Etapa 2 - P2 2017

Shema de realizare a proiectului


Faza nr. 22

Responsabil: Dr. A Groza

Termen de predare: 14.08.2017

Titlu: "Analize de filme nanometrice de interes bio prin spectrometrie optica si de masa"

Rezumat: Actuala faza prezinta rezultatele obtinute in urma generarii de straturi de interes bio prin metoda magnetron sputtering. Proprietatile fizico - chimice ale straturilor subtiri obtinute au fost caracterizate prin spectroscopie de infrarosu si spectroscopie optica de emisie cu descarcare luminiscenta. Spectroscopia de infrarosu a permis indentificarea benzilor moleculare de absorbtie specifice materialului tinta. Distributia elementelor chimice componente in stratul subtire a fost analizata prin spectroscopie optica de emisie cu descarcare luminiscenta. S-a observat atat o distributie uniforma a acestora in strat cat si difuzia lor in substrat, pe distante de ordinul zecilor de nm. De asemenea, prin inregistrarea spectrelor de masa in plasma pe durata procesului de depunere, au fost identificate fragmente moleculare specifice materialului tinta, cat si a elementelor chimice la nivel de atom.

Faza nr. 23

Responsabil: Dr. I. Jepu

Termen de predare: 14.08.2017

Titlu: "Realizarea structurilor tribologice cu conttinut obtinute prin metode de magnetron reactiv/TVA – studiu comparativ"

Rezumat: In cadrul prezentei faze au fost obtinute cu success straturi de SiC depuse simultan prin metoda TVA precum si structuri ce au in compozitia lor pe langa Si si C incluziuni gazoase de N obtinute prin pulverizare reactiva de tip magnetron in regim HiPIMS. Au fost efectuate studii comparative pe cele doua structuri de interes. Imaginile SEM obtinute au relevat o morfologie redusa a suprafetei precum si o lipsa de imperfectiuni pentru cele doua structuri de interes. Analizele in sectiune SEM au indicat o crestere compacta a filmelor depuse atat prin TVA cat si prin r-HiPIMS subliniind importanta bombardamentului cu ioni din cele doua tipuri de plasme. Analiza TDS a confirmat prezenta N in structura de SiCN. Desorbtia N incepe la temperaturi de 200oC si continua sa creasca pana cand temperatura finala este atinsa. Un alt aspect demn de mentionat este legat de sincronizarea spectrului N cu cel al O, ceea ce implica fie ca N actioneaza ca bariera de desorptie fie cele doua elemente sunt legate chimic. Analizele RBS au confirmat prezenta azotului in toata grosimea structurii de SiCN. De asemenea atat structura SiC cat si SiCN prezinta contaminari ridicate cu oxigen 10% at. Au fost observate pentru probele depuse prin HiPIMS o distributie cvasiuniforma a Si si C in structura SiCN. In urma masuratorilor tribologice, coeficientul de frecare pentru ambele tipuri de structuri a variat intre 0.15 si 0.25. Imaginile SEM obtinute pe urmele de uzura au evidentiat o exfoliere pentru ambele tipuri de structuri. In ciuda acestui fapt ambele structuri prezinta proprietati tribologice benefice datorita formarii unui contact tribologic de tip carbura-carbura ideal pentru lubrifiere in regim uscat.

Faza nr. 24

Responsabil: Dr. M. Nistor

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: "Studiul dispozitivelor electronice transparente obtinute prin tehnici cu plasma din materiale oxidice avansate"

Rezumat: În această fază s-a urmărit realizarea cu scop demonstrativ a unor dispozitive electronice transparente obținute prin tehnici cu plasmă din materiale oxidice avansate pe substraturi adaptate integrării în aplicații. Aceste dispozitive electronice transparente se bazeaza pe tranzistori transparenți cu filme subțiri ale caror structuri sursă-canal-drenă self-asamblate au fost obtinute într-un singur proces de depunere prin metoda ablației cu fascicul pulsat de electroni, cu mască de tip „shadow”. Au fost investigate performanțele electrice și optice ale dispozitivelor electronice transparente, punându-se în evidență efectul de comutație electrică permanentă în cazul canalului lung.

Faza nr. 25

Responsabil: Dr. F. Dumitrache

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: "Sinteza prin piroliza laser de nanoparticule pe baza de Sn, Zn si/sau Ti"

Rezumat: Nanoparticulele oxidice de staniu dopate cu zinc au fost sintetizate prin piroliza laser utilizând un amestec reactiv conținând vapori de tetraclorura de titan, tetrametil-Sn și dietil-Zn purtați de Ar sau C2H4, iar SF6 sau C2H4 au fost utilizati ca sensibilizator. S-a utilizat ca oxidant aerul sintetic sau un amestec de oxigen și argon. Analizele TEM și XRD asupra nanopulberilor sintetizate demonstrează o structură cristalină îmbunătățită orientată spre mono-domenii cristaline atunci când procentul de oxigen crește în amestecul reactiv. Gradul de dopare cu Zn (până la 5% at%) poate fi reglat în mod fin prin controlul raportului precursorilor Zn / Sn cu un diametru mediu al particulei de aproximativ 12 până la 15 nm, pe măsură ce au fost relevate analizele EDX și TEM. Nanostructurile oxidice pe baza de staniu dopate cu zinc prezinta transparenta optica si conductivitate electrica. In ceea ce priveste obtinerea de nanoparticule pe baza de Ti, aceast studiu vizează controlul experimental al fazelor, prin modularea parametrilor în timpul unei sinteze într-o singura etapă prin piroliză laser. Nanoparticule de TiO2 de inalta puritate, continand fazele anatas si rutil, cu exces de oxygen, sunt sintetizate din amestecuri de gaze TiCl4 si C2H4, in prezenta aerului ca donator de oxigen, utilizand radiatia laserului cu CO2. Probele de TiO2 sunt analizate prin difracție cu raze X, EDX, TEM și spectroscopie Raman indicand o bună stabilitate a fazelor și o morfologie distinctă.

Faza nr. 26

Responsabil: Dr. E. Axente

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: "Caracterizarea compozitionala a bibliotecilor compozitionale sintetizate prin LIBS fara calibrare in aer versus Argon. Comparatii cu tehnici alternative ca RBS si EDX"

Rezumat: Am demonstrat ca analiza cantitativa a compozitiei elementare a unor filme subtiri cu grosimi in domeniul zecilor de nanometri poate fi efectuata cu success utilizand tehnica CF-LIBS (din engleza - calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy). Astfel, filme subtiri de SiGe obtinute prin depunere laser pulsata combinatoriala (C-PLD – din engleza Combinatorial-Pulsed Laser Deposition) pe substraturi din safir avand grosimi mai mici de 100 nm si compozitie variabila au fost iradiate cu pulsuri laser UV cu durata in domeniul nanosecundelor. Spectrul de emisie al plasmei a fost inregistrat cu un spectrometru Echelle cuplat cu un detector ICCD si comparat cu radianta spectrala simulata pentru o plasma in echilibru termodinamic local. Folosind un algoritm de calcul iterativ, am dedus compozitia elementara a plasmei prin comparatia spectrului masurat cu cel simulat. Acest studiu evidentiaza ca ablatia laser in atmosfera de Argon genereaza o plasma aproape uniforma, descrisa de valori unice ale temperaturii si densitatii electronice. In caz contar, plasma produsa in aer, la temperatura si presiune atmosferica, prezinta o zona centrala fierbinte, inconjurata de o zona periferica cu temperature scazuta, ce presupune utilizarea unui model radiativ mai elaborat pentru analize. Cu toate acestea, deoarece zona periferica a plasmei contribuie la spectrul de emisie global al plasmei in principal prin absorbtie, influenta acesteia poate fi neglijata daca analiza este efectuata doar pe baza liniilor de emisie optic subtiri. In final, analiza filmelor subtiri prin CF-LIBS este validata prin tehnici complementare ca RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Studiul arata ca este posibila obtinerea unei precizii de aproximativ 5%, principala sursa de erori fiind imprecizia datelor spectroscopice disponibile.

Faza nr. 27

Responsabil: Dr. C. Ticos

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: "Caracterizarea plasmei de radio-frecventa la interactia cu un fascicul de electroni de 15 keV"

Rezumat: Faza 27/2017 este continuarea activitatilor din faza 11/2016 si a constat in caracterizarea plasmei de radiofrecventa la interactia cu un fascicul de electroni de 15 keV. S-au determinat potentialul flotant si potentialul plasmei folosind metoda sondei Langmuir si s-a obtinut densitatea de electroni de 8,5×1015/m3 cu temperatura Te=5,1 eV. A fost determinata tensiunea de self-bias si s-a constatat ca scade cu cresterea presiunii din incinta dar pe de alta parte creste cu puterea rf. Acelasi comportament se observa la tensiunea de self-bias la introducerea fasciculului de electroni in plasma. A fost evaluat curentul de fascicul in incinta de interactie si s-au obtinut valori maxime de 7 mA. Valoarea curentului de fascicul este influentata atat de presiunea plasmei cat si de conditiile de focalizare a fasciculului. O cunoastere cat mai buna a parametrilor care caracterizeaza plasma si fasciculul de electroni din incinta de interactie este necesara pentru intelegerea interactiei produse intre fascicul si micro/nanoparticulele levitate in plasma. Aceasta interactie urmeaza a fi realizata in cadrul fazei nr. 28 din 2017.

Faza nr. 28

Responsabil: Dr. C. Ticos

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: "Accelerarea de nano/microparticule levitate in plasma de catre un fascicul de electroni"

Rezumat: Faza nr. 28/2017 este continuarea activitatilor din faza 27/2017 si consta in accelerarea de microparticule levitate intr-o plasma de radio-frecventa (rf) in urma impactului cu un fascicul de electroni de 14 keV. Microparticulele au fost vizualizate din doua directii folosind o camera rapida Photron si au fost iluminate in cu o dioda laser de 20 mW cu lungimea de unda de 635 nm. In experimentele cu vizualizare din lateral am folosit microparticule de plastic (melamina formaldehidica-MF) de 11 µm iar in cele cu vizualizare de sus de 6 µm. Presiunea gazului de argon in camera de interactie a fost intre 75 si 130 mTorr la o putere de 1W aplicata pe electrozii rf. Am determinat traiectoriile parcurse de microparticule dupa perioade diferite de timp prin tehnica Particle Tracking Velocimetry (PTV).

Faza nr. 29

Responsabil: Dr. S. Vizireanu/ Dr. D. Stoica

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: "Studiul modificarii proprietatilor nanomaterialelor in urma tratamentelor cu plasma a dispersiilor lichide ale acestor nanomateriale (faza solida)"

Rezumat: Functionalizarea direct in suspensia lichida a nanomateriale este de mare importanta pentru evitarea aglomerarii, precipitarii si imbunatatirea manipularii acestora. Pe de alta parte gruparile functionale adaugate conduc pe langa îmbunatatirea dispersabilitatii si la schimbarea altor proprietati (electrice, umectabilitatea, biocompatibilitate, stocarea de energie etc). Metoda folosirii plasmelor pentru tratarea suspensiilor este promitatoare si destul de recenta in comparatie cu metodele chimice.
Scopul experimentelor din acest etapa a fost de modificare a proprietatilor nanomaterialelor in urma tratarii cu plasma a dispersiilor lichide ale acestora. Pentru realizarea acestor experimente am folosit 2 tipuri de plasma (jet DBE si DBD) generate in diferite amestecuri de gaze. Jeturile de plasma au fost imersate in suspensii de grafena, oxid de grafena-GOx, oxid de grafena redus-rGO si nanotuburi de carbon-NT.
Functionalizarea s-a realizat fie prin introducerea in descarcare a unor gaze reactive (oxigen, azot, amoniac etc) sau prin adaugarea in suspensie a unui reactiv lichid (acetonitrilul) descompus cu ajutorul plasmei. In urma investigarilor SEM, FTIR, Raman si XPS am evidentiat schimbarile induse de tratamentele cu plasma imersata in aceste dispersii, mai precis asupra materialelor rezultate din uscarea respectivelor suspensii. Incorporarea de grupari functionale cu continut de oxigen si azot s-a evidentiat in majoritatea suspensiilor folosite (GOx, rGO si NT). Tipul gruparilor functionale introduse poate fi selectat in functie de parametrii descarcarii (in primul rand de gazul introdus, dar si de tipului sursei folosite). Rezultatele obtinute au condus la identificarea unor cai de modificarea a caracteristicilor nanostructurilor carbonice, precum si la identificarea parametrilor de tratare care au condus la atasarea unor grupari specifice. Tehnicile testate pe suspensiile amintite pot fi extinse si la alte dispersii de materiale (nanoparticule, nanoceluloza, polimeri, etc).

Faza nr. 30

Responsabil: Dr. A. Marcu

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: "Producerea caracterizarea si controlul proprietatilor pentru hetero-nano fire fabricate prin tehnici laser"

Rezumat: Utilizand depunerea cu laseri pulsati (PLD) intr-o configuratie cu reflectie de plasma (Cunoscuta cu acronimul PLD/PR) nanofire oxidice au fost crescute prin tehnica apor-lichid-solid (VLS). Utilizant acelasi sistem experimental dar modificand conditiile de crestere, nanofirele au fost acoperite cu straturi de acoperire din diferite materiale. Astfel, conditiile de crestere (ca energia laserului pe puls sau pe tren de pulsuri, numarul de pulsuri si temperatura de crestere) controleaza morfologia de crestere si respectiv structura materialului nucleului si a stratului de acoperire. Caracterizarea nanostructurilor a fost realizate prin miscroscopie electronica de baleaj (SEM) si prin transmisie (TEM), iar rezultatele au aratat posibilitatea controlului morfologiei si propietatilor structurale a straturilor de acoperire pentru diferite materiale cat si pentru straturi de acoperire dini acelasi material.

Faza nr. 31

Responsabil: Dr. O. Toma

Termen de predare: 10.12.2017

Titlu: "Mecanisme de conversie superioara în nanomateriale oxidice cu fononi de joasa energie, dopate cu ioni de pamanturi rare"

Rezumat: Sunt studiate proprietatile de conversie superioara ale materialului cristalin Er:BaGd2ZnO5. Acest compus este caracterizat de o energie mica (in jur de 360 cm-1) a fononilor si este o gazda promitatoare pentru conversie superioara. Sunt sintetizate pulberi nanocristaline din acest compus prin metoda citrat - EDTA; probe masive din acelasi compus sunt sintetizate prin reactie in faza solida. Morfologia si structura probelor sunt studiate prin microscopie electronica de baleiaj si difractie de raze X; se observa o buna puritate a fazei cristaline la probele sintetizate prin ambele metode. Printr-o analiza Judd-Ofelt, sunt calculate probabilitatile tranzitiilor Er3+ in BaGd2ZnO5, ca si timpii de viata radiativi ai principalelor nivele de energie implicate in emisia prin conversie superioara (2H211/2, 4S3/2 si 4F9/2). Aceste date noi sunt utilizate pentru a calcula eficientele cuantice ale nivelelor emitatoare prin conversie superioara (2H211/2, 4S3/2) si 4F9/2. Este observata emisia prin conversie superioara in verde si rosu in Er:Yb:BaGd2ZnO5; sunt identificate principalele mecanisme de conversie superioara. Se compara emisia de luminescenta prin conversie superioara in Er:Yb:BaGd2ZnO5 cu cea obtinuta in Er:Yb:CaSc2O4 si se gaseste ca emisia in Er:Yb:BaGd2ZnO5 este mai intensa.