Shema de realizare a proiectului PN 18 13 01 02 - Etapa a II-a

Faza nr. 7

Responsabil: Dr. A. Petriş

Termen de predare: 15.10.2018

Titlu: "Influenţa structurării periodice asupra răspunsului neliniar de ordinul trei al filmelor de As₂S₃"

Rezumat: As₂S₃ este un material semiconductor (Eg≈2.4eV) optic neliniar, promiţător pentru fotonica neliniară şi informaţională (holografie, stocare optică, conjugarea optică a fazei, procesarea optică a informaţiei, comutarea optică, ghidarea luminii, senzori). Materialul este transparent în domeniul spectral infraroşu, permite modificări mari ale indicelui de refracţie induse de lumină, informaţia înregistrată în el poate fi tranzitorie sau remanentă (cea din urmă putând fi eliminată termic), probele se pot obţine cu dimensiuni mari. Răspunsul neliniar al materialelor micro- / nano-structurate poate diferi sensibil de cel obţinut în absenţa structurării.
Am studiat răspunsul optic neliniar ultrarapid (electronic) de ordinul trei al unor filme semiconductoare de As₂S₃, nestructurate şi structurate periodic, prin experimente de generarea a armonicii a treia, cu pulsuri laser ultrascurte (~150 fs), la lungimea de undă de 1550 nm. Experimentele efectuate au permis analiza comparativă a influenţei grosimii filmului, a creşterii absorbţiei filmului (indusă de lumină) şi a structurării periodice asupra răspunsului optic neliniar. Am determinat susceptibilitatea optică neliniară de ordinul trei χ⁽³⁾ şi indicele de refracţie neliniar n₂ al filmelor de As₂S₃, nestructurate şi structurate periodic, parametri ce caracterizează răspunsul optic neliniar al materialului la lungimea de undă considerată, de interes în fotonică şi comunicaţii optice.
Studiul răspunsului optic neliniar al materialelor investigate este important atât pentru înţelegerea proceselor de interacţiune lumină - materie cât şi pentru conceperea unor funcţionalitaţi fotonice bazate pe procese optice neliniare.

Faza nr. 8

Responsabil: Dr. F. Sima

Termen de predare: 15.10.2018

Titlu: "Suprafeţe şi interfeţe prelucrate cu fascicul laser pentru ghidare şi orientare celulară"

Rezumat: Proiectul a propus dezvoltarea unor structuri 2D şi 3D de biomateriale prin metode hibride de procesare laser substractive şi aditive. Scopul urmărit a fost controlul şi înţelegerea mecanismelor de interacţie la interfaţa biomaterial-celulă. Am propus, astfel, sinteza de materiale anorganice şi organice cu geometrii şi compoziţii variabile prin tehnologii laser avansate, combinate.
Am obţinut structuri 2D cu gradient de compoziţie al căror efect a fost testat în interacţie cu celule umane. Răspunsul celulelor osteoblaste şi osteoclaste cultivate împreună pe aceste acoperiri combinatoriale a fost modulat de gradientul compoziţional. Compoziţii intermediare au evidenţiat efectele pozitive asupra osteoblastelor şi acţiuni inhibitoare asupra osteoclastelor, generând materiale funcţionale cu performanţe controlate, prin controlul parametrilor de procesare laser, pentru ca, în final, să îmbunătăţească şi să accelereze reconstrucţia osoasă.
Am efectuat studii de iradiere cu fascicule laser cu durate de puls în domeniul picosecundelor pe materiale de sticlă fotosensibilă. Am obţinut rezoluţii de procesare de ordinul a 2 microni. Am realizat canale microfluidice în volum, de diferite configuraţii, proiectate specific pentru aplicaţii biologice şi fabricate cu ajutorul unei măsuţe de translaţie 3D prin iradiere laser urmată de corodare chimică şi tratamente termice ulterioare pentru studii in vitro de proliferare şi diferenţiere celulară.

Faza nr. 9

Responsabil: Dr. Alexandra Palla

Termen de predare: 15.10.2018

Titlu: "Depunerea şi caracterizarea de monostraturi de WSe₂ şi WS₂ prin depunere laser pulsată şi/sau depunere laser pulsată asistată de radio-frecvenţă"

Rezumat: A fost realizat un montaj experimental de depunere a filmelor subțiri prin tehnica ablației laser pulsate. Prin optimizări succesive s-a reușit obținerea de filme alcătuite din câteva straturi atomice, cu o rugozitate foarte scăzută. Filmele 2D depuse prin PLD au fost caracterizate și au fost obținute proprietățile lor optice, structurale și morfologice.
Diseminare:
a) “Pulsed laser deposition of ultrathin two-dimensional nanomaterials”, A. Palla-Papavlu, M. Filipescu, N. Scarisoreanu, I. Valentin, M. Dinescu, Poster, ICPAM-12 (Septembrie 2018, Heraklion);
b) "Laser writing of nanomaterials for wearable sensors", A. Palla-Papavlu, Invited lecture, NN18 (Salonic, Iulie 2018).

Faza nr. 10

Responsabil: Dr. Ştefan Amarande

Termen de predare: 10.12.2018

Titlu: "Generarea fasciculelor structurate cu ajutorul dispozitivului digital cu micro-oglinzi"

Rezumat: Propagarea fasciculelor Bessel cuasi-nedifractante prin medii cu împrăştiere multiplă a fost investigată experimental. Montajul experimental s-a bazat pe un modulator spaţial de fază a luminii, iar mediul împrăştietor a fost din microsfere de polistiren diluate în apă. Gradul de distorsionare cauzată de împrăştiere a fost evaluat prin suprapunerea dintre profilul fasciculului trecut prin soluţie de microsfere şi profilul aceluiaşi fascicul trecut prin apă distilată. Integrala suprapunerii celor două profile a fost calculată pentru fascicule Bessel având diferite valori ale diametrului la semi-înălţime al vârfului principal. Atunci când lărgimea vârfului principal al fasciculului Bessel este aproximativ egală cu diametrul microsferelor din polistiren suprapunerea profilelor este mai mare, ceea ce înseamnă o distorsionare mai redusă prin împrăştiere. Această observaţie sugerează că, prin adaptarea structurii fasciculului la proprietaţile mediului împrăştietor, este posibilă reducerea distorsionării fasciculelor.

Faza nr. 11

Responsabil: Dr. A. Staicu

Termen de predare: 10.12.2018

Titlu: "Laseri în picături cu medii active structuri coloidale"

Rezumat: În această etapă s-a investigat efectul laser obţinut prin pompajul optic al unei picături micro-volumetrice, suspendată de un capilar, care conține ca mediu activ o soluție apoasă de colorant laser, Rodamina 6G (Rh6G), sau emulsie formată prin amestecul vitaminei A uleioase cu soluţie apoasă de Rh6G. Pompajul optic se realizează cu un fascicul laser la lungimea de undă de 532 nm emis de un laser pulsat Nd: YAG. Micropicăturile care conțin emulsie prezintă un semnal de emisie îmbunătățit. Acest efect este datorat împrăștierii luminii de către picăturile de ulei cu diametre sub-micrometrice din emulsie și de geometria sferică a picăturii suspendate. În acest caz, picătura acționează ca un rezonator optic care amplifică semnalul de fluorescență până la stadiul în care apare emisia de tip lasing. De asemenea, a fost investigat și modul în care concentrația Rodaminei 6G, energia pulsului laser de pompaj și numărul de pulsuri laser influențează comportamentul emisiei picăturii. Rezultatele pot fi utile în imagistica optică, deoarece pot conduce la utilizarea unor cantități mai mici de fluorofori pentru a obține rezultate de aceeași calitate.

Faza nr. 12

Responsabil: Dr. C. Surdu Bob

Termen de predare: 10.12.2018

Titlu: "Sinteza şi caracterizarea straturilor de nitrură de siliciu folosind o plasmă anodică de înaltă tensiune -caracterizarea"

Rezumat: În cea de a doua etapă a lucrărilor am continuat sinteza filmelor cu conţinut de nitrură de siliciu astfel încât să se obţină reproductibilitatea compoziţiei. Pentru aceasta, un factor determinant a fost stabilitatea sursei de plasmă utilizate (Plasmă anodică de înaltă tensiune pentru depuneri de filme de compuşi chimici, C– HVAP). S-a observat faptul că stabilitatea sursei este influenţată de nivelul vidului din incintă la momemntul aprinderii plasmei. Analiza filmelor depuse în aceste condiţii a arătat o scădere semnificativă a oxidului de siliciu faţă de situaţia anterioară când nivelul vidului preliminar din incinta a fost mai mic.
Datorită faptului că pluma de plasmă este localizată în incintă – nu inundă tot volumul incintei de vid – s-au putut realiza depuneri de filme subţiri cu conţinut de nitrură de siliciu pe materiale sensibile la temperatură cum ar fi plasticul şi materialul textil. Au fost găsiţi parametrii optimi de depunere astfel încat substratul să nu fie afectat termic.
Rezultatele din această etapă arată – pentru prima dată – posibilitatea utilizării sursei originale de plasmă C-HVAP pentru depunerea de straturi subţiri cu conţinut de nitrura pe substrate din materiale sensibile la temperatură.