Nanogrant KAN400480701 (2007 – 2011) Nanostruktury na bázi uhlíku a polymerů pro využití v bioelektronice a medicíně Ústav jaderné fyziky AV ČR, Mgr. Jiří Vacík, CSc., koordinátor projektu
( Výroč ční seminářř - FGÚ AV ČR, 12. 02. 2010 )
FZÚ AV ČR, v.v.i. Na Slovance 2 182 21 Praha 8
Spoluřřešitelský tým Fyzikálního ústavu AV ČR (podle projektové dokumentace) F.Fendrych, M.Nesládek, J.Musil, M.Crhán, M.Vaněč ěček, Š.Potocký ěč Pracovní skupina materiálů pro nanosystémy a biorozhraní (MNB) F.Fendrych, M.Nesládek, J.Musil, M.Crhán, A.Taylor, L.Peksa, I.Kratochvílová, PhD studenti: J.Vlček, V.Řezáčová, A.Kovalenko Diplomanti: V.Petrák, J.Krucký
Nanogrant KAN400480701 ČASOVÝ POSTUP ŘEŠENÍ ( úkoly projektu pro Fyzikální ústav AV ČR ) : 2007: B3: Optimalizace plazmatu a plazmo-chemických procesů (PECVD) k dosažení růstu vrstev NCD definované orientace a velikosti zrn, povrchové hrubosti a vhodné elektronické kvality (sp3 vázaný, nízká hustota stavu; v zakázaném pásu). 2008 B3: Optimalizace uspořádání mikrovlnných PECVD systému k ověření principu depozice NCD (scalability) na velké plochy. Tato otázka je podstatná pro budoucí možné prumyslové využití. NCD vrstvy budou dále použity k povrchovým modifikacím s použitím iontové mikrosondy (unikátního zařízení, které bude v roce 2007 instalováno v ÚJF AV ČR v Reži). 2009 B3: Charakterizace strukturních (Raman, XRD, neutronová difrakce), elektrických, optických (transmise, reflexe, fototermální deflekce) a elektrochemických vlastností vrstev NCD včetne vrstev NCD s povrchovými modifikacemi (iontovým mikrosvazkem). Použití modifikovaných (strukturovaných) povrchu; substrát; ke studiu adheze a růstu buněk, jejich dobu života (survival rate) a studium biokompatibility modifikovaných diamantových povrchů.
Nanogrant KAN400480701 ČASOVÝ POSTUP ŘEŠENÍ ( úkoly projektu pro Fyzikální ústav AV ČR ) : 2010 B3: Konstrukce jednoduchých bioelektronických součástek jako např. aktivní nanoelektrody či polní tranzistory typu ISFET, založené na modifikaci vlastností povrchového kanálu nízkoenergetickou iontovou implantací. Vývoj a ověření této metody, charakterizace součástek a demonstrace přenosu elektrických signálů mezi polovodičovou součástkou a živou buněčnou tkání v přímém kontaktu. 2011 B3: Konstrukce jednoduchých bioelektronických součástek jako např. aktivní nanoelektrody či polní tranzistory typu ISFET, založené na modifikaci vlastností povrchového kanálu nízkoenergetickou iontovou implantací. Vývoj a ověření této metody, charakterizace součástek a demonstrace přenosu elektrických signálů mezi polovodičovou součástkou a živou buněčnou tkání v přímém kontaktu. ZDUVODNĚ ĚNÍ FINANČ ČNÍCH NÁKLADU – FZÚ AV ČR 1. INVESTIČ ČNÍ NÁKLADY. Pro první rok rešení projektu (2007) plánujeme zakoupení komplexu elektronického mikrovlnného generátoru pro ECR plazma. Tato investice je nezbytná pro generování mikrovlnného výboje v režimu elektronové cyklotronové rezonance (ECR), který (v atmosfére metan CH4 + argon Ar) umožní depozice (ultra)nanokrystalických diamantových vrstev s velikostí zrn cca 5-15 nm. Vhodné zarízení bude urceno na základe výberového rízení z ruzných nabídek. Jako vhodné konkrétní zarízení se nyní jeví komplex mikrovlnného generátoru nemecké firmy ROTH GmbH pracující na frekvenci 2,45 GHz s výkonem 3,5 kW, jehož soucasná cena (bez DPH) ciní více než 35.000,-EUR. Odpisová skupina 1-27, SKP 33.2, celková doba odpisu 3 roky, od AV CR se nárokuje úcelová podpora 100 % celkové ceny s DPH, tj. celkem investice 1,3 miliónu Kc.
pracovní plyny
Návrh instalací v laboratořři FZÚ 026
chladič voda-vzduch
Klimatizace, chladicí výkon 6,5 kW, mírný přetlak, pokojová teplota +- 3 C Odtah plynů z digestoře, 300 m3 / hod Odtah plynů od vývěv, ventilátor 100 m3 / hod, provoz přerušovaný v cca 1 hod intervalech Stlačený vzduch, čistý, rozvod FZÚ Slovanka Stlačený dusík N2 a Ar, z lahví, na profukování
CVD1
PVD3
Rozvod pracovních plynů - H2, CH4, TMB, Ar, N2 Přípojka vodovodní vody, odtok stačí tlakový (oliva) Chladič voda-vzduch
chladicí výkon 20 kW, teploměr vody
Přítok a odtok sekundárního chladicího okruhu ukončený ventilem a průtokoměrem
prac. stůl
380 V, 3-fázové přípojky, celkový výkon max. 30 kW
CVD2
220 V / 16 A, panely zásuvek s vypínačem
Rozvodná deska, centrální vypínače, pojistky
posuvné dveře 2-křídlé digestoř vstupní komora
flow box
Připojení počítačové sítě, optické kabely, internet Umyvadlo rohové nebo obdélníkové Osvětlení laboratoře a vstupní komory, stropní desky
CVD1, CVD2, PVD3 ... technologické aparatury protipožární dveře, šířka 110 cm Verze 3.7.2008, FZÚ, F.Fendrych, mobil 739 776 660
Přřestavba suterénní laboratořře 026 ve FZÚ AV ČR ( včetně instalačního zázemí pro novou aparaturu )
Lineární antény (MW aplikátory)
Vě ětvené distributory výstupu signálu z MW generátoru do antén
Only this branch will be built and used at first
Rectangular waveguide from magnetron
Coaxial power distributor
Open coaxial MW power distributor with top halp removed
Pulzní MW plazma (1) Argon Plasma 1.7 mbar 10 kW pulses Duty 20%
Light from plasma
Various pulse frequencies: Microwave Pulse (f/r) On: 10 ms Off: 40 ms 20 Hz
(markers 1->, 2->, 3-> designate individual base lines of signal = 0 value)
On: 5 ms Off: 20 ms 40 Hz
Pulzní MW plazma (2)
On: 2.5 ms Off: 10 ms 80 Hz
On: 0.1 ms Off: 0.4 ms 2,000 Hz
On: 1.25 ms Off: 5 ms 160 Hz
On: 0.025 ms Off: 0.1 ms 10,000 Hz
MW PE CVD systém s lineárními anténami (zkonstruovaný ve FZÚ AV ČR)
MW výboj v komořře aparatury
při velkoplošné depozici
Mikroskopie atomárních sil (AFM) deponovaných NCD vrstev
Ramanova spektroskopie Raman spectroscopy (488nm) - corrected data Sample: L09010-E
optická mikroskopie
1.40E+05
L09010-E Pos B L09010-E Pos C L09010-E Pos D
Centre
L09010-E Pos E
1.20E+05
L09010-E Pos F L09010-E Pos G L09010-E Pos H L09010-E Pos I
1.00E+05
A
L09010-E Pos J
B
Intensity (counts)
L09010-E Pos K
8.00E+04
Midway 6.00E+04
C
4.00E+04
Edge 2.00E+04
0.00E+00 1100
D
1200
1300
1400
1500
Wavenumber (cm-1)
1600
1700
Nanogrant KAN400480701
