Thông tin Đề tài

Tên đề tài Nghiên cứu tính chất hấp thụ bức xạ THz của vật liệu hai chiều lai hóa metasurfaces định hướng cho các thiết bị nano-plasmonics
Mã số đề tài QTBY01.01/20-21
Cơ quan chủ trì (Cơ quan thực hiện) Viện Khoa học Vật liệu
Cơ quan phối hợp Trường đại học Thông tin và Điện tử vô tuyến Belarus
Thuộc Danh mục đề tài Nhiệm vụ Hợp tác Quốc tế
Họ và tên Nguyễn Thanh Tùng
Thời gian thực hiện 01/04/2020 - 30/04/2022
Tổng kinh phí 200 triệu đồng
Xếp loại Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

- Làm rõ cơ chế và đặc trưng hấp thụ bức xạ THz của vật liệu hai chiều lai hóa metasurfaces bằng phương pháp mô phỏng;
- Đưa ra thiết kế tối ưu vật liệu hai chiều lai hóa metasurfaces cho khả năng hấp thụ đa hướng vượt trội so với vật liệu hai chiều metasurfaces không lai hóa thông thường;
- Làm rõ độ nhạy của tính chất plasmonics đối với sự thay đổi của môi trường xung quanh vật liệu metasurfaces bằng phương pháp mô phỏng, định hướng ứng dụng trong các thiết bị nano-plasmonics.

Kết quả chính của đề tài

Về khoa học, các nghiên cứu về vật liệu hấp thụ lai hóa metasurfaces ở vùng tần số THz đã làm rõ một số vấn đề mang tính bản chất trong quá trình giải quyết được nhược điểm về khả năng truyền qua ở vùng ngoài tần số cộng hưởng của các vật liệu metasurfaces truyền thống, đem lại những hiểu biết mới về các tính chất vật lý thú vị của loại vật liệu này. Các kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên 01 bài báo SCIE, 02 bài báo trong nước và góp phần đào tạo thành công 01 TS, và 01 NCS.
Về các kết quả phát triển từ nhiệm vụ, nhóm nghiên cứu đã triển khai chế tạo thực nghiệm vật liệu metasurfaces THz dựa trên việc khai thác các hệ thiết bị (phòng sạch, hệ quang khắc, máy bốc bay chân không ...) mới được đầu tư tại Phòng thí nghiệm Nông - Lâm -Y sinh tại Viện Khoa học vật liệu. Dựa trên những kết quả thu được, nhóm nghiên cứu đã xây dựng đề xuất và năm 2021 đã đấu thầu thành công 01 nhiệm vụ Chương trình vật lý cấp quốc gia về phát triển cảm biến hồng ngoại dựa trên vật liệu THz metasurface (do TS. Bùi Xuân Khuyến, thành viên nhiệm vụ làm chủ nhiệm), đánh dấu bước tiến quan trọng cho hướng nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu hấp thụ metasurfaces trong các thiết bị cảm biến, phát hiện, thông tin vùng THz vv.v.
Bên cạnh những kết quả nghiên cứu trực tiếp của đề tài, đề tài cũng góp phần mở ra những hợp tác mới và/hoặc củng cố những hợp tác đã có giữa hai bên, ví dụ như:
- Thiết lập hợp tác 3 bên Việt Nam-Belarus-Bỉ: TS. Alexander Danilyuk và TS. Viktor Stempitsky tại Belarus đã thiết lập được hợp tác với nhóm nghiên cứu của GS. Ewald Janssens tại KU Leuven để phối hợp thử nghiệm một số thí nghiệm kiểm chứng mô hình vật lý của đề tài.
- Mở rộng hợp tác Việt Nam-Belarus: TS. Alexander Danilyuk và TS. Viktor Stempitsky tại Belarus đã thiết lập được hợp tác với nhóm nghiên cứu của TS. Lê Minh Thùy tại Trường Điện – Điện tử, Đại học Bách Khoa Hà Nội về nghiên cứu thử nghiệm sử dụng năng lượng sóng điện từ trong cách mạch sensor năng lượng thấp. Hai bên đã đi tới một số thống nhất chung và nộp hồ sơ tham gia chương trình Nghị định thư cấp quốc gia Việt Nam- Belarus trong năm 2022.
- Phát triển hợp tác, hình thành đề tài nghiên cứu và đào tạo Việt-Bỉ: PGS. Nguyễn Thanh Tùng cùng với GS. Ewald Janssens tại KU Leuven đã phát triển kết quả nghiên cứu động học của quá trình tương tác photon-metasurfaces ở tần số THz từ nhiệm vụ này thành một để tài hợp tác quốc tế và được Trường KU Leuven tài trợ thực hiện cùng với NCS Phạm Thế Linh (https://fys.kuleuven.be/qsp/people/Linh, 1/2022-1/2026).

Sản phẩm của đề tài:

- Các bài báo SCIE đã công bố: 01
+ Graphene-integrated hybridized metamaterials for wide-angle tunable infrared absorber, D. Q. Minh, T. V. Huynh, B. X. Khuyen, B. S. Tung, S. T. Ngo, V. D. Lam, M. T. Le, and N. T. Tung, Photonics and Nanostructures: Fundamentals and Applications 45, 100924 (2021). (SCIE, IF 3.08)
- Các bài báo quốc gia đã công bố: 02
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của graphene lên tính chất điện của siêu vật liệu metamaterials ở tần số THz, Trần Văn Huỳnh, Vũ Đình Lãm, Nguyễn Thanh Tùng, Tạp chí Khoa học và Công nghệ quân sự, số Đặc san Hội nghị FEE 10-2020, 196 (2020).
+ Nghiên cứu thiết kế siêu vật liệu hấp thụ hai chiều hoạt động ở vùng tần số THz và ứng dụng trong cảm biến chiết suất, Trần Văn Huỳnh, Vũ Đình Lãm, Lê Thị Hồng Hiệp, Nguyễn Thanh Tùng, Tạp chí Khoa học và Công nghệ quân sự 78, 140 (2022)
- Các báo cáo tại Hội nghị/Hội thảo: 03
+ THz smart absorption window in the transmission mode using graphene-metamaterials, T. V. Huynh, M. Q. Dinh, B. X. Khuyen, B. S. Tung, V. D. Lam, S. T. Ngo, M. T. Le, N. T. Tung, M. S. Baranava, A. Danilyuk, and V. R. Stempitsky, Poster MEP-P12, The 10th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2021) - Hanoi, Vietnam, November 4-6, 2021
+ THz plasmonic metamaterials integrated with 2D materials for quasi-omnidirectional tunable absorbers, M. Q. Dinh, M. T. Le, T. V. Huynh, V. D. Lam, N. T. Mai, N. T. Tung, M. S. Baranava, A. Danilyuk, and V. R. Stempitsky, Poster NMD-P60, The 10th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2021) - Hanoi, Vietnam, November 4-6, 2021
+ Magnetic anisotropy energy of CrGeХ3 (X=Te, Se, S), M. S. Baranava, V. R. Stempitsky, B. X. Khuyen, T. V. Huynh, B. S. Tung, N. T. Mai, and N. T. Tung, Poster NMD-P59, The 10th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2021) - Hanoi, Vietnam, November 4-6, 2021
- Đào tạo:  02 NCS (Trần Văn Huỳnh và Phạm Duy Tân)

Những đóng góp mới

- Đã làm rõ cơ chế và đặc trưng hấp thụ bức xạ THz của vật liệu hai chiều lai hóa metasurfaces bằng phương pháp mô phỏng;
- Đã đưa ra thiết kế tối ưu vật liệu hai chiều lai hóa metasurfaces cho khả năng hấp thụ đa hướng vượt trội so với vật liệu hai chiều metasurfaces không lai hóa thông thường.

Kiến nghị

Trong thời gian 02 năm thực hiện nhiệm vụ từ tháng 4/2020 đến tháng 4/2022, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành các mục tiêu, nội dung công việc, và sản phẩm theo thuyết minh được phê duyệt. Cũng trong thời gian này tình hình dịch bệnh Covid-19 diễn biến phức tạp và liên tục thay đổi ở cả Việt Nam và Belarus. Một số hoạt động hợp tác, trao đổi của tập thể thực hiện nhiệm vụ phía Việt Nam và phía Belarus đã phải thay đổi hoặc hủy bỏ, làm ảnh hưởng không nhỏ tới kế hoạch triển khai nhiệm vụ. Tuy nhiên, dưới sự quản lý hướng dẫn của Ban Hợp tác quốc tế, Ban kế hoạch tài chính và bằng những nỗ lực từ - cố gắng từ hai phía, tập thể thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế QTBY01.01/20-21 đã hoàn thành được các nội dung nghiên cứu và sản phẩm theo đúng kế hoạch đề ra.
Kết quả của nhiệm vụ đã góp phần vào xây dựng bức tranh hợp tác khoa học chung giữa Việt Nam và Belarus trong nố lực xây dựng và phát triển những kiến thức và hiểu biết về khoa học cơ bản cho các nhà khoa học hai bên nói chung cũng như tiếp cận với các tiến bộ về năng lượng điện từ và khoa học vật liệu tiên tiến nói riêng. Tập thể thực hiện nhiệm vụ xin cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện của Ban Hợp tác quốc tế, Ban Kế hoạch tài chính và cơ quan chủ trì Viện Khoa học vật liệu để có thể thực hiện và hoàn thành các mục tiêu, nội dung và công việc của nhiệm vụ.

Ảnh nổi bật đề tài
1669086885880-122.png