środowiskowych substancji zanieczyszczających wzdłuż drogi optycznej rzędu setek metrów. Tak długa droga interakcji jest wymagana do monitorowania stężenia polutantów rzędu jednej części na milion lub miliard (ppm/ppb). Poza detekcją gazów, projekt uwzględnia również pomiary farmaceutyków i materii biologicznej w zakresie średniej i dalekiej podczerwieni.

Tytuł: MARS – Komercyjna dostępna technologia dźwigni ze zintegrowanymi detektorami ugięcia dla mikroskopii bliskich oddziaływań

Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju

Lider Konsorcjum: IGHT S.C (LABNATEK)

Konsorcjanci: Politechnika Wrocławska
Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Elektronowej

Kierownik Projektu na PWr: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Okres realizacji: 01.09.2019 - 31.08.2022

Wartość projektu: 996 996,75 zł

Kwota dofinansowania: 322 999 zł

Opis: Tematyka projektu Mars jest związana z opracowaniem technologii dźwigni piezorezystywnych przeznaczonych do pomiarów powierzchni w komorze skaningowego mikroskopu elektronowego. Piezorezystory integrowane z mikrodźwignią sprężystą powinny być wykonane w technologii osadzania wspomaganego wiązką elektronową (ang. focused electron beam induced deposition-FEBID). Zadaniem zespołu Politechniki Wrocławskiej jest opracowanie techniki pomiarowej pozwalającej na obserwację sił w zakresie ułamków pN i wychyleń ostrza w zakresie ułamków nm.

Tytuł: Nanowłókna - wydajna metrologia nanowłókien dla układów pozyskiwania energii/

 NANOWIRES  High throughput metrology for nanowire emergy harvesting devices

Instytucja Finansująca: Komisja Europejska

Lider Konsorcjum:

Konsorcjanci:

Kierownik Projektu: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Okres realizacji: 25.05.2020 - 31.08.2023

Wartość projektu: 2 215 198,55 zł

Dofinansowanie projektu: 236 984,2 zł

Opis: Celem projektu EMPIR NanoWires jest opracowanie metod i technik pomiarowych przeznaczonych do pozyskiwania energii w nanowłókien piezoelektrycznych i fotowoltaicznych. Zadania zespołu Politechniki Wrocławskiej polegają na zastosowaniu mikroskopii bliskiego pola termicznego (ang. scanning thermal microscopy-SThM) do oceny właściwości termicznych nanowłókien. Dodatkowo, przewidujemy projekt, wykonanie i zastosowanie podłoży do osadzania włókien do pozyskiwania energii w zdefiniowanych pozycjach i konfiguracjach, tak aby umożliwić

Finansowany ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Premia na Horyzoncie 2

Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Teodor Gotszalk

Kwota dofinansowania: 184 791,00 zł

Okres realizacji: 03.2022 –04.2025

Opis: Projekt stanowi wsparcie do wynagrodzeń dla osób biorących udział w realizacji projektu  MetExSPM - Metrologia wysokiej wydajności dla nanowłókien do pozyskania energii w ramach programu Horyzont 2020. Tematyka projektu EMPIR MetExSPM związana jest z opracowaniem metody i techniki pomiaru powierzchni ciała stałego za pomocą tzw. szybkiego mikroskopu sił atomowych, wyposażonego w aktywną dźwignię piezorezystywną. Badanie te będą dotyczyły metrologii powierzchni technologicznych prowadzonych w częstotliwością skanowania powyżej 20 linii na sekundę w trybie rezonansowym mikroskopii sił atomowych. Zadania zespołu Politechniki Wrocławskiej dotyczą konstrukcji głowicy pomiarowej oraz układów elektronicznych do przetwarzania sygnałów elektrycznych z czujnika piezorezystywnego

Tytuł: Premia na Horyzoncie 2-CEMoS-OFC - Wspomagana obliczeniowo detekcja molekuł chemicznych wykorzystująca optyczne grzebienie częstotliwości

Finansowany ze środków budżetu państwa w ramach przedsięwzięcia Premia na Horyzoncie 2

Kierownik projektu: dr inż. Łukasz Sterczewski

Kwota dofinansowania: 138 263,00 zł

Okres realizacji: 12.2021 –06.2024

Opis: Projekt stanowi wsparcie do wynagrodzeń dla osób biorących udział w realizacji projektu pn.: ‘CEMoS-OFC - Wspomagana obliczeniowo detekcja molekuł chemicznych wykorzystująca optyczne grzebienie częstotliwości’ w ramach programu Horyzont 2020, który zakłada rozwój nowej klasy instrumentów laserowych do szerokopasmowej spektroskopowej detekcji zanieczyszczeń powietrza. Planowane urządzenie będzie wykorzystywało parę optycznych grzebieni częstotliwości pracujących w regionie średniej podczerwieni – części widma elektromagnetycznego o dużym znaczeniu dla spektroskopii molekularnej. W tym zakresie długości fal zarówno niemetanowe lotne związki organiczne, jak i trwałe związki organiczne, posiadają unikalne i najsilniejsze linie absorpcyjne.