ERDF Project Nr.1.2.1.2 KC-PI -2017/90 Mini spectrometer for food analyses (2018)

The proposed project aims to create a mini spectrometer for food analysis, which would be affordable, small and multifunctional. Our goal is to offer the parties interested a way to constantly control the quality of their products without buying serious lab equipment or hiring additional staff. The first prototype created will be customized specifically for the beer industry – measuring color, turbidity, bitterness, number of live yeast cells and other properties. The measurement results and other information will be displayed in a mobile application which would be connected to the phone via bluetooth. We aim for the application to be as simple, user friendly and straightforward as possible, so that the users could use it from the get-go. Later on we plan on adapting the device to other industries as well, such as dairy and wine industries, and also individual uses to check for lactose or preservative presence.

 

Projekta mēķis ir izstrādāt uz spektrofotometrijas balstītu iekārtu pārtikas nozares kvalitātes kontrolei. Lai gan sākotnēji plānots izstrādāt ierīci tieši alus nozarei – krāsas, rūgtuma, duļķainības, rauga veselības u.c. noteikšanai, vēlāk tā tiks papildināta un pielāgota arī citām nozarēm. Ierīces priekšrocības ir tās zemās izmaksas, multifunkcionalitāte, pielāgojamība un mazais izmērs.

Projekta pirmās kārtas maksimālās kopējās izmaksas ir 25 000 euro ar ERAF atbalsta intensitāti 90%.
1. kārtas laikā notiek Tirgus izpēte, Tehniski ekonomiskā priekšizpētes un Komercializācijas stratēģijas izstrāde.

ERAF projekts Nr.1.1.1.1/16/A/182 – Fosforiscējoša pārklājuma iegūšana plazmas elektrolītiskajā oksidācijas procesā – jaunumi

 

Pēdējo pāris mēnešu laikā panākts ievērojams uzlabojums procesa elektrisko parametru kontrolē,ko nodrošināja barošanas bloka veiktā modernizācija. PEO iekārtai ir vairāki uzlabojumi ieskaitot augstāku spriegumu limitu (līdz 1000 V), kā arī ar ievērojami vieglāk lietojamu programmatūru un automatizētiem vadības algoritmiem, kas ļauj nepārtraukti mainīt jebkuru vēlamo parametru procesa laikā. Šīs iespējas ļauj padziļināti izpētīt augsta sprieguma ietekmi uz pārklājuma veidošanas procesu un RE jonu ieviešanu tajā. Turklāt tika uzlabota barošanas avota stabilitāte, nodrošinot ilgāku nepārtrauktu apstrādes laiku pie lielām slodzēm. Tas ir svarīgi dažādiem oksīda fāzes veidošanās procesiem, jo pārkristalizācija notiek tikai ilgākos apstrādes laikos.
Tika sagatavots paraugu komplekts un turpināta parametru optimizācija. Galvenais mērķis ir nemainīgs: uzlabot ilgspīdošu PEO pārklājumu ar kvalitāti, kas sakrīt vai pārsniedz līdzīgu materiālu kvalitāti.

X-ray excited luminescence of SrAl2O4:Eu,Dy at low temperatures

V. Liepina, D. Millers * , K. Smits, A. Zolotarjovs, I. Bite

SrAl2O4:Eu,Dy is a very efficient long afterglow phosphor with wide range of possible applications. In this study we carried out the study of X-ray excited luminescence of SrAl2O4:Dy and SrAl2O4:Eu,Dy samples, including the measurements of afterglow at low temperatures within extended time scale. We observed both Eu and Dy luminescence peaks in the afterglow and TSL measurements. In recent articles the tunneling of electron from trap levels to excited Eu luminescence center was discussed, and in this research we conclude that under X-ray irradiation Eu2+ and Dy3+ serve as hole traps; electron tunneling is present in both SrAl2O4:Eu, Dy and SrAl2O4: Dy, and luminescence afterglow at 10 K arises from decay of excited Eu2+ and Dy3+ centers created via electron tunneling from host trap to Eu3+ and Dy4+ ions.

Journal of Physics and Chemistry of Solids

pdf-iconDownload PDF

Jaunumi ERAF Post Doc project No. 1.1.1.2/VIAA/1/16/215: Jauni nanoizmēru oksīdu materiāli ar upconversion luminiscenci

Mēs esam priecīgi paziņot, ka nesen projektā ir panākts ievērojams progress, un ir tikušas izstrādātas un optimizētas četras dažādas uz fosfātiem un vanadānu balstītas fosforu sagatavošanas metodes: augstas temperatūras, cietvielu, līdz-izgulsnēšanās, reversās micellas un koloidālās ķīmijas.
Tika iegūti paraugi ar dažādām morfoloģijām un izmēriem ar pietiekamu luminiscences intensitāti. Iekļaujot tos silīcija dioksīda viļņvados, daži no tiem varētu atrast potenciālu pielietojumu 1,3 μm fotoluminiscences uzlabošanā.
Darbs, kurā pētītas luminiscējošās lantāna nanodaļiņas, tika prezentēts starptautiskajā konferencē ‘’Spectral shaping for biomedical and energy applications’’, SHIFT 2017, 13.-17. Novembris, Tenerife, Spānija.
Publicēšanai tika pieņemts raksts ar detalizētu pētījumu par nanodaļiņu lieluma ietekmi uz dopēta lantāna un europija fosfāta strukturālajām un optiskajām īpašībām. Raksts ir atrodams tiešsaistē. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.12.002 Lepojamies arī ziņot, ka tika iesniegts kopīgs manuskripts no mūsu komandas un pētniekiem no Itālijas, Vjetnamas, Polijas un Serbijas, kuri pētīja fosforus, kuru pamatā ir vanadāta matrica, un pieņemts publicēšanai.
Mēs turpināsim savu darbu meklējot materiālus ar uzlabotām īpašībām un plašākiem praktiskajiem pielietojumiem.

ERAF Post Doc project No. 1.1.1.2/VIAA/1/16/215: Jauni nanoizmēru oksīdu materiāli ar upconversion luminiscenci

Galvenā darbības joma:Šis starpdisciplinārais projekts aptver plaši pētītu problēmu risinājumus luminiscējošas augšup-pārveidojošo nanomateriālu jomā. Piemēram, virsmas stabilizācija, modifikācija, (bio) funkcionalizācija un materiālu toksiskums, kā rezultātā tiks izstrādāti un sagatavoti daudzfunkcionāli nanomateriāli ar uzlabotām raksturīpašībām.

Mūsdienās viena no vissarežģītākajām materiālu zinātnes problēmām ir sintētisko metožu, kas nodrošina augstas fāzes tīrības, kristalitātes, lieluma, morfoloģijas un sastāva vienveidīgumu, optimizācija un attīstība. Lai iegūtu šāda veida neorganiskas augšup-pārveidojošās luminiscējošās nanodaļiņas, tiks izmantotas vairākas atšķirīgas sintēzes metodes: koloidālās ķīmijas metodes, inversās micellas tehnika, līdz-izgulsnēšanās, mikroviļņu hidrotermālais, sol-gel, kūstošā sāls un cietvielu.

Pētījuma projekta laikā tiks izveidotas, pārklātas un modificētas dažādas luminiscējošas augšup-pārveidojošās nanomateriālu grupas. To vidū ir: metālu oksīdi (TiO2, ZnO, ZrO2, HfO2), alumināti (SrAlO4), silikāti (SrSiO4), fosfāti (APO4, A = La, Y, Gd, Lu), vanadāti (piemēram, GdVO4), fluorīdi (NaYF4 , LaF4) un oksisulfīdi (piemēram, Gd2O2S). Turklāt piedāvātās struktūras var tikt izmantotas kā cietvielu lāzeru pastiprinātāji, pretviltošanas etiķetes, kā arī kontrastviela multimodālajai attēlveidošanai, vēža noteikšanai, fotodinamiskā terapija un zāļu piegāde

ERAF projekts Nr.1.1.1.1/16/A/182 – Fosforiscējoša pārklājuma iegūšana plazmas elektrolītiskajā oksidācijas procesā – jaunumi

PEO Projekta izpildē sasniegts nozīmīgs atskaites punkts – pirmo reizi ir iegūti luminiscējoši pārklājumi ar pietiekamu fosforiscences intensitāti, lai to būtu iespējams saskatīt ar neapbruņotu aci. Turpinām darbs pie intensitātes palielināšanas un luminiscences pēcspīdēšanas parametru variēšanas. Sasniegtie rezultāti tiks apkopoti zinātniskajā rakstā.

Tāpat ir iesniegta publikācija, kurā pētītas stroncija alumināta pulvera optiskās īpašības.

Sākot ar septembri Boriss Poļakovs un Krišjānis Auziņš ir pievienojušies projekta komandai un aktīvi strādā, lai veicinātu turpmāku projekta veiksmīgu norisi.

Rezultātu labākai atkārtojamībai, ir veikti uzlabojumi PEO reaktora kamerā (skat. Fotoattēlu), ļaujot pētīt pārklājumus detalizētāk. Tehniskie uzlabojumi ir veikti arī pašos alumīnija paraugos – sagatavēs. Jaunā tipa standartizētos paraugus ir iespējams sadalīt mazākās daļās, pilnībā izslēdzot parauga virsmas nejaušu bojāšanu dalīšanas procesā.

ERDF Post Doc project No. 1.1.1.2/VIAA/1/16/215: Novel nanosized upconverting oxide materials for practical applications

Main scope:

The proposed interdisciplinary project perceive the resolution of problems widely investigated in the field of luminescent up-converting nanomaterials, such as stabilization, modification, (bio)functionalization of the surface and toxicity of materials which will result in design and preparation of multifunctional nanomaterials with improved performance.

Nowadays, the optimization and development of synthetic methods which provide materials of high phase purity, crystallinity, uniformity of size, morphology, and composition are one of the most challenging problems in materials science. In order to obtain this kind of inorganic up-converting luminescent nanoparticles, several distinct methods of synthesis will be used: methods of colloidal chemistry, inverse micelle technique, co-precipitation, microwave hydrothermal, sol-gel, molten salt and solid-state route.

During the research project, various groups of luminescent up-converting nanomaterials will be produced, coated and modified. Among them are: metal oxides (TiO2, ZnO, ZrO2, HfO2), aluminates (SrAlO4), silicates (SrSiO4), phosphates (APO4, A = La, Y, Gd,Lu), vanadates (e.g. GdVO4), fluorides (NaYF4, LaF4), and oxysulphides (e.g. Gd2O2S). Additionally, proposed structures might be employed as solid-state laser amplifiers, counterfeiting labels, as well as a contrast agent for multimodal imaging, cancer detection, photodynamic therapy and drug delivery.

Teksts latviešu valodā pieejams šeit: http://www.lum.lv/jauni-nanoizmeru-oksidu-materiali-ar-upconversion-luminiscenci/

UPDATES


UPDATES for ERDF Post Doc project No. 1.1.1.2/VIAA/1/16/215: Novel nanosized upconverting oxide materials for practical applications

We are happy to announce that significant progress has been recently accomplished and four different methods for preparation of phosphors based on phosphate and vanadate host were developed and optimized: high temperature solid-state, co-precipitation, reverse micelle and colloidal route.
Samples with particles of different morphology and size with satisfactory luminescent intensity were obtained. At this moment, some of them incorporated in silica waveguides could find potential
pplication for enhancement of 1.3 μm photoluminescence.
The work investigating luminescent lanthanum nanoparticles was presented at international conference ‘’Spectral shaping for biomedical and energy applications’’, SHIFT 2017, 13-17 November, Tenerife, Spain.
The article, with detailed study of nanoparticle’s size effect on structural and optical properties of doped lanthanum and europium phosphate has been accepted for publication, which can be found online. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2017.12.002 Also, very proud to report that a joint manuscript between our team and researchers from Italy, Vietnam, Poland and Serbia studying phosphors based on vanadate host has been submitted and accepted for publication.
We will continue our work, hopefully acquiring materials with improved performances, and attractive practical applications.

Teksta latviskotā versija: http://www.lum.lv/jaunumi-eraf-post-doc-project-no-1-1-1-2viaa116215-jauni-nanoizmeru-oksidu-materiali-ar-upconversion-luminiscenci/

Doped zirconia phase and luminescence dependence on the nature of charge compensation

Krisjanis Smits, Dags Olsteins, Aleksejs Zolotarjovs, Katrina Laganovska, Donats Millers, Reinis Ignatans & Janis Grabis

Zirconia is a relatively new material with many promising practical applications in medical imaging, biolabeling, sensors, and other fields. In this study we have investigated lanthanide and niobium doped zirconia by luminescence and XRD methods. It was proven that charge compensation in different zirconia phases determines the incorporation of intrinsic defects and activators. Thus, the structure of zirconia does not affect the Er luminescence directly; however, it strongly affects the defect distribution around lanthanide ions and the way in which activator ions are incorporated in the lattice. Our results demonstrate the correlation between the crystalline phase of zirconia and charge compensation, as well as the contribution of different nanocrystal grain sizes. In addition, our experimental results verify the theoretical studies of metastable (tetragonal, cubic) phase stabilization determined using only oxygen vacancies. Moreover, it was found that adding niobium drastically increases activator luminescence intensity, which makes Ln3+doped zirconia even more attractive for various practical applications. Although this study was based on the luminescence of the Er ion, the phase stabilization, charge compensation, and luminescence properties described in our results are expected to be similar for other lanthanide elements. Our results suggest that the luminescence intensity of other oxide matrices where lanthanides incorporate in place of tetravalent cations could be increased by addition of Nb ions.

Scientific Reports 7, Article number: 44453

DOI: 10.1038/srep44453

pdf-icon  Download PDF

ERAF projekts -Fosforiscējoša pārklājuma iegūšana plazmas elektrolītiskajā oksidācijas procesā-.

Līguma numurs 1.1.1.1/16/A/182

Projekta ilgums: 27.02.2017 -31.10.2019

Projekta zinātniskais vadītājs: Dr.phys. Krisjanis Smits

 

Projekta mērķis ir ne-saimnieciskajā rūpnieciskajā pētījumā iegūt alumīniju saturošu fosforiscējošu pārklājumu plazmas elektrolītiskās oksidācijas (PEO) procesā.

Projekta gaitā paredzēts PEO procesā iegūt leģētus ar Eu joniem aktivētus kompleksos oksīdus, izveidot aktivatoru nanokristālu pārklājumu poru aizpildīšanai un, veicot gala oksidāciju, PEO procesā iegūt luminiscentu pārklājumu. Paralēli veicamajām darbībām, tām tiks pielāgota SIA “ElGoo tech” īpašumā esošā PEO aparatūra un tās parametri, kā rezultātā iegūsim validētu nepatentētu tehnoloģiju. Tiks veikta iegūto materiālu īpašību (luminiscences, struktūras un morfoloģijas) izpēte. Plānots iepirkums, kura nolikumā, vērtēšanā un tehniskajā specifikācijā tiks piemēroti Zaļā publiskā iepirkuma kritēriji un principi.

Ar saimniecisko darbību nesaistīto projektu plānots īstenot kopā ar sadarbības partneri – komersantu SIA “ElGoo tech” no 2017.gada 1.februāra līdz 2019.gada 31.oktobrim, ar kuru kopā ir izstrādāts šis projekts un noslēgts sadarbības līgums. Plānotās projekta izmaksas ir 539 844.50 EUR.

Plānots iegūt 120 gab. fosforiscējoša pārklājuma paraugus, vienu šī procesa validētas nepatentētas tehnoloģijas aprakstu, 6 zinātniskos rakstus, piesaistīto privāto finansējumu un 1 komersantu, kurš sadarbojas ar pētniecības organizāciju. Pētījumā tiks nodarbināti vismaz 11 darbinieki, t.sk. 4, kuriem tiks izveidotas jaunas darba vietas.

Projektu plānots īstenot inovatīvo materiālu un tehnoloģijas nozarē izmantojot starpdisciplinaritāti – dabas zinātnes (1.3 fizika (Physical sciences) un 1.4 ķīmija (Chemical sciences)) un inženierzinātnes un tehnoloģija (2.5 materiālu zinātne (Materials engineering) un 2.10 nanotehnoliģijas (Nano-technology)).

Tiks pētīta iespēja izveidot luminiscentus pārklājumus, izmantojot plazmas elektroķīmisko oksidāciju (PEO). Patreiz PEO procesā iegūtie pārklājumi tiek aktīvi izmantoti, jo tiem piemīt labas aizsargājošās (liela cietība, laba nodilumizturība, termiskā aizsardzība, pretkorozijas uc.) īpašības. Metālu un dažu tā sakausējumu oksīdiem, ir labas optiskās īpašības, taču, piemēram, luminiscence PEO procesā iegūtiem pārklājumiem iepriekš nav pētīta. Pirmie pētījumi tika veikti SIA “ElGoo tech” sadarbojoties ar LU CFI, kuros iegūti pirmie labi luminiscējošie pārklājumi. Šie rezultāti un literatūrā atrodamie cita veida pētījumi parāda, ka ar PEO metodi iespējams izveidot arī fosforiscentos pārklājums, kuriem būtu ievērojams pielietojumu potenciāls, piemēram, SrAl2O4:Eu:Dy, kuram piemīt vienas no lielākajām kvantu efektivitātēm un ilgākā pēcspīdēšana.

Tādēļ šī pētījumu projekta ietvaros plānots iegūt alumīniju saturošus pārklājumus ar ilgu pēcspīdēšanu (fosforiscenci). Iegūstamie pārklājumi būs caurspīdīgi tuvajā UV apgabalā, tādejādi gala pārklājumam būs vairākas reizes lielāka efektivitāte salīdzinot ar pārdošanā esošajām fosforiscentajām krāsām. vienlaicīgi fosforiscējošais pārklājums kalpos kā metālu atikorozijas pārklājums un šāda pārklājuma noturība, ilgmūžība būs daudz lielāka salīdzinot ar krāsām.

Projekta sasniegtajiem rezultātiem pēc projekta beigām tiks nodrošināta:

  1. Finansiālā ilgtspēja – no valsts un privātā sektora budžeta tiks finansētas 4 jaunizveidotās darba vietas un finansēta projekta rezultātu publiskā pieejamība, SIA „ElGoo tech” no savas saimnieciskās darbības peļņas uzturēs projektā modificēto PEO aparatūru un budžetā paredzēs realizēt eksperimentālo pētījumu;
  2. Institucionālā ilgtspēja – 4 projektā iesaistītie zinātniskie darbinieki tiks nodarbināti jaunizveidotajās darba vietās, tā saglabājot pētījumā iegūto praktisko pieredzi un zinātību un izmantojot to tālākajā darbā, savukārt projekta īstenotāji (LU CFI un SIA „ElGoo tech”) apņemas pētījuma rezultātus izmantot savā turpmākajā zinātniskajā un saimnieciskajā darbībā;
  3. Politiskā ilgtspēja – ir nodrošināta, jo projekta mērķi atbilst RIS3 noteiktajiem tautsaimniecības transformācijas virzieniem un izaugsmes 1., 2. un 3.prioritātei. Projektu raksturojošie atslēgas vārdi – plazmas elektroķīmiskā oksidācija, pārklājumi, fosforiscence, luminiscence, oksīdi, nanokristāli.

 

Oficiālā www.CFI.lv lapa par projektu ir atrodama šeit.