Instituut voor Nanoschaalfysica en -chemie · Raster-elektronenmicroscopie (SEM)...

Instituut voorNanoschaalfysica en -chemie

INPAC’s missie:

Onderzoek naar het effect van nanostructurering en opsluitingop nanometerschaal van ladingen, spins, en fotonen op de elektrische, magnetische, optische, en chemischeeigenschappen van inorganische, organische, en biomaterialen met als doel hetdoorgronden van hetfundamenteel verband tussentoestanden van gekwantiseerdeopsluiting en fysische en chemische eigenschappen van deze materialen.

www.kuleuven.be/inpac

HOMO

LUMO( ) -6.72 eVa1

(1 )s

(1 ), (1 )d dxy x -y ² ²

( ) -8.15 eVe3

( ) -8.10 eVe2

(1 )pz

Ag 4 bandd

(1 ), (1 )d dxz yz

(1 )dz²

Nanosupergeleiders

Evolutie van supergeleiding op nanoschaalFluxopsluiting in individuele 2D- en 3D-nanostructuren Supergeleiders met nanogeconstrueerde periodische pinning-roosters Verkenning van de mogelijkheid van biomoleculen als sjabloon voor de depositie van nanogemoduleerde films

Onderzoeksactiviteiten

Nanomagneten

µm

0

2

4

6

0

2

4

6µm

0

2

4

6

0

2

4

6

0

2

4

6

0

2

4

6

04

812

16

µm0

4

8

12

16

04

812

16

04

812

16

µm0

4

8

12

16

0

4

8

12

16

TC (Φ/Φ0) voor een supergeleidende ring

Supergeleidende stippenGaten voor

vortex ratchets

Omslag (van boven naar onder): Simulatie van een vortexverdeling in een supergeleidend vierkant, cluster gedeponeerd op een oppervlak, STM-opname van een molecule.

Onderzoek van de magnetische eigenschappen van individuele entiteitenmet afnemende afmetingen (de evolutie van magnetisme op nanoschaal)

Onderzoek van superstructuren (superroosters en clusters ingebed in matrices) via de combinatie van individuelemagnetische entiteiten (constructie van geavanceerde structurenuit elementaire bouwstenen in de chemie)

Het begrijpen van de eigenschappen van de elementaire "magnetische bouwstenen" (nanocellen, clusters...) alsook huncollectief gedrag in agglomeraten

Afbeelding met X-stralen-reflectometrie van een

magnetische nanostructuur

Magnetische domeinen in eenantiferromagnetisch Fe/Cr-superrooster

Berekende elektronische structuur van eenAg-cluster gedopeerd met magnetisch Co-atoom

Instituut voor Nanoschaalfysica en -chemie

Koolstof-nanosystemen

Supergeleider/Ferromagneet hybride nanosystemen

Vortexmaterie in supergeleider/ferromagneet -hybridesNieuwe mogelijkheden voor vortexmanipulatie met magnetische pinning-sites op nanoschaal en magnetische

patronenNieuwe fenomenen zoals veld-geïnduceerde supergeleiding en supergeleiding aan domeingrenzen


Rooster van magnetische stippen op een supergeleidende dunne film

Veld-geïnduceerde supergeleiding

Distributie van ordeparameterin een supergeleidend vierkant

met een magnetische stip(vorticiteit= -27)

Magnetische domeinen inBaFe12O19

Koolstof-nanobuizen en gerelateerde materialen, inclusief fullerenen, zijn unieke nanosystemen met eengroot wetenschappelijk en technologisch potentiëel

Realistische modellering van de elektronische structuur van koolstof-nanomaterialenExperimenteel onderzoek naar elektrische en mechanische eigenschappen

Ringstromen innanografeen

1 µm 50

70

90

110

0

300

MHz

nm

SEM AFM resonance

1 µm 50

70

90

110

0

300

MHz

nm

1 µm 50

70

90

110

0

300

MHz

nm

SEM AFM resonance

Afbeelding met SEM en AFM van een spiraalvormigekoolstof-nanobuis. De dynamische AFM-mode verschaftdirecte informatie over de mechanische resonantie van de windingen van de buis

Materialen voor nanofotonica

Nano-opsluiting in fotonica – de golflengte van licht is inherent op nanometerschaalToevoegen van magnetische component aan de interactie met lichtCombinatie van niet-lineare optica met spectroscopie van individuele molecules op nanoschaalEngineering en toepassing van fotonische heterostructuren voor ontwikkeling van optische geïntegreerde

schakelingenOntwikkelen van foto–schakelbare proteïnes voor een verbeterde ruimtelijke resolutie van fluorescentie-

microscopie

Silicium-nanosystemen

Integratie van onderzoek op Si-gebaseerde nanosystemen en 2D-structuren op het gebied van de eigenschappen van nanodeeltjes, lagen, grensvlakken en oppervlakken, gebaseerd op een complementairestudie van fononen, ladingen en spins

Si-clusters gedopeerd met metaalatomenFonon- en elektrontoestanden in 2D-systemen Nanodeeltjes en inbeddingGrensvlakken en puntdefecten


Fotonisch kristal van silicasferen van 290 nm en een monolaag van silicasferen van 417 nm

Chirale moleculen

Chiraal licht

hν hν

Si SiMeOx

Au/Al (15 nm)

pA

BIAS

+-

pA

BIAS

-+

Vg>0 Vg <0

Au/Al

Al@Pb12+

IPS

Fe

Fe

FeSi

Tussenlaag van Fe-Si in een Fe matrix

Submonolaagdepositie van Fe op Si(111) (met MBE)


Zelf-assemblerende moleculaire en macromoleculaire structuren

Controle van de creatie van organische structuren op nanoschaal met grote nauwkeurigheid (met specialeaandacht voor chiraliteit)

Uiterst geordende 2D-sjablonen voor nanostructurenZelf-assemblerende nanostructuren onder potentiaalcontroleMengsels van moleculen en polymeren die zichzelf organiseren in bicontinue percolerende systemenKarakterisering van de elektronische en optische eigenschappen van zelf-assemblerende structurenSynthese van nieuwe chirale geleidende polymeren die zichzelf assembleren in chirale supramoleculaire

structuren


Fundamenteel Onderzoek - Technologie - Onderwijs

Fundamenteel OnderzoekINPAC

www.kuleuven.be/inpac

Toegepast OnderzoekIMEC

www.imec.be

OnderwijsErasmus Mundus Master of

Nanoscience and Nanotechnologywww.kuleuven.be/MNST

STM-afbeelding van rosetten van

π-geconjugeerde OPV’s

STM-afbeelding van monomerenen sandwich-dimeren van

phthalocyanine

STM-afbeelding van chiraal poly-(3,7-dimethyloctyl)thiophenein een chirale mono- en bilaag

INPAC – IMEC – Erasmus Mundus MNST

Ketens van bacteriën, gevisualiseerd door elektronenmicroscopie, kan gebruikt worden als 1D-sjablonen voor depositie van nanodeeltjes

Onderzoeksfaciliteiten

Dunne-filmpreparatie

Nanostructureringtechnieken

Moleculaire-bundelepitaxieSputtering & EvaporatieLaag-energetische ionendepositie/-implantatieCluster-bundeldepositieElectrochemische depositieSpin castingPotentiocontroleadsorptieLangmuir-Blodgett-laagdepositie

E-bundel-patroonvormingIonenbundel-patroonvormingSTM-schrijvenOptische lithografieNanomanipulatieZelf-assemblatiezelf-georganiseerd etsenSmeltafkoeling

Riber MBE - IMBL

Thin filmPreparation

0

Nano-StructuringTechniques

1

IntegratedStructuralProperties

2

OpticalTechniques

3

4

LocalProbe

Techniques

IntegratedPhysical

Properties

ModelingTools

INPACK.U.Leuven

AFM in fluidsSPM in fluidsMicro-RamanspectroscopyLT- MFMLT- AFMLT – vacuum

STSLT – vacuum

STM4

5

6

Potentio-controladsorption

Spincasting

Electro-chemicaldeposition

Cluster beamdeposition

Low energyion deposition

Molecularbeam epitaxy

Langmuir-

Blodgett

Melt-

quenching

Rheed

Fluorescent

cell sorter

PAC

Monte-

Carlo

Self- organizedetching

Self-assembly

Nano-manipulator

Opticallithography

STM –writing

Ion beampatterning

E-beampatterning

ChannelingRaman spectroscopyAuger

XRD

Confocalmicroscopy

Transient photo-conductivity

Hyper-Rayleighscattering

Quasi-elasticlight scattering

Photoionizationspectroscopy

Time resolvedspectroscopy

Neutronscattering

X-ray magnetichyperfine spectr.

Mössbauerspectroscopy

High fieldρ, M, CR, PL

Time resolvedcalorimetry

Moleculardynamics

Car – ParrinelloDFT

Kohn – ShamDFT

Abrikosov-Gor’kov

Ab initiocalculation

Bogoliubov-de GennesTD(GL)

SHPM

eBµ ωη

eBµ ωη

eBµ ωη

eBµ ωη

0

1

2

3

4

5

6

XPS

ESR

IPE

SEM

TEM

Sputtering

Evaporation

UV-VIS

MO KERR

SQUID

VSM

Low T CEMS

I-V, C-V, G-V

RBS

ERD

Thin filmPreparation

0

Nano-StructuringTechniques

1

IntegratedStructuralProperties

2

OpticalTechniques

3

4

LocalProbe

Techniques

IntegratedPhysical

Properties

ModelingTools

INPACK.U.Leuven

INPACK.U.Leuven

AFM in fluidsSPM in fluidsMicro-RamanspectroscopyLT- MFMLT- AFMLT – vacuum

STSLT – vacuum

STM4

5

6

Potentio-controladsorption

Spincasting

Electro-chemicaldeposition

Cluster beamdeposition

Low energyion deposition

Molecularbeam epitaxy

Langmuir-

Blodgett

Melt-

quenching

Rheed

Fluorescent

cell sorter

PAC

Monte-

Carlo

Self- organizedetching

Self-assembly

Nano-manipulator

Opticallithography

STM –writing

Ion beampatterning

E-beampatterning

ChannelingRaman spectroscopyAuger

XRD

Confocalmicroscopy

Transient photo-conductivity

Hyper-Rayleighscattering

Quasi-elasticlight scattering

Photoionizationspectroscopy

Time resolvedspectroscopy

Neutronscattering

X-ray magnetichyperfine spectr.

Mössbauerspectroscopy

High fieldρ, M, CR, PL

Time resolvedcalorimetry

Moleculardynamics

Car – ParrinelloDFT

Kohn – ShamDFT

Abrikosov-Gor’kov

Ab initiocalculation

Bogoliubov-de GennesTD(GL)

SHPM

eBµ ωη

eBµ ωη

eBµ ωη

eBµ ωη

0

1

2

3

4

5

6

XPS

ESR

IPE

SEM

TEM

Sputtering

Evaporation

UV-VIS

MO KERR

SQUID

VSM

Low T CEMS

I-V, C-V, G-V

RBS

ERD


Geïntegreerde structurele eigenschappen

Optische technieken

X-stralendiffractie (XRD)Auger-spectroscopieX-stralen-fotoelektronspectroscopie (XPS)Micro-Raman en resonante-Raman-spectroscopieRutherford-terugverstrooiingsspectrometrie (RBS)Elastische-uitstoot-detectie-analyse (ERD)IonenbundelkanalisatieReflectie hoog-energetische elektronendiffractie (RHEED)Raster-elektronenmicroscopie (SEM)Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM)Elektron-spin-resonantie-spectroscopie (ESR)Interne foto-emissiespectroscopie (IPE)

Ultraviolet-zichtbaar-spectrofotometrie (UV-VIS)Tijdsontbonden spectroscopieFotoionisatiespectroscopieMassaspectrometrieQuasi-elastische lichtvertrooiingHyper-Rayleigh-verstrooiingHoge (gepulste) magnetisch-veld-fotoluminescentieConfocale microscopieMagneto-optisch KERR-effectTransient-fotoconductiviteitFluorescentie-geassisteerde cellsorteerder

Locale-probetechnieken

Geïntegreerde fysische eigenschappen

Raster-tunnellingmicroscopie(lage temperatuur en vacuüm)Raster-tunnellingspectroscopie(lage temperatuur en vacuüm)Atomaire-krachtmicroscopie(lage temperatuur, atmosferisch, in vloeistoffen)Magnetische-krachtmicroscopie (lage temperatuur)Raster-probemicroscopie in vloeistoffenRaster-Hall-probe-microscopie

Tijdsontbonden, laser-geïnduceerde optoakoustische calorimetrieSQUID-magnetometrieVibrerend-sample-magnetometrieHoge (gepulste) magnetisch-veldresistiviteit en magnetisatieMössbauerspectroscopieX-stralen-magnetische hyperfijnspectroscopieNeutronverstrooiingMassacentrumspectroscopie (lage temperatuur)Gestoorde hoekcorrelatiespectroscopieI-V-, C-V- en σ−V-analyse

ModelleringsinstrumentenTijdsafhankelijke Ginzburg-LandauBogoliubov-de GennesAb-initio berekeningenAbrikosov-Gor'kovKohn-Sham-dichtheidsfunctionaaltheorieCar-Parrinello-dichtheidsfunctionaaltheorieMoleculaire-dynamicasimulatiesMonte-Carlo-simulaties

Raster probe microscoop

Clusterbronmet vaporisatielasers

Berekende iso-oppervlakken voorde verschillendeladingsdichthedenin USn3


StuurgroepProf. Victor V. MoshchalkovDirecteur INPACInstituut voor Nanoschaalfysica en -chemieCelestijnenlaan 200 D, B-3001 LeuvenTelefoon: +32 16 327618Fax: + 32 16 327983E-mail: [email protected]

Prof. Arnout CeulemansVice-directeur INPACDepartement ChemieKwantumchemie en FysicochemieCelestijnenlaan 200F, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 327363 of +32 16 327356 Fax: +32 16 327992 E-mail: [email protected]

Prof. Mark Van der AuweraerDepartement Chemie Moleculaire en NanomaterialenFotochemie en Spectroscopie Celestijnenlaan 200F, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 327496 of +32 16 327418 Fax: +32 16 327990 E-mail: [email protected]

Prof. Chris Van HaesendonckDepartement Natuurkunde en Sterrenkunde Vaste-Stoffysica en Magnetisme Nanofysica met bewegende sondesCelestijnenlaan 200D, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 327501 of +32 16 327184 Fax: +32 16 327983 E-mail: [email protected]

Prof. André Vantomme Departement Natuurkunde en Sterrenkunde Kern- en Stralingsfysica Nucleaire Vaste-StoffysicaCelestijnenlaan 200D, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 327514 of +32 16 327680 Fax: +32 16 327985 E-mail: [email protected]

E-mail: [email protected]: www.kuleuven.be/inpac

Prof. Koen ClaysDepartement Chemie Moleculaire en NanomaterialenMoleculaire Electronica en FotonicaCelestijnenlaan 200D, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 327508 Fax: +32 16 327982 E-mail: [email protected]

Prof. Peter LievensDepartement Natuurkunde en Sterrenkunde Vaste-Stoffysica en Magnetisme Clusters en Laserspectroscopie Celestijnenlaan 200D, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 327207 of +32 16 327184 Fax: +32 16 327983 E-mail: [email protected]

Prof. Andre StesmansDepartement Natuurkunde en Sterrenkunde HalfgeleiderfysicasElectron Spin ResonanceCelestijnenlaan 200D, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 327179 of +32 16 327281 Fax: +32 16 327987 E-mail: [email protected]

Prof. Jozef VanderleydenDepartement of Microbiële en Moleculaire Systemen (M2S) Centrum voor Microbiële en Plantgenetica Cel-cel interactiesKasteelpark Arenberg 20, B-3001 Leuven Telefoon: +32 16 329679 of +32 16 321631 Fax: +32 16 321966 E-mail: [email protected]

Prof. Johan VanackenWetenschappelijk secretaris INPACInstituut voor Nanoschaalfysica en -chemieCelestijnenlaan 200 D, B-3001 LeuvenTelefoon: +32 16 327198Fax: + 32 16 327983E-mail: [email protected]

Hoe ons te bereiken:

Instituut voor Nanoschaalfysica en -chemie · Raster-elektronenmicroscopie (SEM)...

Documents

Transcript of Instituut voor Nanoschaalfysica en -chemie · Raster-elektronenmicroscopie (SEM)...