Etapa 2 - P3 2016



Faza nr. 6
Responsabil: Dr. Lucian GHEORGHE
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Cristale optic neliniare cu proprietati controlabile pentru generarea de emisie laser la noi lungimi de unda in domeniul vizibil"
Abstract: Birefringenta optica a cristalelor optic neliniare (NLO) La(Ca1-xSrx)4O(BO3)3 poate fi controlata prin modificarea parametrului compozitional x. Astfel, este posibila obtinerea acordului de faza necritic (NCPM) pentru generarea armonicii a doua (SHG) de tip I a unor lungimi de unda specifice in domeniul spectral cuprins intre 990 si ~946 nm. Monocristale de tip La(Ca1-xSrx)4O(BO3)3 (cu compozitii de pornire x = 0.0, 0.1, 0.3 si 0.4) cu dimensiuni mari si calitate optica buna au fost crescute prin metoda Czochralski. Masuratori de difractie de raze X au fost efectuate pentru a caracteriza schimbarile structurale cu parametrul compozitional x. Lungimile de unda in NCPM in lungul axei Z au fost determinate experimental pentru fiecare cristal crescut. In conformitate cu ipotezele noastre, rezultatele obtinute demonstreaza ca prin alegerea adecvata a parametrului compozitional x in cristalele La(Ca1-xSrx)4O(BO3)3, putem obtine radiatie laser in albastru in domeniul 495-473 nm prin SHG de tip I in conditii de NCPM ale lungimilor de unda fundamentale corespunzatoare, radiatie atractiva pentru diferite aplicatii.

Faza nr. 7
Responsabil: Dr. Catalin LUCULESCU
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Obtinerea si caracterizarea substraturilor SERS"
Abstract: Spectroscopia Raman reprezintă un instrument analitic foarte valoros atât pentru identificarea moleculelor, cât şi pentru monitorizarea schimbărilor ce apar la nivelul structurii legăturilor moleculare. Imprastiere Raman imbunatatita de suprafata (SERS) poate creste intensitatea semnalului Raman cu pana la 1010 pe baza efectelor plasmonice. O astfel de crestere poate imbunatatii considerabil aria de aplicare a spectroscopiei Raman. Astfel, a fost raportata recent detectia unei singure molecule. Printre aplicatiile SERS se numara detectia celulelor canceroase, determinarea impuritatilor cu precizie de ppb. Pana in prezent substraturile SERS comerciale sunt relativ scumpe si de unica folosita. In acest proiect ne propunem sa realizam astfel de substraturi prin tehnici laser si tehnici de depunere din plasma la costuri competitive. Am reusit sa obtin doua tipuri noi de substraturi SERS, primul bazat pe nanopereti de carbon acoperiti cu Au, iar al doilea bazat pe un aliaj de Nb prelucrat cu radiatie laser pulsata. Ambele tipuri de substraturi au fost caracterizate d.p.d.v. morfologic precum si d.p.d.v. al factorului de intensificare a imprastierii Raman. Am obtinut un factor de intensificare de peste 103, ceea ce califica substraturile analizate pentru aplicatii ulterioare.

Faza nr. 8
Responsabil: Dr. Ruxandra BIRJEGA
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Depunerea si caracterizarea de filme din tinte Ni,Al-LDH prin PLD"
Abstract: S-au depus filme subtiri din tinta de hidroxid dublu stratificat de Ni,Al (Ni,Al-LDH) atat prin depunere laser pulsata (PLD) cat si prin evaporare laser asistata de o matrice (MAPLE). S-au depus in prima faza filme conductoare (ITO) care pastreaza structura lamelara, aderenta si orientarea depunerilor pe aceste substrate. S-au observat anumite particularitati ale filmelor depuse :
-filmele depuse pe ITO au constanta de retea mai mica si mai aproape de valoarea constantei bazale a tintei;
-depunerea prin PLD la 532 nm are un bun randament datorita efectului de rezonanta plasmonica de suprafata observat in spectrul de absorbtie optica al tintei;
-la depunerea prin PLD se formeaza faze oxidice de tipul NiO sau Ni(Al)O;
-prin imersia in apa faza oxidica dispare;
-la depunerea prin MAPLE nu apare faza oxidica.

Faza nr. 9
Responsabil: Dr. Gabriel SOCOL
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Sinteza de acoperiri din compusi cu activitate fotocatalitica"
Abstract: Un obiectiv major al acestei faze a fost realizarea unui montaj experimental pentru testarea proprietatilor de fotocataliză a materialelor sub formă de filme subțiri, pulberi sau alte tipuri de structuri precum nanofire imobilizate pe suprafață sau membrane. Montajul de testare permite utilizarea mai multor tipuri de lămpi cu emisie în domeniul UV (lămpi cu Hg la presiune joasa cu sau fără filtre ce emit la 185 si/sau 254, 312 sau 366 nm) cat și în domeniul de emisie al spectrului solar folosind un simulator solar. Pentru evidentierea efectelor fotocatalitice a materialelor testate s-au folosit coloranți de tip AZO, precum albastrul de metil, metil oranj și rodamină B, din aceeași clasă cu a compușilor organici poluanți. Dinamica de degradare a colorantilor organici s-a observat prin măsurarea benzilor de absorbție tipice pentru fiecare compus, la diferite intervale de timp, folosind un spectrofotometru UV–VIZ. In testele noastre am folosit soluții cu diferite pH-uri: acid (pH=2), neutru (pH=7), și respectiv bazic (pH=12). Ca materiale testate s-au folosit TiO2, CdS, oxid de cupru, oxid de fier și ZnO. Pentru a arata versatilitatea montajului de testare fotocatalica, s-au sintetizat și analizat fizico-chimic structuri pe baza de filme subtiri, pulberi si nanofire dopate, mixate sau acoperite. Astfel, s-au evidentiat ce compozitii si tipuri de structuri au prezentat cele mai bune performante in testele de fotodegradare.

Faza nr. 10
Responsabil: Dr. Monica SCARISOREANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Fotocatalizatori obtinuti prin cuplarea TiO2 cu SnO2 prin metoda pirolizei laser"
Abstract: In aceasta faza, raportam obtinerea de nanocompozite TiO2-SnO2 prin metoda pirolizei laser, plecand de la precursorii volatili TiCl4 si SnCl4, introdusi in zona de reactie separat sau impreuna, in prezenta agentului oxidant - aer si senzitivantului - etilena. Inainte de obtinerea nanocompozitelor de TiO2/SnO2 cu continut diferit de Sn (1.1-4.8 at %), au fost identificate conditiile experimentale optime pentru obtinerea TiO2 in faza pur anatas, ca proba de referinta activa fotocatalitic. Toate probele au fost caracterizate folosind urmatoarele tehnici: difractie de raze X (XRD), spectroscopie de raze X cu dispersie dupa energie (EDX), microscopie electronica de transmisie (TEM), spectroscopie RAMAN si spectroscopie de reflexie difuza in UV-Vis. Rezultatele privind structura noilor nanocompozite indica prezenta majoritara a fazei anatas (65-82%) si dimensiunea medie de cristalit a acestora cuprinsa in intervalul 8-22 nm. Probele de TiO2/SnO2 obtinute prin piroliza laser prezinta o ingustare a benzii interzise si o imbunatatire a activitatii fotocatalitice in procesul de degradare a metiloranjului comparativ cu proba comerciala de TiO2 Degussa P25.

Faza nr. 11
Responsabil: Dr. Daniel IGHIGEANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Materiale polimerice liniare sau reticulate pe baza de polimeri naturali si sintetici obtinute prin iradiere cu electroni accelerati cu energie de 6 MeV"
Abstract: Hidrogelurile pe baza de acrilamida (AMD), acid acrilic (AA), persulfat de potasiu (PP) si trimetilpropan trimetacrilat (TMPT) obtinute prin iradiere cu electroni accelerati in intervalul de doze 2 – 4.5 kGy, pot reprezenta o optiune de “soil conditioner” pentru detinatorii de culturi agricole sau sere in zone geografice care fie se confrunta cu deficit de apa, fie nu dispun de sisteme de irigatii, fie isi desfasoara activitatea in zone in care alimentarea cu apa pentru irigatii este deficitara. De asemenea, proprietatile acestor tipuri de materiale polimerice de a retine rapid si elibera treptat sarurile esentiale pentru dezvoltarea plantelor, pot reprezenta o optiune pentru agricultorii care se confrunta cu probleme legate de imposibilitatea rotatiei culturilor pe anumite terenuri agricole. Prin utilizarea lor, pot fi deci rezolvate simultan atat problema aportului hidric cat si cea a aportului de nutrienti pe terenuri saracite de nutrienti prin dispunerea pe unul sau mai multe sezoane consecutive a aceleiasi culturi agricole. Proprietatile de “soil conditioner” ale hidrogelurilor obtinute in cadrul proiectului au fost evidentiate prin analize specifice de determinare a fractiei solubile, fractiei de gel, gradului de reticulare, porozitatii si dimensiunilor porilor retelelor polimerice, morfologiei si structurii acestora. De asemenea, s-a studiat afinitatea acestor materiale polimerice pentru apa si solutii apoase continand saruri esentiale pentru dezvoltarea plantelor (sodiu, potasiu, clor, calciu, magneziu).

Faza nr. 12
Responsabil: Dr. Emanuel AXENTE
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Sinteza de biblioteci compozitionale de fosfati de calciu dopati prin procedee laser combinatoriale pentru acoperirea implanturilor osoase"
Abstract: Acest proiect propune sinteza si caracterizarea de biblioteci compozitionale de filme subtiri de fosfati de calciu (CaPs) dopati pentru aplicatii biomedicale. Daca Hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2 – HA] este deja o alegere naturala pentru acoperirea implanturilor metalice, functionalizarea acesteia cu substante bioactive poate imbunatati semnificativ performantele acestora. Principala provocare in fabricarea unor astfel de biointerfete inteligente o reprezinta alegerea corespunzatoare a dopantului si identificarea unui optim compozitional al acestuia. Mai mult, daca ne propunem co-doparea filmelor de HA cu doua substante diferite in vederea obtinerii unui efect sinergistic al acestora, problema devine complexa si necesita competente si tehnologii pluridisciplinare avansate. Am realizat astfel biblioteci compozitionale de HA dopata cu Strontiu si Zoledronat prin Evaporare Laser Pulsata Asistata Matriceal Combinatoriala [din engleza: Combinatorial Matrix-Assisted Pulsed Laser Evaporation (C-MAPLE)], urmata de caracterizarea fizico-chimica si biologica a acestora.

Faza nr. 13
Responsabil: Dr. Cristina GHEORGHE
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Materiale fotonice avansate cu emisie laser la noi lungimi de unda in domeniul vizibil cu aplicatii in medicina si biologie"
Abstract: Sm3+ dopat in materiale de tip calcium-niobium-gallium-garnet (CNGG) si calcium-lithium-niobium-gallium-garnet (CLNGG) cu structura partial dezordonata sub forma de monocristale si ceramici translucide au fost investigate. Monocristalele au fost crescute prin metoda Czochralski iar probele ceram ice au fost obtinute prin metoda reactiei in stare solida. Caracteristicile spectroscopice ale Sm:CNGG si Sm:CLNGG monocristale si ceramici au fost obtinute prin masuratori de spectroscopie de inalta rezolutie (absorbtie, emisie) si cinetica emisiei. Din spectrele de absorbtie si emisie la 10K a fost extrasa o schema partiala de nivele a ionului Sm3+ in CNGG si CLNGG. Sectiunea eficace de absorbtie la 405.5 nm este 2.2×10-20 cm2 si 2.8×10-20 cm2 pentru CNGG, respectiv CLNGG, valori foarte bune pentru un pompaj eficient cu diode laser InGaN/GaN. Din spectrele de absorbtie au fost estimati parametrii de intensitate JO, Ω2 = 3.06 × 10-20 cm2, Ω4 = 3.89 × 10-20 cm2, Ω6 = 2.6 × 10-20 cm2 pentru Sm:CNGG si Ω2 = 4.19 × 10-20 cm2, Ω4 = 4.4 × 10-20 cm2, Ω6 = 2.49 × 10-20 cm2 pentru Sm:CLNGG. Parametrii JO au fost utilizati pentru a determina ratele probabilitatilor de tranziție radiative Ar, raporturi de ramificare β și timpul de viata radiativ τr al nivelului 4G5/2. Sectiunile eficace de emisie corespunzatoare tranzitiilor in vizibil 4G5/2→6HJ (J=5/2, 7/2, 9/2) au fost calculate cu ajutorul ecuatiei Fuchtbauer–Ladenburg. Cele mai mari valori au fost obtinute in cazul transitiei 4G5/2→6H7/2 la 615 nm ca fiind 0.87×10−21 cm2 pentru CNGG si 1×10−21 cm2 in cazul CLNGG. Dinamica de relaxare a nivelului metastabil 4G5/2 al Sm3+ a fost evaluata in cadrul modelului Inokuty-Hirayama si s-a calculat microparametrul de transfer CDA.

Faza nr. 14
Responsabil: Dr. Carmen TISEANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Nanosisteme dopate cu lantanide pentru aplicatii de imagistica optica"
Abstract: Raportul de fata descrie efectele co-dopantilor heterovalenti asupra proprietatilor structurale si de emisie ale nanoparticulelor de CeO2 dopate cu ioni de Er. Gazda de CeO2 a fost selectata datorita proprietatilor relativ bine cunoscute in stare nedopata si dopata cu elemente metalice trivalente dar si potentialului pe care il are in aplicatii de biomedicina. Ionul de Er reprezinta un activator interesant datorita proprietatilor sale de excitare si emisie in domeniul vizibil – infrarosu. Prin co-doparea Er-CeO2 cu ioni monovalenti de Li sau trivalenti de La (concentratie de 0-20 %) s-a urmarit generarea unui continut variabil de defecte structurale. S-a observat astfel ca, ionii de La si Li induc modificari distincte ale dimensiunii nanoparticulelor, pozitiei maximului si intensitatii benzii de transfer de sarcina, constantelor de retea, defectelor de retea dar si de suprafata. Aceste modificari s-au reflectat in modularea semnificativa a formei si intensitatii luminescentei, masurata in diferite conditii de excitare: in banda de transfer de sarcina a CeO2, conversie inferioara/superioara in absorbtiile de tip f-f ale ionului de Er si excitare cu raze X. Utilizarea Eu ca proba luminescenta a oferit informatii aditionale privind efectele co-doparii cu La/Li asupra structurii locale din jurul ionului activator. Prin excitare cu raze X si conversie superioara la ~ 1500 nm s-a obtinut o emisie relativ intensa la 980 nm ce reprezinta 90 si, respectiv, 98 % din emisia totala a Er. Rezultatele acestor studii indica potentialul deosebit al sistemului optimizat Er - CeO2 pentru aplicatii in terapie si imagistica optica si de raze X.

Faza nr. 15
Responsabil: Dr. Cristina SURDU-BOB
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Realizarea prin tehnica arcului termoionic in vid (TVA) de straturi subtiri DLC pe suprafete polimerice de tipul celor utilizate la firele de sutura. Caracterizarea fizico-chimica a acestor acoperiri"
Abstract: Realizarea prin tehnica arcului termoionic in vid (TVA) de straturi subtiri DLC pe suprafete polimerice de tipul celor utilizate la firele de sutura. Caracterizarea fizico-chimica a acestor acoperiri Abstract: Proiectul actual are la baza cercetari preliminare in vitro prin care s-a demonstrat faptul ca straturile DLC depuse prin TVA sunt biocompatibile. Acest rezultat a determinat elaborarea prezentului proiect ce vizeaza utilizarea acestor straturi in medicina. In aceasta prima etapa a proiectului au fost realizate straturi subtiri DLC pe esantioane de fire de sutura din diverse materiale polimerice si matase acoperita cu un strat polimeric. Mai intai, s-au cautat parametrii de depunere pentru care firele nu se deterioreaza din cauza radiatiei plasmei. Apoi, au fost realizate depuneri de straturi subtiri DLC la doua puteri de plasma diferite si au fost analizate din punct de vedere chimic si fizic. Analiza compozitiei chimice a straturilor DLC a fost realizata folosind XPS. S-a studiat de asemnea aderenta straturilor DLC la diversele tipuri de substrat. S-au observat parametrii plasmei pentru care straturile depuse nu crapa si nu se delamineaza la indoire si corodare prin ultrasonare in lichide corozive. S-a concluzionat asupra importantei compozitiei relative de legaturi sp3-sp2 din straturile DLC si grosimii asupra flexibilitatii acestora.

Faza nr. 16
Responsabil: Dr. Andreea MATEI
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Fotopolimerizare laser pentru aplicatii biomedicale: Teste materiale si parametri de proces"
Abstract: Proiectul isi propune realizarea unui sistem de ghidaj microfluidic ce poate fi folosit la constructia unui biosenzor. Sistemul microfluidic propus raspunde tendintei actuale de miniaturizare si se bazeaza pe metode laser pentru fabricarea traseelor urmate de lichidul ce se doreste a fi investigat catre electrodul unde are loc detectia. Au fost produse structuri polimerice cu geometrie controlata prin scriere directa laser, utilizand surse cu pulsuri de fs si ps, si au fost identificati parametrii optimi de procesare. Folosind scrierea directa cu un laser de fs (λ= 780 nm) au fost obtinute structuri tridimensionale polimerice, iar in urma iradierii cu un laser ps (λ= 355 nm) s-au obtinut structuri bidimensionale constand intr-un rezervor si un canal de curgere cu diverse dimensiuni. Structurile obtinute au fost caracterizate si au fost facute studii preliminare asupra curgerii lichidului prin canalele inscriptionate.