Shema de realizare a proiectului 19 15 01 01 - Anul 2022 - Etapa I

Faza nr. 93

Responsabil: Dr. B. Mihalcea

Termen de predare: 14.04.2022

Titlu: "Proiectarea și realizarea unui cuptor de ioni. Teste preliminare privind excitarea ionilor stocați utilizând un rezonator coaxial"

Abstract: Sunt discutate problemele legate de proiectarea unei capcane cuadrupolare de RF și a unei surse de ioni integrate, în special problema minimizării potenţialelor electrice de suprafață și a câmpurilor electrice parazite care transformă potențialul electric de stocare într-unul anarmonic și degradează sensibil performanțele capcanei. Apoi, sunt discutate aspecte legate de calculul potențialul electric al capcanei și de proiectarea unui rezonator coaxial, acesta din urmă având rolul de a realiza adaptarea de impedanţă dintre sursa de RF și capcana de ioni. Prin utilizarea unor formule empirice este efectuat un calcul al parametrilor fizici ai rezonatorului și este realizată bobina elicoidală (coaxială) și ecranul magnetic. Apoi, este discutată problema stabilităţii clasice a unui sistem de doi ioni confinaţi într-o capcană Paul 3D de RF, asimilaţi cu doi oscilatori cuplaţi. Sunt obținute soluţiile sistemului de ecuații cuplate care caracterizează dinamica asociată sistemului. În plus, sunt obţinute modurile de oscilaţie ale sistemului de ioni și este demonstrat faptul că, condiţia de cuplaj slab nu este aplicabilă în practică, în timp ce în cazul modurilor colective de mişcare (și a cuplajului puternic) numai un vârf al masei poate fi detectat. Portretele de fază și spectrele de putere reprezentate ilustrează modul în care traiectoria sistemului efectuează o mișcare cuasiperiodică pe suprafața unui tor, denumit tor Kolmogorov-Arnold-Moser (KAM). Pentru a realiza o descriere completă a stabilităţii dinamice a sistemului, este introdus un model care caracterizează stabilitatea și punctele critice prin intermediul matricei Hessiene a potenţialului. Acest model este apoi utilizat pentru a investiga dinamica cuantică pentru sisteme multi-particulă alcătuite din ioni identici, confinaţi în capcane ionice cuadrupolare 2D sau 3D. În final, același model este utilizat pentru a descrie cazul unei capcane combinate 3D cuadrupolare cu simetrie axială, pentru care este obţinută funcţia Hamilton asociată. Distribuţia ionică poate fi descrisă prin intermediul modelării analitice și numerice, utilizând funcţia Hamilton obţinută. Metoda introdusă în cadrul fazei este eficientă pentru a identifica parametrii experimentali adecvaţi pentru diferite tipuri de capcane ionice, prin aplicarea unei metode unitare și coerente, și în special pentru identificarea configuraţiilor de echilibru, de larg interes pentru obţinerea cristalelor de tip Coulomb (cristale ionice) și pentru a implementa operaţiile de logică cuantică. În concluzie, se poate afirma că metoda propusă în cadrul fazei permite identificarea parametrilor experimentali optimi pentru operarea în bune condiţii atât a capcanei cât și a rezonatorului coaxial, astfel încât să se obţină cristalele de tip Coulomb și stocarea stabilă.

Abstract grafic:

În figurile de mai jos au fost ilustrate portretele fazice și spectrele de putere pentru sistemul de doi ioni confinaţi într-o capcană de RF (asimilaţi cu doi oscilatori cuplaţi), pentru diferiți parametri experimentali aleși în mod aleator. Dinamica asociată sistemului este periodică sau cuasiperiodică în majoritatea cazurilor.

Faza nr. 94

Responsabil: Dr. G. Miron

Termen de predare: 14.04.2022

Titlu: "Calculul 3D al ecuațiilor perturbațiilor ideale în plasma tokamak"

Abstract: A fost construit un model spre a fi validat prin intermediul testării comportamentului dinamic al perturbațiilor ideale în plasmele tokamak. Modelul a fost inițial validat pentru cazul perturbațiilor rezistive, neoclasice, iar acum scopul e de a-l testa și în cazul perturbațiilor ideale. Deoarece perturbațiile ideale nu suferă un salt al derivatei radiale a fluxului magnetic perturbat asociat, i.e. practic nu există discontinuitate ci, în mod obișnuit, un gradient al presiunii în plasmă e responsabil de apariția perturbației ideale, rata de creștere a amplitudinii locale și curentul de bootstrap asociat perturbației sunt eliminate din calcul, spre deosebire de cazul rezistiv. Obiectivul fazei e de a testa modelul și codul propuse în raport cu descărcări reale în care a fost raportată existența perturbațiilor ideale. Rezultatele pe care le-am obținut au fost comparate cu rezultatele experimentale prelucrate de softuri de analiză de date ale instalațiilor tokamak unde au avut loc descărcările în plasmă. A fost găsită o bună potrivire dintre calculele noastre și rezultatele experimentale, ceea ce reprezintă un bun argument pentru validitatea modelului nostru. Prin urmare, am oferit un instrument la îndemână, menit a fi testat în raport cu descărcări reale în plasmă, un instrument ce poate fi folosit pentru determinarea unor mărimi din plasmă ce sunt dificil de obținut sau pentru verificarea fiabilității diverselor date diagnostice din plasmă, o chestiune de o importanță deosebită întrucât poate implica schimbări semnificative în mecanismul de detenție și diagnostică al instalației.

Abstract grafic:

Faza nr. 95

Responsabil: Dr. C. Diplașu

Termen de predare: 14.04.2022

Titlu: "Aplicații ale fasciculelor de electroni accelerați în interacția laser-plasmă în medicină, industrie și securitate"

Abstract: În scopul dezvoltării de aplicații ale fasciculelor de electroni accelerați cu laser la CETAL-PW, s-au identificat parametrii experimentali laser-plasmă (energie puls laser, durată puls, spot focal și densitate de gaz, etc.) care influențează în cea mai mare măsură caracteristicile fasciculelor de electroni accelerați în jeturi de gaz supersonice. S-au analizat pe rând parametrii spațio-temporali ai pulsurilor laser ultraintense de femtosecunde și cei ai țintei gazoase (jet de gaz supersonic), punându-se în evidență metodele de variere și optimizare pentru obținerea de fascicule de electroni cu stabilitate spațială ridicată, coaxiale cu fasciculul laser, și cu spectre continue sau cvasi-monoenergetice. S-a arătat că densitatea gazului din jet este un parametru decisiv în selecția tipurilor de spectre energetice de electroni, cu implicații directe în alegerea tipului de aplicații la care pot fi folosiți. Concret, spectrele continue cu variație exponențială simulează mediul de radiație din jurul planetelor fiind de interes pentru industria spațială pentru faptul că se pot testa componentele electronice care urmează să fie folosite la viitoarele misiuni spațiale (ex. misiunea JUICE a Agenției Spațiale Europene – ESA). Pe de altă parte, electronii accelerați cu spectrele cvasi-monoenergetice în domeniul 100 - 250 MeV (așa numiții electroni de foarte mare energie VHEE) au devenit în ultimii ani de mare interes pentru comunitatea medicală angrenată în tratarea cancerului prin radioterapie.
De asemenea, s-a propus o metodă alternativă de evaluare a fluenței de electroni bazată pe detecția pulsurilor electromagnetice (EMP) în cazul aplicațiilor pentru care nu mai este posibilă diagnostica fasciculului de electroni cu ecranul scintilator LANEX.
S-a realizat un sistem de iradiere cu electroni care permite o scanare X-Y-Z a probelor (biologice, electronice, etc.) și s-au făcut teste preliminare de iradiere în vederea dezvoltării de aplicații în medicină, științe spațiale și securitate. Doza totală de iradiere cu fascicule de electroni integrată pe toate pulsurile campaniei de testare a fost evaluată la o valoare relativ mică (0.12 Gy), dar ținând cont că pulsurile sunt ultrascurte, adică de ordinul ps, debitul de doză este foarte mare, ceea ce poate duce la efecte semnificative în anumite tipuri de aplicații.

Abstract grafic:

Faza nr. 96

Responsabil: Dr. M. Nistor

Termen de predare: 14.04.2022

Titlu: "Funcționalizarea filmelor subțiri de oxizi în plasmă"

Abstract: A fost evidențiat efectul funcționalizării în plasmă netermică de hidrogen asupra filmelor subțiri de oxid de indiu prin măsurări electrice și optice și analiză de suprafață. Proprietățile optoelectronice ale filmelor subțiri funcționalizate au fost îmbunătățite, obținându-se valori optimizate pentru o durată de tratament în plasmă netermică de hidrogen de 30 minute. De asemenea, proprietățile filmelor subțiri funcționalizate sunt reproductibile și stabile în timp.

Abstract grafic:

Faza nr. 97

Responsabil: Dr. M. Zamfirescu

Termen de predare: 12.05.2022

Titlu: "Fabricare de microstructuri în polimeri și sticle pentru microacceleratoare de electroni prin scriere directă cu laser folosind procese multifotonice"

Abstract: În această etapă de proiect a fost dezvoltată o metodă de fabricare a microstructurilor DLA prin tehnologia bazată pe fotopolimerizare de doi fotoni cu pulsuri laser ultrascurte. Au fost determinați parametrii optimi de procesare prin scriere directă cu laser pentru a compensa efectele de îngroșare a muchiilor microstructurii din polimer, păstrând abaterea dintre dimensiunile proiectare și cele fabricate la un nivel de sub 5%, pentru detalii ale structurii periodice de ordinul a 1 μm. Prin simulare numerică au fost stabilite geometrii optime de obținere a efectului de intensificare optică în câmp apropiat și s-au stabilit etapele tehnologice de realizare a structurilor de tip DLA. Acest studiu deschide persective pentru o nouă temă de cercetare, unică la nivel național, cu impact în domeniul dezvoltării de surse miniaturizare de radiații.

Abstract grafic:

Faza nr. 98

Responsabil: Dr. G. Crăciun

Termen de predare: 12.05.2022

Titlu: "Măsurări dozimetrice și evaluarea radioprotecției la un accelerator liniar de electroni de 6 MeV; dimensionarea ecranelor de protecție"

Abstract: Radioprotecția este un domeniu interdisciplinar care are drept scop realizarea protecției individului și a mediului față de acțiunea unui tip de radiații și anume acelea care pot produce efecte biologice. Principiile generale de radioprotecție conform Comisiei Internaționale de Protecție Radiologică (ICRP) sunt: principiul justificării, principiul optimizării protecției și principiul aplicării limitelor dozei. În vederea asigurării radioprotecției la utilizarea unui accelerator liniar de 6 MeV, ecranele de protecție trebuie dimensionate astfel încât cele trei principii ale radioprotecției să fie îndeplinite simultan. Se identifică apoi documentele de referință din legislația națională a domeniului nuclear, precum și standardele internaționale de calcul de ecrane de radioprotecție (ex: Legea nr. 111/1996 privind desfășurarea în siguranță, reglementarea, autorizarea și controlul activităților nucleare modificată 2018, Normele privind cerințele de bază de securitate radiologică modificate 2018, standardul ANSI/HPS N43.3-2008), se declară caracteristicile tehnice ale instalației radiologice care intervin în calculul ecranelor, se declară ipotezele de calcul și dozele maxim admise și se calculează dimensiunea ecranelor de protecție la radiația primară, secundară și împrăștiată. Pentru ecranarea radiațiilor primară și de fugă, emise de un accelerator liniar de 6 MeV, este necesară o grosime de beton de 120 cm.

Abstract grafic:

Faza nr. 99

Responsabil: Dr. O. Toma

Termen de predare: 14.06.2022

Titlu: "Sinteză și proprietăți ale pulberilor nanometrice de granați partial dezordonați dopați cu ioni de pământuri rare"

Abstract: Este prezentată sinteza unor granați partial dezordonați dopați cu Er³⁺, sub formă de pulberi nano-cristaline, prin metoda sol-gel. Granații investigați sunt (Ca_2.94Er_0.03Li_0.03)Li_0.275Nb_1.775Ga_2.95O₁₂ (CLNGG - Calcium Lithium Niobium Gallium Garnet) și Er:Y₃Al_5-xGa_xO₁₂ (YAGG - Yttrium Aluminum Gallium Garnet). Au fost sintetizate probe de YAGG cu concentrații de Ga de x= 1.5, 2.5, 3.5. Concentrația de Er³⁺ în toate probele a fost de 1% atomic.
Caracterizarea structurală prin difracție de raze X a pus în evidență formarea fazei de granat în toate probele sintetizate, cu dimensiuni ale cristalitelor sub 100 nm. În cazul CLNGG, a fost pusă în evidență prezența unor faze cristaline nedorite care însă nu contribuie semnificativ la luminescența probei. În cazul YAGG, a fost necesar un tratament termic care a redus concentrația fazei monoclinice nedorite până la un nivel nesemnificativ, crescând în același timp dimensiunea medie a cristalitelor. Constanta de rețea a compusului YAGG crește cu creșterea concentrației de Ga³⁺ (raza ionică a acestuia fiind mai mare decât a Al³⁺), conform legii lui Vegard.
Au fost înregistrate spectrele de absorbție și luminescență ale probelor sintetizate. Spectrele de luminescență ale Er:YAGG prezintă linii semnificativ mai largi decât cele ale Er:YAG, fapt ce poate fi explicat prin dezordinea locală indusă de ocuparea aleatorie a pozițiilor octaedrice și tetraedrice de către ioni de Al³⁺ și Ga³⁺. Intensitatea luminescenței probelor de Er(1%):Y₃Al_5-xGa_xO₁₂ crește cu concentrația de Ga³⁺ datorită micșorării energiei maxime a fononilor rețelei cu creșterea concentrației de Ga³⁺ (mai greu decât Al³⁺).

Abstract grafic:

Faza nr. 100

Responsabil: Dr. C. Luculescu

Termen de predare: 14.06.2022

Titlu: "Aplicații ale spectroscopiei laser pentru identificarea combinațiilor de substanțe active"

Abstract: În acest studiu am încercat să evaluez variația cu temperatura a enantiomerilor ibuprofenului în formulări medicamentoase comerciale. Studiul este important atât ca metodă de analiză a degradării formulărilor medicamentoase, cât și ca metodă generală de analiză a compușilor activi chirali. Spectrele Raman pentru 5 medicamente pe bază de ibuprofen ca ingredient activ au fost achiziționate folosind radiație laser de excitare în vizibil (532 nm) și infraroșu apropiat (785 nm), atât pentru nucleu, cât și pentru film. Rezultatele sunt afectate puternic de fluorescență, în special a filmului. În general, semnalul obținut se poate prelucra pentru eliminarea contribuției datorate fluorescenței. Analiza Raman a medicamentelor pe bază de ibuprofen se poate efectua neinvaziv, nedistructiv, prin blistere cu radiație laser de probă în NIR și cu puteri suficient de mari astfel încât adâncimea de penetrare să depășească grosimea filmelor. Studiul activității optice Raman în funcție de temperatură s-a efectuat pe nucleele formulărilor medicamentoase pe bază de ibuprofen în zona frecvențelor medii și în zona frecvențelor joase. În zona frecvențelor medii nu au fost observate diferențe în activitatea optică Raman. În zona frecvențelor joase am reușit să pun în evidență modificări în activitatea optică între modurile de vibrație de la ~69 cm^-1 și ~79 cm^-1. Diferența este mică, apare la polarizare de 90^o pentru semnalul împrăștiat și ar trebui confirmată de măsurări cantitative. Pe măsură ce probează modurile vibraționale intermoleculare legate la ordinea pe distanță lungă (adică, cristalinitatea), această tehnică este utilă în special pentru investigarea proprietăților în stare solidă și care este adaptată pentru analiza calitativă și cantitativă a medicamentelor cristaline și amorfe.

Abstract grafic:

Faza nr. 101

Responsabil: Dr. I. Nicolae

Termen de predare: 14.07.2022

Titlu: "Îmbunătățirea sensibilității senzorilor prin dezvoltarea unei noi tehnici de analiză a semnalului bazată pe analiza spectrului Fourier a instabilităților de fază"

Abstract: Sensibilitatea și limita de detecție a senzorilor SAW au fost îmbunătățite prin dezvoltarea și implementarea unei noi tehnici de detecție bazată pe rezonanța acustică a straturilor chemoselective ale senzorilor SAW. Această nouă tehnică de detecție constă în variația controlată a frecvenței de rezonanță a oscilatorului SAW prin modificarea factorului de amplificare din bucla de feedback a acestuia. Datorită dependenței neliniare a proprietăților acustice ale stratului chemoselectiv de amplitudinea de oscilație, modificarea amplificării duce la schimbarea frecvenței de rezonanță. Caracteristica amplificare-frecvență a oscilatorului SAW prezintă elemente specifice acusticii stratului chemoselectiv, cum ar fi frecvențele de rezonanță ale acestuia. Acestea pot fi puse în evidență cu ușurință, deoarece corespund unei discontinuități pronunțate a caracteristicii amplificare-frecvență. Variația locației specifice a acestei discontinuități poate fi folosită ca indicator pentru prezența analitului. Metoda a fost demonstrată pentru filme subțiri nanostructurate, rezultatele măsurărilor indicând o creștere a limitei de detecție de la 203 ppm pentru tehnica convențională, la 28.8 ppm cu noua tehnică.
Interacțiile acustice strat-SAW au fost studiate pentru straturi de diferite grosimi și suprafețe, precum și pentru straturi cu conținut diferit de nanoparticule de Fe₃O₄.
Evaluarea caracteristicilor amplificare-frecvență a straturilor cu concentrație diferită de nanoparticule a pus în evidență efecte concretizate prin modificarea poziției saltului de frecvență, valoarea frecvenței maxime și prezenta unor caracteristici ce sugerează efecte acustice specifice polimerului fără conținut de nanoparticule. Efectele constatate au fost explicate prin creșterea rigidității straturilor datorită prezenței nanoparticulelor de Fe₃O₄, și prin creșterea masei straturilor prin adaos de material cu densitate crescută.

Abstract grafic:

Faza nr. 102

Responsabil: Dr. I. Urzică

Termen de predare: 14.07.2022

Titlu: "Studierea cu metode optofluidice și complementare a suprafețelor nemetalice modificate prin expunere la fascicule laser"

Abstract: Cercetarea în nanoștiință și nanotehnologie este puternic încurajată și dezvoltată în zilele noastre datorita impactului său pozitiv asupra dezvoltării de noi domenii precum nano-biologie, nanoelectronică, nano-fotonică și micro- și nano-fluidica. Recent, suprafețele superhidrofobe, pentru care unghiul de contact cu apa este mai mare de 150° și unghiul de alunecare mai mic de 10°, au primit atenție datorită numeroaselor aplicații biologice până în industrie.
Obiectivul fazei a fost să se proiecteze și să se realizeze un sistem inovator, flexibil și cu costuri reduse pentru producerea de suprafațe metalice superhidrofobe. Scopul principal al acestui pattern metalic este obținerea unui dispozitiv de amprentare care să fie utilizat pe materiale polimerice precum polidimetilsiloxan pentru obținerea de suprafețe superhidrofobe.

Abstract grafic:

Faza nr. 103

Responsabil: Dr. C. Ristoscu

Termen de predare: 14.07.2022

Titlu: "Filme subțiri de apatită biomimetică- chitosan și uleiuri esențiale cu efect antimicrobian"

Abstract: În ultima vreme, rezistența la antibiotice a microorganismelor a devenit o preocupare serioasă în domeniul sănătății, ducând la dezvoltarea de noi strategii de combatere a infecțiilor nosocomiale. O soluție este utilizarea uleiurilor esențiale pentru a realiza controlul asupra microorganismelor rezistente la antibiotice. Se știe de multă vreme că plantele medicinale naturale produc componente bioactive care au proprietăți antimicrobiene, antifungice, antivirale și insecticide puternice și prezintă un mare interes pentru utilizarea lor ca agenți terapeutici.
Această fază a inclus sinteza prin tehnica de evaporare laser pulsată asistată de o matrice (MAPLE) de filme subțiri funcționalizate și caracterizarea acestora. Filme subțiri din apatită -chitosan-ulei esențial de eucalipt (ACP-CHT-EEO) au fost sintetizate prin MAPLE folosind o sursă laser cu excimer KrF*(λ = 248 nm, τ_FWHM≤ 25 ns). Au fost efectuate studii pentru stabilirea fluenței optime, a solventului, precum și a geometriei set-up-lui experimental cu scopul obținerii unor acoperiri uniforme, omogenene şi aderente. În continuare, filmele obținute, cu o grosime de aproximativ 650 nm (măsurată cu un profilometru XP2 Ambios (SUA), cu rezoluție verticală de 0,1 nm și având un senzor optic de măsurare a înălțimii), au fost supuse unor investigații complexe morfologice, compoziționale și biologice. Morfologia suprafeței este cea caracteristică structurilor depuse cu ajutorul laserului, compuse din granule nanometrice de formă rotundă (atribuite CHT) și picături (de diferite forme, apărute în urma dispersiei uleiului esențial în matricea ACP-CHT), acestea din urmă având un impact neglijabil asupra omogenității acoperirilor MAPLE. Toate aceste observaţii au fost confirmate şi de investigaţiile prin microscopie de forţă atomică.
Integritatea funcțiilor chimice și stoichiometria materialului depus nealterat a fost demonstrată aplicând spectroscopia în infraroşu cu transformată Fourier (FTIR). Acoperirile MAPLE funcționalizate cu ACP-CHT-EEO, cu toate că au prezentat un puternic caracter inhibitor asupra tulpinilor microbiene investigate, respectiv Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa au prezentat un grad crescut de citotoxicitate.
Prin urmare, în urma caracterizărilor efectuate în cadrul acestei faze, următoarele investigații trebuie directionate către identificarea rețetei optime de material (o concentrație mai redusă de ulei esențial de eucalipt) pentru care filmele fabricate să poată asigura un spectru larg de protecție antimicrobiană (şi pentru ciuperci) concomitent cu o biocompatibilitate semnificativ îmbunătățiță.

Abstract grafic:

Faza nr. 104

Responsabil: Dr. Fl. Dumitrache

Termen de predare: 15.08.2022

Titlu: "Dezvoltarea de retete tehnologice pentru prepararea de nanofluide magnetice stabilizate pentru aplicatii bio-medicale sau farmacologice"

Abstract: În acest studiu sunt dezvoltate soluții tehnologice privind sinteza de nanoparticule prin piroliză laser, eventual protecția acestora cu agenți stabilizanți. Se realizează trei studii parametrice, unul ce folosește etena ca gaz senzitivant și vizează analizarea influenței ponderii de oxidant din amestecul reactiv în sinteza NPs- oxid de fier, al doilea ce folosește izopropanolul ca senzitivant și urmărește influența debitului total reactiv și implicit a timpului de rezidență în flacără asupra structurii și morfologiei NPs de oxid de fier și un studiu relativ la sinteza de NPs cu proprietăți catalitice pe bază de TiO2 urmărind influența elementului de decorare (Pt, Pd) ori a dopantului (V, W) și a nivelului de decorare/dopare, în esență urmărind prepararea de nanostructuri hibride: magnetic/ fotocatalitic. Pulberile sintetizate prin piroliza laser sunt analizate prin XRD, EDS, XPS, BET și TEM apoi sunt evaluate proprietățile magnetice. În condiții determinate se obțin nanoparticule tip SPION cu dimensiune de cristalit fiind 4-10 nm, cu magnetizare de saturație ridicată (30- 100 emu/g) și dispersare facilă în medii apoase. Pulberile pe bază de TiO2 și decorate cu metale nobile sunt analizate morfo-structural, ulterior este evidențiat efectul fotocatalitic de degradare a CH3OH sub acțiunea luminii solare simulate. Pornind de la acele NPs cu proprietăți morfo-structurale promițătoare se studiază optimizarea procesului de preparare de suspensii stabilizate de NPs magnetice în fluide bio-utile și integrarea acestora în microstructuri ordonate obținute prin auto-asamblare. În acest sens se evaluează stabilitatea NPs în fluide organice (toluen, cloroform sau DMSO) folosind acidul oleic ca stabilizant, obținând rezultate remarcabile (Z-size ~50-100 nm constante în timp). Pentru apa distilată ca fluid de bază NPs de oxid de fier obținute prin ambele proceduri generează o bună stabilitate electrostatică atât timp cât Ph-ul este unul slab acid (~4.5-6.5), se obțin valori de 100-300 nm pentru Z size și 35-45 mV pentru Z-potential. Pentru mediile acide stabilizarea cu chitosan a permis obținerea unor suspensii stabile în timp cu valori de ~100 nm Z-Size constante în timp și peste 60 mV Z-Potential, caracteristicile unei suspensii foarte stabile în timp. Pentru PBS ca fluid de bază este dezvoltată o metodă de preparare ce folosește L-Dopa ca stabilizant, testele preliminare indică o mică diminuare a viabilității celulare când mediul de cultura este expus la suspensia de NPs stabilizată. Prin metode de autoasamblare sunt realizate patternuri de tip cristal coloidal din polistiren pentru utilizarea lor drept scaffolduri, evaluarea nivelului de ordonare este ilustrat prin analize SEM.

Abstract grafic:

Faza nr. 105

Responsabil: Dr. C. Gheorghe

Termen de predare: 14.09.2022

Titlu: "Noi sisteme și procese de sensibilizare a emisiei în materiale active cristaline și ceramice dezordonate compoziţional. Mediu cristalin Er³⁺: ABC₃O₇ pentru emisie laser la 3 μm cu aplicaţii în medicină și biologie"

Abstract: I. Scopul investigaţiilor din acestă etapă este caracterizarea spectroscopică a ceramicilor de tip granat Ca₃(Nb,Li,Ga)₅O₁₂ (CLNGG) dopate cu ioni Ce³⁺ și co-dopate cu ioni RE³⁺ (Sm, Dy) precum și cu sisteme de doi ioni (Sm, Dy) și (Tb, Dy) și de trei ioni (Sm, Dy, Ce) și (Sm, Tb, Ce) în scopul evaluării lor ca materiale laser sau fosfori în domeniul vizibil. Astfel, s-au identificat noi sisteme luminescente cu emisie în domeniul spectral alb, având la bază transferul de energie între ionii dopanţi selectaţi în diferite combinaţii ionice. Prin modificarea concentrației de ioni de dopanţi și selectarea unei lungimii de undă de excitație adecvată, s-a obţinut emisie în alb, în probe CLNGG dopate cu sistemele de doi ioni (Ce, Sm) și (Ce, Dy). Rezultatele obţinute pe aceste ceramici co-dopate sugerează că acestea pot fi utilizate ca materiale pentru fosfori cu emisie în alb. Alte cercetări sunt în curs de desfășurare.
II. Cristalul SrLaGa₃O₇ dopat cu Er³⁺ și co-dopat cu Yb³⁺ (SLGO :Er: Yb) a fost crescut cu succes prin metoda Czochralski (Cz) în cadrul laboratorului de Electronica Cuantică a Solidului. Spectrul de raze X pe pulberea de cristal evidențiază în mod clar prezența fazei tetragonale unice cu grupul spațial P-421m. Au fost măsurate și investigate spectrele de transmisie și fluorescență, precum și curbele de dezintegrare a fluorescenței pentru cristalul Yb,Er: SLGO. Au fost investigate cinci lungimi de undă de pompaj: 300 nm, 488 nm și 825 nm, 894 nm și 975 nm (corespunzător pompajului prin up-conversie). Cea mai mare transmitanţă poate ajunge la 76% la 3000 nm când măsurăm perpendicular pe axa de creștere a cristalului (proba 4). Rezultatele obţinute demonstrează că cristalul Yb,Er: SLGO este un material laser excelent pentru emisie laser în infraroșu apropiat și mediu.

Abstract grafic:

Faza nr. 106

Responsabil: Dr. I. Anghel

Termen de predare: 14.09.2022

Titlu: "Microstructuri fotonice obţinute prin procesarea materialelor semiconductoare cu pulsuri laser ultrascurte"

Abstract: Principalul obiectiv al acestei faze a constat în modelarea numerică şi realizarea experimentală de microstructuri fotonice de tip cristal fotonic induse cu pulsuri laser ultrascurte în materiale semiconductoare cu indice de refracţie liniar cu valoare ridicată (n_ZnO = 2 şi n_TiO2 = 2.14), cu aplicaţii în domeniul fotonicii. Cristalele fotonice sunt materiale artificiale structurate periodic care prezintă benzi interzise, adică domenii de frecvenţă în care lumina nu se propagă prin structura periodică. Acestea constau din alternanţa a două materiale cu indici de refracţie diferiţi şi al căror constrast este mare. Microstructurarea periodică a materialelor semiconductoare are ca efect apariţia de benzi fotonice interzise pentru domenii spectrale de interes în fotonică. Lărgimea spectrală a benzilor interzise este determinată de simetria reţelei microstructurate periodic şi de parametrii caracteristici acesteia. Metoda undei plane (PWM) a fost utilizată pentru obţinerea, prin calcul numeric, a diagramelor de benzi interzise a microstructurilor fotonice. Cristalele fotonice au fost obţinute experimental prin procesare cu pulsuri laser ultrascurte a filmelor de oxid de zinc (ZnO) şi dioxid de titan (TiO₂). Cristalele fotonice studiate constau dintr-o reţea de găuri dispuse în geometrie triunghiulară având perioada a = 1.6 µm, respectiv a = 1.7 µm. Rezultatele obţinute prin calcule numerice au fost în concordanţă cu rezultatele obţinute experimental cu pulsuri laser ultrascurte.

Abstract grafic:

Faza nr. 107

Responsabil: Dr. L. Duţă

Termen de predare: 13.10.2022

Titlu: "Rolul temperaturii de depunere in modificarea proprietatilor mecanice ale straturilor subtiri de hidroxiapatita de origine naturala sintetizate prin PLD"

Abstract: In cadrul acestei etape, au fost fabricate prin tehnica de depunere laser pulsata straturi subtiri de hidroxiapatita de origine naturala (derivata din scoici), simple (SS) sau dopate cu MgF2 (SS:MgF). Pentru a evidentia rolul temperaturii de depunere in modificarea proprietatilor mecanice ale acestor structuri, substraturile din Ti au fost incalzite la valori diferite (400, 500 si, respectiv, 600 °C). Straturile subtiri sintetizate au fost analizate din punct de vedere structural, morfologic si compozitional, inainte de a fi supuse testelor de extragere fortata. Asadar, investigatiile XRD au demonstrat existenta fazei HA in toate straturile subtiri depuse. Analizele FT-IR au evidentiat benzile principale specifice gruparilor fosfat, care sunt caracteristice unei structuri de tip HA. Investigatiile SEM au indicat straturi subtiri cu morfologii rugoase, alcatuite din picaturi, raportate in literatura de specialitate ca fiind medii propice culturilor celulare. Masuratorile EDS au aratat ca valorile raportului Ca/P au fost asemanatoare celor intalnite in cazul apatitelor de origine biologica. In ceea ce priveste testele de extragere fortata, in cazul straturilor subtiri SS si SS:MgF, s-au obtinut valori superioare controlului din Ti, dar si standardelor in vigoare pentru cazul acoperirilor implantologice destinate aplicatiilor cu incarcari biomecanice mari (> 15MPa). In cazul straturilor subtiri SS, a fost observata o tendinta de crestere a aderentei la substratul din Ti odata cu cresterea temperaturii de depunere, in timp ce pentru structurile dopate (SS:MgF), s-au identificat valori superioare ale aderentei, in corelatie cu o tendinta de scadere a acestor valori odata cu cresterea temperaturii de depunere. Acest rezultat poate fi pus pe seama unei posibile influente a MgF asupra morfologiei si cristalinitatii structurilor depuse.
Tinand cont atat de rezultatele mecanice, structurale, morfologice si compozitionale, dar si de faptul ca materialele de baza sunt ieftine si provin din surse sustenabile, putem afirma ca materialele BHA, simple (SS) si dopate (SS:MgF), pot fi considerate substitute viabile celor HA sintetice pentru un spectru variat de aplicatii in implantologie.

Abstract grafic:

Faza nr. 108

Responsabil: Dr. N. Scărisoreanu

Termen de predare: 13.10.2022

Titlu: "Optimizarea proceselor de obtinere a micro-nanostructurilor dielectrice pentru integrarea acestora in dispozitive de accelerare de electroni"

Abstract: În cadrul acestei etape s-au realizat filme subțiri și heterostucturi de materiale dielectrice și feroelectrice (cum ar fi HfO2, ZrO2 și BFO) care au fost investigate din punct de vedere morfologic, optic și dielectric. Caracterizarea optică indică faptul că probele oxidice se apropie de valorile caracteristice materialelor bulk cu creșterea numărului de pulsuri, indicând numărul mare de defecte sau deformare structurala indusa de substrat pentru probele cu grosime redusa. În cazul heterostructurilor dielectrice se observă faptul ca indicele de refracție a ZrO2 este puțin mai mic decât așteptat ce.. Heterostructurile dielectrice hibride de BiFeO3 prezintă un răspuns normal pentru acest material in anumite conditii de obtinere. Măsurătorile dielectrice indică variații mari ale valorilor constantelor dielectrice si piederilor dielectrice ale filme subțiri dielectrice in functie de conditiile de depunere si componenta heterostructurii, atribuite diferențelor de cristalinitate, rugozității și a efectelor de interfață.
Deasemenea a fost realizat un cod pentru simularea distributiei de camp electromagnetic in structuri dielectrice aflate sub pompaj optic si a accelerarii electronilor pe baza acestuia. Forma actuala a codului permite calculul componentelor campului electromagnetic pentru structuri periodice si varierea parametrilor acestora, pentru a identifica geometriile cu cele mai mari concentrari ale campului. Partea de accelerare de electroni este functionala, se va continua cu gasirea de solutii la problema sincronizarii acestora cu campul electromagnetic, ce face ca accelerarea finala sa aiba valori foarte mici, maximul atins fiind de numai 0.05%.

Abstract grafic:

Faza nr. 109

Responsabil: Dr. Sf. Irimiciuc

Termen de predare: 13.10.2022

Titlu: "Optimizarea în timp real a procesului de depunere de straturi subțiri prin utilizarea concomitent a doua sau mai multe tehnici complementare de diagnoza plasmei"

Abstract: Filmele subțiri de CuI au fost depuse prin ablație laser în diferite atmosfere de Ar. Controlul asupra morfologiei, structurii și naturii defectului filmului depus a fost încercat prin tehnici in situ de diagnoza plasmei. Filmele depuse au prezentat cristalinitate stoichiometrică in întreaga gamă de condiții experimentale fără oxidare reziduală, conform măsurătorilor XRD și XPS. Valorile benzii interzise au fost variate prin controlul energiei cinetice a ionilor de plasmă, condițiile optime fiind definite de ionii Cu și I cu energii cinetice care depășesc 200 eV. Variația presiunii Ar duce la schimbări în natura vacantelor din film de la vacanțe de I si Cu interstițial la filme dominante de vacante de Cu. Măsurătorile de plasma efectuate in timpul depunerilor cu au arătat că adăugarea de Ar duce la obținerea unor distribuiți preferențială a ionilor de Cu în plasmă, ceea ce duce ulterior la pierderi de energie si a densităților de Cu. Acest dezechilibru energetic din plasmă se reflectă în dispariția vacantelor Cu interstițiali. Generarea de vacanțelor Cu interstițiali este posibilă în condiții de plasmă de temperatură ridicată și potențial de plasma scăzut (Te > 20 eV și Vp < 8 V). Creșterea potențialului de plasma echilibrează accelerarea din timpul expansiunii și menținerea unei temperaturi ridicate a substratului poate duce la obținerea filmelor cristaline chiar și in condiții de peste 10Pa de Ar.

Abstract grafic: