Nowatorskie koncepcje w praktyce

Dwa projekty finansowane z POIG umożliwiły rozbudowanie bazy technologicznej i badawczej Instytutu Technologii Elektronowej. Wzmocniło to  pozycję Instytutu, tworząc bazę do realizacji interdyscyplinarnych prac badawczych, prowadzonych wspólnie z uczelniami, instytutami PAN i instytutami badawczymi.  Pierwszy z projektów - o nazwie "Centrum Nanofotoniki" - miał na celu stworzenie nowoczesnej placówki na najwyższym europejskim poziomie, prowadzącej prace w zakresie fotoniki i nanoelektroniki. Zakupiona aparatura technologiczna i pomiarowa wysokiej klasy stworzyła możliwość konkurowania z najlepszymi ośrodkami naukowymi na świecie. Korzystając ze zmodernizowanej infrastruktury, opracowano metodę wytwarzania laserów kaskadowych, będących podstawowym elementem układów detekcji gazów. Układy te można zastosować m.in. w górnictwie i medycynie. W górnictwie mogą posłużyć do pomiaru stężenia metanu, a w medycynie mogą wspomagać diagnostykę stanów chorobowych.

Lasery kaskadowe AlGaAs/GaAs wykonywane w Centrum Nanofotoniki emitują promieniowanie w zakresie średniej podczerwieni. Moce tych laserów, pracujących impulsowo w temperaturze pokojowej, sięgają kilkudziesięciu miliwatów, a w warunkach chłodzenia kriogenicznego - pięciu watów. W warunkach chłodzenia kriogenicznego wartości te trzykrotnie przewyższają najlepsze wyniki uzyskiwane przez tego typu konstrukcje i układy materiałowe.

W Centrum Nanofotoniki realizowanych jest wiele innowacyjnych projektów. W ramach jednego z nich, we współpracy z Wojskową Akademią Techniczną, powstały już prototypy urządzeń do wykrywania amoniaku, wykorzystujące opracowane w Instytucie lasery. Jest to tylko jedna z wielu możliwości ich wykorzystania.

Drugim z projektów  realizowanych w ramach POIG, dzięki któremu modernizowana jest infrastruktura technologiczna i pomiarowa w ITE, jest projekt "Mikrosystemy i nanotechnologie elektroniczne dla innowacyjnej gospodarki - MINTE" . W ramach projektu zakupiono nowoczesne urządzenia technologiczne i pomiarowe, które zainstalowane w pomieszczeniach o najwyższym w kraju standardzie czystości (ang. Clean Room), umożliwiają realizację badań na poziomie europejskim w obszarze mikro- i nanotechnologii elektronicznych, ukierunkowanych na wdrożenia gospodarcze. Przeprowadzono modernizację hali technologicznej w ośrodku badawczym w Piasecznie, dostosowując ją do potrzeb nowoczesnych technologii, a także zbudowano nowy budynek. Zmiany te umożliwiają zatrudnianie młodych pracowników naukowych. Prace prowadzone w ośrodku w ramach projektu stwarzają krajowemu środowisku badawczemu możliwości dostępu do nowoczesnych technologii mikro- i nanoelektronicznych, jak też realizacji własnych pomysłów w ramach wspólnych projektów badawczych. Dotyczy to przede wszystkim technologii wytwarzania układów i systemów mikro- i nanoelektronicznych, wyspecjalizowanych fotodiod, fotodetektorów, detektorów promieniowania oraz heterogenicznych mikrosystemów do zastosowań w diagnostyce medycznej i technicznej. Przykładem jest realizowany również w ramach programu POIG kluczowy projekt badawczy "Mikro- i Nano Systemy w Chemii i Diagnostyce Biomedycznej - MNS DIAG". Przy jego realizacji współpracuje 17 zespołów z 11 uczelni wyższych i wyspecjalizowanych instytutów.

Zaproszeni do współpracy partnerzy zaproponowali szereg tematów badawczych, które są realizowane w oparciu o stworzone możliwości technologiczne. Opracowane są przyrządy służące do: wykrywania środków psychotropowych w organizmie człowieka, analizy nanolitrowych ilości wydzielin ustrojowych dla określania stanów patologicznych i określania faz płodności, hodowli komórek biologicznych o kontrolowanych cechach, badania wybranych cech stanu organizmu człowieka przy wykorzystaniu technologii mikrosystemów, wykrywania bakterii i ich endotoksyn. W rezultacie podniesiony zostanie poziom wiedzy, a prekursorskie urządzenia wyjdą naprzeciw oczekiwaniom rynku medycznego, potrzebom społecznym i gospodarczym. Oryginalność zaproponowanych wdrożeń określa się na poziomie światowym i w takim samym zakresie ochrony zostaną opatentowane.

Finansowany z POIG projekt "Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych - InTechFun" jest przykładem konsorcjalnej realizacji projektów. Zakres tego koordynowanego przez Instytut projektu obejmuje prace badawcze i opracowywanie technologii różnych nowych przyrządów, pracujących w zakresie od mikrofal przez promieniowanie terahercowe aż do nadfioletu. Celem projektu InTechFun jest opracowanie nowych rozwiązań dla zaawansowanych przyrządów półprzewodnikowych, w których elementy czynne wykonuje się z najbardziej perspektywicznych szerokoprzerwowych półprzewodników, takich jak tlenek cynku, azotek galu czy węglik krzemu. Prace nad innowacyjnymi technologiami i nowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi są prowadzone w połączeniu z modelowaniem i charakteryzacją materiałów i struktur. Procesy technologiczne są integrowane w moduły, a ich efektowność weryfikowana w modelowych przyrządach elektronicznych i fotonicznych oraz sensorach. Przyrządami demonstracyjnymi są: tranzystory HEMT z AlGaN/GaN na podłożu krzemowym, tranzystory MOSFET z węglika krzemu, ultrafioletowe diody elektroluminescencyjne z tlenku cynku, ultrafioletowe diody AlGaN/GaN z wybudowanym kryształem fotonicznym, optoelektroniczne sensory gazów na bazie tlenku cynku.

Możliwe też będzie wykonywanie przezroczystych tranzystorów. Możliwości zastosowania tych ostatnich to np. układy wyświetlające informacje na szybach samochodowych bez zakłócania ich przejrzystości. To tylko jedna z możliwości zastosowań tych materiałów.

Jak już wspomniano, inwestycje zrealizowane w ramach projektów "Centrum Nanofotoniki" i "Mikrosystemy i nanotechnologie elektroniczne dla innowacyjnej gospodarki " (MINTE) umożliwiły modernizację laboratoriów i wyposażenie ich w sprzęt na światowym poziomie. To spowodowało wzrost możliwości badawczych Instytutu i podniesienie kwalifikacji jego kadry naukowej. Wzrost kompetencji kadry naukowej pozwala na planowanie ambitnych badań oraz na udział w zaawansowanych projektach europejskich. Dziś Instytut jest jednym z tych miejsc, w którym mogą zrealizować swoje aspiracje badawcze młodzi absolwenci studiów wyższych oraz doktoranci. Obecnie w Instytucie są wykonywane lasery o parametrach na poziomie światowym. Opracowywane są nowoczesne sensory-aktuatory przeznaczone do diagnostyki oraz analizy chemicznej i biomedycznej (MNS DIAG). Opracowywane są nowe unikalne konstrukcje i technologia przyrządów półprzewodnikowych (InTechFun). Ważne jest, że wyniki prac badawczych znajdują zastosowanie w budowie zaawansowanych urządzeń, które mogą i powinny być przedmiotem wdrożenia do produkcji. Dopiero bowiem zaspokajając potrzeby społeczeństwa naukowcy pokazują, że środki wydane na badania to dobra inwestycja.

Dlatego w celu zdobycia doświadczeń, które pozwolą na intensyfikację działań na rzecz komercjalizacji innowacyjnych metod i produktów oraz wdrożenia ich do  praktyki gospodarczej, Instytut przystąpił do projektu "SMART FRAME", finansowanego przez Program CENTRAL EUROPE. Jego uczestnikami zostały silne regionalne ośrodki naukowo-technologiczne, wspierane funduszami publicznymi. Do podstawowych zadań uczestników należy rozwinięcie i usprawnienie współdziałania zespołów badawczych z przedsiębiorcami, głównie z sektora MŚP, zainteresowanymi pozyskiwaniem nowych rozwiązań.

Uczestnicy projektu skupili się na wyselekcjonowanych obszarach technologii, w których się specjalizują: inżynierii materiałowej, powierzchni, projektowania i wytwarzania czujników-aktuatorów oraz ich integracji w procesy produkcyjne. Inicjowanie zorientowanych na wdrożenia tematów badań, porozumień innowacyjno-wdrożeniowych - to korzyści wynikające z wymiany doświadczeń i uzupełniającej się oferty uczestników projektu oraz ich aktywnej współpracy z zainteresowanymi instytucjami. Ważnym wynikiem realizacji projektu będzie wsparcie tworzenia przedsięwzięć typu spin-off i lokowanie (pomoc w tworzeniu przedsiębiorstw lub ich oddziałów) w parkach naukowo-technologicznych.

W ramach projektu m.in. organizowane są konferencje służące wzmocnieniu przepływu wiedzy. Podczas takich spotkań naukowcy prezentują wyniki swoich prac, np. w postaci urządzeń-demonstratorów. Przedstawiciele firm określają zaś możliwość zastosowania ich w praktyce oraz zgłaszają swoje potrzeby. Pozwala to na opracowywanie takich urządzeń, które mogą zostać wdrożone do produkcji. W kolejnym etapie będzie następowało "kojarzenie" pracowników naukowych z przedsiębiorcami w celu doprecyzowania oferty nauki i określenia modelu współpracy stron. Poszukiwanie wspólnych idei i projektów wzmacnia rozwój gospodarki oraz pozwala na wartościowe wykorzystanie środków pochodzących z funduszy europejskich.

@RY1@i02/2012/252/i02.2012.252.127.007a.101.jpg@RY2@

@RY1@i02/2012/252/i02.2012.252.127.007a.102.jpg@RY2@

@RY1@i02/2012/252/i02.2012.252.127.007a.103.jpg@RY2@

Łukasz Wilczek