Kvantum fényforrások kialakítása és tanulmányozása nanogyémánt szerkezetekben  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »
 

Projekt adatai

  
azonosító
134625
típus PD
Vezető kutató Himics László
magyar cím Kvantum fényforrások kialakítása és tanulmányozása nanogyémánt szerkezetekben
Angol cím Creation and investigation of quantum emitters in nanodiamond structures
magyar kulcsszavak Optikailag aktív hibahelyek, nanogyémánt, egyfoton-forrás, plazmonikus szerkezetek, kvantumtechnológia
angol kulcsszavak Optically active point defects, nanodiamond, single-photon source, plasmonic structures, quantum technology
megadott besorolás
Fizika (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)50 %
Ortelius tudományág: Spektroszkópia
Anyagtudomány és Technológia (fizika) (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)50 %
Ortelius tudományág: Nanotechnológia
zsűri Fizika 1
Kutatóhely SZFI - Alkalmazott és Nemlineáris Optika Osztály (HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont)
projekt kezdete 2020-12-01
projekt vége 2024-12-31
aktuális összeg (MFt) 25.495
FTE (kutatóév egyenérték) 4.00
állapot aktív projekt





 

Zárójelentés

  
kutatási eredmények (magyarul)
Szilíciumhoz és germániumhoz köthető optikailag aktív hibahelyeket – úgynevezett SiV és GeV centrumokat – tartalmazó gyémánt nanoszerkezeteket (nanokristályos vékonyrétegeket, egyedi nanokristályokat és nanooszlopokat) állítottam elő. Szisztematikus vizsgálatok által meghatároztam, hogy ezen színcentrumok emissziós tulajdonságai jelentősen függnek magának a mátrixanyagnak, azaz a gyémántszerkezetnek a morfológiai tulajdonságaitól. Egy újonnan kidolgozott dópolási elrendezés által sikerült a szennyezőatomok beépülésének és a színcentrumok kialakulásának hatékonyságán közel egy nagyságrendet javítani a kémiai gőzfázisú gyémántszintézis során. A módszerrel létrehozott intenzív fotolumineszcenciával rendelkező egyedi gyémánt nanokristályok a kvantumtechnológiai és fotonikai alkalmazások mellett, felhasználhatók biológiai jelölőként, illetve nagyérzékenységű hőmérsékletszenzorként is. Kísérletileg megmutattam, hogy a gyémánt nanooszlopokban létrehozott színcentrumok emissziós intenzitása a többszörösére növelhető az oszlop fizikai méretének és a gerjesztő lézerhullámhossznak a megfelelő megválasztása által. A megfigyelt intenzitásnövekedést a gerjesztő lézer elektromágneses terének modellezésével is igazoltam. A laboratóriumunkban előállított SiV centrumokat tartalmazó csonka gúla formájú gyémánt nanokristályokon közel százszoros emissziós intenzitásnövekedést figyeltem meg, melyet az úgynevezett szilárd immerziós lencsehatással magyaráztam.
kutatási eredmények (angolul)
Different diamond nanostructures (nanocrystalline thin films, individual nanocrystals, and nanopillars) containing optically active point defects associated with silicon and germanium impurities (SiV and GeV centers) were successfully produced. Systematic investigations revealed that the emission properties of these color centers significantly depend on the morphology of the host diamond nanostructures. Using a newly developed doping technique during the chemical vapor deposition (CVD) nanodiamond synthesis, we enhanced the incorporation of impurity atoms and the formation efficiency of color centers by nearly an order of magnitude. The individual diamond nanocrystals produced by this novel technique exhibit intense photoluminescence, making them suitable for quantum technology, nanophotonics, biolabeling and high-sensitivity thermometry applications. Experimental results showed that the emission intensity of color centers in diamond nanopillars can be significantly increased by optimizing the nanopillars' physical dimensions and selecting the appropriate excitation laser wavelength. This observed enhancement was confirmed through modeling the electromagnetic field intensity distribution created by an incident laser beam. Furthermore, for the SiV center-containing truncated pyramid-shaped diamond nanocrystals produced in our laboratory, a nearly hundredfold enhancement in emission intensity was observed, explained by the solid immersion lens effect.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=134625
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

  
L. Himics, D. Gál, P. Csíkvári, R. Holomb, I. Rigó, A. Jaafar, T. Váczi, M. Veres: Incorporation and photoluminescence properties of GeV centers into CVD nanocrystalline diamond films, https://xrayschool.hu/event/1/timetable/, 2023
L. Himics, D. Gál, P. Csikvári, R. Holomb, T. Váczi, Margit Koós and M. Veres: Surface morphology dependent emission properties of colour centre containing CVD nanodiamond films, https://www.uhasselt.be/en/instituten-en/imo-imomec/news-imo-imomec/hasselt-diamond-workshop-2024-sbdd-xxviii, 2024
7) M. Veres, I. Rigó, T. Váczi, R. Holomb, V. Ralchenko, C. Popov, L. Himics: Study of the incorporation of impurity atoms into nanocrystalline diamond films by multi-wavelength Raman spectroscopy, https://www.uhasselt.be/en/instituten-en/imo-imomec/news-imo-imomec/hasselt-diamond-workshop-2024-sbdd-xxviii, 2024
Himics L., Gál D., Csíkvári P., Holomb R., Váczi T., Veres M.: Ponthibákat tartalmazó gyémánt nanoszerkezetek előállítása és spektroszkópiai vizsgálata, https://drive.google.com/file/d/1bB8xbWj9AwXPWtRrj688trpIKzPD5HM1/view, 2024
Himics László: Gyémánt: csillogó drágakő a jövő technológiáiban, avagy egy kristály élete az ékszeriparon kívül, Terítéken a tudomány. Természettudományt mindenkinek!, 2021
Holomb R., Kondrat O., Mitsa V., Mitsa A., Gevczy D., Olashyn D., Himics L., Rigó I., Sadeq A.J., Mahmood M.H., Váczi T., Czitrovszky A., Csík A., Takáts V., Veres M.: Gold nanoparticle assisted synthesis and characterization of As–S crystallites: Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy-dispersive X-ray and Raman spectroscopy combined with DFT calculations, JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 894: 162467, 2022
Gadoros P, Vaczi T, Himics L, Holomb R, Bolla R, Veres M, Kocsanyi L: Comparative analysis of lithiated silica glasses by laser-induced breakdown spectroscopy and raman spectroscopy, JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS 553: 120472, 2021
Jaafar A., Mahmood M.H., Holomb R., Himics L., Váczi T., Sdobnov A.Y., Tuchin V.V., Veres M.: Ex-vivo confocal Raman microspectroscopy of porcine skin with 633/785-NM laser excitation and optical clearing with glycerol/water/DMSO solution, JOURNAL OF INNOVATIVE OPTICAL HEALTH SCIENCES 14: (5) 2142003, 2021
Mahmood Malik H., Himics Laszlo, Vaczi Tamas, Rigo Istvan, Holomb Roman, Beiler Barbara, Veres Miklos: Raman spectroscopic study of gamma radiation-initiated polymerization of diethylene glycol dimethacrylate in different solvents, JOURNAL OF RAMAN SPECTROSCOPY 52: (10) pp. 1735-1743., 2021
Malik H. Mahmood, Ali Jaafar, László Himics, László Péter, Ágnes Nagyné Szokol, István Rigó, Shereen Zangana, Attila Bonyár, Miklós Veres: Surface-enhanced Raman scattering substrates for DNA detection based on nanogold-capped poly(DEGDMA) microparticles, In: Proceedings of the 25th Saratov Fall Meeting Conference, Laser Physics and Biophotonics, (2021) pp. .-.., 2021
Mahmood MH, Himics L, Péter L, Baranyai P, Veres M: Characterization of luminescent monodisperse microparticles prepared by gamma radiation-initiated polymerization, OPTICAL MATERIALS 108: 110209, 2020
Pal P., Bonyár A., Veres M., Himics L., Balázs L., Juhász L., Csarnovics I.: A generalized exponential relationship between the surface-enhanced Raman scattering (SERS) efficiency of gold/silver nanoisland arrangements and their non-dimensional interparticle distance/particle diameter ratio, SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL 314: 112225, 2020
Rigó I., Veres M., Pápa Zs., Himics L., Öcsi R., Hakkel O., Fürjes P.: Plasmonic enhancement in gold coated inverse pyramid substrates with entrapped gold nanoparticles, JOURNAL OF QUANTITATIVE SPECTROSCOPY & RADIATIVE TRANSFER 253: 107128, 2020
Holomb R., Kondrat O., Mitsa V., Mitsa A., Gevczy D., Olashyn D., Himics L., Rigó I., Sadeq A.J., Mahmood M.H., Váczi T., Czitrovszky A., Csík A., Takáts V., Veres M.: Gold nanoparticle assisted synthesis and characterization of As–S crystallites: Scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy-dispersive X-ray and Raman spectroscopy combined with DFT calculations, JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS 894: 162467, 2022
Mikac L., Rigó I., Himics L., Tolić A., Ivanda M., Veres M.: Surface-enhanced Raman spectroscopy for the detection of microplastics, APPLIED SURFACE SCIENCE 608: 155239, 2023
Bányász I., Rajta I., Nagy G.U.L., Khanh N.Q., Havránek V., Vosecek V., Fried M., Szabó Z., Veres M., Holomb R., Himics L., Tichy-Rács É.: Characterisation of Channel Waveguides Fabricated in an Er3+-Doped Tellurite Glass Using Two Ion Beam Techniques, CHEMOSENSORS 10: (8) 337, 2022
Mahmood Malik H., Jaafar Ali, Himics Laszlo, Peter Laszlo, Rigo Istvan, Zangana Shereen, Bonyar Attila, Veres Miklos: Nanogold-capped poly(DEGDMA) microparticles as surface-enhanced Raman scattering substrates for DNA detection, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS 55: (40) 405401, 2022
Bodoky Lukács Márk: Nanogyémánt vékonyrétegek, mint színcentrum mátrixanyagok tulajdonságainak vizsgálata, BME Természettudományi Kar, 2022
Himics László, Gál Dávid, Csíkvári Péter, Holomb Roman, Koós Margit, Sulyok Attila, Pécz Béla, Veres Miklós: A modified plasma immersed solid-phase impurity assisted doping geometry for the creation of highly fluorescent CVD nanodiamond, VACUUM 216: 112493, 2023
László Himics, Dávid Gál, Péter Csíkvári, Roman Holomb, István Rigó, Ali Jaafar, Tamás Váczi, Miklós Veres: Formation efficiency and photoluminescence properties of SiV centers in CVD nanocrystalline diamond films with different surface morphologies, , 2023



vissza »