Etapa 2 - P4 2017

Shema de realizare a proiectului


Faza nr. 24

Responsabil: Dr. G. Miron

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: "Influenta dispozitivelor externe coloanei de plasma asupra perturbatiilor de forfecare din plasmele tokamak"

Rezumat: A fost construit un model teoretic pe baza caruia se poate trasa evolutia perturbatiilor neoclasice de forfecare (NTM) pentru varii situatii in care dispunerea si forma structurilor externe coloanei de plasma sunt schimbate. S-a constatat ca nu exista valori optime pentru care perturbatia NTM e favorizata decat cea privind dispunerea in plan poloidal a spirelor tip B. Cat priveste dispunerea radiala a peretelui si a spirelor sau deschiderea poloidala si toroidala a acestora, dependenta e monotona, intr-un sens sau celalalt. Prin urmare, in cazul parametrilor din urma alegerea acestora e clara, ea fiind limitata de influenta lor asupra altor tipuri perturbatii din plasma.

Faza nr. 25

Responsabil: Dr. N. Scarisoreanu

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: "Obtinerea de dispozitive test fotocatalitice si fotovoltaice pe baza straturilor subtiri de materiale perovskitice compozite (MAPbX3, P3HT:PCBM/La, Y-BiFeO3) cu banda interzisa mica depuse prin MAPLE"

Rezumat: In cadrul acestei faze au fost obtinute heterostructuri de test bazate pe materiale perovskitice inorganice si compozite pentru producerea de energie din surse regenerabile. Astfel, s-au obtinut straturi subtiri de perovskit hibrid CH3NH3PbI3, straturi subtiri de materiale perovskitice inorganice (Y, La-BiFeO3 si La-PbZrTiO3) cu o valoare a benzii interzisa mica, precum si heterostructuri inorganic-organic prin tehnica evaporarii laser pulsate asistata de o matrice (MAPLE).

Faza nr. 26

Responsabil: Dr. V. Damian

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: "Realizarea unui sistem imagistic hiperspectral experimental folosind un sistem dispersiv interferometric"

Rezumat: Obiectivul principal al proiectului va consta in cresterea recunoasterii nationale si internationale a capabilitatii Institutului pentru inovare si transfer tehnologic prin extinderea activitatilor CDI existente si abordarea de tematici noi in urmatoarele domenii de specializare inteligenta:
OG1. Materiale si tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile
OG2. Materiale și tehnologii pentru sănătate, mediu si bioeconomie
OG3. Tehnologia informaţiei şi a comunicaţiilor, spaţiu și securitate
OG4. Tehnologii noi si emergente si Materiale avansate
Etapa actuala are ca obiectiv reaizarea unui sistem imagistic hiperspectral utilizand ca sistem de analiza spectrala un interferometru. Asa cum aratam sistemele imagistice hiperspectrale inregistreaza o imagine 3D – unde in 2D avem imaginea spatiala fizica a subiectului, la care se mai aduga o dimensiune 1D spectrala a fiecarui pixel, pe domeniul si cu rezolutia definite de instrumentul spectral. Din acest cub se pot extrage informatii atat legate de imaginea color integrala a subiectului cat si de imagini pe fiecare lungime de unda/benzi spectrale ale acestuia.
Au fost abordate trei astfel de experimente: unul utilizand un interferometru Mach-Zehnder, unul dezvoltand un sistem bazat pe un interfrometru de tip Michelson dar lucrand in polarizare (interferometru de polarizare) si un montaj in care utilizand un sistem interferometric de polarizare comercial am utilizat tehnica Hadamard pentru realizarea imaginii subiectului.

Faza nr. 27

Responsabil: Dr. A. Scarisoreanu

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: "Cercetarea efectelor radiaţiilor ionizante asupra compuşilor chirali si selecţionarea categoriei de produse medicale in care se gasesc componenti cu activitate chirala"

Rezumat: Compuşii chirali din produsele medicale sunt substanţe naturale, şi în principiu se aşteaptă să fie optic pure. De aceea detecţia prezenţei unui enantiomer opus poate fi semnificativă pentru evaluarea siguranței acestor produse. Componentele chirale pot racemiza, ca o consecinţă a proceselor tehnologice, cum ar fi încălzirea excesivă, iradierea etc. Astfel, evaluarea purităţii optice a componentelor chirale din produsele cu aplicații medicale a devenit un subiect important de cercetare în timpul ultimilor ani.
Scopul urmărit, respectiv studierea şi aprofundarea mecanismelor de interacţie între radiaţiile ionizante şi compuşi cu activitate chirală din diverse produse cu aplicații medicale (hidrogeluri), este justificat prin aceea că, în prezent din ce în ce mai mulţi producători de astfel de produse, atât de pe piaţa naţională cât şi internaţională, recurg la utilizarea radiaţiilor ionizante în scopul sterilizării materiilor prime şi a componentelor acestor produse.
S-a obținut un material tip hidrogel pe baza de colagen şi polivinipirolidona (PVP), polimeri biodegradabili şi biocompatibili şi care prezintă activitate chirală (au în molecula lor un atom de carbon asimetric). Sinteza şi caracterizarea fizico-chimică a hidrogelului va fi continuată şi prin investigarea activității optice după expunerea la radiații ionizante.
Acest studiu oferă noi informaţii în domeniul securităţii produselor medicale de tip hidrogel şi stabilirea impactului proceselor de sinteză/decontaminare/sterilizare asupra unor componente medicale şi farmaceutice care prezintă şi activitate chirală, şi care sunt tratate cu radiaţii ionizante si stabileste mecanismele de acţiune a radiațiilor ionizante asupra compuşilor cu activitate chirală din produsul investigat.

Faza nr. 28

Responsabil: Dr. M. Magureanu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Studiul plasmei netermice pentru aplicatii in agricultura"

Rezumat: A fost investigata influenta tratamentului cu plasma netermica generata la presiunea atmosferica asupra cerealelor (grau, orz, etc) si a semintelor de legume (ridichi, linte, etc), in vederea stimularii germinarii acestora si cresterii plantelor. Au fost studiate mai multe tipuri de descarcari electrice: o descarcare de suprafata si descarcari cu bariera dielectrica in geometrie plan-paralela si geometrie coaxiala. Caracteristicile electrice sunt tipice pentru descarcari de tip filamentar. S-au facut masuratori de tensiune, curent de descarcare, sarcina electrica totala si putere medie disipata in descarcare si s-a studiat influenta acestora asupra semintelor in diverse conditii experimentale. Au fost determinati parametrii de crestere a plantelor in stadii incipiente: lungimile radacinilor si ale tulpinilor si masa acestora, precum si rata de germinare. S-a constatat in general o usoara imbunatatire a ratei de germinare si o crestere considerabila a vitezei de germinare a semintelor expuse la plasma, comparativ cu cele netratate. De asemenea, radacinile si tulpinile plantelor provenite din seminte tratate cu plasma sunt semnificativ mai lungi fata de cele martor. Timpul de tratare este un parametru esential in optimizarea procesului, in sensul ca o expunere prea indelungata la plasma poate avea efect defavorabil asupra dezvoltarii plantelor, iar timpul de tratare optim depinde de tipul semintelor si de conditiile de tratare (caracteristicile descarcarii).

Faza nr. 29

Responsabil: Dr. V. Pais

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Dezvoltarea unui Portal web pentru acces la date in vederea dezvoltarii aplicatiilor laserilor si plasmei in domenii emergente (sanatate, mediu si securitate)"

Rezumat: A fost dezvoltat un Portal web pentru stocarea si accesarea datelor relevante dezvoltarii aplicatiilor laserilor si plasmei in domenii emergente (sanatate, mediu si securitate). Acest portal a utilizat o serie de tehnologii inovatoare in stocarea datelor (utilizarea unei baze de date de tip noSQL) precum si in reprezentarea vizuala a acestora (reprezentarea de tip “word cloud”, realizarea de legaturi automate prin intermediul metadatelor). Problemele specifice dezvoltarii aplicatiilor laserilor si plasmei in domenii emergente (sanatate, mediu si securitate), datele produse, atat experimental cat si prin simulare, se prezinta sub forma de fisiere, text sau binare. Pentru utilizare ulterioara a fost necesara dezvoltarea unor mecanisme de regasire a datelor de interes realizata atat la nivel de fisier cat si la nivel de “bloc de date”. Acestea sunt cunoscute in literatura de specialitate sub denumirea de “metadate” si ajuta la intelegearea datelor, atat in cadrul proceselor de prelucrare automata cat si prin parcurgerea lor de catre utilizatorul uman. Portalul web destinat accesarii datelor specifice aplicatiilor laserilor si plasmei in domenii emergente, contine urmatoarele elemente: baza de date (date propriu-zise, metadate) si interfata web (componenta publica, componenta privata). Accesul la date este realizat utilizand MDSPlus. In cadrul proiectului s-a dezvoltat un nou mecanism de stocare si acces la date denumit Universal Access Layer (UAL). Acesta extinde conceptele MDSPlus, introducand posibilitea stocarii de metadate sub forma de “Consistent Physical Object” (CPO). Sistemul de gestiune al bazelor de date ales a fost MongoDB.

Faza nr. 30

Responsabil: Dr. G. Socol

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Sinteza de medii sensibile in prezenta unor gaze specifice"

Rezumat: In cadrul acestei etape de proiect s-a realizat sinteza unor medii sensibile la monoxidul de carbon (CO) folosind tehnica de depunere laser-pulsata. Astfel, au fost depuse pe substraturi de sticla filme subtiri de SnO2 in amestec cu ZnO, in proportii variate (rapoarte masice de 1:1, 1:3, respectiv 3:1), in atmosfera reactiva de oxigen, la presiuni variate (10Pa, 30Pa, respectiv 50Pa). De asemenea, pe parcursul depunerii, substraturile au fost mentinute la temperatura camerei sau incalzite la 450C. Post-depunere s-au efectuat atat un tratament termic de stabilizare a structurii filmului oxidic cat si depunerea unor electrozi interdigitati de platina.
Structurile de senzori conductometrici astfel obtinute au fost supuse testelor de detectie de CO in atmosfera controlata de azot. Testele au fost efectuate la temperaturi variate- intre 200C si 400C (gama de temperaturi tipice de operare ale unui senzor conductometric)- si pentru diverse concentratii de CO (100ppm, 10ppm, respectiv 1ppm).
Atat inainte cat si ulterior testelor de sensing, filmele de oxizi au fost supuse unor investigatii fizico-chimice (microscopie electronica de baleiaj, spectroscopie de raze X pentru dispersia energiei, microscopie de forta atomica, difractie de raze X) cu scopul de a caracteriza suprafetele atat dupa tratamentul termic post-depunere cat si dupa efectuarea testelor de sensing in vederea observarii eventualelor schimbari morfologice si/sau chimice aparute in timpul exploatarii senzorului. Totodata, am urmarit optimizarea atat din punct de vedere chimic, cat si structural a senzorilor conductometrici, in vederea imbunatatirii stabilitatii lor, a sensibilitatii si implicit, a capabilitatii de detectie a concentratiilor mici de CO. Astfel, folosind aceste structuri depuse in laboratorul nostru, s-au detectat cu succes concentratii de 1ppm de CO.

Faza nr. 31

Responsabil: Dr. I. Tiseanu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Elaborarea si validarea unui concept tehnic de platforma imagistica multimodala (CT, XRF, XEOL THz) pentru probe biologice"

Rezumat: În această etapă s-a elaborat si testat un nou concept tehnic de platforma de imagistica şi iradiere pentru probe biologice si/sau modele de animale de laborator.
Echipamentul prezentat este dedicat analizei prin tomografie de raze X având la bază noi tehnici de tomografiere ce permit analiza obiectelor atât prin rotaţia acestora cât şi prin menţinerea lor fixă pe parcursul achiziţiei de date.
Validarea echipamentelor a constat în realizarea unor măsurători dozimetrice in fascicul pentru controlul dozei livrate pe probă pe parcursul unei expuneri/scanari precum şi in testarea proprietăţilor de îmbunătăţire a contrastului radiologic a unor solutii pe baza de nanoparticule de aur. Astfel s-au pus în evidenţă condiţiile de obţinere a unui contrast optim prin varierea parametrilor de funcţionare a sursei de raze X si a concentraţiei de nanopaticule. Întrucât aceste echipamente au fost realizate pentru iradierea şi analiza probelor biologice, solutiile de nanoparticule evaluate au fost analizate atât direct (în stare brută) cât şi in structuri complexe (fantome) care simuleaza modele de animale de laborator.
O nouă tehnică de scanare imagistica prin micro-fluorescentă de raze X a fost implementată în cadrul platformei de imagistică şi iradiere, prin intermediul căreia s-a aratat nivelul crescut de sensitivitate a metodei la variatii mici de concentratie a nanoparticulelor de aur.
Pentru analiza probelor cu proprietăţi de luminiscenta indusa s-a dezvoltat un sistem de excitare cu raze X care să permită măsurarea spectrelor de luminescenţă în timpul scanarii tomografice sau prin fluorescenta. Acest sistem a fost de asemenea testat atât pe pulberi excitate direct cât şi pe pulberi inglobate in probe test (fantome).
Prin testarea şi validarea performantelor platformei de iradiere si a tehnicilor de imagistică multimodală elaborate de grupul de micro-tomografie din INFLPR, s-a atins obiectivul principal al fazei.

Faza nr. 32

Responsabil: Dr. S. Amarandei

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Investigarea propagării unor fascicule structurate prin turbulenţă atmosferică"

Rezumat: Am investigat propagarea fascicule nedifractante aleatoare prin turbulenţa indusă termic folosind un montaj experimental bazat pe un modulator spaţial de fază a luminii. Am arătat că, în interiorul zonei de propagare nedifractanta, deşi forma ciorchinilor de speckle-uri înşiruite din profilul transversal se modifică, mărimea medie a speckle-ului rămâne aproximativ constantă după trecerea prin turbulenţă. O posibilă explicaţie a acestei imunităţi la turbulenţă este sugerată de valoarea mică (de ordinul micronilor) a lungimii de coerenţă a fasciculelor, care face ca aceasta să fie substanţial mai mică decât lungimea caracteristică a fluctuaţiilor indicelui de refracţie al turbulenţei.

Faza nr. 33

Responsabil: Dr. B. Mitu/ Dr. V. Satulu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Studiul procesului de depunere a structurilor planare cu alternanta compozitionala si a influentei parametrilor de proces asupra proprietatilor acestora"

Rezumat: Obiectivele acestei faze au constat in studiul comportamentului speciilor emisive din plasma care asista procesul de depunere a structurilor alternante, respectiv caracterizarea compozitiei elementale si a legaturilor chimice aferente fiecaruia dintre straturile componente ale structurilor alternante, in functie de parametrii experimentali de sinteza.
Rezultatele releva prezenta speciilor emisive cu continut de hidrogen (radical CH si linia Ha) ce asista procesul de depunere a carbonului hidrogenat, respectiv modul in care liniile de ArI pot fi utilizate pentru monitorizarea procesului PVD a materialului fluorurat. Masuratorile compozitionale au permis evaluarea legaturilor chimice din filmele componente ale structurilor, a dependentei acestora de puterea RF aplicata, care demonstreaza ca in cazul valorilor de putere reduse gradul de disociere a precursorilor este mai scazut si continutul de hidrogen, respectiv fluor, este mai mare. De asemenea, a fost elaborata o metoda de monitorizare a procesului de depunere a structurilor cu alternanta compozitionala pe baza emisiei optice a speciilor excitate care permite obtinerea unor materiale cu compozitie controlata si perioadica in adancime.

Faza nr. 34

Responsabil: Dr. M. Scarisoreanu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Sinteze si depuneri de nanostructuri obtinute prin tehnici laser, pentru aplicatii ca biosenzori sau acoperiri antimicrobiene"

Rezumat: Particule cu miez pe baza de fier si acoperit cu strat de ZnO de dimensiuni nanometrice au fost obtinute prin piroliza indusa cu laserul din vapori de dietil zinc (ca donor de Zn)si pentacarbonil de fier (ca precursor de miez de fier), oxigen (ca oxidant) – dar in cantitati reduse, strict controlate - si etilena (ca sensibilizator). Prezenta fazelor de ZnO si ca celor pe baza de fier (carburi, oxizi) a fost dovedita prin tehnici de XRD si SAED, iar compozitia evaluata prin EDS si XPS. Morfologia miez-coaja a acestor nanocompozite a fost certificata prin imagistica TEM, iar proprietatile magnetice ecaluate prin curbele de magnetizare. Nanopulberea optimizata a fost dispersata in mediu apos in prezenta de L-dopa si a dovedit efect de distrugere a celuleor tumorale, neafectand pe cele sanatoase in sttudii in-vitro. Pulberile din setul Fe@ZnO si din alt set (sintetizat tot prin piroliza laser) de tip titania nanometrixca notat TiOx au fost dispersate (40 g/l) in etanol absolut si sonicate in baia de ultrasunete, Cu o micropipete s-au extras din dispersie 100 µl ce s-au depus pe suporturi de sticla optica (10x10 mm2) sau placute de Si (100) avand contacte electrice distantate la 200µm prin pipetarea volumului selectat in timp ce proba se roteste la 2000 rot/min. Filmele submicronice rezultate au fost omogene si transparente in vizibil (masurate pe cele depuse pe suporturiile de sticla prin UV-Viz). Filmele depuse pe suporti de Si avand contacte de Au indica ca nanoparticulele de tip Fe@ZnO4 au o rezistenta cuprinsa intre 350 Ω si 20 KΩ, iar tendinta este aceea ca filmele cresc in conductivitate cu diminuarea concentratiei de Zn. Filmul nanostructurat pe baza de TiO2NP prezinta o rezistenta de peste 20 MΩ comportandu-se ca un dielectric. Nanoparticule pe baza de TiO2 au fost inglobate in matrice de hidrogel din acid poliacrilic reticulat, dovedind proprietati de inhibare a dezvoltarii coloniilor de bacteii patogene din specia Staphylococcus Aureus, spre deosebire de gelul martor de poliacrilat de sodiu-polivinilpirolidona.

Faza nr. 35

Responsabil: Dr. D. Miu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: "Depunerea si caracterizarea filmelor de SnO2 pentru senzori si celule fotosolare"

Rezumat: Obiectivul etapei a fost realizarea filmelor de SnO2 depuse prin metoda ablatiei laser folosind laser de picosecunde, in atmosfera controlata, cu aplicatii in celule solare cu colorant si senzori. SnO2 s-a dovedit a fi un bun candidat pentru acest tip de celule deoarece are mobilitate de doua ori mai mare a electronilor comparativ cu TiO2. Folosirea laserului cu picosecunde, s-a dovedit a fi foarte eficent in depunerea filmelor care sa indeplineasca cerintele unui fotoelectrod intr-o celula solara si a unui film sensibil in cazul senzorilor cu unde acustice. Aceste filme trebuie sa aiba o porozitate crescuta pentru a absorbi colorantul in cazul celulelor si a facilita ad si absorbtia moleculelor gazului de catre filmul sensibil in cazul senzorilor. De asemenea, filmul trebuie sa fie format din particule cat mai mici si uniforme ca sa nu influenteze raportul semnal/zgomot.
Pentru depunerea filmelor s-a folosit un laser Nd:YVO4 cu durata pulsului de picosecunde (355 nm/ 50 kHz, 0.25 W) directionat catre o tinta metalica de staniu. S-a lucrat la urmatoarele presiuni de oxigen 150, 300, 450 si 900 mTorr. Filmele au fost depuse pe FTO la RT si tratate in atmosfera de oxigen la 350-650 0C. S-au investigat filmele din punct de vedere al structurii, compozitiei, morfologiei (suprafata si in sectiune), grosime, porozitate si optic. S-a studiat influenta parametrilor experimentali de depunere asupra caracteristicilor filmelor. Din analizele de difractie de raze X s-a obtinut ca filmele au fost complet oxidate dupa tratament in atmosfera de oxigen la 550 0C. Din punct de vedere morfologic, filmele au prezentat o porozitate crescuta cu cresterea presiunii oxigenului in camera de depunere; dimensiunea particulelor a fost intre 37 nm si 480 nm. S-a observat ca pe masura ce filmele au fost tratate termic, dimensiunea particulelor a fost mai mica. In ce priveste grosimea filmelor, dupa tratament filmele au fost mai subtiri. La temperatura camerei grosimea filmelor a fost intre 2,03-3,42 µm; la 550 0C, grosimea a fost intre 1,10-1,57 µm; de asemenea s-a observat o scadere a grosimii filmului cu cresterea temperaturii. In ce priveste porozitatea filmelor, cu cresterea presiunii oxigenului, filmele au devenit din ce in ce mai poroase. Astfel, la cea mai mica presiune a oxigenului (150 mTorr), filmul este mai putin poros decat in cazul in care presiunea a fost de 900 mTorr cand s-au format clusteri de particule. Cea mai buna transmisie a fost obtinuta pentru filmele tratate la 550 0C si la presiunea de 150 mTorr.