Данная программа привлечения талантов поддерживается Европейским союзом (проекты Марии Кюри в рамках FP7), Министерством экономики и конкурентоспособности и банком Сантандер.

В какой степени ваши исследования связаны с физикой, а в какой — с химией?

Материаловедение — это междисциплинарная область, в которой физики, химики и инженеры работают вместе, внося различные точки зрения на одну и ту же проблему в стремлении к общей цели: разработке и совершенствованию существующих материалов. Главная задача материаловедения — удовлетворение потребностей современного общества посредством инноваций. Среди тем, изучаемых в настоящее время, можно выделить снижение энергопотребления в устройствах, увеличение емкости батарей и разработку систем, предлагающих решения на основе возобновляемых источников энергии и, следовательно, способных улавливать энергию солнечного света, ветра и земли (геотермальная энергия).

 Каковы области применения органических полупроводников?

Органические полупроводники способны предложить решения различных проблем, с которыми мы сталкиваемся сегодня, благодаря разумному использованию их внутренних свойств (они недороги, гибки, прозрачны и легки), что приводит к появлению новых концепций и конструкций электронных устройств. Лучшим примером являются органические светодиоды (OLED). Они стали первыми устройствами на основе органических материалов, запущенными в массовое производство, и произвели революцию в индустрии дисплеев, предложив оборудование, которое потребляет значительно меньше энергии, обеспечивает более высокое качество и занимает меньше физического пространства. Сегодня мы можем найти их в мобильных телефонах и ультратонких телевизорах высокого разрешения, что позволяет создавать уникальные решения, такие как изогнутые телевизоры и прозрачные дисплеи.

Куда мы движемся в этой области?

Группа устройств, включая органические фотоэлектрические элементы (OPV), полевые транзисторы (OFET) и лазеры (OSL), являются очень перспективными кандидатами на то, чтобы пойти по тому же пути, что и OLED, и занять часть рынка в своих сегментах, хотя их все еще низкая производительность задерживает их крупномасштабную коммерциализацию.

В какой степени можно повысить производительность органических фотоэлектрических элементов (OPV) или OLED-технологии?

Сегодня индустрия OLED находится на очень высоком уровне развития, и на рынке доступны чрезвычайно эффективные устройства. Текущие задачи заключаются в совершенствовании характеристик дисплея и разработке осветительных приборов для интерьеров и архитектурных применений. Технология OPV достигла уровня, позволяющего в некоторых областях конкурировать с различными фотоэлектрическими технологиями, хотя ее общая эффективность все еще нуждается в улучшении (текущий показатель эффективности составляет около 12%, а теоретически он может достигать от 20% до 24%).

Какова цель ваших исследований в UC3M?

Цель разрабатываемого мной проекта — предложить детальное понимание динамики экситонов в сопряженных органических материалах с помощью вычислительных методов, чтобы повысить эффективность электронных устройств на основе органических материалов и обеспечить их коммерциализацию.

Как он планирует этого добиться?

Это будет достигнуто путем разработки теоретического инструмента, способного более реалистично описывать динамику переноса энергии и заряда между органическими молекулами, чтобы подтвердить и оценить информацию, в настоящее время недоступную с помощью экспериментальных методов. Это позволит нам уникальным образом понять параметры, управляющие этими механизмами, что приведет к экономии времени и средств при синтезе новых соединений. Это будет достигнуто путем проверки свойств переноса энергии (ET) и переноса заряда (CT) до синтеза, одновременно позволяя разрабатывать новые конструкции органических электронных устройств, помогая в описании и настройке их соответствующих свойств.

Какую методологию вы используете в своих исследованиях?

Наиболее распространенные методики описания долговременной динамики переноса электронов для систем, где аналитическое решение невозможно, основаны на стохастических методах, решающих уравнения Паули, или на статическом подходе, основанном на извлечении молекулярных конформаций из классических моделирований молекулярной динамики, используемых для прогнозирования динамики переноса электронов и переноса заряда с помощью кинетического метода Монте-Карло на замороженном снимке. В этом проекте мы объединим эти различные этапы в один, чтобы уменьшить и избежать потери электронной и структурной информации, необходимой для получения детального прогноза динамических свойств.

В чём заключается наибольшая сложность проведения этого исследования?

Я бы сказал, что каждый этап исследовательского проекта важен, от первоначальной концепции до его реализации и проверки. Решения необходимо принимать на каждом этапе проекта, и существуют разные подходы, часто без предварительного знания результата. Я бы утверждал, что наиболее важным этапом в этом проекте будет проверка методологии. Это позволит нам направлять развитие проекта в конкретные направления и со временем перенести эту методологию на различные типы систем.

Использует ли оно вычислительные методы? Связаны ли они с созданным им программным обеспечением MView?

MView — это программное обеспечение, которое я разрабатываю последние несколько лет для централизации и обобщения вычислительных методов. В настоящее время его основная цель — предоставить инструменты, помогающие в анализе и визуализации (через интерфейс OpenGL) молекулярных свойств и динамики. Теоретические инструменты, разработанные в рамках программы CONEX, также будут интегрированы, что приведет к созданию более удобного интерфейса и упростит его использование другими исследователями.

Какие преимущества дает вам участие в исследованиях в UC3M в рамках программы CONEX?

Я считаю, что программа CONEX предоставляет мне прекрасную возможность сосредоточиться на моих научных интересах, позволяя проводить независимые исследования и разрабатывать теоретические инструменты для изучения динамических процессов, происходящих в органических полупроводниках. UC3M зарекомендовал себя как среда, обеспечивающая необходимую финансовую, технологическую и кадровую поддержку для успеха программы.

Где вы работали до прихода в UC3M в рамках проекта CONEX?

До прихода в UC3M я работал в нескольких центрах передового опыта в Европе, США и Бразилии. Я окончил факультет физики в Университете Кампинаса и получил степень магистра в Университете Сан-Паулу, Бразилия. В 2007 году я начал работу над докторской диссертацией в Университете Монса, Бельгия, под руководством доктора Жерома Корниля. Там я изучал и характеризовал перенос электронов (ET) и перенос заряда (CT) в супрамолекулярных системах типа «хозяин» с использованием квантово-механических вычислительных инструментов, с конечной целью разработки новых конструкций органических устройств. После завершения диссертации я присоединился к исследовательской группе доктора Жан-Люка Бредаса в Технологическом институте Джорджии, где сосредоточил свои исследования на понимании процессов переноса заряда на типичных органических и неорганических интерфейсах, встречающихся в органических полевых транзисторах (OFET). В 2012 году я присоединилась к доктору Бенедетте Меннуччи в Пизанском университете, где смогла применить свои предыдущие знания на практике, исследуя свойства переноса электронов в биологических светособирающих комплексах, что способствовало пониманию процесса фотосинтеза у растений и бактерий.

Научно-информационный отдел Мадридского университета имени Карлоса III (UC3M):

http://portal.uc3m.es/portal/page/portal/actualidad_cientifica/noticias/Entrevista_Lucas_Viani

Дополнительное видеоинтервью: https://www.youtube.com/watch?v=8sag4MgwyaQ