Centra doskonałości
Centrum fizyki submikrometrowej, automatyzacji i robotyzacji analizy danych
Realizacja projektu w zakresie tego zadania pozwoli Uniwersytetowi Zielonogórskiemu dołączyć do grona uczelni prowadzących badania eksperymentalne w zakresie fizyki materiałowej w skali submikrometrowej, zarazem będąc jedyną uczelnią prowadząca takie badania w województwie lubuskim. Planowany zakup wyjątkowej aparatury z zakresu technologii przyrostowych czyli drukarki 3D NANOSCRIBE pozwalającej drukować w skali submikrometrowej, umożliwi grupie eksperymentatorów w Instytutu Fizyki wytwarzanie materiałów o kontrolowanej, złożonej wewnętrznej strukturze w szerokim zakresie rozmiarów, obejmującym także newralgiczny obszar sub-mikrometrowy.
Obszary badawcze:
1. Materiały i metamateriały dla mikrorobotyki.
2. Automatyzacja i robotyzacja analizy danych i modelowanie procesów fizycznych.
OBSZAR 1
Materiały i metamateriały dla mikrorobotyki.
W tym obszarze planowane jest przygotowanie nowych sztucznych materiałów (metamateriałów) o zaprogramowanej strukturze wewnętrznej w skali poniżej mikrometra pod zastosowania z zakresu elastycznej magnetoelektroniki i spintroniki z przeznaczeniem dla mikrorobotyki. Zostaną przeprowadzone kompleksowe badania właściwości fizyko-chemicznych tych materiałów ze względu na ich zastosowanie w środowiskach kwasowych, zasadowych i neutralnych, a także właściwości magnetycznych, elektrycznych i mechanicznych. W szczególności zostanie przeanalizowana rola sprzężenia magnetoelastycznego, kontrola kształtu, stabilność mechaniczna.
Synteza większości materiałów, metamateriałów i ich komponentów, takich jak nanocząstki magnetyczne, nanorurki tytanianowe czy materiały modyfikowane magnetycznie, wykonywane będą na miejscu w Instytucie Fizyki UZ. Umożliwia to jego zaplecze badawcze pozwalające na podstawowe pomiary materiałowe, takie jak obrazowanie poprzez użycie mikroskopii optycznej, mikroskopii sił atomowych (AFM) z uwzględnieniem pomiarów magnetycznych, pomiary potencjałów elektrostatycznych w roztworach zawiesin/emulsji, pomiary pracy wyjścia za pomocą AFM, pomiary wytrzymałościowe przy deformacjach mechanicznych, spektrometria ramanowska, spektrometria EPR/FMR, spektrofotometria i spektrofluorymetria. Inne stowarzyszone pomiary są realizowane zarówno przy pomocy współprac międzywydziałowych na Uniwersytecie Zielonogórskim (XRD, SEM, DSC, termograwimetria i inne), jak i w kooperacji z innymi ośrodkami w Polsce i za granicą, bądź w oparciu o usługi komercyjne parków technologicznych.
OBSZAR 2
Automatyzacja i robotyzacja analizy danych i modelowanie procesów fizycznych.
W tym obszarze badawczym przeprowadzone zostaną badania w zakresie nowoczesnych strukturalizowanych materiałów w ramach różnorodnych modeli fizycznych oraz złożonych symulacji komputerowych, których efektywne przeprowadzenie wymaga automatyzacji i wykorzystania metod sztucznej inteligencji. Opracowane zostaną też techniki analizy bardzo dużych zbiorów danych dotyczących m.in. sygnałów astrofizycznych pochodzących z otoczenia czarnych dziur i gwiazd neutronowych w celu zrozumienia zachodzących tam procesów oraz sygnałów biofizycznych typu EKG czy EEG odgrywających pierwszoplanową rolę w diagnostyce medycznej.
Prace prowadzone w ramach projektu będą skoncentrowane na rozwijaniu metod sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego w kontekście analizy medycznej tego typu sygnałów biofizycznych. W zakresie danych astrofizycznych planowana jest analiza bardzo dużych zestawów danych detektora PICsIT satelity INTEGRAL Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) zebranych podczas obserwacji układów z czarnymi dziurami i gwiazdami neutronowymi w zakresie promieniowania gamma i opracowanie zautomatyzowanego systemu ich analizy. Obszar badawczy (2) zadania dotyczy również modelowania procesów fizycznych w fotonice, czy modelowania nieliniowej dynamiki w układach złożonych. Z kolei wymagania związane z pozyskiwaniem nowego rodzaju źródeł energii powodują wzrost zainteresowania również skalą subatomową, np. ciężkimi pierwiastkami i ich izotopami, co również znajdzie wyraz w planowanych badaniach.
W drugim obszarze badawczym przewidziane jest poszerzenie warsztatu badawczego o techniki sztucznej inteligencji, w szczególności w zakresie uczenia maszynowego i głębokiego do analizy dużych zbiorów danych. Nasi pracownicy mają już pewne doświadczenia w tworzeniu algorytmów do zautomatyzowanej obróbki danych.
Unikalna aparatura:
- drukarka 3D NANOSCRIBE do druku w skali poniżej mikrometra (drugi egzemplarz w Polsce), co w pozwoli na przejście w zakresie fizyki materiałów funkcjonalnych i metamateriałów od skali makro i mikro do skali sub-mikrometrowej (poniżej mikrometra). Wybór takiego urządzenia podyktowany jest jego uniwersalnością, gdyż może być wykorzystywane przez pracowników zajmujących się nanomateriałami, metamateriałami, jak i materiałami fotonicznymi.
Zakup tej aparatury pozwoli na jakościowy skok możliwości badawczych pracowników UZ adekwatny do wyzwań stawianych najnowszym technologiom. Ponadto liczymy na zainteresowanie tą wyjątkowa aparatura również ze strony sektora przedsiębiorstw, a w konsekwencji na przyszłe wspólne prace B+R.