Laboratóriumvezető:
Tapasztó Levente
Tel: +(36-1)-392 2222 / 2680,1378
E-mail: tapaszto.levente@ek-cer.hu
A Nanoszerkezetek Laboratórium fő tevékenysége egy új anyagcsalád, a kétdimenziós (2D) anyagok kutatására fókuszál. Tevékenységük magában foglalja új 2D anyagok előállítását, szerkezetük atomi szintű feltárását és nanotechnológiai eljárásokkal történő célzott módosítását új elektromos, optikai és mágneses tulajdonságok létrehozására. A több mint tíz éve folytatott grafénkutatás mellett, egyre nagyobb hangsúlyt kap az új 2D átmenetifém kalkogenid kristályok, 2D kristály/fém nanorészecske hibrid anyagok, topologikus szigetelő kristályok, valamint a különböző 2D kristályokból atomi rétegenként felépített mesterséges kristályok kutatása. A 2D anyagok kutatása mellett, továbbra is aktívan kutatják a biológiai eredetű és bioinspirált fotonikus nanoszerkezeteket.
Kutatási területek:
2D anyagok előállítása: A Laboratóriumban kidolgoztak egy olyan új előállítási módszert 2D kristályok leválasztására réteges szerkezetű tömbi kristályokról, amely a korábbiaknál több nagyságrenddel nagyobb, akár négyzetcentiméteres laterális méretű egyrétegek előállítására képes []. Az itt kidolgozott előállítási módszert később olyan világhírű egyetemeken is átvették és továbbfejlesztették, mint a Stanford, vagy a Berkeley Egyetem. A mechanikai leválasztás mellet CVD (kémiai gőzfázisú levalásztas) módszerrel növesztenek is nagy felületű 2D kristályokat, amelyek az alakalmazásokhoz alapvető fontosságúak.
2D kristályok atomi és elektronszerkezetének feltárása: A vizsgált új anyagok atomi és elektronszerkezetét pászátzó alagútmikroszkóp (STM) segítségével atomi felbontásban képesek feltérképezni. A Laboratóriumban elsőként sikerült leképezni különböző 2D kristályok ponthibáinak (vakanciák) atomi szerkezetét pásztázó alagútmikroszkóp (STM) segítségével [], valamint mefigyelni a kristály szerkezetébe a légkörbör a rács kénatomjainak lecserélésével beépülő oxigén atomokat []. Az elektronszerkezet feltárását illetően, a Pt2HgSe3 kristályban megfigyelték a topologikus tiltott sávot és a létrejövő védett él-állapotokat, amelyek ellenállás nélkül képesek vezetni az elektromos áramot.
2D anyagok nanométeres pontosságú megmunkálása: A Laboratóriumban több olyan új nanotechnológiai eljárást fejlesztettek ki, amely jelenleg is a létező legpontosabb megmunkálási eljárás 2D nanoszerkezetek kialakítására. Az általuk kidolgozott STM liotográfiás eljárás segítségével nanométeres (0.5 nm) pontossággal tudnak kialakítani grafén nanoszerkezeteket, amelyek elektromos és mágneses tulajdonságai pontosan szabályozhatók. Atomierő mikroszkóp (AFM) litográfiára épülő módszerük újítása, hogy a 2D anyagok vágását, tulajdonképpen a magas szimmetriájú kristálytani irányok menti hasítással valósítják meg, így sokkal pontosabb (< 10 nm) megmunkálás érhető el. Az AFM litográfiás eljárás nagy előnye, hogy az így létrehozott nanoszerkezetek közvetlenül integrálhatók nanoelektronikai eszközökbe.
2D anyagokra épülő nanoelektronikai eszközök és katalizátor alkalmazások: AFM litográfiás nanomegmunkálás segítségével sikerült létrehozni az eddigi legrobusztusabban működő grafén alapú kvantum pont kontaktus eszközt, amely a kvantált vezetőképesség platókat mágneses tér hiányában is mutatja, akár SiO2 hordozón és a korábbinál jóval magasabb (40 K) hőmérsékleteken. Egy másik lehetséges alkalmazásként a 2D átmenetifém kalkogenid kristályok katalitikus tulajdonságait vizsgálják. A módszerük lényege, hogy a 2D kristályok alapsíkját atomi vagy nanométeres skálán módosítva az katalitikusan aktívvá tehető. Az egyedi heteroatomokkal történő módosítás mellett, vizsgálják nanoklaszterekkel és nanorészecskékkel dekorált 2D anyagok katalitikus tulajdonságait, amelyek nagyon ígéretesnek bizonyultak olcsó és hatékony katalizátorok fejlesztésére hidrogénfejlesztéshez.
Bioinspirált fotonikus nanoarchhitektúrák: Bizonyos lepkék szárnyának kék színét adó fotonikus nanoarchtektúrák szerkezetének és optikai tulajdonságainak kísérleti meghatározása, modellezése, reprodukálása bioinspirált mesterséges szerkezettekel, valalmint alkalmazásuk optikai érzékelésben.
A laboratóriumunk által üzemeltetett tudományos web-oldal (angol nyelven): www.nanotechnology.hu
A laboratóriumunk által üzemeltetett népszerűsítő jellegű web-oldal (magyar nyelven): www.nanotechnology.hu/magyarul.html
Publikációink:
https://m2.mtmt.hu/gui2/?type=institutes&mode=browse&sel=institutes21869
A laboratórium munkatársai:
Tapasztó Levente – Laboratórium vezető
Biró László Péter
Dobrik Gergely
Horváth Zsolt Endre
Kertesz Krisztian
Koós Antal
Kun Péter
Márk Géza
Nemes-Incze Péter
Osváth Zoltán
Pálinkás András
Piszter Gábor
Süle Péter
Szendrő Márton
Tajkov Zoltán
Vancsó Péter
