Studium vlastností 2D materiálů:
Uhlíkové nanomateriály (grafen a jeho deriváty, uhlíkové nanotrubičky)
- Chemie grafenu a jeho derivátů (např. fluorografen, grafan, hydroxografen)
- Uhíkové nanopásky a další nanostruktury
- Elektrokatalýza a senzory na bázi grafenu a jeho derivátů
- Magnetické vlastnosti uhlíkových nanomateriálů
- Studium vlivu chemického složení a funkcionalizace na elektrochemické vlastnosti
- Příprava kompozitních materiálů a membrán na bázi uhlíkových nanostruktur
Vrstevnaté pniktogeny (černý fosfor, arsen, antimon, bismut)
- Studium optimalizace procesů přípravy a exfoliace
- Možnosti chemické derivatizace a dopování
- Studium aplikačního potenciálu exfoliovaných pniktogenů
Vrstevnaté formy křemíku a germania – silicen, germanen a jejich deriváty
- Nové syntetické metody přípravy derivátů silicenu a germanenu
- Studium vlastností nových materiálů a jejich možného aplikačního potenciálu
Vrstevnaté chalkogenidy
- Dichalkogenidy přechodných kovů a jejich chemické modifikace
- Chalkogenidy p-prvků (např. InSe)
- Studium růstu krystalů, dopování, výzkum vztahů mezi strukturou a vlastnostmi
Materiály na bázi vrstevnatých MAX karbidů
- Studium metod chemické a mechanické exfoliace
- Vývoj nových karbidových systémů, možnosti substituce borem a dusíkem
- Studium vysokoteplotních procesů syntézy
Aplikační zaměření výzkumu 2D materiálů
- Elektrokatalýza (katalyzátory pro redukci a oxidaci vodíku a kyslíku)
- Elektrochemické senzory biologicky aktivních látek a polutantů
- Elektrochemické zdroje energie (Li a Na iontové baterie, superkapacitory)
- Nanoelektronika a optoelektronika (OLED, tranzistory, fotodetektory)
- Využití 2D materiálů pro membránové separace
- Vývoj nových metod exfoliace 2D materiálů
- Studium CVD a PVD procesů pro přípravu 2D materiálů
Komplexní využití pokročilých metod syntézy a charakterizace 2D materiálů
Připravené tentké vrstvy (příp. bulkové materiály) charakterizujeme pomocí následujících analytických metod:
- Morfologie: optická a elektronová mikroskopie (SEM/TEM), mikroskopie atomárních sil (AFM/STM)
- Struktura: rentgenová difrakční analýza (včetně asymetrického scanu Omega-Q)
- Chemické složení a čistota: AEM, XPS/UPS/AES, ISS, SIMS, XRF, SEM/EDS, Ramanova a FT-IR spektroskopie
- Elektrický transport: typ vodivosti, pohyblivost, koncentrace nositelů náboje (rezistivita, Hallova konstanta)
- Tepelný transport
- Magnetizmus: PPMS
- Optické vlastnosti: transmitance, fotoluminiscence, reflektance (tloušťka vrstev), index lomu, vlnový útlum
- Teoretické modelování elektronových struktur a fázových rovnovah