Shema de realizare a proiectului 18 13 01 01 - Etapa a IV-a


Faza nr. 11

Responsabil: Dr. N. Scarisoreau

Termen de predare: 10.12.2018

Titlu: "Sinteza de straturi subtiri de noi materiale avansate bazate pe perovskiti ecologici BCTZ si BFO dopati cu pamanturi rare (Pr3+, Eu3+, Gd3+ sau Dy3+) si determinarea proprietatilor functionale optice, electrice si fotocatalitice ale acestora"

Rezumat: In cadrul acestei faze au fost obtinute straturi subtiri de noi materiale avansate bazate pe perovskiti ecologici dopati cu pamanturi rare (Pr3+, Eu3+, Gd3+ sau Dy3+) si au fost determinate proprietatile functionale optice, electrice si fotocatalitice ale acestora. Astfel, au fost efectuate urmatoarele:
- studiul proceselor fizico-chimice implicate in evolutia proprietatilor functionale optice, electrice si fotocatalitice in urma inducerii controlate de constrangeri structurale prin dopaj cu elemente de pamanturi rare si tipul de substrat utilizat.
- integrarea straturilor subtiri in dispozitive de test senzoristice bazate pe cuplajul de proprietati functionale piezoelectric-luminiscenta.
Filmele subtiri de Eu:BFO au fost obtinute utilizand tehnica de depunere laser pulsata (PLD) plecand de la o tinta ceramica de Eu:BFO, iradierea fiind facuta cu ajutorul unui laser excimer cu emisie la lungimea de unda 193nm. Substraturile folosite au fost de asemenea oxizi perovskitici si anume: SrTiO3 (STO) si SrTiO3 dopat cu Nb (STON).
Analizele AFM si PFM (piezoelectric force microscopy) confirma ipoteza ca introducerea dopantului europiu (Eu) contribuie la perturbarea cristalinitatii materialului depus. Acest lucru se traduce prin prezenta unor cristalite avand dimensiuni relativ mici in raport cu cele ale materialului nedopat (BFO). Tehnica de catoduluminescenta in situ FE-SEM (CL-SEM) a fost utilizata pentru verificarea proprietatilor electronice, i.e. emisie fotonica prin excitare cu fascicol de electroni, precum si a calitatii si a modului de acoperire a substraturilor de catre straturile subtiri de Eu:BFO depuse prin PLD in diferite conditii experimentale, e.g. numar de pulsuri laser de iradiere tinta, natura substratului.
Au fost testate in cazul reactiei fotocatalitice de descompunere fotochimica a moleculei de apa in vederea producerii de hidrogen (H2) si oxigen (O2). Pentru iradierea probelor, s-a folosit atat o dioda laser cu emisie la 404 nm avand o putere de ~5.7mW, cat si un monocromator cu filtre, avand emisie pe un domeniu mai larg al spectrului 370-700nm. S-a urmarit, de asemenea, studiul comparativ al probelor de BFO si BEFO, cat si influenta lungimii de unda si puterea fluxului luminos asupra probelor iradiate. Rezultatele experimentale obtinute, confirma rezultatele teoretice, eficienta filmelor subtiri ce contin dopantul Eu3+ in structura sa este crescuta, in comparatie cu oxidul pur de BFO.

Faza nr. 12

Responsabil: Dr. I. Tiseanu

Termen de predare: 10.12.2018

Titlu: "Dezvoltarea unui sistem de metrologie pentru industrie si cercetare prin tomografie de raze X"

Rezumat: Tomografia de raze X 3D cantitativa este o metoda relativ noua de masurare a dimensiunilor, unghiurilor, formelor si a abaterilor de la acestea.
In Romania nu exista in prezent sisteme tomografice 3D autorizate sa ofere masuratori dimensionale de precizie pentru o gama diversa de materiale si componente industriale. Cercetarile privind realizarea unor astfel de sisteme sunt inca la inceput si pe plan international. Principiile utilizarii tomografelor industriale la masurari coordonate sunt marginal descrise in standardul international ISO 15708-2. Recomandari mai avansate privind asigurarea calitatii in practicile de masurari dimensionale prin tomografie 3D sunt prezentate in standardul german VDI/VDE 2630.
In aceasta lucrare s-a realizat proiectarea si constructia unui sistem tomografic de mare rezolutie spatiala si cu mare putere de penetrare prin materiale si componente relevante pentru cercetare si industrie. Pentru controlul manipulatorului tomografic si achizitia de imagini de mare rezolutie spatiala s-au realizat pachete de programe in mediul de programare LabView. De asemenea s-au implementat pachete de programe comerciale si proprietare pentru reconstructia tomografica.
Validarea conceptului de sistem tomografic cu performante metrologice s-a facut prin intercompararea masurarilor de dimensiuni, forme si abateri de forma realizate prin tomografie 3D si prin metode metrologice conventionale (scanare optica si triangulatie) pe probe etalon. Probele etalon au fost concepute pentru evaluarea preciziei de masura a sistemului tomografic in aplicatii de microtomografie (voxel <3 µm) si de tomografie pe probe industriale (voxel >10 µm). Masurarile de coordonate pe volumul reconstruit s-au realizat cu modulul de metrologie din pachetul de programe commercial VGSTUDIO MAX 3.2. Software-ul de reconstructie 3D si analiza ofera posibilitatea de a compara automat dimensiuni cheie din cadrul proiectelor CAD ale probelor cu dimensiunile actuale ale obiectelor respective.
In aceasta faza de realizare si validare a metodei metrologice prin tomografie 3D s-au obtinut in mod consistent precizii de masurare a dimensiunilor probelor etalon mai bune decat 1/5 de voxel, in bun accord cu predictiile teoretice si cu tolerantele nominale prezentate de producatori de top.

Faza nr. 13

Responsabil: Dr. G. Socol

Termen de predare: 10.12.2018

Titlu: "Structuri fotovoltaice de tip Grätzel ce au drept componentă acoperiri pe bază de TiO2"

Rezumat: Am sintetizat prin depunerea laser pulsată (PLD), în diferite atmosfere gazoase (O2, N2, Ar și He), patru loturi de acoperiri TiO2 (TiO2-O2, TiO2-N2, TiO2-Ar și respectiv TiO2-He) cu rol de fotoanod în structura celulelor solare ce au colorantul drept sensibilizator (DSSC). Pentru fiecare lot au fost depuse două straturi de TiO2 (unul subțire nanostructurat și unul mai dens) utilizând un laser cu excimer KrF* (λ= 248 nm și τFWHM = 10 ns) la o rată de repetiție de 10 și respectiv 40 Hz. Morfologia, topografia și structura cristalină a acoperirilor au fost analizate prin microscopie electronică de baleiaj (SEM), microscopie de forță atomică (AFM) și respectiv difracție de raze X (XRD). Din micrografiile SEM s-a putut observa că, în funcție de natura gazului ambiant din timpul depunerilor PLD, apar diferențe morfologice între probele studiate. Mai mult, rezultatele AFM sunt în concordanță cu cele de SEM. Evaluarea cristalografică a probelor de TiO2 a evidențiat prezența unui amestec de faze anatas și rutil, cu cristalinitate scăzută. Studiile privind performanțele fotovoltaice au fost efectuate pentru a înțelege și evalua efectele bistratului TiO2 (în urma interacției cu moleculele de colorant) asupra eficienței celulei.