Uniwersytet Śląski w Katowicach

W tworzonej grupie naukowej od szeregu lat prowadzone są wielotorowe badania nad właściwościami szeroko rozumianych materiałów funkcjonalnych. W skład zespołu naukowego wchodzą naukowcy zajmujący się pozornie różnymi materiałami, jednak wspólnym mianownikiem jest metodyka badawcza, jak również potencjalne zastosowanie aplikacyjne materiałów ceramicznych jak i ciekłokrystalicznych w szeroko pojętej mikroelektronice i optoelektronice. Planowane badania będą realizowane w 6 etapach – kamieniach milowych, których opis znajduje się poniżej.
Od wielu lat materiały ceramiczne o strukturze perowskitu i perowskitopodobnej są szeroko badane zarówno pod względem własności strukturalnych jak i własności dielektrycznych oraz elektrycznych. Wiele spośród nich wykazuje własności pozwalające zaklasyfikować je do grupy materiałów ferroelektrycznych czy ferromagnetycznych. Wśród omawianych związków znajdują się również takie, w których wymienione właściwości nakładają się dając w efekcie materiały multiferroiczne czy materiały piezoelektryczne wykazujące mechanoluminescencję. Ceramika perowskitowa i perowskitopodobna jest więc szczególnie atrakcyjną zarówno pod względem badań podstawowych, jak i aplikacyjnych, a jej właściwości są silnie różnicowane składem stechiometrycznym.
Ciekłe kryształy (CK) są fascynującym stanem materii o szerokim zastosowaniu w wytwarzaniu displejów i optoelektronice, szczególnie ważnym w rozwijaniu nowych funkcjonalnych materiałów, nanolitografii, inżynierii komórki, sensorów i biosensorów, ale także dostarczającym fundamentalnych modeli biologicznej samoorganizacji materii. Wynika to z dwoistej natury CK, łączącej atrybuty kryształów stałych i cieczy izotropowych, pozwalającej by ta „miękko” zorganizowana i uporządkowana struktura mogła być stymulowana przez zewnętrzne pola, ale także dysponującej zdolnością samo-naprawy powstałych defektów. Materiały ciekłokrystaliczne reagując na bodźce zewnętrzne takie jak: pole elektryczne/magnetyczne, światło, naprężenia, ciśnienie, oddziaływanie z powierzchnią, czynniki chemiczne, istotnie zmieniają swoje właściwości. Mogą więc pełnić funkcję sensora i urządzenia przekazującego uzyskany efekt, ale również wykazują też cechy sprzężenia zwrotnego dlatego zasługują na miano funkcjonalnych materiałów inteligentnych. Głównym celem naszej grupy badawczej w obrębie materiałów ciekłokrystalicznych będzie analiza właściwości fizycznych w relacji do ich struktury, poprzez obserwację efektów orientacyjnych oraz dynamiki procesów molekularnych i kolektywnych, mająca na celu zrozumienie natury zjawisk w nich występujących i docelowe zastosowanie ich w urządzeniach elektrooptycznych nowej generacji.
Lepsze zrozumienie wyraźnego wpływu różnych struktur molekularnych na tworzenie dwuosiowości fazy, porządku polarnego oraz efektów łamania symetrii fazy pozwoli na opracowanie zasad projektowania nowych materiałów o unikalnych właściwościach aplikacyjnych.