Badaczki z Wydziału FTIMS zostały laureatkami konkursu Preludium NCN.
Mgr Agnieszka Widz, mgr inż. Dominika Dąbrówka i mgr inż. Daria Drwal to doktorantki z Wydziału Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej, których projekty zwyciężyły w konkursie dedykowanym osobom nieposiadającym stopnia doktora - Preludium 23 - organizowanym przez Narodowe Centrum Nauki.
Projekt Agnieszki Widz - "Probabilistyczne aspekty granic Fraïsségo" - dofinansowanie 139 800zł.
Projekt składa się z trzech powiązanych ze sobą części. Pierwsza część jest skupiona na losowaniu nieskończonych przeliczalnych grafów przy użyciu niesymetrycznych monet (podobnie jak dla grafu Rado, lecz w naszym przypadku dla kolejnych par wierzchołków mamy coraz mniejsze prawdopodobieństwo wylosowania krawędzi). Projekt zakłada zbadanie tych grafów, które da się uzyskać taką probabilistyczną procedurą i pokazanie, że graf Rado nie jest jedynym takim grafem. Ten obszar badań może ponownie zainteresować matematyków pracą nad grafami „losowalnymi”.
Druga część projektu jest poświęcona granicom Fraïsségo. W 2010 prof. Gordinowicz skonstruował graf G bliźniaczo podobny do grafu Rado, a jednak z nim nieizomorficzny. Następnie w 2013 roku prof. Andrzejczak i prof.Gordinowicz scharakteryzowali te izomorfizmy skończonych podgrafów G, które rozszerzają się do automorfizmów całego grafu. Projekt zakłada konstrukcję grafu G przy użyciu metod teorii Fraïsségo, oraz konstrukcję wielu innych grafów podobnych do grafu Rado, a jednak parami nieizomorficznych. Będziemy również szukać grafów z własnością NNC (kluczową dla grafu G), które nie są uniwersalne. Liczymy też na to, że któryś z grafów tego typu „da się wylosować”, co łączyłoby pierwszą i drugą część projektu. Taki wynik otworzyłby nam drogę do odkrycia nowych, losowalnych granic Fraïsségo, na przykład dla kategorii w której obiektami są zbiory częściowo uporządkowane, liniowo uporządkowane lub przestrzenie metryczne, a strzałkami są zanurzenia, ale ograniczone do jakiegoś podzbioru wszystkich zanurzeń. Ze względu na to, że teoria granic Fraïsségo jest obecnie bardzo modnym tematem badań, to opisanie zupełnie nowych, a jednocześnie dość naturalnych granic Fraïsségo ma duży potencjał zainteresować szerokie grono badaczy.
Trzeci nurt badań jest związany z pracą prof. Bartoszyńskiego z 1991 roku, dotyczącą mierzalności filtrów względem miar na zbiorze Cantora, zadanych przez ciąg rzutów niesymetrycznymi monetami. Chcielibyśmy scharakteryzować te miary dla których istnieje filtr niemierzalny. To właśnie ta praca zainspirowała nas do badania losowalności obiektów względem miar, które są zadane przez ciąg niesymetrycznych monet.
Grant przede wszystkim finansować będzie koszty związane z konferencjami, na których laureatka nawiązuje liczne kontakty naukowe, które owocują współpracami z matematykami z całego świata.
Projekt Dominiki Dąbrówki - "Kompaktowe matryce azotkowych laserów krawędziowych emitujących światło zielone" - dofinansowanie 139 922 zł.
Projekt „Kompaktowe matryce azotkowych laserów krawędziowych emitujących światło zielone” koncentruje się na opracowaniu rozwiązań materiałowych i konstrukcyjnych dla jednowymiarowych matryc półprzewodnikowych laserów krawędziowych, opartych na azotku galu oraz azotku indowo-galowym, zdolnych do efektywnej emisji zielonego światła.
Zielone lasery zyskują na popularności w różnych dziedzinach nauki i technologii. Ich unikalne właściwości sprawiają, że są one niezwykle wszechstronne i skuteczne w wielu zastosowaniach – od medycyny, przez przemysł, aż po rozrywkę. W obliczu współczesnych trendów miniaturyzacji technologii kluczowe staje się opracowanie kompaktowych matryc laserów krawędziowych. Takie urządzenia mogłyby znaleźć zastosowanie m.in. w przenośnych projektorach o niewielkich rozmiarach (mikro- lub pikoprojektorach), w półprzewodnikowym oświetleniu, w sprzęcie medycznym oraz w systemach ratunkowych, ponieważ wiązka światła zielonego wykazuje słabą zależność od warunków zewnętrznych.
Pomimo dużego zainteresowania i szerokiego potencjału aplikacyjnego, na rynku wciąż brakuje wydajnych, komercyjnie dostępnych zielonych laserów półprzewodnikowych. Wynika to z problemów napotykanych przy projektowaniu tego typu struktur, takich jak słabe ograniczenie optyczne oraz zbyt wysoka i nierównomierna temperatura w poszczególnych emiterach matrycy, które negatywnie wpływają na wydajność i trwałość urządzeń. Celem projektu jest znalezienie rozwiązań, które pozwolą wyeliminować te problemy. Efekty projektu mają umożliwić działanie matryc zielonych laserów krawędziowych, co stworzy podstawy do ich powstania i komercjalizacji.
Projekt Darii Drwal - "Wydajne modele obliczeniowe do screeningu 5-tej generacji organicznych cząsteczek emitujących światło" - dofinansowanie 187 270 zł.
Technologia OLED (ang. organic light-emitting diodes) znana jest z codziennego życia i użytkowanych urządzeń elektronicznych takich jak telewizory, komputery, smartfony. Jest to technologia cenna, znacząco wpływająca na jakość użytkowania elektroniki poprzez jakość obrazu, ciężar i wydajność. Bazuje ona na związkach organicznych mających zdolność do emisji światła. Niemniej, nie są one pozbawione wad – największą z nich jest we wszystkich stosowanych dotąd czterech generacji OLEDów.
Źródłem tej niskiej wydajności jest konfiguracja stanów wynikająca z zasady Hunda. Znakomita część ekscytonów tuż przed relaksacją do stanu podstawowego, na skutek relaksacji ze stanów wyższych pozostaje w stanie pierwszym wzbudzonym, stanie ciemnym, z którego emisja podczas relaksacji do stanu podstawowego nastąpić nie może. W konsekwencji, tylko niewielka część ekscytonów jest dostępna dla procesu emisji. Istnieją jednak układy, które łamią regułę Hunda – jest to piąta generacja układów emitujących światło, nazywane cząsteczkami INVEST (ang. inverted singlet-triplet gap). W ich przypadku, pierwszym stanem wzbudzonym jest stan singletowy, będący stanem jasnym. Dzięki tej inwersji, sytuacja ulega całkowitej zmianie. Teoretycznie możliwe jest, że nawet 100% ekscytonów będzie dostępne dla procesu emisji. Żadna poprzednia generacja OLEDów nie jest w stanie zapewnić podobnych wyników, dlatego układy typu INVEST są w tej chwili najbardziej obiecującą perspektywą rozwoju w tej dziedzinie.
Jest to temat nowy, wciąż badany, gdyż dopiero w ciągu kilku ostatnich lat udało się potwierdzić istnienie tego typu cząsteczek, a badania teoretyczne przeprowadzano dotąd tylko na wybranych pochodnych heptazyny. Z tego powodu nadal nie jest jasne, w jaki sposób należy budować tego typu układy, aby zapewnić w nich inwersję stanów. Ten problem jednak można rozwiązać, proponując model do pre-screeningu, to znaczy szybkiego i taniego obliczania przerw ST w dużych zbiorach układów.
Nie jest to jednak jedyny aspekt, który wydaje się ważny z punktu widzenia technologii OLED. Siła oscylatora to wielkość, która determinuje intensywność emisji z danego stanu. Niestety, układy typu INVEST wykazują stosunkowo niewielkie siły oscylatorów, co czyni je dodatkowo trudnymi do zbadania. Dlatego właśnie drugim celem projektu będzie zaproponowanie modelu teoretycznego, który pozwoli otrzymywać dokładne siły oscylatorów dla układów INVEST.
Tego rodzaju modele mogą stanowić krok milowy w rozwoju technologii OLED, dając łatwiejszy dostęp do struktur potencjalnie spełniających warunki odpowiednie dla emitera. Dzięki dokładnym, szybkim metodom obliczeniowym również koszty związane z syntezą i badaniem związków INVEST mogą zostać znacząco zmniejszone poprzez możliwość łatwego wyodrębnienia odpowiednich kandydatów. Co więcej, tego rodzaju modele zastosować można w machine learning w celu przewidywania, a nawet projektowania nowych cząsteczek. Wszystko to sprawia, że proponowany model jest bardzo obiecującym narzędziem także w obszarze nauk o materiałach i ich rozwoju, nie tylko w samej chemii teoretycznej.