Etapa 1 - P4 2016


Shema de realizare a proiectului


Faza nr. 1

Responsabil: Dr. M. SCĂRIŞOREANU

Termen de predare: 15.04.2016

Titlu: "Filme nanostructurate obţinute prin tehnici laser combinate utilizate în senzori de gaze toxice"

Abstract: Filmele nanostructurate din materiale cu proprietăţi senzoriale aduc importante beneficii: o sensibilitate mult marită, repetabilitate, diminuarea limitei de detecţie a gazului de detectat, a temperaturii de lucru pentru celula senzorială şi dimensiune mai redusă cu posibilitatea cipării unor senzori complecşi de gaze. Filmele nanostructurate sunt obţinute prin sinteza de nanoparticule prin piroliză laser, urmată de depunere fizică fie prin spin coating, fie prin tehnica MAPLE- PLD. Relativ la precursori se folosesc de bază tetrametil staniu, compus volatil organo-metalic, iar pentru dopajul cu alte elemente se utilizează fie pentacarbonilul de fier, fie trimetoximetil silan (SiX3Y), fie tricarbonil nitrozil cobalt. Pulberile au fost analizate prin XRD, TEM, HREM, EDS, FT-IR, Raman şi SEM. Filmele nanostructurate sunt analizate prin XRD, FT-IR, SEM, UV-VIS, ot AFM, iar proprietăţile electrice sunt evaluate prin depunerea de filme pe suporturi având contacte electrice (Au) poziţionate la 0.2 mm. Tot filme depuse pe Si intrinsec având contacte electrice poziţionate la 0.4 mm sunt introduse în cuptorul de teste în condiţiile unei atmosfere controlate având între 100-1000 ppm H2, CH4 sau vapori de etanol, totul în aer sintetic şi la temperaturi de testare cuprinse între 150 şi 3500C. Măsurări electrice şi teste de răspuns la urme de hidrogen indică o sensibilitate adecvată aplicaţiilor acestor filme nanostructurate ca senzori de gaze toxice. Se realizează şi se analizeză un set de probe nanocompozite: miez pe bază de oxid de staniu şi inveliş pe bază de silica.

Faza nr. 2

Responsabil: Dr. C. POROŞNICU

Termen de predare: 15.04.2016

Titlu: "Modificări morfo-structurale de interes pentru fuziunea nucleară induse filmelor multistrat prin radiaţie laser şi încălzire indirectă"

Abstract: Am propus un studiu al condiţiilor optime de depunere a filmelor subţiri multistrat cu conţinut de wolfram, folosind metoda arcului termoionic în vid, având ca aplicabilitate directă aplicaţii în fuziunea nucleară. Totodată a fost urmărit efectul radiaţiei laser directe asupra modificărilor morfologice induse structurilor cu conţinut de wolfram. A fost efectuat studiul modificărilor morfologice în urma încălzirii indirecte cu fascicul de ioni în timpul depunerii straturilor cu conţinut de wolfram şi incluziuni gazoase de azot şi deuteriu prin mărirea gradului de ionizare al plasmelor de tip magnetron.
În această etapă au fost realizate două tipuri de structuri multistrat cu conţinut de W, Ni şi respectiv Fe obţinute prin metoda TVA. Grosimea filmelor subţiri de 210 nm a fost obţinută prin depunerea succesivă a straturilor cu grosime de 30 nm de W, Ni respectiv. În cazul structurii W+Fe+Ni, prin iradierea directă a acestora utilizând un laser cu puterea de 2W, o lungime de undă de 355 nm cu un spot de 20 de microni în diametru şi o frecventă de 500 kHz s-a încercat simularea condiţiilor întâlnite în vecinătatea peretelui divertor din cadrul unui reactor de fuziune. Straturile de W cu incluziuni gazoase de N şi D au fost obţinute prin codepunere în atmosferă reactivă de Ar-D şi Ar-D-N separat prin două metode: HiPIMS şi DCMS.
În urma investigaţiilor efectuate pe probele cu conţinut de W a fost observată o modificare a proprietăţilor morfologice şi structurale înainte şi după expunerea acestor probe la radiaţia laser şi fluxul de ioni de deuteriu/argon/azot. Investigaţii suplimentare sunt necesare pe diferite tipuri de substrat precum Si, C şi W, pentru a evidenţia influenţa acestora asupra proprietăţilor filmelor subţiri cu conţinut de W.

Faza nr. 3

Responsabil: Dr. V. DAMIAN

Termen de predare: 15.06.2016

Titlu: "Cercetări privind un sistem imagistic hiperspectral ce utilizează un sistem dispersiv interferometric"

Abstract: Proiectul are în vedere realizarea unui sistem de formare de imagini hiperspectrale (HSI) ce foloseşte ca element dispersiv un sistem interfometric. În cadrul fazei a fost realizată o documentare despre sistemele hiperspectrale cu interferometre, despre sistemele dispersive interferometrice, în particular interferometrul Fabry-Perot şi au fost prezentate câteva aplicaţii ale unor astfel de sisteme. Este prezentată, de asemenea, o posibilă schemă de sistem hiperspectral cu interferometru Fabry Perot.

Faza nr. 4

Responsabil: Dr. N. SCĂRIŞOREANU

Termen de predare: 15.06.2016

Titlu: "Procesare laser de materiale perovskitice multifuncţionale pentru aplicaţii în ecologizarea mediului şi generarea de energie"

Abstract: Scopul principal al acestei faze a fost acela de a obţine nanostructuri (straturi subţiri, folii monocristaline) de materiale perovskitice inorganice (BiFeO3, (La, Y)-BiFeO3) prin procesare laser, pentru aplicaţii în ecologizarea mediului (degradare de poluanţi organici persistenţi) şi generarea de energie. În urma experimentelor de ablaţie laser în lichid a unei ţinte de BiFeO3 au fost obţinute nanostructuri în suspensie care au fost investigate din punct de vedere optic, structural şi fotocatalitic. Nanostructuri 2-D de (BiO)₂CO₃ asemănatoare grefenelor şi nanoparticule amorfe de BiFeO3 au fost obţinute prin ablaţie laser în lichid a unei ţinte de BiFeO3. Activitatea fotocatalitică de generare de hidrogen prin spargerea moleculei de apă a acestor agregate a fost, de asemenea, pusă în evidenţă, prin iradierea acestora la 1.5 AM (1000W/m2). Prin ablaţia laser în mediu lichid a acestor materiale perovskitice s-a urmărit obţinerea de nanostructuri cu performanţe catalitice similare sau superioare straturilor subţiri epitaxiale perovskitice în combinaţie cu posibilitatea acestei tehnici de procesare laser de a fi implementată industrial.

Faza nr. 5

Responsabil: Dr. M. MĂGUREANU

Termen de predare: 15.06.2016

Titlu: "Studiul efectelor induse de plasma de neechilibru asupra lichidelor"

Abstract: Au fost investigate descărcări electrice generate la interfaţa gaz-lichid în diferite configuraţii (descărcări cu barieră dielectrică, descărcări corona fir-placă, descărcări corona cu spray de lichid). Obiectivul fazei a constat în identificarea şi cuantificarea principalelor specii oxidante formate în fază gazoasă şi în fază lichidă sub acţiunea plasmei de neechilibru: ozon (O3), radicali hidroxil (●OH), peroxid de hidrogen (H2O2). De asemenea, au fost analizate soluţiile tratate cu plasmă în scopul detectării produşilor de reacţie şi determinării eficienţei metodelor folosite pentru degradarea şi mineralizarea substanţelor poluante.
Rezultatele obţinute în acest studiu oferă o înţelegere mai profundă asupra reacţiilor speciilor oxidante generate în descărcări electrice în contact cu lichide şi un compus organic poluant (metil paraben - MeP). Tratarea cu plasmă combinată cu ozonizare (cu O3 format în plasmă) s-a dovedit eficientă pentru degradarea MeP. Poluantul (cu o concentraţie iniţială 50 mg/L) este complet eliminat după 15 min de tratare, iar constanta de rată este dublă faţă de ozonizare. Mineralizarea este de asemenea substanţială în configuraţia plasmă+O3: 66.5% eliminare a carbonului organic total după 60 min de tratare. Cu toate că O3 accelerează semnificativ eliminarea MeP faţă de tratarea numai cu plasmă, alţi oxidanţi generaţi în plasmă (în principal radicalii ●OH) au de asemenea o contribuţie esenţială la degradarea poluantului şi la mineralizare. În soluţia de MeP au fost detectaţi mai puţini radicali ●OH decât în apă, datorită reacţiilor acestora cu MeP şi produşii săi de degradare. Cantitatea de H2O2 acumulată în lichid este de asemenea influenţată de prezenţa MeP: în funcţie de concentraţia compusului organic este afectată rata de formare a H2O2 sau rata de descompunere a acestuia în reacţii cu ●OH sau O3.

Faza nr. 6

Responsabil: Dr. B. MITU/ Dr. V. SĂTULU

Termen de predare: 3.08.2016

Titlu: "Sinteza în plasmă a structurilor planare cu alternanţă de proprietăţi; evaluarea morfologiei şi structurii chimice"

Abstract: Au fost sintetizate filme subțiri monocomponente de politetrafluoretilenă prin tehnica pulverizării magnetron, respectiv filme de carbon amorf hidrogenat prin tehnica depunerii chimice din fază de vapori asistată de plasmă.
Au fost determinate pentru fiecare dintre acestea ratele de depunere în funcție de puterea RF aplicată pe sursa magnetron, respectiv descărcării PECVD și s-au determinat condițiile care conduc la filme cu rugozitate scăzută, care sunt potrivite pentru realizarea de structuri multistrat cu alternanță de proprietăți. Pentru straturile bicomponente am demonstrat prezența legăturilor C-F, provenind din stratul PTFE, cât și a legăturilor C-H, provenind din stratul a-C:H.