Schema de realizare a proiectului 23 03 01 - Anul 2023 - Etapa I
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Titlu: "Dezvoltarea de soluții inovatoare și tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale"
Faza 1: "Dezvoltare de subansamble și componente pentru un sistem laser cu pulsuri sub-picosecunde"
Responsabil fază: Dr. Marian ZAMFIRESCU
Termen de încheiere a fazei: 12.05.2023
Abstract:
Principalul obiectiv al acestei faze a fost studiul unor configurații optice pentru subansamble și componente optice și electronice ale unui amplificator laser cu pulsuri sub-picosecunde, precum și realizarea de elemente ale laserului de pompaj (mediu activ laser, oglinzi laser) ce vor intra în configurația sistemului laserului final. Au fost realizate pentru prima dată prin metoda Czochralski și au fost caracterizate cristale laser de tip Nd:LaxGdyYzSc4-x-y-z(BO3)4 cu topire incongruentă și emisie laser eficientă la 1.06 µm. Au fost proiectate configurații de structuri dielectrice Bragg pentru realizarea de oglinzi laser, au fost obținute și caracterizare filme subțiri din SiO2, TiO2 și HfO2 depuse prin tehnicile PLD, TVA și magnetron sputtering și au fost determinați parametrii optici ai filmelor depuse. Au fost elaborate o serie de studii numerice bazate pe metoda diferențelor finite (FDTD) pentru a determina mediile optime de propagare a fasciculului laser care sa inducă o alungire temporală a pulsului laser in domeniul 0.5 - 1 ps. De asemenea, au fost dezvoltate o serie de modele raytracing pentru proiectarea unei scheme optime a unui amplificator laser in vederea obținerii unei eficiente maxime de amplificare conform cerințelor actuale în domeniul experimentelor cu laseri cu pulsuri ultra-scurte. Acest obiectiv reprezintă o etapă intermediară din realizarea unei surse laser pentru fabricație avansată aditivă și substractivă de dispozitive pentru tehnologii emergente.
Abstract grafic:
Faza 2: "Sinteza și caracterizarea materialelor active utilizate în senzoristică si detecție"
Responsabil fază: Dr. Gabriela CRĂCIUN
Termen de încheiere a fazei: 15.07.2023
Abstract:
În cadrul prezentei etape s-a realizat sinteza și caracterizarea unor materiale utilizate în senzoristică și detectie prin metode cu laseri, plasmă și radiații. S-au obținut și caracterizat nanopulberi oxidice cu conținut scăzut de carbon prin tehnica pirolizei laser, fosfori (SrLaGaO4, Ca3Ta2Ga3O12), ceramici difuzante și materiale luminescente dopate cu ioni de lantanide (Nd3+, Er3+, Ho3+, Yb3+), nanopereți carbonici (CNW) simpli sau funcționalizați prin tehnici cu plasmă și nanoparticule cu sau fără proprietăți magnetice (nAg, nNi) prin iradiere cu electroni accelerați de mare energie.
Pentru domeniul senzoristicii de gaz s-au sintetizat nanopulberi oxidice utilizând izopropanolul și etena ca sensibilanți. Utilizarea izopropanolului sub formă de vapori a condus la scăderea dimensiunii cristalelor de SnO2-x cu 23% comparativ cu procesul în care s-a utilizat etena. De asemenea, s-au sintetizat nanopulberi de SnxFeyOz de 4.5 nm cu cristalinitate bună, dimensiunea de cristal variind între 3 și 10 nm. Pentru domeniul senzoristicii cu unde acustice de suprafață (SAW) s-au sintetizat nanoparticulele de TiO2 prin metoda pirolizei laser din vapori de TiCl4 în aer și în prezența etilenei, la diferite presiuni de lucru, dimensiunea medie a particulelor fiind estimată în intervalul 15 – 22 nm.
De asemenea, au fost obținuți fosfori ceramici Er:CaSc2O4 (prin metoda sol-gel), RE3+:CTGG și RE3+:SrLaGaO4 (prin reacție în fază solidă). S-au selectat trei matrici gazdă (Y2O3, CaSc2O4 și BaGd2ZnO5) preparate prin metoda reacției în fază solidă și care au fost dopate cu trei sisteme de ioni de lantanide (Er3+-Yb3+, Ho3+-Yb3+ și Er3+-Ho3+-Yb3+) obținându-se materiale cu cristalinitate pură care au confirmat emisii în domeniul 500-800 nm. Analizele structurale și morfologice au indicat proprietăți favorabile ale acestor materiale pentru aplicații ca senzori de temperatură non-contact.
S-au sintetizat nanopereti de carbon (CNW) simpli sau funcționalizați prin tehnici cu plasma RF, pe mai multe tipuri de suporti în vederea obținerii de nanostructuri care să se autosusțină. Au fost identificate și testate noi efecte ale CNW, cu aplicații în domeniul senzoristicii SAW, al senzorilor de gaze chimioresistivi și biosenzorilor.
Optimizarea procesului de iradiere prin aplicarea unui design experimental de tip Central Composite Design (circumscribed) – Response Surface Methodology (CCD-RSM) cu 20 de poziții, a condus la obținerea de nanoparticule de argint (nAg) la doza de iradiere de 17.6 kGy cu o dezirabilitate de 0,810. Nanoparticule de nichel (nNi) cu proprietăți magnetice au fost obținute la doza de iradiere de 300 kGy, dimensiunea acestora variind între 20 și 70 nm.
Abstract grafic:
