Τίτλος Έργου Ελληνικά:
Ανάπτυξη συστήματος πολυφασματικής μικροσκοπίας σύμφωνων ακτίνων-Χ
Τίτλος Έργου Αγγλικά:
Development of a coherent X-ray multispectral microscopy system
Ακρωνύμιο: XMMaS
Κωδικός έργου: Τ1ΕΔΚ-04549 (ΜIS 5048516)
Πλαίσιο Χρηματοδότησης:
Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο της Δράσης ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ και συγχρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης και εθνικούς πόρους μέσω του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα & Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ)
Ε.Υ. Έργου: ΠΑΠΑΔΟΓΙΑΝΝΗΣ ΝΕΚΤΑΡΙΟΣ
Σύντομη Περιγραφή:
Η πρόταση αποσκοπεί στην ανάπτυξη συστήματος πολυφασματικής μικροσκοπίας στην περιοχή των “μαλακών” ακτίνων-Χ, κάνοντας χρήση ερευνητικών αποτελεσμάτων που έχουν επιτύχει: (α) το Κέντρο Φυσικής Πλάσματος & Λέιζερ του ΤΕΙ Κρήτης (CPPL TEI CRETE) στην παραγωγή και χαρακτηρισμό υψηλών αρμονικών παραγόμενων μέσω υπερβραχέων παλμών λέιζερ, (β) το Πολυτεχνείο Κρήτης (TUC-HMMY) στην ανάπτυξη οπτικών και οπτοηλεκτρονικών συστημάτων, και συστημάτων πολυφασματικής απεικόνισης, και (γ) της εμπειρίας και της τεχνογνωσίας στο σχεδιασμό, υλοποίηση και αυτοματοποίηση βιομηχανικών συστημάτων που έχει η εταιρεία iKnowHow (IKH). Θα γίνει επίδειξη χρήσης αυτού του πρότυπου συστήματος στην μικροσκοπία μικρο-δομημένων επιφανειών όπου, ανάλογα με τη φασματική περιοχή “μαλακών” ακτίνων-Χ που θα επιλεχθεί, αναμένεται να απεικονίζονται διαφορετικές λεπτομέρειες του προς εξέταση δείγματος. Το τελικό πρότυπο σύστημα θα είναι υψηλής προστιθέμενης αξίας και θα ανοίξει νέους ορίζοντες στη γρήγορη απεικόνιση με σύμφωνο φως επιφανειακών μικρο-δομών που μέχρι σήμερα είναι αδύνατο να επιτευχθεί με τη χρήση των υπαρχόντων πηγών λέιζερ.
Στοχοι:
Το παρόν έργο εστιάζει στην ανάπτυξη ενός επιστημονικού οργάνου υψηλής προστιθέμενης αξίας, το οποίο θα ανοίξει νέους ορίζοντες στην επιστημονική έρευνα των μακρομορίων των κρυσταλλικών δομών και ινιδίων. Η ανάπτυξη ενός τέτοιου οργάνου είναι ιδιαίτερα απαιτητική επιστημονικά και τεχνολογικά. Η κοινοπραξία εκτέλεσης του παρόντος έργου έχει όλα τα εχέγγυα τεχνογνωσίας, αριστείας και διεπιστημονικότητας που εγγυούνται την επιτυχή έκβασή του. Συγκεκριμένα συμμετέχουν: α) η εταιρεία iKnowHow (IKH) με μεγάλη εμπειρία στο σχεδιασμό, υλοποίηση επιστημονικών οργάνων, συστημάτων ρομποτικής και συσκευών αυτοματοποίησης βιομηχανικών συστημάτων, β) το ερευνητικό Κέντρο Φυσικής Πλάσματος & Λέιζερ του ΤΕΙ Κρήτης (CPPL TEI CRETE), με ερευνητές με πολύχρονη εμπειρία και τεχνογνωσία στην παραγωγή υψηλών αρμονικών φωτός και «μαλακών» ακτίνων-Χ από fs παλμούς λέιζερ, γ) το Εργαστήριο Ηλεκτρονικής της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πολυτεχνείου Κρήτης (TUC-HMMY), με εμπειρία στην ανάπτυξη οπτικών και οπτοηλεκτρονικών συστημάτων, και συστημάτων πολυφασματικής απεικόνισης.
Αναμενόμενα Αποτελέσματα:
Τα τελευταία χρόνια καταγράφεται μια ραγδαία ανάπτυξη των φωτονικών τεχνολογιών, οι οποίες αλλάζουν τα δεδομένα στην μικροσκοπία. Δεν είναι άλλωστε τυχαίο ότι το βραβείο Nobel Χημείας του 2014 απονεμήθηκε στους Eric Betzig, Stefan Hell και William Moerner για την ανάπτυξη τεχνικών μικροσκοπίας υπερ-υψηλής ανάλυσης που βασίζονται στο φθορισμό μορίων. Η έρευνα στο ευρύτερο αυτό πεδίο είναι υψηλά διεπιστημονική και συνδυάζει, μεταξύ άλλων, την φωτονική, την επιστήμη και τεχνολογία των νέων υλικών (π.χ. νανοϋλικά – νανοδομές, βιοϋλικά), την πληροφορική, ρομποτική και αυτοματισμούς, την βιολογία / βιοϊατρική, κ.α). Η τεχνική της υπερφασματικής / πολυφασματικής (hyperspectral / multispectral) μικροσκοπίας και φασματικής χαρτογράφησης πραγματικού χρόνου αποτελεί αυτή τη στιγμή ότι πιο σύγχρονο υπάρχει στην τεχνολογία αιχμής (state-of-the-art).
Το προτεινόμενο έργο στοχεύει στην παραγωγή προηγμένων, καινοτόμων τεχνικών πολυφασματικής απεικόνισης / μικροσκοπίας μικρο-δομών. Η χρήση της σύμφωνης ακτινοβολίας υψηλών αρμονικών για την απεικόνιση μικρο-δομών αποτελεί μια από τις σύγχρονες και κορυφαίες περιοχές έρευνας και τεχνολογίας παγκοσμίως. Η κύρια δραστηριότητα εστιάζεται στις Η.Π.Α., ενώ στην Ευρώπη, παρ’ όλο που υπάρχουν επιστημονικές κι ερευνητικές ομάδες που ασχολούνται με τη γένεση υψηλών αρμονικών μέσω λέιζερ, δεν υπάρχει εκτεταμένη δραστηριότητα στον τομέα των απεικονιστικών εφαρμογών αυτής της ακτινοβολίας.
Στην παρούσα πρόταση συνδυάζονται γνωστικά αντικείμενα και μακρόχρονη εμπειρία των εταίρων σε αλληλοσυμπληρούμενες περιοχές (φυσική και τεχνολογία γένεσης υψηλών αρμονιών από λέιζερ – CPPL ΤΕΙ Κρήτης, οπτικά συστήματα πολυφασματικής απεικόνισης – HMMY Πολυτεχνείο Κρήτης, ανάπτυξη βιομηχανικών συστημάτων – iKnowHow), φιλοδοξώντας να αναπτυχθεί στην Ελλάδα μια κοινοπραξία για προώθηση της καινοτομίας στον τομέα της απεικόνισης μικρο- και νάνο-δομών με τη χρήση «μαλακών» ακτίνων-Χ.
Η επιτυχής έκβαση του προγράμματος αυτού θα αναβαθμίσει ουσιαστικά το τεχνολογικό προφίλ της χώρας καθώς η χρήση τέτοιων απεικονιστικών τεχνικών είναι εξαιρετικά χρήσιμη στην σημερινή εποχή της ραγδαίας ανάπτυξης της νανοτεχνολογίας. Αναμένεται επίσης να υπάρξουν οφέλη στην οικονομία της χώρας μέσω της προσέλκυσης επενδύσεων σε τεχνολογίες που προκύπτουν από τα πορίσματα του έργου αλλά και της δημιουργίας νέων θέσεων εργασίας που θα προκύψουν από τις ανάγκες στελέχωσης είτε σε επιστημονικό είτε σε τεχνολογικό επίπεδο. Έτσι, μια τέτοιου είδους καινοτομία θα έχει άμεση θετική επίπτωση τόσο στην απασχόληση, με τη δημιουργία θέσεων εργασίας επιστημόνων αλλά και εξειδικευμένου προσωπικού (αποφυγή “brain drain”), όσο και στην έξυπνη εξειδίκευση, μέσω της παραγωγής, μεταφοράς, αφομοίωσης και αξιοποίησης νέων τεχνολογιών μεγάλων αξιώσεων. Στη χώρα υπάρχουν Πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα (βλ. Εθνική Ερευνητική Υποδομή Hellas-CH) που εξειδικεύουν επιστήμονες σε τομείς που σχετίζονται άμεσα με την παρούσα πρόταση, οι οποίοι αναμένεται να ωφεληθούν από την παρεχόμενη δυνατότητα εξειδίκευσης σε νέες τεχνολογίες και ενδεχόμενης μεταφοράς τεχνογνωσίας.