N-DAD – Neporušna analitika in diagnostika
P1-0447
Trajanje: 01. 01. 2024 – 31. 12. 2029
Vodja: prof. dr. Matija Strlič
Programska skupina P1-0447 obravnava ključne izzive v analizni kemiji, kot sta neporušna analiza z visoko prostorsko ločljivostjo in podatkovno vodena diagnostika, ki za kemijski, inženirski in sorodne sektorje zagotavljajo znanja in spretnosti, ki predstavljajo izrazite vrzeli.
Z (i) osredotočanjem na analizne probleme, povezane z izjemno kompleksno sestavo in strukturo, bodisi v raziskavah materialov, okolju, živilski industriji, farmacevtskih izdelkih ali dediščini, (ii) s sodelovanjem s številnimi vodilnimi svetovnimi institucijami in (iii) z usklajevanjem s potrebami evropskih raziskovalnih infrastruktur predstavlja gonilo raziskav in učinkov v analizni kemiji v Sloveniji in tujini.
P1-0447 se odziva na štiri ključne analizne izzive, ki so na podlagi ugotovljenih vrzeli, izkušenj in strokovnega znanja ekipe ter razpoložljive raziskovalne infrastrukture opredeljeni kot nujne potrebe. 1. izziv: Kemijsko oslikovanje. Porazdelitve spojin na površinah materialov, pridobljene z optično oslikovalno spektroskopijo ali masno spektrometrijo povezano z DESI oslikovanjem, so pomembne na mikroskopskih dimenzijah. V obeh primerih kompleksne podatkovne kocke zahtevajo računsko intenzivno analizo (4. izziv).
2. izziv: Neporušna spektroskopija. Poudarek je na mobilnih površinskih tehnikah, npr. Ramanska, FTR in NIR spektroskopija, različnih prostorskih in globinskih ločljivosti, ki omogočajo hitro zbiranje podatkov tudi v nelaboratorijskih okoljih, npr. za občansko znanost. To omogoča hitro zbiranje podatkov za podatkovno intenzivno analizo (4. izziv) ali za spektralno interpretacijo. Ramansko kartiranje ostaja malo raziskano v študijah dinamičnih površinskih procesov.
3. izziv: HOS v notranjem ozračju. Vzorčenje in karakterizacija HOS za namen identifikacije in kvantifikacije je dobro uveljavljena, vendar obstajajo znatne vrzeli pri karakterizaciji interakcij z materiali kot tudi v smislu vonjalne karakterizacije. P1-0447 se bo zato specializiral na olfaktometrično detekcijo. HOS kot označevalci razgradnje pogosto zahtevajo podatkovno intenzivne analizne metode (4. izziv), kot so pristopi na principu -omike na drugih področjih.
4. izziv: Podatkovno vodena analiza. Večina gornjih tehnik omogoča hitro pridobivanje podatkov v slikovnih ali točkovnih analiznih načinih, čiščenje podatkov, izbiro spremenljivk, klasifikacija in diskriminacija ter multivariatna kalibracija pa zahtevajo uporabo zapletenih algoritmov strojnega učenja. Optimizacija metod z uporabo kompleksnih 3D podatkov zahteva precejšnja sredstva in dolgotrajne raziskave.
Omenjeni izzivi so usklajeni z drugimi slovenskimi raziskovalnimi organizacijami, ki podpirajo programske skupine za analizno kemijo (Univerza v Mariboru, Zavod za gradbeništvo in Kemijski inštitut). Prav tako je bil predlog usklajen s 17 drugimi ključnimi institucijami, npr. MIT (ZDA), CNR (Italija), Fraunhofer (Nemčija), UCL (Združeno kraljestvo), ETH (Švica), kar zagotavlja izjemne učinke.
Programska skupina N-DAD so osredotoča na temeljne raziskave, zato so rezultati predvsem akademski. Kljub temu bo N-DAD podpiral tudi izvajanje slovenskega vozlišča E-RIHS, evropske raziskovalne infrastrukture za znanost dediščine.