Tijekom proteklih nekoliko godina razvili smo novu klasu materijala baziranih na pravilno uređenim Ge kvantnim točkama (KT) unutar staklene matrice.

Ti materijali se pripremaju depozicijom magnetronskim rasprašenjem te naknadnim grijanjem i/ili zračenjem teškim ionima. Ovim projektom planiramo unaprijediti naše istraživanje na novu razinu istražujući kompleksne Ge-bazirane nanostrukture u staklima i njihovu primjenu u uređajima za visoko-učinkovitu konverziju energije i njeno skladištenje.

Naime, svojstva materijala baziranih na čistim, sferičnim Ge KT-ma mogu biti značajno poboljšana ili ciljano dizajnirana dodatkom drugog materijala na Ge KT-e obliku ljuske, pokrovnog sloja ili njihovom izradom u nekom kompleksnijem obliku. Ovi novi materijali, bazirani na kompleksnim Ge nanostrukturama, vrlo su zanimljivi za fundamentalnu znanost, dok njihova visoko prilagodljiva svojstva osiguravaju mogućnost primjene u modernim opto-elektroničkim uređajima.

Očekujemo uspješnu izradu nekoliko novih kompleksnih materijala, uključujući Ge/metal jezgra/ ljuska KT-e, kontinuirane 3D mreže Ge nanožica i specifične nano-objekte nastale djelovanjem iona u različitim matricama. Razumjet ćemo kako njihova optička i električna svojstva ovise o njihovoj strukturi, te kako ih prilagoditi da bi dobili željena svojstva potrebna za primjene.

Kao konačni cilj, iskoristit ćemo ih za proizvodnju energetski učinkovitih staklenika, visoko učinkovite elektrode za cijepanje vode i Li-ion baterije te za spremnike vodika. U konačnici očekujemo da će predloženi projekt donijeti važne rezultate za rješavanje aktualnih problema vezanih uz proizvodnju energije i zdrave hrane te čišćenje okoliša. Također očekujemo širenje znanstvene zajednice zainteresirane za ovu novu vrstu materijala.

Ti materijali i uređaji imaju veliki potencijal da budu masovno proizvedeni i primijenjeni u suvremenoj nanotehnologiji budući da je magnetronsko rasprašenje standardna industrijska tehnika za oblaganje stakala.

Istraživačka grupa projekta

1. Dr.sc. Maja Mičetić, voditeljica, Institut Ruđer Bošković, Zagreb           
2. Dr.sc. Krešimir Salamon, suradnik, Institut Ruđer Bošković, Zagreb
3. Dr.sc. Ivančica Bogdanović-Radović, suradnica, Institut Ruđer Bošković, Zagreb
4. Dr.sc. Tihomir Car, suradnik, Institut Ruđer Bošković, Zagreb
5. Dr.sc. Iva Šarić Janković, suradnica, Sveučilište u Rijeci, Rijeka
6. Dr.sc. Nikola Biliškov, suradnik, Institut Ruđer Bošković, Zagreb                            
7. Dr.sc. Branko Šantić, Institut Ruđer Bošković, Zagreb                              
8. Dr.sc. Igor Mekterović, Fakultet za računalstvo i tehnologiju, Zagreb                   
9. Dr.sc. Božidar Benko, Sveučilište u Zagrebu, Agronomski fakultet, Zagreb                          
10. dr. med Marija Šimat, suradnica, Privatna ordinacija Acula & Sieber, Zagreb                                    
11. Dr.sc. Nikolina Nekić, doktorandica (doktorirala 2018), Institut Ruđer Bošković, Zagreb                 
12. Dr.sc. Lovro Basioli, suradnik - doktorand (doktorirao 2020), Institut Ruđer Bošković, Zagreb
13. Dr.sc. Marija Tkalčević, doktorandica (doktorirala 2022), Institut Ruđer Bošković, Zagreb             
14. Ivana Periša, suradnica - doktorandica, Institut Ruđer Bošković, Zagreb
15. Senad Isaković, suradnik - doktorand, Prirodno-matematički fakultet u Sarajevu                                             
16. Joško Erceg, tehničar-suradnik, Institut Ruđer Bošković, Zagreb                                            
17. Dario Mičetić, tehničar-suradnik, Institut Ruđer Bošković, Zagreb                                                       

Glavni rezultati projekta

A: Radovi

1. N. Ray, N. Gupta, M. Adhikary, N. Nekić, L. Basioli, G. Dražić, S. Bernstorff, M Mičetić. Infuence of Structure on Electronic Charge Transport in 3D Ge Nanowire Networks in an Alumina Matrix, Sci Rep. 9:5432 2019. https://www.nature.com/articles/s41598-019-41942-3
2. K. Salamon , M. Mičetić , J. Sancho-Parramon, I. Bogdanović Radović, Z. Siketić, I. Šarić, M. Petravić and S. Bernstorff, -TaON thin films: production by reactive magnetron sputtering and the question of non-stoichiometry. J. Phys. D: Appl. Phys. 52 305304, 2019. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ab1d09
3. L. Basioli, M. Tkalčević, I. Bogdanović- Radović, G. Dražić, P. Nadaždy, P. Siffalović, K. Salamon, M. Mičetić. 3D Networks of Ge Quantum Wires in Amorphous Alumina Matrix. Nanomaterials, 10 (2020). 1363. https://doi.org/10.3390/nano10071363
4. M. Tkalčević, M. Gotić, L. Basioli, M. Lihter, G. Dražić, S. Bernstorff, T. Vuletić, M. Mičetić. Deposition of Thin Alumina Films Containing 3D Ordered Network of Nanopores on Porous Substrates. Materials, 13 (2020), 2883. https://doi.org/10.3390/ma13132883
5. 5. L. Basioli, J. Sancho-Parramon, V. Despoja, S. Fazinic, I. Bogdanović Radović, I. Bozičević Mihalić, K. Salamon, N. Nekić , M. Ivanda, G. Dražić , S. Bernstorff, G. Aquilanti, M. Mičetić. Ge Quantum Dots Coated with Metal Shells (Al, Ta, and Ti) Embedded in Alumina Thin Films for Solar Energy Conversion. ACS Appl. Nano Mater. 3, (2020). https://doi.org/10.1021/acsanm.0c01333
6. A. Shaji, M.  Mičetić, Y. Halahovets, P. Nadaždy, M. Peter, I. Jergel, E. Majkova, P. Siffalović. Real-time tracking of the self-assembled growth of a 3D Ge quantum dot lattice in an alumina matrix. J. Appl. Cryst., 53 (2020) 1029-1038. https://doi.org/10.1107/S1600576720007815
7. V. Despoja, L.  Basioli, J. S. Parramon, M. Mičetić. Optical absorption in array of Ge/Al-shell nanoparticles in an Alumina matrix. Sci. Rep., 10 (2020), 65, 12, https://doi.org/10.1038/s41598-019-56673-8
8. L. Basioli, K. Salamon, M. Tkalčević, I. Mekterović, S. Bernstorff and M. Mičetić. Application of GISAXS in the Investigation of Three-Dimensional Lattices of Nanostructures Crystals. 2019, 9(9), 479; https://doi.org/10.3390/cryst9090479  
9. T. Car I. Jakovac, I. Šarić, S. Bernstorff and M. Mičetić. Structural, Optical and Electrical Properties of Al+MoO3 and Au+MoO3 Thin Films Prepared by Magnetron Codeposition. Materials 2021, 14(4), 766; https://doi.org/10.3390/ma14040766
10. M. Karlušić, M. Mičetić, M. Kresić, M. Jakšić, B. Šantić, I. Bogdanović-Radović, S. Bernstorff, H. Lebius, B. Ban-d’Etat, K. Žužek Rožman, J.H. O’Connell, U. Hagemann, M. Schleberger. Nanopatterning surfaces by grazing incidence swift heavy ion irradiation. Appl. Surf. Sci. 541, 148467 (2021), https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148467
11. M. Tkalcevic, J. Sancho-Parramon, L. Basioli, M. Bubas, G. Drazic, P. Nadazdy, P. Siffalovic, M. Mičetić. 3D networks of nanopores in alumina: Structural and optical properties. Microporous and Mesoporous Materials, Volume 325, October 2021, 111306
12. M. Tkalčević , D. Boršćak, I. Periša, I. Bogdanović-Radović , I. Šarić Janković, M. Petravić, S. Bernstorff, M. Mičetić. Multiple Exciton Generation in 3D-Ordered Networks of Ge Quantum Wires in Alumina Matrix. Materials 2022, 15, 5353. https://doi.org/10.3390/ma15155353
13. I. Periša, M. Tkalčević, S. Isaković, L. Basioli, M. Ivanda, S. Bernstorff and M. Mičetić. Ge/Al and Ge/Si3N4/Al core/shell quantum dot lattices in alumina: boosting the spectral response by tensile strain. Materials 2022, Volume 15, Issue 18, 6211, https://doi.org/10.3390/ma15186211
14. S. Isaković, M. Đekić, M. Tkalčević, D. Boršćak, I. Periša, S. Bernstorff, M. Mičetić. Properties of SiC and Si3N4 thin films containing self-assembled Gold nanoparticles. Crystals 2022, 12, 1361. https://doi.org/10.3390/cryst12101361
15. I. Mekterović, G. Svalina, S. Isaković, M. Mičetić, GisaxStudio—An Open Platform for Analysis and Simulation of GISAXS from 3D Nanoparticle Lattices. Appl. Sci. 2022. 12, 9773. https://doi.org/10.3390/app12199773

B: Softver

1. GisaxStudio: softverska platforma za analizu GISAXS podataka. http://homer.zpr.fer.hr/gisaxstudio/doku.php?id=start

C: Doktorske disertacije:

1. Nikolina Nekić, SAMOUREĐENE KVANTNE TOČKE Ge/Si JEZGRA/LJUSKA U ALUMINSKOJ MATRICI S PRIMJENOM U FOTOELEKTRIČNOJ KONVERZIJI, Sveučilište u Zagrebu 2018.
2. Lovro Basioli, SAMOUREĐENE 3D MREŽE GERMANIJEVIH NANOSTRUKTURA U AMORFNIM MATRICAMA, Sveučilište u Zagrebu, 2020.
3. Marija Tkalčević, 3D mreže germanijevih kvantnih struktura i nanošupljina u Al₂O₃ matrici: svojstva i primjene, Sveučilište u Zagrebu 2022.

D: Pozvana predavanja

1. Maja Mičetić, plenarno predavanje: Self-organized complex Ge nanostructures in amorphous matrices. International Physics Conference in Bosnia and Hercegovina- PHYCONBA 2020. 2020, Sarajevo, Bosna i Hercegovina.
2. Maja Mičetić,  pozvano predavanje: Production of self-assembled nanostructures in amorphous systems by magnetron sputtering deposition. Workshop on Plasma-Tailored Nanostructures and Applications (WOPTAN), Rogla, Slovenija. 2019.
3. Maja Mičetić, pozvano predavanje: Materijali bazirani na kvantnim točkama: izrada i primjena. Stručni skup Relevantna područja moderne fizike kroz 70 godina izlaženje Matematičko - fizičkog lista. 2020, Zagreb, Hrvatska.
4. Marija Tkalčević, pozvano predavanje: 27th International Scientific Meeting on Vacuum Science and Technique, 2021, Gozd Martuljek, Slovenija.
5. Ivana Periša, pozvano predavanje:  28th International Scientific Meeting on Vacuum Science and Technique, 2022, Crikvenica-Selce.

E: Nagrade

1. Nikolina Nekić, nagrada Instituta Ruđer Bošković 2018.
2. Rektorova nagrada studentima Bruno Madineo i Klara Justić: Primjena materijala baziranih na kvantnim točkama u izradi pametnih staklenika, 2019.
3. Marija Tkalčević, IUVSTA-ELSEVIER STUDENT AWARD, 2020.
4. Ivana Periša, IUVSTA-ELSEVIER STUDENT AWARD, 2020.
5. Marija Tkalčević, nagrada Instituta Ruđer Bošković, 2020.