Oznaka poročila: ARRS-RPROJ-ZP-2013/86 ZAKLJUČNO POROČILO RAZISKOVALNEGA PROJEKTA A. PODATKI O RAZISKOVALNEM PROJEKTU 1.Osnovni podatki o raziskovalnem projektu Šifra projekta J1-2352 Naslov projekta Hibridni nanomateriali za samo-mazalne kompozite in za pretvorbo energije Vodja projekta 7560 Maja Remškar Tip projekta J Temeljni projekt Obseg raziskovalnih ur 4170 Cenovni razred C Trajanje projekta 05.2009 - 04.2012 Nosilna raziskovalna organizacija 106 Institut "Jožef Stefan" Raziskovalne organizacije -soizvajalke 782 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo Raziskovalno področje po šifrantu ARRS 1 NARAVOSLOVJE 1.02 Fizika 1.02.01 Fizika kondenzirane materije Družbenoekonomski cilj 13 01 Naravoslovne vede - RiR financiran iz drugih virov (ne iz 13.01 SUF) 2.Raziskovalno področje po šifrantu FOS1 Šifra 1.03 -Veda 1 Naravoslovne vede - Področje 1.03 Fizika B. REZULTATI IN DOSEŽKI RAZISKOVALNEGA PROJEKTA 3.Povzetek raziskovalnega projekta2 SLO Nanobrstiči WS2 in nedavno odkriti MoS2 stroki, imenovani „mama"-tube, kjer so anorganski fulereni ujeti v nanocevke, so prve hibridne strukture na osnovi anorganskih nanocevk v svetovnem merilu (M. Remskar et al., Nano Letters 2008, Advanced Materials 2007)-Appx.l. Kemijske, fizikalne in elektro-kemijske lastnosti so še povsem neznane. Uporaba MoS2 nanocevk v nanotribologiji kot dodatek oljem in mastem se je v predhodnem testiranju v zadnjih mesecih izkazala kot zelo obetavna. Druge možne aplikacije čistega materiala so v sončnih celicah za pretvorbo vidne in infra-rdeče svetlobe v električni tok, v izgradnji shranjevalnikov vodika, in skupaj z MoOx in WOx nanožicami, ki jih znamo sintetizirati iz istih prekurzorskih materialov, tudi za reverzibilne litijeve baterije Kompoziti hibridnih nanomaterialov s polimeri so naslednja možnost za pripravo samomazalnih površinskih prevlek. Nedavno je bila odkrita tudi metoda priprave vijačnic in nanovzmeti z elektro-sukanjem tekoče kristalne faze celuloze in priprave preje, ki jo je mogoče oplemenititi z „mama"-tubami. Mehanske lastnosti filmov in mikro-nano vlaken je tako mogoče kontrolirati, kar odpira nove horizonte možneuporabe celuloze in celuloznih derivatov v mikro in nano-tehnologiji. Cilja projekta sta: - poglobiti znanje na osnovi nano-fizike (strukturne, električne in mehanske lastnosti) na edinstvenih hibridnih nanomaterialih, ki smo jih odkrili pri nas in PCT zaščitili - vsaj na enem od predlaganih področij raziskav najti direktno aplikacijo Projekt je v celoti skladen z usmeritvami Ministrstva za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo Rebublike Slovenije for 2009 3.- raziskovanje materialov in nove tehnologije- raziskave strukturnih lastnosti in mehanizma rasti teh edinstvenih nanohybridov- fulerenom-podobnih nanokroglic, nano-škatlic in nanocevk spontano vgrajenih v večje nanocevke- imenovane „mama"-tube, in nanokroglic, ki so pritrjene na površino nanocevk imenovanih nanobrstiči, 4.-energetika-vodikova energija, pretvarjanje in shranjevanje energije: ugotavljanje učinkovitosti shranjevanja vodika in litija v MoS2 „mama"-tube in MoOx ter WOx; 5.-interdisciplinarnost- povezava fizike, kemije, fotovoltaike in tribologije 6.-raziskave, vpete v razvojne potrebe slovenskih podjetij. Podjetje Nanotul d.o.o., spin-off IJS, je direktno namenjeno komercializaciji aplikativnih rezultatov, razvitih v projektu. Projekt bo vpet v pedagoški proces, saj bo direktno povezan z doktrorskim delom dveh mladih raziskovalcev in enega bodočega doktrorskega študenta ter bo razjasnjeval možnosti za vključevanje novih študentov. ANG WS2 nanobuds, together with recently synthesized MoS2 peapods, called »mama«-tubes, where fullerenes are encapsulated inside MoS2 nanotubes, were discovered in Slovenia recently (M. Remskar et al., Nano Letters 2008, Advanced Materials 2007)-Appx.1). They represent the first hybrid structures based on inorganic nanotubes in general. Chemical, physical and electro-chemical properties are completely unknown. Use of MoS2 nanotubes in nanotribology as oil or grease additive is already preliminarly tested revealing promissing results. Other possible applications of pure material are in solar cell technology for conversion of visible and infra-red light into photo-current, in hydrogen storage technology, and together with nanowires of MoOx and WOx, which can be synthesized from the same precursor materials, for reversible lithium batteries. Composite materials with polymers are the next possibilities for preparing self-lubricated coatings. Recently found helical micro and nano springs obtained from cellulose liquid crystalline phases can be tailored with "mama"-tubes by electrospinning technique. The mechanical properties of films and micro-nano fibers can be tuned opening new horizons for potential application of cellulose and cellulose derivatives in micro nano-engineering.. The main goals of the project are: - to develop knowledge in nano-physics on these unique hybrid nanomaterials, which have been discovered in our group and PCT protected - to make a breakthrough in at least one applicable direction The project entirely matches the priorities of the Guidance of work from Ministry for High Education, Science and Technology of Republic Slovenia for 2009. The 3rd priority: materials science and new technologies- investigating structure and growth mechanisms of unique morphology of hybrid nanostructures, i.e. fullerene-like nanospheres, nanoboxes and nanotubes embedded inside larger nanotubes, called "mama"-tube hybrids, and fullerene-like nanoparticles attached on the surface of nanotubes, named nanobuds. The 4th priority: hydrogen energy, energy storage-determination the efficiency of hydrogen storage into MoS2 nanotubes and "mama"-tubes and lithium storage into MoOx and WOx nanowires The 5th priority: interdisciplinary: physics, chemistry, photovolotaics, tribology The 6th priority: research as a part of technological need of Slovenian enterprisesA "spin-off" company Nanotul, d.o.o. was established to commercialize "mama"-tubes. The proposed work will be done in a close relationship with this company. The project will be part of pedagogical process. It will be directly connected with a work of two PhD students, which are currently young researchers in our group and it will enable an employment of an additional PhD student. Knowledge developed in the project will open new possibilities for further PhD studies. 4.Poročilo o realizaciji predloženega programa dela na raziskovalnem projektu3 Cilja projekta sta bila: - poglobiti znanje na osnovi nano-fizike (strukturne, električne in mehanske lastnosti) na edinstvenih hibridnih nanomaterialih, ki smo jih odkrili pri nas in PCT zaščitili - vsaj na enem od predlaganih področij raziskav (tribologija, fotovoltaika, shranjevanje vodika, reverzibilne baterije) najti direktno aplikacijo Za dosego teh ciljev so bili načrtovani naslednji koraki: a) Študij strukture in mehanizmov rasti, b) določitev učinkovitosti shranjevanja vodika ali litija, c) priprava polimernih kompozitov iz nanohibridov z namenom priprave samo-mazalnih prevlek in za pretvorbo energije, d) prenos znanja, razvitega v tem projektu in patentna zaščita rezultatov, ki so industrijsko uporabni. Poročilo po posameznih fazah: 1.Optimizirali smo pogoje rasti za sintezo nanostrokov MoS2. Na enem nanostroku smo izmerili trenje in ugotovili, da je koeficient trenja za štirikrat manjši na mestih, kjer stena nanocevke ni podprta z nanokroglicami, ki spontano rastejo znotraj cevk. Podoben efekt smo našli v 25 let starem japonskem poročilu, ki je ostalo do sedaj nepotrjeno. Gre za vpliv strižnih deformacij iz delov materiala, ki je daleč od kontaktne površine. Če tega materiala ni, se pri trenju sprošča manj energije, kar posledično vodi v nižji koeficient trenja. S tem odkritjem smo začrtali novo vrsto maziv, pri katerih naj bi aktivno vlogo igrale med seboj ločene nanoluske. Nadalje smo naredili študijo trenja tudi na eni sami nanokroglici in potrdili napovedi, da se pri nizkih obremenitvah take kroglice lahko kotalijo. Te napovedi so bile predmet strokovnih debat skoraj dve desetletji. Članek je objavljen v Nanoscale Research Letters [COBISS.SI-ID 25737255]. Koaksialne nanocevke, ki jih zdaj znamo sintetizirati v več desetgramskih količinah na teden, smo vmešali v PAO (Polyalphaolefin) v 5 ut.% koncentraciji in izmerili trenje med kroglico in diskom iz nerjavnega jekla ("pin-on-disc" geometrija). V primerjavi s čistim PAO oljem se je trenje zmanjšalo za dvakrat, obraba pa od 5 do 9 krat. Meritve so bile izvedene v partnerski skupini na Centru za tribologijo in tehnično diagnostiko Fakultete za strojništvo, UL. Članek avtorjev M. Kalin, J. Kogovsek, M. Remskar z naslovom "Mechanisms and improvements in the friction and wear behaviour using MoS2 nanotubes as potential oil additives" je objavljen v specializirani reviji Wear [[COBISS.SI-ID 12245787]. Za sintezo tovrstnih nanocevk smo dobili ameriški patent US 8007756 B2 [COBISS.SI-ID 16432935]. V sodelovanju s Korean Basic Science Institute smo naredili prve meritve interkalacije litija v naše nanocevke MoS2, ki so pokazale napredujočo količino interkaliranega litija s cikliranjem. Dosegli smo kapacitivnost 700 mAh/g pri 0.1 C interkaliranega naboja. Meritve nadaljujemo na Kemijskem inštitutu. Raziskali smo strukturne in električne lastnosti nanocevk MoS2 s kontroliranim premerom pod 100 nm in ugotovili, da visoka koncentracija defektov pogojuje kovinsko prevodnost v sicer polprevodnem materialu. Članek je objavljen v Nanoscale Researh Letters [COBISS.SI-ID 24231463]. Naredili smo prve transistorje (FET) na osnovi WS2 in MoS2 kot analogij grafenu. Članka sta objavljena v Applied Physics Letters [COBISS.SI-ID 26518311, 26026535]. Dvodimenzionalni Schottky-jev FET je pokazal ambipolarno obnašanje in visoko (~105x) on/off razmerje pri sobni temperature in nasičenje toka. Obnašanje smo razložili z obstojem energijske reže v 2D kristalu. FET je pokazal odziv na vidno svetlobo. Zaradi obetavnih elektronskih in optičnih lastnosti skupaj z 2D kristalno fleksibilnostjo sta WS2 in MoS2 obetavna nanomateriala za bodoče elektronske in optične naprave. Ponovili in optimizirali smo sintezo podstehiometričnih volframovih oksidov v obliki nanožičk W5O14. Za njihovo sintezo smo dobili podeljen evropski patent EP 2114827 B1 [COBISS.SI-ID 20624167]. Gre za električno prevodne nanožičke, ki so uporabne za nanoelektroniko in za začetni material za sintezo nanobrstičev. 2. Nadaljevali smo raziskave razslojenih nanocevk MoS2 v lističe debele samo eno molekulsko plast. Razslojen MoS2 je namreč uporaben tako za elektrolitske kot tudi za polimerne litij eve baterije. V primeru polimernih litij evih baterij se razslojen MoS2 uporablja v kombinaciji s polimerom PEO (Polyethylene glycol). Optične raziskave razslojenih nanocevk so pokazale nizko stopnjo aglomeracije, kvantno omejenost zaradi velikosti in močan modri premik eksitonov. MoS2 monoplasti predstavljajo analogijo grafenu. Članek je objavljen v Nanoscale Research Letters [COBISS.SI-ID 25352743]. Pri meritvah obstojnosti monoplasti MoS2 v etanolu smo ugotovili tvorbo "Mo-blue" makromolekul in tako objavili novo sintezno pot za tvorbo tega nanomateriala. Članek je objavljen v Material Research Bulletin [COBISS.SI-ID 26333223]. Obe tematiki sta bili odobreni za tematiko doktorskega dela mlade raziskovalke. 3. Pripravili smo še več kompozitov s polimernimi materiali za samomazalne prevleke. Objavljeni so trije članki o nanocevkah MoS2 vmešanih v iPP (isotactic polypropylene) [COBISS.SI-ID 24593191, 24490279, 26026279]. Nanocevke MoS2 prispevajo k hitrejši kristalizaciji polimera in ohranjajo zaželjeno monoklinsko fazo iPP polimera. iPP/MoS2 nanokompozit, ki vsebuje le 1 ut.% nanocevk MoS2 izkazuje zmanjšanje trenja za 15 %, zmanjšanje obrabe za 50 % in povečanje termične stabilnosti za 60 °C. Pripravili smo prvi nanokompozit na osnovi vodotopnega polimera polietilen oksida (PEO) z vmešanimi nanocevkami MoS2. Nanokompozit kot tanka prevleka na nerjavnem jeklu zniža trenje za več deset odstotkov. Ko pride do prvega preboja polimera, nanocevke MoS2 še naprej znižujejo trenje. Polimer PEO služi kot nosilni medij za nanos nanocevk MoS2 na kontaktno površino in za oporo za njihovo razslojevanje v nanoluske, ki so optimalna oblika maziva. Nanocevke MoS2 smo v količini 0.5, 1 in 2 ut.% vmešali v PVDF (Polyvinylidene fluorid) in ugotovili stabilizacijo nove konformacije gama faze s podvojitvijo osnovne celice v smeri b-osi polimera. Članek je poslan v objavo v Journal of Polymers. Izmerili smo dielektrične lastnosti kompozitov, omočitveni kot in ramansko spektroskopijo. Testiranje trenja v ploskovni geometriji (flat-on-flat) smo dokazali znižanje trenja za 50 % pri 1 ut.% nanocevk in za 75 % pri 2 ut.% nanocevk v PVDF. Dva članka in ena patentna prijava sta v pripravi. Naredili smo tudi prva mikrovlakna z elektropredilnico. 4. Prenos znanja: V letu 2010 je bila zagovorjena doktorska disertacija mladega raziskovalva Marka Virška z naslovom: Strukturne, električne in optične lastnosti nizkodimenzionalnih kristalov molibdenovih [COBISS.SI-ID 2286692] . Leta 2009 sta bili na tematiki projekta izdelani dve diplomi in zagovorjeni na Fakulteti za matematiko in fiziko (FMF): [COBISS.SI-ID 2196580. 2201700. v letu 2011 pa bila zagovorjena diploma na smer Merilna tehnika (Maja Češarek-[COBISS.SI-ID 23583721), nadaljevalo se je eksperimentalno delo doktorske kandidatke Bojane Višič (zagovor predvidoma junij 2013) in doktorskega kandidata (Janez Kogovšek) na Fakulteti za strojništvo v skupnem mentorstvu M. Kalin (Fakulteta za strojništvo) in M. Remškar (IJS) in začelo doktorsko delo na FMF (Ana Dergan) na polimernih sončnih celicah na osnovi MoS2. Zaščita znanja: podeljena evropski in ameriški patent za sintezo nitkastih volframovih oksidov ter ameriški patent za sintezo naših nanomaterialov MoS2. S.Ocena stopnje realizacije programa dela na raziskovalnem projektu in zastavljenih raziskovalnih ciljev4 Program je bil v celoti realiziran. Zastavljeni cilji so bili 100 % doseženi. Razviti so samomazalni materiali, znanje je zaščiteno s podeljenimi mednarodnimi patenti, optimizacija nanomaterialov je izvedena. Izbrane nanomateriale smo okarakterizirali pred vgrajevanjem v kompozite in po vgrajevanju z metodami elektronske mikroskopije (TEM, SEM, eDAX), atomske sonde (AFM, STM) in ramanske spektroskopije. Dokazali smo zmanjšanje trenja ter obrabe pri triboloških testiranjih polimernih nanokompozitov PVDF/MoS2, PEO/MoS2 in PEEK/MoS2. Naredili smo prvi prototip sončne celice na osnovi nanocevk MoS2, ki je v začetni fazi testiranj. Na temo sončnih celic smo prijavili bilateralni projekt z Vseučiliščem v Splitu, a je bil žal zavrnjen. Izmerili smo izboljšane lastnosti polimera iPP zaradi vsebnosti nanocevk MoS2, izmerili smo velik vpliv koncentracije nanocevk v polimerih na omočitveni kot. Uspešno smo opravili prenos znanja, pridobili ameriški in evropski patent. Pri nanokompozitu PEO/MoS2 in FET transistorjih na osnovi WS2 ter MoS2 smo sodelovali z Notre Dane University, Indiana, ZDA. V sodelovanju s Centroma odličnosti Polimat in Namaste smo vzpostavili nov laboratorij za meritve polimernih kompozitov na Reaktorskem centru Podgorica, ki ima naslednje naprave: elektropredilnico, merilec mehanskih lastnosti (DMA), merilec trenja polimernih kompozitov in mikroskop v bližnjem polju opremljen z ramansko konfokalno spektroskopijo in mikroskopom na atomsko silo. Delo je potekalo v tesni zvezi in deloma tudi na opremi podjetja Nanotul d.o.o.-„spin-off^' Instituta Jožef Stefan, ki je bilo ustanovljeno z namenom komercializacije naših nanomaterialov. 6.Utemeljitev morebitnih sprememb programa raziskovalnega projekta oziroma sprememb, povečanja ali zmanjšanja sestave projektne skupine5 Ni bilo sprememb, ki bi vplivale na izvedbo projekta. 7.Najpomembnejši znanstveni rezultati projektne skupine6 Znanstveni dosežek 1. COBISS ID 24490279 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Nasproti novi generaciji polimernih nanokompozitov na osnovi anorganskih nanocevk ANG Towards a new generation of polymer nanocomposites based on inorganic nanotubes Opis SLO Opazili smo izrazito povečanje termične stabilnosti nanokompozita in efekt nukleacije anorganskih nanocevk v primerjavi z ogljikovimi nanocevkami. Izjemni rezultati dinamične mehanske analize dokazujejo primernost teh novih nanokompozitov iPP/IN-Mos2 za industrijsko uporabo. ANG A significant enhancement of the thermal stability of the nanocomposites and a nucleating effect of the inorganic nanotubes comparable to carbon nanotubes has been observed. The excellent dynamic mechanical data demonstrates the high-performance of these novel iPP/IN-MoS2 nanocomposites for industrial applications. Objavljeno v Royal Society of Chemistry; Journal of materials chemistry; 2011; Vol. 21, no. 11; str. 3574-3578; Impact Factor: 5.968;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.27; A': 1; WoS: EI, PM; Avtorji / Authors: Naffakh Mohammed, Remškar Maja, Marco Carlos, Gomez-Fatou Marian A., Jimenez Ignacio Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 2. COBISS ID 25352743 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Optične lastnosti razslojenih MoS2 koaksialnih nanocevk-analogija grafenu ANG Optical properties of exfoliated MoS[sub]2 coaxial nanotubes - analogues of graphene Opis SLO Optične raziskave razslojenih MoS2 nanocevk so pokazale nizko stopnjo aglomeracije, kvantno omejenost zaradi velikosti in močan modri premik eksitonov. MoS2 monoplasti predstavljajo analogijo grafenu. ANG Optical investigation of exfoliated MoS2 nanotubes has shown low degree of restacking, quantum confinement as a size effect and a strong blue shift of exitons. The MoS2 single layers represent inorganic graphene analogy. Objavljeno v Springer; Nanoscale research letters; 2011; Vol. 6, no. 1; str. 593-1-5936; Impact Factor: 2.726;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.27; A': 1; WoS: NS, PM, UB; Avtorji / Authors: Višic Bojana, Dominko Robert, Klanjšek Gunde Marta, Hauptman Nina, Škapin Srečo D., Remškar Maja Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 3. COBISS ID 26518311 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Primerjalne študije kemijsko sintetiziranih in razslojenih večplastnih MoS2 tranzistorjev na poljski pojav ANG Comparative study of chemically synthesized and exfoliated multilayer MoS [sub]2 field-effect transistors Opis SLO Sodelovali smo pri izgradnji prvega poljsega FEI transistorja na osnovi tankih lusk MoS2 narejenih s kemijsko transportno reakcijo in primerjali delovanje s FEI na osnovi razslojenega MoS2. Elektronske in strukturne lastnosti so zelo podobne, tranzistorske karakteristike pa skoraj identične. ANG We have collaborated in construction of the first field effect transistor based on thin flakes produced by chemical transport reaction and compared results with FEI based on exfoliated MoS2. While elektronic and structural properties are similar, the transistor characteristics are almost identical. Objavljeno v American Institute of Physics.; Applied physics letters; 2013; Vol. 102, no. 4; str. 043116-1-043116-3; Impact Factor: 3.844;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.516; A': 1; WoS: UB; Avtorji / Authors: Hwang Wan Sik, Remškar Maja Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 4. COBISS ID 26026535 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Tranzistor s kemijsko sintetiziranim WS2, ki kaže 10 exp5 modulacijo pri sobni temperaturi in ambipolarno obnašanje ANG Transistors with chemically synthesized layered semiconductor WS[sub]2 exhibiting 10[sup]5 room temperature modulation and ambipolar behavior Opis SLO Sodelovali smo pri izdelavi FET na osnovi 2D kristala WS2. Dvodimenzionalni Schottky-jev FET je pokazal ambipolarno obnašanje in visoko (~105x) on/off razmerje pri sobni temperature in nasičenje toka. Osvetljevanje z vidno svetlobo je močno povečalo kolektorski tok zaradi kreiranja eksitonov. ANG We collaborated in construction of Ftl based on 2D WS2 crystals. Two-dimensional Schottky FET demonstrated ambipolar behavior and a high (~105x) on/off ratio at room temperature with current saturation. irradiation with visible light strongly increased drain current due to formation of exitons. Objavljeno v American Institute of Physics.; Applied physics letters; 2012; Vol. 101, no. 1; str. 013107-1-013107-4; Impact Factor: 3.844;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.516; A': 1; WoS: UB; Avtorji / Authors: Hwang Wan Sik, Remškar Maja Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek 5. COBISS ID 25737255 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Trenja na posamezni nanocevki Mos2 ANG Friction on a single MoS2 nanotube Opis SLO Z AFM v UHV smo prvič izmerili trenje na posamezni nanocevki in nanokroglici MoS2 ter potrdili napovedi, da se pri nizkih obremenitvah take kroglice lahko kotalijo. Dokazali smo odvisnost trenja od interakcije s podlago in razložili pojav preko disipacije energije. ANG For the first time we have measured friction on a single MoS2 nanotube and nano-onion. We confirmed predictions of rolling mechanisms at low loads. We evidenced dependance of friction on interaction strength with the substrate and explained the effect with dissipation of energy. Objavljeno v Springer; Nanoscale research letters; 2012; Vol. 7; str. 208-1-208-17; Impact Factor: 2.726;Srednja vrednost revije / Medium Category Impact Factor: 2.27; A': 1; WoS: NS, PM, UB; Avtorji / Authors: Jelenc Janez, Remškar Maja Tipologija 1.01 Izvirni znanstveni članek S.Najpomembnejši družbeno-ekonomski rezultati projektne skupine7 Družbeno-ekonomski dosežek 1. COBISS ID 16432935 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Postopek za sintezo nanocevk in fulerenom podobnih nanostruktur dihalkogenidov prehodnih kovin, kvazi eno-dimenzionalnih struktur prehodnih kovin in oksidov prehodnih kovin. ANG Process for the synthesis of nanotubes and fullerene-like nanostructures of transition metal dichalcogenides, quasi one-dimensional structures of transition metals and oxides of transition metals Opis SLO Zaščitili smo sintezo nanocevk in nanostrokov MoS2, geometrijo nanostrokov in nitkaste oblike molibdenovih oksidov. Nanocevke MoS2 so uporabne za industrijska maziva, sončne celice, katalizatorje pri razžveplevanju nafte in za samomazalne polimerne prevleke. ANG We have protected synthesis of MoS2 nanotubes and peapods, geometry of peapods and threadlike molybdenum oxides. MoS2 nanotubes are applicable in industrial lubricants, solar cells, as catalysts in desulfurization of petroleum and for self lubricative polymer coatings. Šifra F.32 Mednarodni patent Objavljeno v United States Patent and Trademark Office; 2011; A'': 1;A': 1; Avtorji / Authors: Mrzel Aleš, Remškar Maja, Jesih Adolf, Viršek Marko Tipologija 2.24 Patent 1 2. COBISS ID 26299687 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Nano hladilno mazalna sredstva in analiza tornih razmer pri obrezovalnih procesih ANG Nano cooling fluids and analysis of friction properties at cutting processes Opis SLO Nanocevke MoS2 smo vmešali v hladilno mazalna sredstva za obdelavo kovin in pokazali njihovo najboljšo učinkovitost glede na obstoječa hladilno mazalno sredstva. ANG We have prepared cooling fluids with added MoS2 nanotubes for metal cutting processes. We evidenced their superior performance in relation with currently used cooling fluids. Šifra F.04 Dvig tehnološke ravni Objavljeno v Slovensko društvo za tribologijo = Slovenian Society for Tribology; Zbornik predavanj Posvetovanja o tribologiji, hladilno mazalnih sredstvih in tehnični diagnostiki; 2012; Str. 199-210; Avtorji / Authors: Pušavec Franci, Jelenc Janez, Krajnik Peter, Remškar Maja Tipologija 1.08 Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci 3. COBISS ID 26299431 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Samo-mazalni polimerni nanokompozit na osnovi polietilenov oksida-PEO z dodanimi nanocevkami MoS[spodaj]2 ANG Self-lubricative polymer nanocomposite based on polyethylen oxide-PEO with added MoS2 nanotubes Opis SLO Pripravili smo prvi nanokompozit na osnovi vodotopnega polimera polietilen oksida (PEO) z vmešanimi nanocevkami MoS2. Nanokompozit kot tanka prevleka na nerjavnem jeklu zniža trenje za več deset odstotkov. Ko pride do prvega preboja polimera, nanocevke MoS2 še naprej znižujejo trenje. ANG We prepared the first nanocomposite based on water soluble polyethilen oxide (PEO) with added MoS2 nanotubes. The nanocomposite thin coating on stainless steel decrease friction for several tens percents. After the breakthrough the MoS2 nanotubes continue with friction reduction. Šifra F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije Objavljeno v Slovensko društvo za tribologijo = Slovenian Society for Tribology; Zbornik predavanj Posvetovanja o tribologiji, hladilno mazalnih sredstvih in tehnični diagnostiki; 2012; Str. 193-197; Avtorji / Authors: Remškar Maja, Jelenc Janez, Paskvale Srečko, Iskra Ivan Tipologija 1.08 Objavljeni znanstveni prispevek na konferenci 4. COBISS ID 24455463 Vir: COBISS.SI Naslov SLO Monoplasti MoS2 kot analogija grafenu ANG The Mos[sub]2 single layers as graphene analogy Opis SLO V vabljenem predavanju, ki je zaključilo gostovanje na Notre dame University, sem predstavila monoplasti MoS2, ki smo jih naredili z razslojevanjem nanocevk MoS2 ter opisala njihove optične in morfološke značilnosti. ANG In invited talk as a conclusion of invited proffesor position I represented MoS2 monolayers, which have been prepared by exfoliation of MoS2 nanotubes. Their optical and morphological properties have been descibed. Šifra B.05 Gostujoči profesor na inštitutu/univerzi Objavljeno v University of Notre Dame; 2011; Avtorji / Authors: Remškar Maja Tipologija 3.14 Predavanje na tuji univerzi 5. COBISS ID 25308199 Vir: COBISS.SI 1 Naslov SLO Varna nanotehnologija in monitoring ter potencialna uporaba pri obdelavi materialov ANG Safe nanotechnology and monitoring and potential applications in materials processing Opis SLO Vabljeno predavanje na nacionalnem srečanju: Meeting of Swedish Centre for Metalworking Fluids ANG Invited talk at national meeting:Meeting of Swedish Centre for Metalworking Fluids Šifra B.04 Vabljeno predavanje Objavljeno v 2011; Avtorji / Authors: Remškar Maja Tipologija 3.16 Vabljeno predavanje na konferenci brez natisa 9.Drugi pomembni rezultati projetne skupine8 Samostojno poglavje v tuji monografski publikaciji: 1. REMŠKAR, Maja. Inorganic nanotubes beyond cylindrical matter. V: ADREWS, David L. (ur.), SCHOLES, Gregory D. (ur.), WIEDERRECHT, Gary Phillip (ur.). Comprehensive nanoscience and technology. London: Elsevier, cop. 2011, zv. 1, str. 315-333. [COBISS.SI-ID 26306343] 2. REMŠKAR, Maja. Inorganic nanotubes based on transition metal dichalcogenides : synthesis and mechanical properties. V: BELIN-FERRE, Esther (ur.). Mechanical properties of complex intermetallics, (Book series on complex metallic alloys, vol. 4). New Jersey ... [etc.]: World Scientific, 2011, str. 345-357. [COBISS.SI-ID 24473895] 3. REMŠKAR, Maja. Inorganic nanotubes. V: HAYDEN, Oliver (ur.), NIELSCH, Kornelius (ur.). Molecular- and nano-tubes. New York [etc.]: Springer, cop. 2011, str. 391-412. [COBISS.SI-ID 25142311] Mednarodni patenti: 4. REMŠKAR, Maja, VIRŠEK, Marko, KOCMUR, Miha, JESIH, Adolf. Procedure for synthesis of threadlike tungsten oxide W[sup]5O[sup](14) : patent EP 2114827 B1. München: European Patent Office, 2011. 17 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 20624167] 5. MRZEL, Aleš, REMŠKAR, Maja, JESIH, Adolf, VIRŠEK, Marko. Process for the synthesis of nanotubes and fullerene-like nanostructures of transition metal dichalcogenides, quasi one-dimensional structures of transition metals and oxides of transition metals : patent US 8007756 B2. [S. l.]: United States Patent and Trademark Office, 30. avg. 2011. [COBISS.SI-ID 16432935] 6. Vzpostavitev novega laboratorija za meritve polimernih kompozitov na Reaktorskem centru Podgorica, ki ima naslednje naprave: elektropredilnico, merilec mehanskih lastnosti (DMA), merilec trenja polimernih kompozitov in mikroskop v bližnjem polju opremljen z ramansko konfokalno spektroskopijo in mikroskopom na atomsko silo. lO.Pomen raziskovalnih rezultatov projektne skupine9 10.1.Pomen za razvoj znanosti10 SLO Projekt je omogočil raziskave novih nanohibridov na osnovi nanocevk MoS2 in WS2, ki so bile prvič sintetizirane na Institutu Jožef Stefan in katerih sintezo smo uspeli patentno zaščititi z mednarodnimi patenti. Gre za edinstvene nanostrukture, kot so nanobrstiči WS2, pri katerih nanokroglice WS2 rastejo na površini nanocevk MoS2, "mama"-tube, kot smo poimenovali nanocevke MoS2, v katere so vgrajene MoS2 nanokroglice, koaksialne nanocevke MoS2, kjer so cevke znotraj cevk in tudi nanocevke MoS2 s kontrolirano velikostjo, ki zaradi velike količine defektov kažejo kovinsko obnašanje za razliko od poleprevodniškega MoS2. Glavni cilj tega projekta je bil razumeti mehanizme rasti hibridnih nanomaterialov, njihovo interakcijo s polimerno matriko ter oceniti možne smeri uporabe teh novih materialov za varčevanje z energijo zaradi zmanjševanja izgub, ki jih povzroča trenje, za proizvodnjo energije s fotovoltaiko ter za shranjevanje energije z interkalacijo vodika in litija. Vsi ti cilji so bili doseženi in smeri nadaljnih raziskav s tem odprte. Trenje je staro področje raziskav in njegova kontrola je velikega pomena za tehnologijo, še posebej pri nedavnih težnjah po učinkovitejši rabi fosilnih goriv za manjši porabi energije. Medtem ko je mogoče makroskopsko trenje pripisati kolektivnim pojavom zaradi hrapavosti in so tovrstne študije tradicionalno spadale na strojno fakulteto, se je mogoče z uporabo mikroskopije na atomsko silo sfokusirati na posamezno izboklinico kot dela hrapave površine, kar pa zahteva znanje fizike. Nadalje, atomska ločljivost pri meritvah trenja omogoča kontrolo AFM tipala in hkrati razkriva detajlnjo strukturo opazovanega objekta. Medtem ko je bila prvotna želja pri razvoju meritev trenja z AFM študirati posledice lokalne obrabe, kar ni bilo možno z makroskopskimi napravami, so nanomateriali v vlogi lubrikantov odprli nove perspektive pri merjenju trenja na površini posamezne nanocevke oz. fulerenom-podobne nanokroglice. In to nam je v projektu uspelo. Kot prvi na svetu smo izmerili trenje na površini posamezne nanocevke in posamezne nanokroglice MoS2. Potrdili smo skoraj četrt stoletja staro ugotovitev, da je trenje pri zdrsu med plastmi večje kot pri zdrsu med posameznimi kristali in pojav razložili z o,ejeno disipacijo energije. Uporaba ultra-visokega vakuuma kot eksperimentalnega okolja nam je omogočila izogib vplivom zračne vlage ali tveganja za oksidacijo, ki zameglita osnovne procese trenja med drse. Poznavanje medsebojne iterakcije nanoobjektov z različnimi tehnološko pomembnimi polimeri za specialne namene je pomembno za razvoj milti-funkcionalnih prevlek. Pripravili smo prevleke na osnovi vodotopnega in biokompatibilnega polyetilen oksida (PEO), pri katerih smo eksperimentalno ugotovili 75 % zmanjšanje obrabe pri dodatku 25 ut.% nanocevk glede na maso polimera. Vmešavanje nanocevk MoS2 v kemijsko in temperaturno zelo obstojen polimer PVDF je povzročilo stabilizacijo nove konformacije tega polimera, ki do sedaj še ni bila poznana, čeprav je PVDF eden najbolj raziskanih polimerov nasploh. Že 1 ut.% nanocevk v PVDF povzroči zmanjšanje trenja za 50 %. Dokazali smo tvorbo tribo-filma pri mehanskih strižnih obremenitvah med tribološkim testiranjem PAO olja z vmešanimi nanocevkami MoS2, ki zmanjša obrabo na jeklenem kontaktu do 90 % napram čistemu olju. Razslojevanje nanocevk na kontaktu je mehanski ekvivalent kemijski eksfoliaciji, s katero smo sintetizirali MoS2 monoplasti, ki predstavljajo analogijo grafenu. Sintezna pot, ki smo jo izbrali kot razslojevanje nanocevk MoS2 in ne običajnih plastnih kristalov, preprečuje hitro samourejanje in omogoča študij na posameznih plasteh. Ugotovili smo močan kvantni efekt zaradi majhne debeline monoplasti. Iz premika ramanskih vrhov smo sklepali na podobno kvantno omejenost v plasteh tribo-filma. Na osnovi tankih lusk MoS2 in WS2 smo v sodelovanju naredli prvi poljski transistor na osnovi naših nanomaterialov. ANG The project enabled research of new nanohybrids based on MoS2 and WS2 nanotubes, which have been synthesized at Jozef Stefan Institute for the first time. Their synthesis has been successfully patent protected by international patents. These are completely unique structures, lik eWS2 nanobuds, where WS2 nano-onions grow on the WS2 nanotubes, or MoS2 "mama"-tubes, where Mos2 nano-onions are incorporated inside MoS2 nanotubes, co-axial MoS2 nanotubes, where nanotubes are inside nanotubes, or size controlled Mos2 nanotubes, which show metallic behaviour due to high density of structural defects, in contrary with otherwise semiconductive MoS2. The main goal of the project was understanding of growth processes of hybrid nanomaterials, their interaction with polymer matrix and evaluation of possible application for energy saving with reduction of friction, for energy production through photovoltaics or for energy storage with hydrogen or lithium intercalation. All this goals have been achieved and directions of further research have been designed. Friction is an old subject of research and its control is of a great technological importance, especially in recent attempts of energy saving and higher fuel economy. While macroscopic friction can be related to the collective action of small asperities and those studies were traditionally attributed to faculties of mechanical engineering, use of an atomic force microscopy (AFM) enables a focus on a single asperity and demands knowledge of nano-physics. Atomic resolution in measuring the friction forces reveals a detailed structure of an investigated sample and indirectly it controls a time dependent quality of the AFM tip, which represents a dynamic probe in the system. While the conventional interest of friction measurements with AFM was to focus on phenomena such as local wear, which are not accessible with macroscopic apparatus, nanomaterials in a role of lubricants opened a new challenge of measuring friction on a surface of a single nanotube or fullerene-like particle. And this goal was achieved. We have measure friction on a surface of a single MoS2 nanotube and single MoS2 nano-onion for the first time in general. We have confirmed more than quarter of century old statement phenomena that intra-crystalline friction is higher than inter crystalline one. Use of an ultra-high vacuum experimental environment enabled elimination of humidity or risks of oxidation, which can blur a basic process of friction during sliding. Knowledge on mutual interaction of nanoobject and different polymers for special purposes is important for development of multi-functional coatings. We have prepared coatings based on water soluble and biocompatible polyethylene oxide (PEO), where we have experimentally obtained 75 % wear reduction at 25 Wt.% of the MoS2 nanotubes related to the mass of the polymer. The MoS2 nanotubes mixed into chemical and temperature resistant PVDF caused stabilization of a new conformation of this polymer, which was unknown although PVDF belongs to the most studied polymers in general. Only 1 wt.% of PVDF decreases friction of PVDF for 50 %. We have evidenced growth of tribo-film during mechanical shear load using PAO oil with added MoS2 nanotubes. Wear at the metal contact has been reduced for 90 % with respect to pure oil. Exfoliation of the nanotubes at mechanical contact is a mechanical equivalent to chemical exfoliation, which was used for synthesis of MoS2 monolayers as graphene analogy. We have chosen MoS2 nanotubes for exfoliation and not usual platelets. This enabled us to prepare material with a low degree of restacking and research on single monolayers. We have found a strong quantum effect due to small thickness of a monolayer. Raman shift revealed a similar quantum confinement effect in layers consisted tribo-film. We participated in construction of the first field effect transistor based on thin flakes of our MoS2 and WS2 nanomaterials. 10.2.Pomen za razvoj Slovenij« SLO Pomen projekta je v tem, da smo z njim poglobili naše poznavanje lastnosti materiala, ki je bil odkrit v Sloveniji in ustrezno patentno zaščiten v Evropi in ZDA. Poleg promocije Slovenije na tehnološko pomembnem področju nanotehnologije in nanoelektronike, smo z rezultati projekta razpoznali možne smeri uporabe nanocevk MoS2. Tu gre predvsem za izrazito povečano samomazalno funkcijo tehnoloških polimerov, v katere so vgrajene nanocevke MoS2, kot so PVDF, PEO in iPP. Z metodo mikroskopije na atomsko silo smo na posameznih nanocevkah dokazali, da imajo cevke manjše trenje kot običajni plastni kristali MoS2 in v sodelovanju s Fakulteto za strojništvo naredili testiranja tudi v oljih in masteh. Material je izjemen in je pripravljen za tehnološko uporabo. Za to sta potreba še dva aplikativna koraka: razvoj tehnologije za povečanje proizvodnje in razvoj končnega izdelka. Oba koraka presegata doseg tega projekta in čakata na ustrezne razvojne razpise oz. investicije. Projekt je bil povezovalne narave, saj je združeval raziskovalce s področja tehnike in naravoslovja in postavil fiziko v center najsodobnejših raziskav materialov pomembnih za industrijske aplikacije. Sodelovanje s Fakulteto za strojništvo ni naključje, saj je dr. Kalin mednarodno priznan strokovnjak za tribologijo in so-urednik knjige: Tribology of mechanical systems : a guide to present and future technologies. New York: ASME Press, 2004. Neformalno sodelovanje se je v tem projektu formaliziralo in upamo, da se bo tudi nadaljevalo po koncu tega projekta. Na temi projekta je bil opravljen en doktorat, dva sta še v teku in narejena tri diplomska dela. ANG I- Project was important for better understanding of new nanomaterials, which have been discovered in our group in Slovenia and appropriately patent protected in Europe and US. Besides promotion of Slovenia at technologically important field sof nanotechnology and nanoelectronics, , the results of the project are applicable for evaluation of possible directions of applied research of MoS2 nanotubes. Particularly strongly enhanced self-lubricative function of technological polymers with added MoS2 nanotubes. like PVDF, PEO and iPP is important. With atomic force microscopy studies we have evidenced lower friction on the tubes than on flat plate like crystals and in collaboration with the faculty for Mechanical Engineering performed friction testing in oils and greases. The material is unique and ready for technological utilization. Two further steps are necessary: development of scale up production and development of a final product. Both steps are beyond the limits of current project and wait for a new applied oriented call or an investment. The project is interdisciplinary, because it combined researchers form technique with those from natural science, but it is centered in physics, which is therefore involved into the most recent development of materials important for industrial applications. The collaboration with the Faculty for Mechanical Engineering was based on very fruitful cooperation with dr. Kalin, who is internationally recognized expert in tribology and a co-editor of a book: Tribology of mechanical systems : a guide to present and future technologies. New York: ASME Press, 2004. Informal cooperation formalized in this project and hopefully will last also after the project end. One PhD student defended his PhD from the topic of the project, other two PhD students still work in the topic, and three diploma works were completed. ll.Samo za aplikativne projekte in podoktorske projekte iz gospodarstva! Označite, katerega od navedenih ciljev ste si zastavili pri projektu, katere konkretne rezultate ste dosegli in v kakšni meri so doseženi rezultati uporabljeni Cilj F.01 Pridobitev novih praktičnih znanj, informacij in veščin Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.02 Pridobitev novih znanstvenih spoznanj Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.03 Večja usposobljenost raziskovalno-razvojnega osebja Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.04 Dvig tehnološke ravni Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov 1 d F.05 Sposobnost za začetek novega tehnološkega razvoja Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.06 Razvoj novega izdelka Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.07 Izboljšanje obstoječega izdelka Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.08 Razvoj in izdelava prototipa Zastavljen cilj o da o ne Rezultat Uporaba rezultatov d F.09 Razvoj novega tehnološkega procesa oz. tehnologije Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.10 Izboljšanje obstoječega tehnološkega procesa oz. tehnologije Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.11 Razvoj nove storitve Zastavljen cilj o da o ne Rezultat Uporaba rezultatov d F.12 Izboljšanje obstoječe storitve Zastavljen cilj o DA O NE Rezultat d Uporaba rezultatov d F.13 Razvoj novih proizvodnih metod in instrumentov oz. proizvodnih procesov Zastavljen cilj O da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov 1 d F.14 Izboljšanje obstoječih proizvodnih metod in instrumentov oz. proizvodnih procesov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov 1 d F.15 Razvoj novega informacijskega sistema/podatkovnih baz Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.16 Izboljšanje obstoječega informacijskega sistema/podatkovnih baz Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.17 Prenos obstoječih tehnologij, znanj, metod in postopkov v prakso Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.18 Posredovanje novih znanj neposrednim uporabnikom (seminarji, forumi, konference) Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.19 Znanje, ki vodi k ustanovitvi novega podjetja ("spin off") Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.20 Ustanovitev novega podjetja ("spin off") Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.21 Razvoj novih zdravstvenih/diagnostičnih metod/postopkov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.22 Izboljšanje obstoječih zdravstvenih/diagnostičnih metod/postopkov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov d F.23 Razvoj novih sistemskih, normativnih, programskih in metodoloških rešitev Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.24 Izboljšanje obstoječih sistemskih, normativnih, programskih in metodoloških rešitev Zastavljen cilj o DA O NE Rezultat 1 d Uporaba rezultatov 1 d F.25 Razvoj novih organizacijskih in upravljavskih rešitev Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.26 Izboljšanje obstoječih organizacijskih in upravljavskih rešitev Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.27 Prispevek k ohranjanju/varovanje naravne in kulturne dediščine Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.28 Priprava/organizacija razstave Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.29 Prispevek k razvoju nacionalne kulturne identitete Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.30 Strokovna ocena stanja Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov 1 d F.31 Razvoj standardov Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.32 Mednarodni patent Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.33 Patent v Sloveniji Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov F.34 Svetovalna dejavnost Zastavljen cilj o da o ne Rezultat d Uporaba rezultatov d F.35 Drugo Zastavljen cilj o da o ne Rezultat I d Uporaba rezultatov 1 d Komentar 12.Samo za aplikativne projekte in podoktorske projekte iz gospodarstva! Označite potencialne vplive oziroma učinke vaših rezultatov na navedena področja Vpliv Ni vpliva Majhen vpliv Srednji vpliv Velik vpliv G.01 Razvoj visokošolskega izobraževanja G.01.01. Razvoj dodiplomskega izobraževanja O O O O G.01.02. Razvoj podiplomskega izobraževanja o o o o G.01.03. Drugo: o o o o G.02 Gospodarski razvoj G.02.01 Razširitev ponudbe novih izdelkov/storitev na trgu o o o o G.02.02. Širitev obstoječih trgov o o o o G.02.03. Znižanje stroškov proizvodnje o o o o G.02.04. Zmanjšanje porabe materialov in energije o o o o G.02.05. Razširitev področja dejavnosti o o o o G.02.06. Večja konkurenčna sposobnost o o o o G.02.07. Večji delež izvoza O o o o G.02.08. Povečanje dobička o o o o G.02.09. Nova delovna mesta o o o o G.02.10. Dvig izobrazbene strukture zaposlenih o o o o G.02.11. Nov investicijski zagon o o o o G.02.12. Drugo: o o o o G.03 Tehnološki razvoj G.03.01. Tehnološka razširitev/posodobitev dejavnosti o o o o G.03.02. Tehnološko prestrukturiranje dejavnosti o o o o G.03.03. Uvajanje novih tehnologij o o o o G.03.04. Drugo: o o o o G.04 Družbeni razvoj G.04.01 Dvig kvalitete življenja o o o o G.04.02. Izboljšanje vodenja in upravljanja o o o o G.04.03. Izboljšanje delovanja administracije in javne uprave o o o o G.04.04. Razvoj socialnih dejavnosti o o o o G.04.05. Razvoj civilne družbe o o o o G.04.06. Drugo: o o o o G.05. Ohranjanje in razvoj nacionalne naravne in kulturne dediščine in identitete o o o o G.06. Varovanje okolja in trajnostni razvoj o o o o G.07 Razvoj družbene infrastrukture G.07.01. Informacijsko-komunikacijska infrastruktura o o o o G.07.02. Prometna infrastruktura o o o o G.07.03. Energetska infrastruktura o o o o G.07.04. Drugo: o o o o G.08. Varovanje zdravja in razvoj zdravstvenega varstva o o o o G.09. Drugo: o o o o Komentar 13.Pomen raziskovanja za sofinancerje12 Sofinancer 1. Naziv Naslov 1 1 Vrednost sofinanciranja za celotno obdobje trajanja projekta je znašala: EUR Odstotek od utemeljenih stroškov projekta: % Najpomembnejši rezultati raziskovanja za sofinancerja Šifra 1. 2. 3. 4. 5. Komentar Ocena 14.Izjemni dosežek v letu 201213 14.1. Izjemni znanstveni dosežek WS2 tranzistor na poljski pojav (FET): Skupaj s sodelavci iz Notre Dame University, Indiana, smo izdelali FET na osnovi 2D kristala WS2. Dvodimenzionalni Schottky-jev FET je pokazal ambipolarno obnašanje in visoko (~105x) on/off razmerje pri sobni temperature in nasičenje toka. Obnašanje smo razložili z obstojem energijske reže v 2D kristalu. FET je pokazal odziv na vidno svetlobo. Zaradi obetavnih elektronskih in optičnih lastnosti skupaj z 2D kristalno fleksibilnostjo je WS2 obetaven za bodoče elektronske in optične naprave. Objavljeno v: W.S. Hwang, M. Remškar, et al., Appl. Phys. Lett.101, 013107-1-013107-4 (2012). 14.2. Izjemni družbeno-ekonomski dosežek Zmanjšanje trenja z uporabo nanocevk MoS2 kot dodatek sintetičnemu Polyalphaolefinskemu (PAO) olju: Nanocevke MoS2 pomembno znižajo trenje in obrabo med AISI 52100/DIN 100Cr6 kontaktoma v procesu mejnega mazanja. Koeficient trenja se je zmanjšal za več kot 2-krat, obraba pa za 5-9 krat. Dodatek nanocevk povsem prepreči kakršnokoli abrazijo ali deformacijo kontaktnih površin v času meritve. Raziskava je pokazala, da se na kontaktu tvori tribološka plast na osnovi nanocevk MoS2, ki je ključnega pomena za zmanjšanje trenja in obrabe. Objavljeno v: M. Kalin, J. Kogovšek, M. Remškar, Wear 280/281, 36-45 (2012), doi: 10.1016/j.wear.2012.01.011 C. IZJAVE Podpisani izjavljam/o, da: • so vsi podatki, ki jih navajamo v poročilu, resnični in točni • se strinjamo z obdelavo podatkov v skladu z zakonodajo o varstvu osebnih podatkov za potrebe ocenjevanja ter obdelavo teh podatkov za evidence ARRS • so vsi podatki v obrazcu v elektronski obliki identični podatkom v obrazcu v pisni obliki • so z vsebino zaključnega poročila seznanjeni in se strinjajo vsi soizvajalci projekta Podpisi: zastopnik oz. pooblaščena oseba raziskovalne organizacije: Institut "Jožef Stefan" in vodja raziskovalnega projekta: Maja Remškar ZIG Kraj in datum: |Ljubljana |28.2.2013" Oznaka prijave: ARRS-RPROJ-ZP-2013/86 1 Opredelite raziskovalno področje po klasifikaciji FOS 2007 (Fields of Science). Prevajalna tabela med raziskovalnimi področji po klasifikaciji ARRS ter po klasifikaciji FOS 2007 (Fields of Science) s kategorijami WOS (Web of Science) kot podpodročji je dostopna na spletni strani agencije (http://www.arrs.gov.si/sl/gradivo/sifranti/preslik-vpp-fos-wos.asp). Nazaj 2 Napišite povzetek raziskovalnega projekta (največ 3.000 znakov v slovenskem in angleškem jeziku) Nazaj 3 Napišite kratko vsebinsko poročilo, kjer boste predstavili raziskovalno hipotezo in opis raziskovanja. Navedite ključne ugotovitve, znanstvena spoznanja, rezultate in učinke raziskovalnega projekta in njihovo uporabo ter sodelovanje s tujimi partnerji. Največ 12.000 znakov vključno s presledki (približno dve strani, velikost pisave 11). Nazaj 4 Realizacija raziskovalne hipoteze. Največ 3.000 znakov vključno s presledki (približno pol strani, velikost pisave 11) Nazaj 5 V primeru bistvenih odstopanj in sprememb od predvidenega programa raziskovalnega projekta, kot je bil zapisan v predlogu raziskovalnega projekta oziroma v primeru sprememb, povečanja ali zmanjšanja sestave projektne skupine v zadnjem letu izvajanja projekta, napišite obrazložitev. V primeru, da sprememb ni bilo, to navedite. Največ 6.000 znakov vključno s presledki (približno ena stran, velikost pisave 11). Nazaj 6 Navedite znanstvene dosežke, ki so nastali v okviru tega projekta. Raziskovalni dosežek iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) vpišete tako, da izpolnite COBISS kodo dosežka - sistem nato sam izpolni naslov objave, naziv, IF in srednjo vrednost revije, naziv FOS področja ter podatek, ali je dosežek uvrščen v A'' ali A'. Nazaj 7 Navedite družbeno-ekonomske dosežke, ki so nastali v okviru tega projekta. Družbeno-ekonomski rezultat iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) vpišete tako, da izpolnite COBISS kodo dosežka - sistem nato sam izpolni naslov objave, naziv, IF in srednjo vrednost revije, naziv FOS področja ter podatek, ali je dosežek uvrščen v A'' ali A'. Družbeno-ekonomski dosežek je po svoji strukturi drugačen kot znanstveni dosežek. Povzetek znanstvenega dosežka je praviloma povzetek bibliografske enote (članka, knjige), v kateri je dosežek objavljen. Povzetek družbeno-ekonomskega dosežka praviloma ni povzetek bibliografske enote, ki ta dosežek dokumentira, ker je dosežek sklop več rezultatov raziskovanja, ki je lahko dokumentiran v različnih bibliografskih enotah. COBISS ID zato ni enoznačen, izjemoma pa ga lahko tudi ni (npr. prehod mlajših sodelavcev v gospodarstvo na pomembnih raziskovalnih nalogah, ali ustanovitev podjetja kot rezultat projekta _ - v obeh primerih ni COBISS ID). Nazaj 8 Navedite rezultate raziskovalnega projekta iz obdobja izvajanja projekta (do oddaje zaključnega poročila) v primeru, da katerega od rezultatov ni mogoče navesti v točkah 7 in 8 (npr. ker se ga v sistemu COBISS ne vodi). Največ 2.000 znakov, vključno s presledki. Nazaj 9 Pomen raziskovalnih rezultatov za razvoj znanosti in za razvoj Slovenije bo objavljen na spletni strani: http://sicris.izum.si/ za posamezen projekt, ki je predmet poročanja Nazaj 10 Največ 4.000 znakov, vključno s presledki Nazaj 11 Največ 4.000 znakov, vključno s presledki Nazaj 12 Rubrike izpolnite / prepišite skladno z obrazcem "izjava sofinancerja" http://www.arrs.gov.si/sl/progproj/rproj/gradivo/, ki ga mora izpolniti sofinancer. Podpisan obrazec "Izjava sofinancerja" pridobi in hrani nosilna raziskovalna organizacija - izvajalka projekta. Nazaj 13 Navedite en izjemni znanstveni dosežek in/ali en izjemni družbeno-ekonomski dosežek raziskovalnega projekta v letu 2012 (največ 1000 znakov, vključno s presledki). Za dosežek pripravite diapozitiv, ki vsebuje sliko ali drugo slikovno gradivo v zvezi z izjemnim dosežkom (velikost pisave najmanj 16, približno pol strani) in opis izjemnega dosežka (velikost pisave 12, približno pol strani). Diapozitiv/-a priložite kot priponko/-i k temu poročilu. Vzorec diapozitiva je objavljen na spletni strani ARRS http://www.arrs.gov.si/sl/gradivo/, predstavitve dosežkov za pretekla leta pa so objavljena na spletni strani http://www.arrs.gov.si/sl/analize/dosez/. Nazaj Obrazec: ARRS-RPROJ-ZP/2013 v1.00 FF-36-E1-C6-30-9C-E1-94-02-99-9C-00-5C-7E-24-93-DF-C5-A1-6D Transistor na poljski pojav (FET) na osnovi tanke luske WS '2 WS2 tranzistor na poljski pojav (FET): Skupaj s sodelavci iz Notre Dame University, Indiana, smo izdelali FET na osnovi 2D kristala WS2. Dvodimenzionalni Schottky-jev FET je pokazal ambipolarno obnašanje in visoko (~105x) on/off razmerje pri sobni temperature in nasičenje toka. Obnašanje smo razložili z obstojem energijske reže v 2D kristalu. FET je pokazal odziv na vidno svetlobo. Zaradi obetavnih elektronskih in optičnih lastnosti skupaj z 2D kristalno fleksibilnostjo je WS2 obetaven za bodoče elektronske in optične naprave. Objavljeno v: W.S. Hwang, M. Remškar, et al., Transistors with chemically synthesized layered semiconductor WS2 exhibiting 105 room temperature modulation and ambipolar behavior. Appl. Phys. Lett.101, 013107-1-013107-4 (2012). M0S2 nanocevke za • >W »i • zmanjšanje trenja MoS2 je znano mazivo, ki se uporablja že desetletja kot suho mazivo in kot dodatek oljem in mastem. Standardna oblika so tanke ploščice, ki med seboj drsijo z nizkim koeficientom trenja. Na Inštitut Jožef Stefan razvite nanocevke MoS2 zaradi specifične strukture še dodatno zmanjšajo trenje in obrabo med AISI 52100/DIN 100Cr6 kontaktoma v procesu mejnega mazanja. Koeficient trenja se je zmanjšal za več kot 2-krat, obraba pa za 5-9 krat. Dodatek nanocevk povsem prepreči kakršnokoli abrazijo ali deformacijo kontaktnih površin v času meritve. Raziskava je pokazala, da se na kontaktu tvori tribološka plast na osnovi nanocevk MoS2, ki je ključnega pomena za zmanjšanje trenja in obrabe. Objavljeno v: M. Kalin, J. Kogovšek, M. Remškar, Mechanisms and improvements in the friction and wear behavior using MoS2 nanotubes as potential oil additives, Wear 280/281, 3645 (2012). Optični sliki obrabnih sledi na jeklenem disku po 100 m drsenja jeklene kroglice. Kontakt je bil mazan s (a) čistim PAO baznim oljem in (b) s PAO oljem, ki mu je bilo dodanih 5 ut.% nanocevk MoS2.