Materjaliteadus
1. Madaladimensionaalsed struktuurid ja nende rakendused (juhib prof Jaak Kikas)
Kavandatud uuringute eesmärgiks on elektroonsete, optiliste ja nanomehaaniliste protsesside iseärasuste, seaduspärasuste ja vastastikuste seoste ning struktuurisõltuvuste kindlakstegemine madaladimensionaalsetes süsteemides ning uute multifunktsionaalsete “intelligentsete” materjalide ja nende rakendamise põhimõtete väljatöötamine sellel alusel. Uuringud on olulise rakendusliku komponendiga eksperimentaalsed alusuuringud. Nad hõlmavad nanostruktuurseid oksiidmaterjale, süsiniknanotorusid ja nende hübriidsüsteeme, madaladimensionaalseid optilisi struktuure ja nanooptikat, nanomehaanilisi protsesse ja madaladimensionaalsete struktuuride mehaanilisi omadusi. Eeldatavad alustulemused edendavad mesostruktuursete kondensfaaside mõistmist, praktiline väljund annab panuse sensoorika ja fotoonika meetodite ja seadmete arendusse. Teema täitjateks on 20 kõrge kvalifikatsiooniga teadustöötajat, kaasatud on 12 kraadiõppurit. Nende kasutuses on kaasaegne (mõnel juhul unikaalne) teadusaparatuur.
2. Pinnanähtused tahkisefüüsikas ja -tehnoloogias(juhib prof Väino Sammelselg)
Teadusteema raames uuritakse kristalliliste ja amorfsete tahkiste, eelkõige dielektrikute ja pooljuhtide, pindu ning pinna- ja siirdekihte spektroskoopia, difraktsiooni ja mikroskoopia meetoditega, sh skaneerivate teravike ja lokaalsete kiirgus- ja/või osakeste sondidega. Arendatakse edasi meetodeid tahkisepindade kontrollitavaks modifitseerimiseks füüsikaliste ja keemiliste meetoditega ning vahendeid tahkisepindadel toimuvate reaktsioonide reaalajaliseks jälgimiseks. Teema põhieesmärkideks on pinna-analüüsi meetodite ja aparatuurse baasi edasiarendamine, uute baasteadmiste saamine uuritavate materjalide ja kasutatud protsesside kohta ning nende teadmiste rakendamine uudsete tehnoloogiliste võtete ning parendatud omadustega pinnakattematerjalide ja seadiste, sh funktsionaalsete pinnakatete ja pooljuht-gaasisensorite, väljatöötamisel.
3. Kiiritusnähtused laia keelutsooniga funktsionaalmaterjalides (juhib prof Aleksandr Luštšik)
Kaks põhilist kiiritusnähtust anorgaanilistes laia keelutsooniga materjalides – mitut liiki kasulik luminestsents ning nanomõõtmeliste struktuuridefektide tekke kahjulikud protsessid – on käesoleva uurimuse aines. See projekt on keskendunud kristallide, keraamika, kilede jm kujul sünteesitud (peamiselt Tartus) binaarsete ja kompleksoksiidide ning mõnede fluoriidide nii baas- kui rakendusuuringutele (kuvarid, valgustus, kiired stsintillaatorid meditsiini, turve ja tööstuse tarbeks, kiirituskindlad materjalid tuuma- ja termotuumaenergeetika jaoks). Põhieesmärkideks on seletada footonite või kiirete osakestega kiiritamisel tekkivate ergastuste kulgu (alates 30 fs); kiiritusnähtuste mehhanisme, eriti suure ergastustiheduse ning uute nanomaterjalide ja kilede korral; luminestsentsi ja mittepõrkelise defektitekke efektiivsuse suurendamise/vähendamise väljavaateid. Meie käsutuses on kogu vajalik infrastruktuur ja kõrgeltkvalifitseeritud personal.