Laborid ja teenused | Küberneetika instituut

Matemaatika osakond pakub matemaatikaalast oskusteavet ja teenuseid peaaegu tervele TTÜle. Kuna TTÜs tehtava teaduse ja õpetatavate erialade spekter on väga lai, on vajalik ka võimalikult lai matemaatiline kompetents, mis seda toetab. Meie uurimistemaatika hõlmab paljusid teemasid alates algebrast, mis toetab näiteks infotehnoloogiliste alade teadustööd ja õpet kuni matemaatilise statistikani, mis esineb peaaegu kõigis TTÜ valdkondades.

Osakonna teadlastel on tihedad koostöösidemed kolleegidega mitmetes teistes ülikoolides ja teadusasutustes (nt Helsingi Ülikool, Oulu Ülikool, Milano Ülikool, Chalmersi Tehnikaülikool, RICAM). Juhendatakse doktorante. Organiseeritakse rahvusvahelisi teaduskonverentse ja toimetatakse teadusajakirju. Peamised teadustöö finatseerimisallikad on ETAGi personaalsed uurimistoetused ja baasfinatseerimine.

Küberneetika instituudi füüsika osakonna töötajad aitavad välja töötada lahendusi ja ka tulemuseni jõuda erinevate füüsikaliste probleemide korral (arvutuslikud ja eksperimentaalsed) ja seadmete väljatöötamise puhul.

Meie poole tasub pöörduda mittestandardsetes olukordades!

• Elektroonika erilahenduste väljatöötamine (andurid, mikrokontrollerid, tarkvara jne);
• Erinevad nõustamised ja mõõtmistööd ehitusfüüsika valdkonnas: sisekliima (seinte niiskusmõõtmised), nutikad tuulutussüsteemid jne;
• Tuumaspektroskoopilised mõõtmised;
• Optilised mõõtmised;
• Kiirgusfüüsikalised mõõtmised;
• Fotogramm-meetria;
• Füüsikaliste protsesside modelleerimine ja kompuuterarvutused (Python, MATLAB-i jne keskkonnas);
• Pooljuhtmaterjalide elektriliste karakteristikute mõõtmised (voltamper kõverad, impedantsspektroskoopia, temperatuursõltuvused;
• Füüsikaalaste täiendkoolituste läbiviimine ettevõttele vajalikus valdkonnas.

- Päikesepatareide tehnoloogiaga seonduvalt uuritakse odavate ja efektiivsete fotogalvaaniliste materjalide omadusi. Üheks uurimissuunaks on kvant-keemilisel ja tihedus-funktsionaali teoorial tuginevate mudelite abil uute fotogalvaaniliste materjalide (hübriid-perovskiit ja CZTS) põhiliste füüsikaliste parameetrite arvutamine.

- Materjalitehnoloogiliste lahenduste jaoks on oluline mõista lokaliseeritud võnkumisi tahkises ja LLM-i (Linear Localized Modes) füüsikalisi mehhanisme. Oleme selgitanud välja ILM-i (Intrinsic Localized Modes) tekitamise tingimusi erinevates kolmemõõtmelistes kristallides ja võrrelnud teooriat eksperimendiga.

- Satelliitide tegevuse modelleerimine ja planeerimine. Nanosatelliidi (CubeSat) projekti raames oleme koostanud satelliidi päikeseenergia bilansi mudeli ja ennustanud kommunikatsiooniaknaid.

- Üheks olulisemaks töösuunaks on turbulentse segunemise teoreetiline analüüs ja modelleerimine . Kasutatavateks töövahenditeks on Lagrange’i venitusstatistika Fokker-Planck’i võrrandid, statistiliste Lagrange’i dünaamika invariandid, juhuslike maatriksite korrutised, segunemisväljade statistilise topograafia, stohhastilised „pagariteisendused“ ülesande dimensionaalsuse alandamiseks. Koostöös lainetuse dünaamika laboriga oleme modelleerinud merepinnal edasikanduvate osakeste klasteriseerumist võttes arvesse veevoolu ja tuule koosmõju. Koostöös Marseille ülikooliga oleme uurinud segunemist poorses keskkonnas, vt. Phys. Rev. Fluids (2017) 2, 104502 (Altmetrix skoor 9).

-Kompetentsiks on ka majandusfüüsika, st. majanduse uurimine füüsikaliste meetoditega. Viimastel aastatel oleme uurinud majandusvõrgustiku mastaabivabu omadusi tuginedes Swedbanki andmetebaasile ja oleme näidanud, et sellel võrgustikul on multifraktaalsed omadused, vt Eur. Phys. J. B (2017) 90: 234 (Altmetrix skoor 5).

Kaasajal räägitakse palju alternatiivsetest energiaallikatest. Üheks võimaluseks on päikeselt kiirguva valguse muundamine elektri-energiaks. Selleks kasutatakse päikesepatareisid. Et päikesepaneelide paigaldamisse investeerimine oleks tasuvam, on vaja saavutada läbimurre just nende hinna ja kvaliteedi suhtes. Üheks oluliseks päikesepatarei kvaliteedi iseloomustajaks on kasutegur. Lisaks on tähtis, et need peaksid vastu ning töötaksid võimalikult kaua. Kõige selle saavutamiseks tehakse teadusuuringuid ja teostatakse mõõtmisi.

Kahjuks otsene kasuteguri ja vastupidavuse mõõtmine ei anna päikesepatareide arendamiseks eriti midagi. Vaja oleks tungida sügavamale aine struktuuri. Füüsika osakonnas on teaduslabor, kus saab läbi viia väikeste testpäikesepatareidega erinevaid mõõtmisi. Seejuures on võimalik registreerida ka erinevate parameetrite temperatuur-sõltuvusi vahemikus 10...325 K ehk -263...52°C.

Päikesepatarei kvaliteedi kontrollimiseks teostatakse volt-amper karakteristiku (IV) mõõtmised kas valgusega või ilma. Siiski päikese-patareide arendajatele, ei anna see kahjuks piisavalt informatsiooni, edasiseks tööks.

Palju rohkem annab aga informatsiooni päikesepatareis kasutatavate pooljuht-materjalide defektiuuringud. Üheks parimaks abivahendiks siin on mahtuvus-spektroskoopia, millega tegeletakse ka Füüsikainstituudi teaduslaboris. Selleks mõõdetakse pooljuhtpatarei siirde mahtuvuse erinevaid sõltuvusi (mahtuvus-sagedussõltuvus, mahtuvus-pingesõltuvus, Admittance Spectroscopy ehk näivjuhtivus spektroskoopia). Näivjuhtivus spektroskoopia elektriliste mõõtmiste kaudu saab informatsiooni päikesepatarei pooljuhtmaterjalide iseloomulike energiatasemete kohta, mille abil on võimalik uurida erinevate valmistamise ja töötlemise meetoditest põhjustatud muutusi päikesepatareis. 

• Temperatuurist sõltuvaid mõõtmisi saab teha laboris kasutada oleva suletud tsükli He-krüostaadiga.
• Mahtuvusmõõtmisteks on kasutada Wayne Kerr impedantsanalüsaator ja IV-mõõtmisteks Keithley SourceMeter.

Mõõtmised on täielikult automatiseeritud ja ei vaja inimese pidevat juuresolekut.

KONTAKT:
Ehitajate tee 5, ruum U02-131

professor Jaan Kalda e-post

KONTAKT:
professor Tarmo Soomere
Labori juhataja
Ehitajate tee 5, ruum: U02-310
Telefon: 6204176

Lainetuse dünaamika labori kohta leiate lisainfot siit

• Hapniku trabimise mõõtmine rakkude suspensioonis
• Absorptsioon spektroskoopia lahuses
• Fluorestsents- ja läbiva valguse mikroskoopia
• Elektrofüsioloogilised mõõtimised elus rakkudel ja membraani lappidel (patch clamp)
• Fluorestseeruvate ainete konsentratsiooni ja difusiooni määramine fluorestsents / raster pildi korrelatsioonispektroskoopia abil Immunoloogiline kapillaarülekanne (western blot)
• Matemaatiline modelleerimine

KONTAKT: vanemteadur MARKO VENDELIN e-post
Labori juhataja
Akadeemia tee 15/15A/15B, ruum: SCI-218
Telefon: 6204169

Süsteemibioloogia laboriga saate tutvuda nende kodulehel