O laboratoriju

Metode za karakterizacijo snovi, ki temeljijo na svetlobnih virih, omogočajo pridobivanje informacij o sestavi in interakcijah, ki potekajo v snovi na atomskem nivoju. Te informacije so ključne pri mnogih tehnoloških aplikacijah kakor tudi na področju temeljnih raziskav. Ni torej naključje, da so raziskave na področju novih svetlobnih virov v samem vrhu sodobne znanosti. Pri tem zasedajo raziskave na področju kvantomehanskih svetlobnih virov (KSV) posebno mesto in obsegajo: študije principov, ki uravnavajo generacijo svetlobe, razvoj tehnologije za ustvarjanje vira in študij načinov uporabe pri karakterizaciji snovi. Raziskovalni centri, ki so zgrajeni okrog KSV, predstavljajo stično točko med najsodobnejšimi raziskavami, napredno tehnologijo, izobraževanjem na visoki ravni ter poslovnim sektorjem. V okviru Laboratorija za kvantno optiko (LKO), ki je raziskovalne enote na Univerzi v Novi Gorici, nameravamo vzpostaviti raziskovalni center, ki bo temeljil na svetlobnem viru CITIUS. Izgradnja svetlobnega vira CITIUS poteka v okviru strateškega čezmejnega projekta, ki ga vodi Univerza v Novi Gorici. CITIUS nastaja v tesni kadrovski in vsebinski povezavi s Sinhrotronom v Trstu, načrtovanje in izvedbo pa vodi in upravlja skupina naših raziskovalcev. Vir CITIUS deluje na osnovi generacije visokih harmonskih nihanj na osnovi generacije visokih harmonikov v plinu (angl. “high harmonic generation”, HHG), ki jih vzbudimo z dovolj močnimi in kratkimi laserskimi bliski, s katerim osvetlimo gručo atomov žlahtnega plina. Uporaba vira CITIUS bo omogočila izvedbo številnih poskusov, zanimivih z znanstvenega in tehnološkega vidika, ki segajo od študija materialov v trdni in plinasti fazi do medicine in biologije. Cilj teh poskusov je določitev odziva sistemov, ki vsebujejo ftalocianine, saj so prav ti zelo obetavni na področju novih, fotodinamičnih terapij raka. Razvoj vira CITIUS poteka vzporedno z razvojem laserja na proste elektrone (free-electron laser – FEL) FERMI@Elettra na Sinhrotronu v Trstu. Vzpostavljen je protokol izmenjave znanstvenih rezultatov med obema projektoma; oba vira sta namreč načrtovana za delovanje v podobnem območju valovnih dolžin, vendar z različnima gostotama toka fotonov. Trenutno je FERMI@Elettra še v razvoju. V začetni fazi deluje v spektralnem območju ultravijolične svetlobe od 60 nm do 20 nm (razvojna faza FEL-1). To območje je enako tistemu, v katerem bo deloval vir CITIUS. Naslednje leto se bo začela druga faza izgradnje vira FERMI@Elettra, katere cilj je generirati koherentno svetlobo v spektralnem območju od 20 nm do 4 nm (razvojna faza FEL-2). Predlagana nova raziskovalna enota se bo z znanstvenimi aktivnostmi povezala z aktivnostmi na FERMI@Elettra z izvajanjem komplementarnih eksperimentov na viru CITIUS, deloma pa tudi s teoretičnimi obravnavami sistemov z interakcijami dolgega dosega (angl., “long-range interacting systems”). V sklopu karakterizacij različnih novih materialov s sinhrotronsko rentgensko svetlobo potekajo analize atomske in molekularne strukture tudi pri različnih sinhrotronskih laboratorijih (ESRF v Grenoblu, Francija; ELETTRA v Trstu, Italija; HASYLAB, DESY v Hamburgu, Nemčija, SOLEIL v Parizu, Francija). Raziskave s sinhrotronsko svetlobo so na prvem mestu namenjene določanju atomske oziroma molekularne strukture novih materialov z rentgensko absorpcijsko spektroskopijo (metodi EXAFS in XANES). Ti dve metodi sta uporabni pri strukturni analizi gelov, solov in različnih tekočih in amorfnih faz, pri analizi mikroporoznih katalizatorjev, feroelektričnih in feromagnetnih keramik, tankih plasti, katodnih materialov za litij-ionske baterije in drugih nanostrukturnih materialov ter celo pri določanju strukture molekularnih kompleksov v tkivih rastlin in v raztopinah. S temi raziskavami sodelujemo pri razvoju več tehnološko pomembnih materialov z različnimi domačimi in tujimi laboratoriji s področij materialov, kemije, fizike, biologije in farmakologije. Aktivno sodelujemo tudi pri iskanju rešitev pri onesnaženju okolja s težkimi kovinami ter pri projektu ohranjanja dokumentov iz kulturne dediščine. Partnerskim laboratorijem pomeni sodelovanje z našo skupino dostop do moderne merilne tehnologije s sinhrotronsko svetlobo. Vzporedno izvajamo tudi eksperimentalni študij kolektivnih procesov ob fotoefektu v prostih in vezanih atomih, pri katerem smo doslej odločilno pripomogli k razumevanju eksaktnega atomskega absorpcijskega ozadja v spektrih EXAFS in s tem k izboljšanju natančnosti in zanesljivosti strukturne analize s to metodo.