Faza nr. 1

Responsabil: Dr. A. Achim

Termen de predare: 15.04.2018

Titlu: „Sisteme de automatizare destinate controlulului drumului optic prin amplificatoare ale laserului PW CETAL”

Rezumat: Obiectivele propuse pentru aceasta faza au fost indeplinite integral prin dezvoltarea si implementarea unui montaj optic pentru testarea preliminara a sistemului de corecție a fasciculului si dezvoltarea programelor dedicate pentru achiziție de imagine, prelucrarea informației si controlul elementelor active de control al fascicolului(motoarele de la monturile oglinzilor). Aceasta faza va avea ca finalitate implementarea sistemului de corectie dezvoltat descris in acest raport de faza in trei puncte sensibile ale lantului de amplificare in sistemul laser CETAL-PW. Demonstrarea functionalitatii acestuia va fi confirmata printr-o lucrare stiintifica in curs de elaborare avand ca subiect studiul modului in care influenteaza parametrii de iesire ai fasciculului compensarea continua pe intervale lungi de timp a deviatiilor spatiale a fasciculului prin sistemele complexe de amplificatoare laser din cadrul sistemelor laser multi-terawat.

Faza nr. 2

Responsabil: Dr. V. Craciun

Termen de predare: 15.06.2018

Titlu: „Studiul defectelor structurale induse in filme subtiri de pulsuri laser super-intense”

Rezumat: In cadrul acestei faze am investigat depunerea de filme de oxizi utilizati pentru oglinzile laser cum sunt HfO₂ si ZrO₂. Pentru depunerea lor am utilizat tehnica ablatie laser pulsata (PLD) utilizand instalatia din laborator care are un laser cu ArF ce emite pulsuri de ~25 ns la o lungime de unda de 193 nm. Utilizarea unei lungimi de unda in domeniul UV prezinta un avantaj major pentru ablatia laser a acestor materiale care au largimea benzii interzise mai mare de 5 eV. Filmele au fost depuse pe substraturi de (100) Si sau quartz sintetic plasate pe un port-substrat ce putea fi incalzit pana la 800 ºC. Pentru studii comparative ale efectelor iradierii cu laseri cu pulsuri ultra-scurte s-au folosit si filme depuse prin pulverizarea de radiofrecventa asistata cu magnetron si ALD (atomic layer deposition, depunere de monostraturi atomice). Obiectivele urmarite au fost i) obtinerea de filme de calitate optica inalta, mai ales prin tehnica PLD; ii) obținerea de filme cu diverse structuri cristaline, morfologie a suprafetei, densitate si stoichiometrie pentru iii) înțelegerea mecanismelor prin care apar defecte structurale in urma iradierii laser de foarte mare putere. Tehnicile de investigație utilizate au fost difracția de raze X la incidenta razanta (GIXRD), reflectivitatea speculara si difuza a radiatiei X (XRR, XRDR), spectrometria particulelor retro-împrăștiate Rutherford (RBS), spectroscopia fotoelectronilor excitați cu radiație X (XPS), spectrofotometrie optica. Filmele au fost supuse testelor de iradiere cu 50-100 pulsuri laser de ordinul a 25 fs la fluente sub cele de prag de distrugere in Laboratorul LP3 al Universitatii din Marsilia (sistemul ASUR). Investigatiile structurale si compozitionale nu au evidentia modificari structurale sau stoichiometrice in filmele iradiate laser. Teste preliminare au evidentiat ca iradierea laser induce modificari in sistemul electronic al materialelor optice. Aceste efecte vor fi investigate impreuna cu colegii din Franta in cadrul unui proiect Laserlab ce a fost recent castigat.

Faza nr. 3

Responsabil: Dr. M. Ganciu

Termen de predare: 15.06.2018

Titlu: „Descarcari filamentare in pulsuri ultrascurte pentru simularea impulsurilor electromagnetice specifice interactiei radiatiei laser de mare putere cu materia”

Rezumat: In cadrul acestei faze ne-am propus realizarea si caracterizarea unei descarcari filamentare care sa simuleze impulsurile electromagnetice specifice interactiei radiatiei laser de mare putere cu materia la o scara convenabila ca sa studiem atat efectul asupra unor componente electronice cat si noi metode de protectie. Descarcarea filamentara prezentata in aceasta faza este realizata intr-o structura de tip spark-gap si este declansata de o plasma generata prin focalizarea unui laser, in spatiul dintre doi electrozi sferici, polarizati la o tensiune mai mica decat cea de autostrapungere utilizandu-se un puls laser generat de un sistem compact dezvoltat in INFLPR „bujia laser”. A fost monitorizat pulsul electromagnetic asociat descarcarii pulsate. Noutatea majora a acestor rezultate experimentale este legata de stabilirea unor regimuri de descarcare, in care descarcarea trece prin punctul de focalizare si duce la aparitia sincrona a unui puls electromagnetic generat in urma interactiei dintre “plasmonul” format prin focalizare laser si campul electric in care este imersat.

Faza nr. 4

Responsabil: Dr. S. Ion

Termen de predare: 15.07.2018

Titlu: „Tinte autostructurate 2D de tip opal/ invers opal pentru generarea de fascicule intense de electroni/protoni prin iradierea lor cu fascicule laser de mare putere”

Rezumat: In ultimii ani, au fost depuse eforturi considerabile pentru dezvoltarea de surse de ioni accelerati cu laserul astfel incit sa se poata folosi in oncologie ionică, sau radiografia protonică. Fenomenul consta in generarea si acecelerarea de protoni prin iradierea cu un fascicul laser intens (I ≥1019 Wcm^-2) a unei folii metalice (d < 20 µm) care are depusa pe una din suprafete un material bogat in H₂. S-a remarcat experimental faptul ca iradierea unor tinte nanostructurate duce la obtinerea unor campuri de protoni mai intense si mai omogene. In cadrul fazei am fabricat astfel de tinte nanostructurate folosind drept substrat folii de Al (d = 10 µm) pe care au fost crescute retele hexagonale de Na₂SiO₃ gel, care contine o mare cantitate de H₂O (c = 35 % wt.). Grosimea acestor retele este de (G = 400 nm) si se intinde pe o suprafata de (S = 100 mm²).

Denumirea Programului Nucleu:

Cercetări avansate de laseri – plasmă – radiaţie – spaţiu

Acronim: LAPLAS V
Contractul nr.: 3N/2018
Denumirea obiectivului: „Cercetări avansate folosind laseri, plasmă şi radiaţii destinate domeniilor de specializare inteligentă şi de interes public”

Cercetări aplicative cu laseri, plasmă şi radiatii destinate dezvoltării de tehnologii noi
şi emergente, materiale şi dispozitive avansate

Codul proiectului: PN 18 13 01 01
Director de proiect: Dr. TISEANU Ion

1. Obiectivul proiectului:
Obiectivul principal al proiectului constă în creşterea recunoaşterii naţionale şi internaţionale a capabilităţii Institutului pentru inovare şi transfer tehnologic prin extinderea activităţilor CDI existente şi abordarea de tematici noi în următoarele domenii de specializare inteligentă:

• OG1. Materiale şi tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile
• OG2. Tehnologii noi şi emergente, metode şi dispozitive/instrumente avansate
• OG3. Materiale avansate pentru senzori de înaltă precizie

În cadrul tematicii generale „OG1: Materiale și tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile” sunt vizate următoarele obiective specifice:

• OS 1.1 Efectul incluziunilor gazoase de He în structuri compozite de interes pentru fuziunea nucleară cu conţinut de W obţinute prin HiPIMS/DCMS
• OS 1.2 Obţinerea și caracterizarea straturilor de WN utilizând metoda CMSII
• OS1.3 Realizarea și caracterizarea fotoelectrozilor de SnO₂ nanostructurat depuși prin doctor blade în vederea dezvoltării de tehnologii emergente pentru energie
• OS 1.4 Structuri fotovoltaice de tip Grätzel ce au drept componentă acoperiri pe bază de TiO₂

Aspectele care ţin de domeniul „OG2. Tehnologii noi și emergente, metode și dispozitive/instrumente avansate” vor fi abordate în cadrul următoarelor direcţii:

• OS 2.1 Producerea și funcţionalizarea materialelor prin tehnologii emergente cu plasmă
• OS 2.2 Tun coaxial cu plasmă pulsată pentru propulsie în spaţiu
• OS 2.3 Imprimare 3D de proteze prin depunerea directă cu laserul
• OS 2.4 Dezvoltarea unui sistem de metrologie industrială prin tomografie de raze X
• OS 2.5 Laseri cu corp solid cu mai multe fascicule pentru diferite aplicaţii industriale

Domeniul „OG3: Materiale avansate pentru senzori de înaltă precizie” este reprezentat de studii privind:

• OS 3.1 Sinteza de straturi subţiri de noi materiale avansate bazate pe perovskiti ecologici BCTZ şi BFO dopaţi cu pământuri rare (Pr³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺ sau Dy³⁺) şi determinarea proprietăţilor funcţionale optice, electrice şi fotocatalitice ale acestora
• OS 3.2 Studii şi experimente preliminare pentru dezvoltarea unui model experimental de detector cu fotodiodă în avalansă
• OS 3.3 Nanostructuri obţinute prin metode laser formate prin auto-corelare, cu răspuns optic neliniar.

Principalele teme abordate în proiect au corespondenţă în obiectivele ştiinţifice strategice şi direcţiile de cercetare din Planul de Dezvoltare Instituţională pe perioada 2015-2020. În proiect ne propunem şi abordarea unor tematici noi precum: acoperiri dure, pentru funcţionare în condiţii extreme – acoperiri destinate interacţiilor cu plasmă ultrafierbinte din instalaţiile de fuziune; acoperiri destinate opticii care funcţionează în motoarele cu ardere internă, tomografie metrologică, sinteza şi procesarea de noi materiale cu proprietăţi fotocatalitice, senzoriale, celule fotosolare sau materiale pentru ecologizarea mediului. În general, tematicile abordate vor reprezenta direcţii de cercetare pentru următorii ani, cercetarea urmând să fie continuată în cadrul unor proiecte specifice ale planurilor naţionale şi europene.

2. Rezultate preconizate pentru atingerea obiectivului:
OG1. Materiale şi tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile

• OS 1.1 Elucidarea efectului incluziunilor gazoase de He în structuri compozite de interes pentru fuziunea nucleară cu conţinut de W obţinute prin HiPIMS/DCMS. Evaluarea modificărilor survenite la nivel morfo-structural asupra structurilor iradiate cu laseri de mare putere şi efectele acestor modificări aspura mecanismului de retenţie-desorbţie a He
• OS 1.2 Realizarea şi caracterizarea fotoelectrozilor de SnO₂ nanostructurat depuşi prin doctor blade în vederea dezvoltării de tehnologii emergente pentru energie. Obţinerea celulelor solare de tip DSSC plecând de la fotoelectrod de oxid de staniu (obţinut atât prin ablaţia laser cât şi din nanoparticule de SnO₂) precum şi determinarea performanţelor acestora;
• OS 1.3 Structuri fotovoltaice de tip Grätzel ce au drept componentă acoperiri pe bază de TiO₂. Identificarea și selecția de noi materiale cu potențial fotovoltaic ridicat. Obținerea de structuri fotovoltaice cu eficiență de conversie îmbunătățită. Obținerea unor structuri fotovoltaice cu durată medie de exploatare superioară celor deja existente.

OG2. Tehnologii noi şi emergente, metode şi dispozitive/instrumente avansate

• OS 2.1 Producerea şi caracterizarea straturilor de WN obţinute prin metoda CMSII (Pulverizare Magnetron combinată cu Implantarea Ionică).
• OS 2.2 Tun coaxial cu plasmă pulsată pentru propulsie în spaţiu. Optimizarea tunului coaxial (thruster-ului) pentru aplicaţii spaţiale. Studiu comparativ al folosirii diverselor gaze de propulsie (Ar, He, Xe).
• OS 2.3 Imprimare 3D de proteze prin depunerea directă cu laserul. Proteze cu design-uri variate obţinute prin tehnologia de imprimare LMD. Straturi milimetrice/submilimetrice de W. Marcaje laser în relief de logo-uri, litere, imagini/figuri.
• OS 2.4 Dezvoltarea unui sistem de metrologie industrială prin tomografie de raze X. Elaborarea unei proceduri complete (experimentală şi post-procesare) de tomografie computerizată pentru măsurări dimensionale de înaltă precizie. Validarea sistemului de metrologie prin tomografie prin intercomparare cu metode metrologice convenţionale: CMM şi/sau scanare laser. Elaborare de metodologii de prototipare rapidă pe baza modelului tomografic 3D al obiectului; Crearea premiselor autorizării metrologice a metodelor de măsurare coordonate prin tomografie de raze X.
• OS 2.5 Laseri cu corp solid cu mai multe fascicule pentru diferite aplicaţii industriale. Laseri cu mai multe fascicule în regim de generare liberă şi de comutare a factorului de calitate. Evaluarea posibilităţilor de utilizare în diferite aplicaţii: aprinderea amestecurilor de combustibili, laser ‘peening’.

OG3. Materiale avansate pentru senzori de înaltă precizie

• OS 3.1 Sinteza de straturi subţiri de noi materiale avansate bazate pe perovskiti ecologici BCTZ şi BFO dopaţi cu pământuri rare (Pr³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺ sau Dy³⁺) şi determinarea proprietăţilor funcţionale optice, electrice şi fotocatalitice ale acestora. Se vor obţine filme subţiri cu proprietăţi predefinite de perovskiti ecologici BCTZ şi BFO dopaţi cu pământuri rare (Pr³⁺, Eu³⁺, Gd³⁺ sau Dy³⁺).
• OS 3.2 Studii şi experimente preliminare pentru dezvoltarea unui model experimental de detector cu fotodiodă în avalanşă. Se va realiza un dispozitiv prototip care să stea la baza unui produs comercial.
• OS 3.3 Nanostructuri obţinute prin metode laser formate prin auto-corelare, cu răspuns optic neliniar. Depunere prin PLD de materiale NC de tip NP metalice (Au) în matrice strat subţire oxid (Al₂O₃).

3. Schema de realizare a proiectului:

• Etapa I

• Etapa a II-a

• Etapa a IV-a

Denumirea Programului Nucleu:

Cercetări avansate de laseri – plasmă – radiaţie – spaţiu

Acronim: LAPLAS V
Contractul nr.: 3N/2018
Denumirea obiectivului: „Cercetări avansate folosind laseri, plasmă şi radiaţii destinate domeniilor de specializare inteligentă şi de interes public”

Cercetări de frontieră privind interacția pulsurilor laser ultraintense cu ținte solide

Codul proiectului: PN 18 13 01 03
Director de proiect: Dr. MITU Bogdana

1. Obiectivul proiectului:
Proiectul își propune ca prin cercetările derulate să contribuie la creșterea nivelului cercetării fundamentale, aplicative și tehnologice în domeniul interacției materiei cu câmpurile electromagnetice ultraintense, prin intermediul următoarelor obiective specifice de natură științifică:

• OS1. Dezvoltarea de metode și proceduri de automatizare, control și protecție pentru operarea în condiții optimizate a infrastructurii laser PW- CETAL
• OS2. Studii teoretice și simulări numerice ale dinamicii plasmelor cuantice de tip electron-pozitron-ion generate în urma interacției radiației laser cu materia
• OS3. Obținerea și caracterizarea fasciculelor de particule încărcate prin iradierea țintelor solide cu pulsuri laser de putere extremă

2. Rezultate preconizate pentru atingerea obiectivului sunt grupate astfel:

• A) Rezultate științifice, care au ca efect avansul științei în domeniul interacției radiației laser cu ținte solide și vor conduce la diseminarea anuală prin publicarea a 30 articole în reviste indexate ISI și printr-un număr estimat de 50 prezentări la conferințe cu participare internațională.
• B) Rezultate tehnologice, ce pot fi cuantificate prin elaborarea de 3 noi proceduri și 2 tehnici de măsură, la realizarea a 3 sisteme și 2 dispozitive. În acest context se preconizează cel puțin 2 aplicații OSIM de brevete naționale.

3. Schema de realizare a proiectului:

• Etapa I

• Etapa a IV-a

Shema de realizare a proiectului

Faza nr. 21

Responsabil: Dr. C. DIPLAŞU

Termen de predare: 10.12.2017

Titlu: „Accelerarea de particule încărcate electric la interacţia pulsurilor laser ultra-intense ( PW- CETAL) cu ţinte solide”

Rezumat: Construirea și implementarea unui sistem complex de manipulator de ţinte şi un sistem de diagnoză complementar pentru accelerarea de particule încărcate electric la interacţia pulsurilor laser ultraintense cu ţintele solide a constituit obiectivul acestei faze.
În cadrul fazei de cercetare s-a realizat şi testat:
• un sistem complex de manipulator de ţinte pentru interacţia laser cu ţintele solide;
• sistemul de caracterizare şi optimizare a petei focale;
• sistemul de detecţie şi caracterizare a distribuţiei energetice a fasciculelor de particule accelerate (protoni şi electroni).
Sistemul complex s-a testat realizând sesiuni de tragere cu laserul CETAl-PW în care energia folosită a fost la 50% din capacitatea maximă sistemului.

Shema de realizare a proiectului

Faza nr. 24

Responsabil: Dr. G. Miron

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: „Influenţa dispozitivelor externe coloanei de plasmă asupra perturbaţiilor de forfecare din plasmele tokamak”

Rezumat: A fost construit un model teoretic pe baza căruia se poate trasa evoluţia perturbaţiilor neoclasice de forfecare (NTM) pentru varii situaţii în care dispunerea şi forma structurilor externe coloanei de plasmă sunt schimbate. S-a constatat că nu există valori optime pentru care perturbaţia NTM e favorizată decât cea privind dispunerea în plan poloidal a spirelor tip B. Cât priveşte dispunerea radială a peretelui şi a spirelor sau deschiderea poloidală şi toroidală a acestora, dependenţa e monotonă, într-un sens sau celalălt. Prin urmare, în cazul parametrilor din urmă alegerea acestora e clară, ea fiind limitată de influenţa lor asupra altor tipuri perturbaţii din plasmă.

Faza nr. 25

Responsabil: Dr. N. Scărişoreanu

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: „Obţinerea de dispozitive test fotocatalitice şi fotovoltaice pe baza straturilor subţiri de materiale perovskitice compozite (MAPbX₃, P₃HT:PCBM/La, Y-BiFeO₃) cu bandă interzisă mică depuse prin MAPLE”

Rezumat: În cadrul acestei faze au fost obţinute heterostructuri de test bazate pe materiale perovskitice inorganice şi compozite pentru producerea de energie din surse regenerabile. Astfel, s-au obţinut straturi subţiri de perovskit hibrid CH₃NH₃PbI₃, straturi subţiri de materiale perovskitice inorganice (Y, La-BiFeO₃ si La-PbZrTiO₃) cu o valoare a benzii interzisă mică, precum şi heterostructuri inorganic-organic prin tehnica evaporării laser pulsate asistată de o matrice (MAPLE).

Faza nr. 26

Responsabil: Dr. V. Damian

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: „Realizarea unui sistem imagistic hiperspectral experimental folosind un sistem dispersiv interferometric”

Rezumat: Obiectivul principal al proiectului va consta în creşterea recunoaşterii naţionale şi internaţionale a capabilităţii Institutului pentru inovare şi transfer tehnologic prin extinderea activităţilor CDI existente şi abordarea de tematici noi în următoarele domenii de specializare inteligentă:
OG1. Materiale şi tehnologii pentru dezvoltarea de forme de energie noi și regenerabile;
OG2. Materiale și tehnologii pentru sănătate, mediu şi bioeconomie;
OG3. Tehnologia informaţiei şi a comunicaţiilor, spaţiu și securitate;
OG4. Tehnologii noi şi emergente şi Materiale avansate.
Etapa actuală are ca obiectiv realizarea unui sistem imagistic hiperspectral utilizând ca sistem de analiză spectrală un interferometru. Aşa cum arătam, sistemele imagistice hiperspectrale înregistrează o imagine 3D – unde în 2D avem imaginea spaţială fizică a subiectului, la care se mai adugă o dimensiune 1D spectrală a fiecărui pixel, pe domeniul şi cu rezoluţia definite de instrumentul spectral. Din acest cub se pot extrage informaţii atât legate de imaginea color integrală a subiectului cât şi de imagini pe fiecare lungime de undă/benzi spectrale ale acestuia.
Au fost abordate trei astfel de experimente: unul utilizând un interferometru Mach-Zehnder, unul dezvoltând un sistem bazat pe un interfrometru de tip Michelson dar lucrând în polarizare (interferometru de polarizare) şi un montaj în care utilizând un sistem interferometric de polarizare comercial am utilizat tehnica Hadamard pentru realizarea imaginii subiectului.

Faza nr. 27

Responsabil: Dr. A. Scărişoreanu

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: „Cercetarea efectelor radiaţiilor ionizante asupra compuşilor chirali şi selecţionarea categoriei de produse medicale în care se găsesc componenti cu activitate chirală”

Rezumat: Compuşii chirali din produsele medicale sunt substanţe naturale, şi în principiu se aşteaptă să fie optic pure. De aceea detecţia prezenţei unui enantiomer opus poate fi semnificativă pentru evaluarea siguranței acestor produse. Componentele chirale pot racemiza, ca o consecinţă a proceselor tehnologice, cum ar fi încălzirea excesivă, iradierea etc. Astfel, evaluarea purităţii optice a componentelor chirale din produsele cu aplicații medicale a devenit un subiect important de cercetare în timpul ultimilor ani.
Scopul urmărit, respectiv studierea şi aprofundarea mecanismelor de interacţie între radiaţiile ionizante şi compuşi cu activitate chirală din diverse produse cu aplicații medicale (hidrogeluri), este justificat prin aceea că, în prezent din ce în ce mai mulţi producători de astfel de produse, atât de pe piaţa naţională cât şi internaţională, recurg la utilizarea radiaţiilor ionizante în scopul sterilizării materiilor prime şi a componentelor acestor produse.
S-a obținut un material tip hidrogel pe bază de colagen şi polivinipirolidona (PVP), polimeri biodegradabili şi biocompatibili şi care prezintă activitate chirală (au în molecula lor un atom de carbon asimetric). Sinteza şi caracterizarea fizico-chimică a hidrogelului va fi continuată şi prin investigarea activității optice după expunerea la radiații ionizante.
Acest studiu oferă noi informaţii în domeniul securităţii produselor medicale de tip hidrogel şi stabilirea impactului proceselor de sinteză/decontaminare/sterilizare asupra unor componente medicale şi farmaceutice care prezintă şi activitate chirală, şi care sunt tratate cu radiaţii ionizante şi stabileste mecanismele de acţiune a radiațiilor ionizante asupra compuşilor cu activitate chirală din produsul investigat.

Faza nr. 28

Responsabil: Dr. M. Măgureanu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Studiul plasmei netermice pentru aplicaţii în agricultură”

Rezumat: A fost investigată influenţa tratamentului cu plasmă netermică generată la presiunea atmosferică asupra cerealelor (grâu, orz, etc.) şi a seminţelor de legume (ridichii, linte, etc), în vederea stimulării germinării acestora şi creşterii plantelor. Au fost studiate mai multe tipuri de descărcări electrice: o descărcare de suprafaţă şi descărcări cu barieră dielectrică în geometrie plan-paralelă şi geometrie coaxială. Caracteristicile electrice sunt tipice pentru descărcări de tip filamentar. S-au făcut măsurări de tensiune, curent de descărcare, sarcină electrică totală şi putere medie disipată în descărcare şi s-a studiat influenţa acestora asupra seminţelor în diverse condiţii experimentale. Au fost determinaţi parametrii de creştere a plantelor în stadii incipiente: lungimile rădăcinilor şi ale tulpinilor şi masa acestora, precum şi rata de germinare. S-a constatat în general o uşoară îmbunătăţire a ratei de germinare şi o creştere considerabilă a vitezei de germinare a seminţelor expuse la plasmă, comparativ cu cele netratate. De asemenea, rădăcinile şi tulpinile plantelor provenite din seminţe tratate cu plasmă sunt semnificativ mai lungi faţă de cele martor. Timpul de tratare este un parametru esenţial în optimizarea procesului, în sensul că o expunere prea îndelungată la plasmă poate avea efect defavorabil asupra dezvoltării plantelor, iar timpul de tratare optim depinde de tipul seminţelor şi de condiţiile de tratare (caracteristicile descărcării).

Faza nr. 29

Responsabil: Dr. V. Paiş

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Dezvoltarea unui Portal web pentru acces la date în vederea dezvoltării aplicaţiilor laserilor şi plasmei în domenii emergente (sănătate, mediu şi securitate)”

Rezumat: A fost dezvoltat un Portal web pentru stocarea şi accesarea datelor relevante dezvoltării aplicaţiilor laserilor şi plasmei în domenii emergente (sănătate, mediu şi securitate). Acest portal a utilizat o serie de tehnologii inovatoare în stocarea datelor (utilizarea unei baze de date de tip noSQL) precum şi în reprezentarea vizuală a acestora (reprezentarea de tip “word cloud”, realizarea de legături automate prin intermediul metadatelor). Problemele specifice dezvoltării aplicaţiilor laserilor şi plasmei în domenii emergente (sănătate, mediu şi securitate), datele produse, atât experimental cât şi prin simulare, se prezintă sub formă de fişiere, text sau binare. Pentru utilizare ulterioară a fost necesară dezvoltarea unor mecanisme de regăsire a datelor de interes realizată atât la nivel de fişier cât şi la nivel de “bloc de date”. Acestea sunt cunoscute în literatura de specialitate sub denumirea de “metadate” şi ajută la înţelegerea datelor, atât în cadrul proceselor de prelucrare automată cât şi prin parcurgerea lor de către utilizatorul uman. Portalul web destinat accesării datelor specifice aplicaţiilor laserilor şi plasmei în domenii emergente, conţine următoarele elemente: baza de date (date propriu-zise, metadate) şi interfaţa web (componenta publică, componenta privată). Accesul la date este realizat utilizând MDSPlus. În cadrul proiectului s-a dezvoltat un nou mecanism de stocare şi acces la date denumit Universal Access Layer (UAL). Acesta extinde conceptele MDSPlus, introducând posibilitea stocării de metadate sub formă de “Consistent Physical Object” (CPO). Sistemul de gestiune al bazelor de date ales a fost MongoDB.

Faza nr. 30

Responsabil: Dr. G. Socol

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Sinteza de medii sensibile în prezenţa unor gaze specifice”

Rezumat: În cadrul acestei etape de proiect s-a realizat sinteza unor medii sensibile la monoxidul de carbon (CO) folosind tehnica de depunere laser-pulsată. Astfel, au fost depuse pe substraturi de sticlă filme subţiri de SnO₂ în amestec cu ZnO, în proporţii variate (rapoarte masice de 1:1, 1:3, respectiv 3:1), în atmosferă reactivă de oxigen, la presiuni variate (10Pa, 30Pa, respectiv 50Pa). De asemenea, pe parcursul depunerii, substraturile au fost menţinute la temperatura camerei sau încălzite la 450C. Post-depunere s-au efectuat atât un tratament termic de stabilizare a structurii filmului oxidic, cât şi depunerea unor electrozi interdigitati de platină.
Structurile de senzori conductometrici astfel obţinute au fost supuse testelor de detecţie de CO în atmosferă controlată de azot. Testele au fost efectuate la temperaturi variate- între 200C şi 400C (gama de temperaturi tipice de operare ale unui senzor conductometric)- şi pentru diverse concentraţii de CO (100ppm, 10ppm, respectiv 1ppm).
Atât înainte cât şi ulterior testelor de sensing, filmele de oxizi au fost supuse unor investigaţii fizico-chimice (microscopie electronică de baleiaj, spectroscopie de raze X pentru dispersia energiei, microscopie de forţă atomică, difracţie de raze X) cu scopul de a caracteriza suprafeţele atât după tratamentul termic post-depunere cât şi după efectuarea testelor de sensing în vederea observării eventualelor schimbări morfologice şi/sau chimice apărute în timpul exploatării senzorului. Totodată, am urmărit optimizarea atât din punct de vedere chimic, cât şi structural a senzorilor conductometrici, în vederea îmbunătăţirii stabilităţii lor, a sensibilităţii şi implicit, a capabilităţii de detecţie a concentraţiilor mici de CO. Astfel, folosind aceste structuri depuse în laboratorul nostru, s-au detectat cu succes concentraţii de 1ppm de CO.

Faza nr. 31

Responsabil: Dr. I. Tiseanu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Elaborarea şi validarea unui concept tehnic de platforma imagistică multimodală (CT, XRF, XEOL THz) pentru probe biologice”

Rezumat: În această etapă s-a elaborat şi testat un nou concept tehnic de platformă de imagistică şi iradiere pentru probe biologice şi/sau modele de animale de laborator.
Echipamentul prezentat este dedicat analizei prin tomografie de raze X având la bază noi tehnici de tomografiere ce permit analiza obiectelor atât prin rotaţia acestora cât şi prin menţinerea lor fixă pe parcursul achiziţiei de date.
Validarea echipamentelor a constat în realizarea unor măsurări dozimetrice în fascicul pentru controlul dozei livrate pe probă pe parcursul unei expuneri/scanări precum şi în testarea proprietăţilor de îmbunătăţire a contrastului radiologic a unor soluţii pe bază de nanoparticule de aur. Astfel s-au pus în evidenţă condiţiile de obţinere a unui contrast optim prin varierea parametrilor de funcţionare a sursei de raze X şi a concentraţiei de nanopaticule. Întrucât aceste echipamente au fost realizate pentru iradierea şi analiza probelor biologice, soluţiile de nanoparticule evaluate au fost analizate atât direct (în stare brută) cât şi în structuri complexe (fantome) care simulează modele de animale de laborator.
O nouă tehnică de scanare imagistică prin micro-fluorescenţă de raze X a fost implementată în cadrul platformei de imagistică şi iradiere, prin intermediul căreia s-a arătat nivelul crescut de sensitivitate a metodei la variaţii mici de concentraţie a nanoparticulelor de aur.
Pentru analiza probelor cu proprietăţi de luminiscenţă indusă s-a dezvoltat un sistem de excitare cu raze X care să permită măsurarea spectrelor de luminescenţă în timpul scanării tomografice sau prin fluorescenţă. Acest sistem a fost de asemenea testat atât pe pulberi excitate direct cât şi pe pulberi înglobate în probe test (fantome).
Prin testarea şi validarea performanţelor platformei de iradiere şi a tehnicilor de imagistică multimodală elaborate de grupul de micro-tomografie din INFLPR, s-a atins obiectivul principal al fazei.

Faza nr. 32

Responsabil: Dr. S. Amarandei

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Investigarea propagării unor fascicule structurate prin turbulenţă atmosferică”

Rezumat: Am investigat propagarea de fascicule nedifractante aleatoare prin turbulenţa indusă termic folosind un montaj experimental bazat pe un modulator spaţial de fază a luminii. Am arătat că, în interiorul zonei de propagare nedifractantă, deşi forma ciorchinilor de speckle-uri înşiruite din profilul transversal se modifică, mărimea medie a speckle-ului rămâne aproximativ constantă după trecerea prin turbulenţă. O posibilă explicaţie a acestei imunităţi la turbulenţă este sugerată de valoarea mică (de ordinul micronilor) a lungimii de coerenţă a fasciculelor, care face ca aceasta să fie substanţial mai mică decât lungimea caracteristică a fluctuaţiilor indicelui de refracţie al turbulenţei.

Faza nr. 33

Responsabil: Dr. B. Mitu/ Dr. V. Sătulu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Studiul procesului de depunere a structurilor planare cu alternanţă compoziţională şi a influenţei parametrilor de proces asupra proprietăţilor acestora”

Rezumat: Obiectivele acestei faze au constat în studiul comportamentului speciilor emisive din plasmă care asistă procesul de depunere a structurilor alternante, respectiv caracterizarea compoziţiei elementale şi a legăturilor chimice aferente fiecăruia dintre straturile componente ale structurilor alternante, în funcţie de parametrii experimentali de sinteză.
Rezultatele relevă prezenţa speciilor emisive cu conţinut de hidrogen (radical CH şi linia Ha) ce asistă procesul de depunere a carbonului hidrogenat, respectiv modul în care liniile de ArI pot fi utilizate pentru monitorizarea procesului PVD al materialului fluorurat. Măsurările compoziţionale au permis evaluarea legăturilor chimice din filmele componente ale structurilor, a dependenţei acestora de puterea RF aplicată, care demonstrează că în cazul valorilor de putere reduse, gradul de disociere a precursorilor este mai scăzut şi conţinutul de hidrogen, respectiv fluor, este mai mare. De asemenea, a fost elaborată o metodă de monitorizare a procesului de depunere a structurilor cu alternanţă compoziţională pe baza emisiei optice a speciilor excitate care permite obţinerea unor materiale cu compoziţie controlată şi periodică în adâncime.

Faza nr. 34

Responsabil: Dr. M. Scărisoreanu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Sinteze şi depuneri de nanostructuri obţinute prin tehnici laser, pentru aplicaţii ca biosenzori sau acoperiri antimicrobiene”

Rezumat: Particule cu miez pe bază de fier şi acoperit cu strat de ZnO de dimensiuni nanometrice au fost obţinute prin piroliză indusă cu laserul din vapori de dietilzinc (ca donor de Zn) şi pentacarbonil de fier (ca precursor de miez de fier), oxigen (ca oxidant) – dar în cantităţi reduse, strict controlate – şi etilenă (ca sensibilizator). Prezenţa fazelor de ZnO ca şi a celor pe bază de fier (carburi, oxizi) a fost dovedită prin tehnici de XRD şi SAED, iar compoziţia evaluată prin EDS şi XPS. Morfologia miez-coajă a acestor nanocompozite a fost certificată prin imagistică TEM, iar proprietăţile magnetice evaluate prin curbele de magnetizare. Nanopulberea optimizată a fost dispersată în mediu apos în prezenţă de L-dopa şi a dovedit efect de distrugere a celulelor tumorale, neafectând pe cele sănătoase în studii in-vitro. Pulberile din setul Fe@ZnO şi din alt set (sintetizat tot prin piroliză laser) de tip titania nanometrixca notat TiOx au fost dispersate (40 g/l) în etanol absolut şi sonicate în baia de ultrasunete, Cu o micropipetare s-au extras din dispersie 100 µl ce s-au depus pe suporturi de sticlă optică (10×10 mm²) sau plăcuţe de Si (100) având contacte electrice distanţate la 200µm prin pipetarea volumului selectat în timp ce proba se roteşte la 2000 rot/min. Filmele submicronice rezultate au fost omogene şi transparente în vizibil (măsurate pe cele depuse pe suporturile de sticlă prin UV-Viz). Filmele depuse pe suporţi de Si având contacte de Au indică că nanoparticulele de tip Fe@ZnO4 au o rezistenţă cuprinsă între 350 Ω şi 20 KΩ, iar tendinţa este aceea că filmele cresc în conductivitate cu diminuarea concentraţiei de Zn. Filmul nanostructurat pe bază de TiO₂NP prezintă o rezistenţă de peste 20 MΩ comportându-se ca un dielectric. Nanoparticule pe bază de TiO₂ au fost înglobate în matrice de hidrogel din acid poliacrilic reticulat, dovedind proprietăţi de inhibare a dezvoltării coloniilor de bacterii patogene din specia Staphylococcus Aureus, spre deosebire de gelul martor de poliacrilat de sodiu-polivinilpirolidona.

Faza nr. 35

Responsabil: Dr. D. Miu

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Depunerea şi caracterizarea filmelor de SnO₂ pentru senzori şi celule fotosolare”

Rezumat: Obiectivul etapei a fost realizarea filmelor de SnO₂ depuse prin metoda ablaţiei laser folosind laser de picosecunde, în atmosferă controlată, cu aplicaţii în celule solare cu colorant şi senzori. SnO₂ s-a dovedit a fi un bun candidat pentru acest tip de celule deoarece are mobilitate de două ori mai mare a electronilor comparativ cu TiO₂. Folosirea laserului cu picosecunde, s-a dovedit a fi foarte eficientă în depunerea filmelor care să îndeplinească cerinţele unui fotoelectrod într-o celulă solară şi a unui film sensibil în cazul senzorilor cu unde acustice. Aceste filme trebuie să aibă o porozitate crescută pentru a absorbi colorantul în cazul celulelor şi a facilita ad şi absorbţia moleculelor gazului de către filmul sensibil în cazul senzorilor. De asemenea, filmul trebuie sa fie format din particule cât mai mici şi uniforme ca să nu influenţeze raportul semnal/zgomot.
Pentru depunerea filmelor s-a folosit un laser Nd:YVO₄ cu durata pulsului de picosecunde (355 nm/ 50 kHz, 0.25 W) direcţionat către o ţintă metalică de staniu. S-a lucrat la următoarele presiuni de oxigen 150, 300, 450 si 900 mTorr. Filmele au fost depuse pe FTO la RT şi tratate în atmosferă de oxigen la 350-650 ⁰C. S-au investigat filmele din punct de vedere al structurii, compoziţiei, morfologiei (suprafaţă şi în secţiune), grosime, porozitate şi optic. S-a studiat influenţa parametrilor experimentali de depunere asupra caracteristicilor filmelor. Din analizele de difracţie de raze X s-a obţinut că filmele au fost complet oxidate după tratament în atmosferă de oxigen la 550 ⁰C. Din punct de vedere morfologic, filmele au prezentat o porozitate crescută cu creşterea presiunii oxigenului în camera de depunere; dimensiunea particulelor a fost între 37 nm şi 480 nm. S-a observat că pe măsură ce filmele au fost tratate termic, dimensiunea particulelor a fost mai mică. În ce priveşte grosimea filmelor, după tratament filmele au fost mai subţiri. La temperatura camerei grosimea filmelor a fost între 2,03-3,42 µm; la 550 ⁰C, grosimea a fost între 1,10-1,57 µm; de asemenea s-a observat o scădere a grosimii filmului cu creşterea temperaturii. În ce priveşte porozitatea filmelor, cu creşterea presiunii oxigenului, filmele au devenit din ce în ce mai poroase. Astfel, la cea mai mică presiune a oxigenului (150 mTorr), filmul este mai puţin poros decât în cazul în care presiunea a fost de 900 mTorr când s-au format clusteri de particule. Cea mai bună transmisie a fost obţinută pentru filmele tratate la 550 ⁰C şi la presiunea de 150 mTorr.

Shema de realizare a proiectului

Faza nr. 22

Responsabil: Dr. A Groza

Termen de predare: 14.08.2017

Titlu: „Analize de filme nanometrice de interes bio prin spectrometrie optică şi de masă”

Rezumat: Actuala fază prezintă rezultatele obţinute în urma generării de straturi de interes bio prin metoda magnetron sputtering. Proprietăţile fizico – chimice ale straturilor subţiri obţinute au fost caracterizate prin spectroscopie de infraroşu şi spectroscopie optică de emisie cu descărcare luminiscentă. Spectroscopia de infraroşu a permis indentificarea benzilor moleculare de absorbţie specifice materialului ţintă. Distribuţia elementelor chimice componente în stratul subţire a fost analizată prin spectroscopie optică de emisie cu descărcare luminiscentă. S-a observat atât o distribuţie uniformă a acestora în strat cât şi difuzia lor în substrat, pe distanţe de ordinul zecilor de nm. De asemenea, prin înregistrarea spectrelor de masă în plasmă pe durata procesului de depunere, au fost identificate fragmente moleculare specifice materialului ţintă, cât şi a elementelor chimice la nivel de atom.

Faza nr. 23

Responsabil: Dr. I. Jepu

Termen de predare: 14.08.2017

Titlu: „Realizarea structurilor tribologice cu conţinut obţinute prin metode de magnetron reactiv/TVA – studiu comparativ”

Rezumat: În cadrul prezentei faze au fost obţinute cu succes straturi de SiC depuse simultan prin metoda TVA precum şi structuri ce au în compoziţia lor pe langă Si şi C incluziuni gazoase de N obţinute prin pulverizare reactivă de tip magnetron în regim HiPIMS. Au fost efectuate studii comparative pe cele două structuri de interes. Imaginile SEM obţinute au relevat o morfologie redusă a suprafeţei precum şi o lipsă de imperfecţiuni pentru cele două structuri de interes. Analizele în secţiune SEM au indicat o creştere compactă a filmelor depuse atât prin TVA cât şi prin r-HiPIMS subliniind importanţa bombardamentului cu ioni din cele două tipuri de plasme. Analiza TDS a confirmat prezenţa N în structura de SiCN. Desorbţia N începe la temperaturi de 200^oC şi continuă să crească până când temperatura finală este atinsă. Un alt aspect demn de menţionat este legat de sincronizarea spectrului N cu cel al O, ceea ce implică fie că N acţionează ca barieră de desorpţie fie cele două elemente sunt legate chimic. Analizele RBS au confirmat prezenţa azotului în toată grosimea structurii de SiCN. De asemenea atât structura SiC cât şi SiCN prezintă contaminări ridicate cu oxigen 10% at. Au fost observate pentru probele depuse prin HiPIMS o distribuţie cvasiuniformă a Si şi C în structura SiCN. În urma măsurărilor tribologice, coeficientul de frecare pentru ambele tipuri de structuri a variat între 0.15 şi 0.25. Imaginile SEM obţinute pe urmele de uzură au evidenţiat o exfoliere pentru ambele tipuri de structuri. În ciuda acestui fapt ambele structuri prezintă proprietăţi tribologice benefice datorită formării unui contact tribologic de tip carbură-carbură ideal pentru lubrifiere în regim uscat.

Faza nr. 24

Responsabil: Dr. M. Nistor

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: „Studiul dispozitivelor electronice transparente obţinute prin tehnici cu plasma din materiale oxidice avansate”

Rezumat: În această fază s-a urmărit realizarea cu scop demonstrativ a unor dispozitive electronice transparente obținute prin tehnici cu plasmă din materiale oxidice avansate pe substraturi adaptate integrării în aplicații. Aceste dispozitive electronice transparente se bazează pe tranzistori transparenți cu filme subțiri ale căror structuri sursă-canal-drenă self-asamblate au fost obţinute într-un singur proces de depunere prin metoda ablației cu fascicul pulsat de electroni, cu mască de tip „shadow”. Au fost investigate performanțele electrice și optice ale dispozitivelor electronice transparente, punându-se în evidență efectul de comutație electrică permanentă în cazul canalului lung.

Faza nr. 25

Responsabil: Dr. F. Dumitrache

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: „Sinteza prin piroliză laser de nanoparticule pe bază de Sn, Zn şi/sau Ti”

Rezumat: Nanoparticulele oxidice de staniu dopate cu zinc au fost sintetizate prin piroliză laser utilizând un amestec reactiv conținând vapori de tetraclorură de titan, tetrametil-Sn și dietil-Zn purtați de Ar sau C₂H₄, iar SF₆ sau C₂H₄ au fost utilizaţi ca sensibilizator. S-a utilizat ca oxidant aerul sintetic sau un amestec de oxigen și argon. Analizele TEM și XRD asupra nanopulberilor sintetizate demonstrează o structură cristalină îmbunătățită orientată spre mono-domenii cristaline atunci când procentul de oxigen crește în amestecul reactiv. Gradul de dopare cu Zn (până la 5% at%) poate fi reglat în mod fin prin controlul raportului precursorilor Zn / Sn cu un diametru mediu al particulei de aproximativ 12 până la 15 nm, pe măsură ce au fost relevate analizele EDX și TEM. Nanostructurile oxidice pe bază de staniu dopate cu zinc prezintă transparență optică şi conductivitate electrică. În ceea ce priveşte obținerea de nanoparticule pe bază de Ti, acest studiu vizează controlul experimental al fazelor, prin modularea parametrilor în timpul unei sinteze într-o singură etapă prin piroliză laser. Nanoparticule de TiO₂ de înaltă puritate, conținând fazele anatas şi rutil, cu exces de oxygen, sunt sintetizate din amestecuri de gaze TiCl₄ şi C₂H₄, în prezenta aerului ca donator de oxigen, utilizând radiația laserului cu CO₂. Probele de TiO₂ sunt analizate prin difracție cu raze X, EDX, TEM și spectroscopie Raman indicând o bună stabilitate a fazelor și o morfologie distinctă.

Faza nr. 26

Responsabil: Dr. E. Axente

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: „Caracterizarea compoziţională a bibliotecilor compoziţionale sintetizate prin LIBS fără calibrare în aer versus Argon. Comparaţii cu tehnici alternative ca RBS şi EDX”

Rezumat: Am demonstrat că analiza cantitativă a compoziţiei elementare a unor filme subţiri cu grosimi în domeniul zecilor de nanometri poate fi efectuată cu succes utilizând tehnica CF-LIBS (din engleză – calibration-free laser-induced breakdown spectroscopy). Astfel, filme subţiri de SiGe obţinute prin depunere laser pulsată combinatorială (C-PLD – din engleză Combinatorial-Pulsed Laser Deposition) pe substraturi din safir avand grosimi mai mici de 100 nm şi compoziţie variabilă au fost iradiate cu pulsuri laser UV cu durata în domeniul nanosecundelor. Spectrul de emisie al plasmei a fost înregistrat cu un spectrometru Echelle cuplat cu un detector ICCD şi comparat cu radianţa spectrală simulată pentru o plasmă în echilibru termodinamic local. Folosind un algoritm de calcul iterativ, am dedus compoziţia elementară a plasmei prin comparaţia spectrului măsurat cu cel simulat. Acest studiu evidenţiază că ablaţia laser în atmosfera de Argon generează o plasmă aproape uniformă, descrisă de valori unice ale temperaturii şi densităţii electronice. În caz contar, plasma produsă în aer, la temperatură şi presiune atmosferică, prezintă o zonă centrală fierbinte, înconjurată de o zonă periferică cu temperatură scazută, ce presupune utilizarea unui model radiativ mai elaborat pentru analize. Cu toate acestea, deoarece zona periferică a plasmei contribuie la spectrul de emisie global al plasmei în principal prin absorbţie, influenţa acesteia poate fi neglijată dacă analiza este efectuată doar pe baza liniilor de emisie optic subţiri. În final, analiza filmelor subţiri prin CF-LIBS este validată prin tehnici complementare ca RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Studiul arată că este posibilă obţinerea unei precizii de aproximativ 5%, principala sursă de erori fiind imprecizia datelor spectroscopice disponibile.

Faza nr. 27

Responsabil: Dr. C. Ticoş

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: „Caracterizarea plasmei de radio-frecvenţă la interacţia cu un fascicul de electroni de 15 keV”

Rezumat: Faza 27/2017 reprezintă continuarea activităţilor din faza 11/2016 şi a constat în caracterizarea plasmei de radiofrecvenţă la interacţia cu un fascicul de electroni de 15 keV. S-au determinat potenţialul flotant şi potenţialul plasmei folosind metoda sondei Langmuir şi s-a obţinut densitatea de electroni de 8,5×10¹⁵/m³ cu temperatura T_e=5,1 eV. A fost determinată tensiunea de self-bias şi s-a constatat că scade cu creşterea presiunii din incintă dar pe de altă parte creşte cu puterea rf. Acelaşi comportament se observă la tensiunea de self-bias la introducerea fasciculului de electroni în plasmă. A fost evaluat curentul de fascicul în incinta de interacţie şi s-au obţinut valori maxime de 7 mA. Valoarea curentului de fascicul este influenţată atât de presiunea plasmei cât şi de condiţiile de focalizare a fasciculului. O cunoaştere cât mai bună a parametrilor care caracterizează plasma şi fasciculul de electroni din incinta de interacţie este necesară pentru înţelegerea interacţiei produse între fascicul şi micro/nanoparticulele levitate în plasmă. Această interacţie urmează a fi realizată în cadrul fazei nr. 28 din 2017.

Faza nr. 28

Responsabil: Dr. C. Ticoş

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: „Accelerarea de nano/microparticule levitate în plasmă de către un fascicul de electroni”

Rezumat: Faza nr. 28/2017 reprezintă continuarea activităţilor din faza 27/2017 şi constă în accelerarea de microparticule levitate într-o plasmă de radio-frecvenţă (rf) în urma impactului cu un fascicul de electroni de 14 keV. Microparticulele au fost vizualizate din două direcţii folosind o cameră rapidă Photron şi au fost iluminate in cu o dioda laser de 20 mW cu lungimea de undă de 635 nm. În experimentele cu vizualizare din lateral am folosit microparticule de plastic (melamina formaldehidica-MF) de 11 µm iar în cele cu vizualizare de sus de 6 µm. Presiunea gazului de argon în camera de interacţie a fost între 75 şi 130 mTorr la o putere de 1W aplicată pe electrozii rf. Am determinat traiectoriile parcurse de microparticule după perioade diferite de timp prin tehnica Particle Tracking Velocimetry (PTV).

Faza nr. 29

Responsabil: Dr. S. Vizireanu/ Dr. D. Stoica

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: „Studiul modificării proprietăţilor nanomaterialelor în urma tratamentelor cu plasmă a dispersiilor lichide ale acestor nanomateriale (faza solidă)”

Rezumat: Funcţionalizarea direct în suspensia lichidă a nanomaterialelor este de mare importanţă pentru evitarea aglomerării, precipitării şi îmbunătăţirii manipulării acestora. Pe de altă parte grupările funcţionale adăugate conduc pe lângă îmbunătăţirea dispersabilităţii şi la schimbarea altor proprietăţi (electrice, umectabilitate, biocompatibilitate, stocare de energie etc). Metoda folosirii plasmelor pentru tratarea suspensiilor este promiţătoare şi destul de recentă în comparaţie cu metodele chimice.
Scopul experimentelor din această etapă a fost de modificare a proprietăţilor nanomaterialelor în urma tratării cu plasmă a dispersiilor lichide ale acestora. Pentru realizarea acestor experimente am folosit 2 tipuri de plasmă (jet DBE şi DBD) generate în diferite amestecuri de gaze. Jeturile de plasmă au fost imersate în suspensii de grafenă, oxid de grafenă-GOx, oxid de grafenă redus-rGO şi nanotuburi de carbon-NT.
Funcţionalizarea s-a realizat fie prin introducerea în descărcare a unor gaze reactive (oxigen, azot, amoniac etc) sau prin adăugarea în suspensie a unui reactiv lichid (acetonitrilul) descompus cu ajutorul plasmei. În urma investigărilor SEM, FTIR, Raman şi XPS am evidenţiat schimbările induse de tratamentele cu plasma imersată în aceste dispersii, mai precis asupra materialelor rezultate din uscarea respectivelor suspensii. Încorporarea de grupări funcţionale cu conţinut de oxigen şi azot s-a evidenţiat în majoritatea suspensiilor folosite (GOx, rGO şi NT). Tipul grupărilor funcţionale introduse poate fi selectat în funcţie de parametrii descărcării (în primul rând de gazul introdus, dar şi de tipului sursei folosite). Rezultatele obţinute au condus la identificarea unor căi de modificare a caracteristicilor nanostructurilor carbonice, precum şi la identificarea parametrilor de tratare care au condus la ataşarea unor grupări specifice. Tehnicile testate pe suspensiile amintite pot fi extinse şi la alte dispersii de materiale (nanoparticule, nanoceluloza, polimeri, etc).

Faza nr. 30

Responsabil: Dr. A. Marcu

Termen de predare: 15.11.2017

Titlu: „Producerea caracterizarea şi controlul proprietăţilor pentru hetero-nano fire fabricate prin tehnici laser”

Rezumat: Utilizând depunerea cu laseri pulsaţi (PLD) într-o configuraţie cu reflecţie de plasmă (Cunoscută cu acronimul PLD/PR) nanofire oxidice au fost crescute prin tehnica apor-lichid-solid (VLS). Utilizând acelaşi sistem experimental dar modificând condiţiile de creştere, nanofirele au fost acoperite cu straturi de acoperire din diferite materiale. Astfel, condiţiile de creştere (ca energia laserului pe puls sau pe tren de pulsuri, numărul de pulsuri şi temperatura de creştere) controlează morfologia de creştere şi respectiv structura materialului nucleului şi a stratului de acoperire. Caracterizarea nanostructurilor a fost realizată prin miscroscopie electronică de baleaj (SEM) şi prin transmisie (TEM), iar rezultatele au arătat posibilitatea controlului morfologiei şi propietăţilor structurale ale straturilor de acoperire pentru diferite materiale cât şi pentru straturi de acoperire din acelaşi material.

Faza nr. 31

Responsabil: Dr. O. Toma

Termen de predare: 10.12.2017

Titlu: „Mecanisme de conversie superioară în nanomateriale oxidice cu fononi de joasă energie, dopate cu ioni de pământuri rare”

Rezumat: Sunt studiate proprietăţile de conversie superioară ale materialului cristalin Er:BaGd₂ZnO₅. Acest compus este caracterizat de o energie mică (în jur de 360 cm^-1) a fononilor şi este o gazdă promiţătoare pentru conversie superioară. Sunt sintetizate pulberi nanocristaline din acest compus prin metoda citrat – EDTA; probe masive din acelaşi compus sunt sintetizate prin reacţie în fază solidă. Morfologia şi structura probelor sunt studiate prin microscopie electronică de baleiaj şi difracţie de raze X; se observă o bună puritate a fazei cristaline la probele sintetizate prin ambele metode. Printr-o analiză Judd-Ofelt, sunt calculate probabilităţile tranziţiilor Er³⁺ în BaGd₂ZnO₅, ca şi timpii de viaţă radiativi ai principalelor nivele de energie implicate în emisia prin conversie superioară (²H2_11/2, ⁴S_3/2 şi ⁴F_9/2). Aceste date noi sunt utilizate pentru a calcula eficienţele cuantice ale nivelelor emiţătoare prin conversie superioară (²H2_11/2, ⁴S_3/2) şi ⁴F_9/2. Este observată emisia prin conversie superioară în verde şi rosu în Er:Yb:BaGd₂ZnO₅; sunt identificate principalele mecanisme de conversie superioară. Se compară emisia de luminescentă prin conversie superioară în Er:Yb:BaGd₂ZnO₅ cu cea obţinută în Er:Yb:CaSc₂O₄ şi se găseste că emisia în Er:Yb:BaGd₂ZnO₅ este mai intensă.

Shema de realizare a proiectului

Faza nr. 23

Responsabil: Dr. Carmen Ristoscu

Termen de predare: 15.09.2017

Titlu: „Funcționalizarea suprafeței implanturilor utilizând nanocompoziții cu proprietăți complementare: material bioactiv (biosticle) cu medicament (antibiotic)”

Rezumat: Suprafețele tip implant au fost funcţionalizate cu biomateriale prin tehnici laser pulsate în vederea creșterii rezistentei la coroziune. În același tip, au fost introduse în biomaterialul activ antibiotice pentru o livrare țintită a acestuia dar şi pentru a mări timpul de eliberare în organism. Caracterizările fizico-chimice şi biologice au validat ipotezele de lucru. Antibioticele comerciale au fost comparate cu produse tradiţionale din medicina Ayurveda. Efectul antimicrobian, prelungit şi fără efecte adverse, a fost demonstrat prin teste biologice dedicate.

Faza nr. 24

Responsabil: Dr. Monica Scarisoreanu

Termen de predare: 15.09.2017

Titlu: „Sinteza prin piroliză laser de nanoparticule carbonice şi doparea sau acoperirea lor cu platină, utilizând tehnici chimice ude, ca materiale active pentru filtre catalitice”

Rezumat: Au fost sintetizate prin tehnica de piroliză laser mai multe tipuri de nanoparticule pe bază de carbon folosind diverşi precursori, senzitivanţi şi configuraţii de injectare ale acestora în zona de reacţie. Astfel, nanoparticulelele rezultate au avut structură fullerenică (din C₂H₄ si N₂O) sau au conţinut pachete grafenice (din C₂H₂ şi SF₆, la un raport atomic C/F=3) ori au fost dopate cu fier (din C₂H₂ ca şi precursor majoritar sub formă de flux coaxial şi amestec Fe(CO)₅ + C₂H₄ minoritar, central) sau azot (din C₂H₂ şi NH₃, raport atomic C/N=2). Toate acest nanoparticule fiind hidrofobe, s-au folosit substanţe hidrofilizante polimerice policationice (chitosan, poli(clorură de dialildimetilamoniu) PDADMAC sau polietilenimină PEI ramificată protonată) sau surfactant neionic Triton X-100 (în cazul CNx) pentru a obţine dispersii apoase omogene şi a adsorbi anionii de [PtCl₆]₂-din soluţie. Nanoparticule foarte fine de Pt s-au format apoi în urma reducerii acestora cu NaBH₄ pe suprafeţele carbonice. Pasul următor de centrifugări (14000 rpm) şi spălări repetate ale suspensiilor rezultate a dus la eliminarea excesului de polimer/surfactant şi agent reducător dar în unele cazuri şi la pierderea de nanoparticule de Pt. Dimensiunea foarte redusă (2…5 nm) a nanoparticuleor de Pt a fost evidenţiată prin analize de TEM, iar prezenţa platinei metalice la suprafaţa nanoparticuleor carbonice evidenţiată prin măsurări de XPS.

Faza nr. 25

Responsabil: Dr. Cătălin Luculescu

Termen de predare: 15.09.2017

Titlu: „Aplicaţii ale spectroscopiei laser pentru industria alimentară”

Rezumat: În acest studiu am urmărit diverse aplicaţii ale spectroscopiei Raman legate de industria alimentară. Spectroscopia Raman s-a dovedit a fi un instrument analitic valoros atât pentru identificarea, cât şi pentru estimarea cantitativă neinvazivă a compuşilor relevanţi în industria alimentară. Am analizat aditivi reprezentativi (TiO₂) în diverse forme de prezentare, lactate de la diverşi producători de pe piaţa românească (unt) şi diverse fructe (citrice).

Faza nr. 26

Responsabil: Dr. Ruxandra Birjega

Termen de predare: 10.12.2017

Titlu: „Imobilizarea enzimei glucoxidază pe filme de Ni,Al-LDH”

Rezumat: În această etapă s-a studiat modalitatea de imobilizare a glucoxidazei (GOD) în filmele de hidroxizi dublu stratificaţi în scopul obţinerii de filme/electrozi modificaţi folosiţi ca referinţă pentru compararea de electrozi pe bază de Ni,Al-LDH ne-enzimatici. Pentru studiile prospective asupra imobilizării glucoxidazei în filme de hidroxizi dublu stratificaţi depuse prin PLD s-a ales metoda adsorbţiei. S-a studiat de asemenea, rolul cointercalării unui surfactant, dodecilsulfatul de sodiu (DSS) în favorizarea imobilizării GOD. S-a lucrat cu 3 soluţii:
1) 1 soluţie concentrată de GOD 10 mg/mL
2) 1 soluţie diluată de surfactant dodecilsulfat de sodiu (DSS), 0.25 mg/mL
3) 1 soluţie 1 :1 de GOD 10mg/mL şi DSS 0.25 mg/mL
Rolul surfactantul dodecilsulfat este ca, prin cointercalarea lui, să favorizeze intercalarea enzimei. Imobilizarea glucoxidazei s-a realizat pe filme de hidroxizi dublu stratificaţi pe bază de Ni, Al, raport molar Ni/Al=3 depuse prin PLD la 532 nm respectiv 1064 nm. Modalitatea de preparare a ţintei folosite la depunere, condiţiile de depunere şi caracterizarea filmelor sunt descrise în etapa anterioară (filme notate Ni3Al 532 nm, respectiv Ni3Al 1064 nm). Pentru a înţelege modalitatea de imobilizare a GOD şi rolul pe care îl poate juca dodecilsulfatul s-a comparat comportarea filmelor de Ni3Al-LDH cu filme pe bază de Mg, Al respectiv Mg, Al intercalat cu dodecilsulfat. Probele au fost analizare prin spectroscopie în infraroşu cu transformata Fourier (FT-IR) şi microscopie electronică prin baleiere (SEM).
Concluzia cercetării a fost că glucoxidaza se intercalează cu o probabilitate mai mare în filmele de Ni, Al-LDH şi mai puţin în cele de Mg, Al modificat sau nemodificat cu DS datorită afinităţii Mg, AL-LDH pentru carbonat. Funcţionalizarea filmelor cu DS poate să favorizeze intercalarea enzimei dacă filmul prezintă un grad de delamelare avansat.

Faza nr. 27

Responsabil: Dr. Gabriel Socol

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Testarea activității fotocatalitice a structurilor funcționalizate pentru aplicații în depoluarea apelor”

Rezumat: Au fost sintetizate prin depunere laser pulsată (PLD) trei loturi de acoperiri TiO₂ în diferite atmosfere gazoase (O₂ – MO, N₂– MN și Ar – MA) utilizând un laser cu excimer KrF* (λ= 248 nm și τFWHM = 10 ns), aplicând o rată de repetiție de 40 Hz. Pentru a obține informații relevante cu privire la morfologia, topografia și structura cristalină, acoperirile astfel obținute au fost analizate prin microscopie electronică de baleiaj (SEM), microscopie de forță atomică (AFM) și respectiv difracție de raze X (XRD). Micrografiile SEM de suprafață, aflate în concordanță cu rezultatele AFM, au scos în evidență diferențe morfologice în funcție de natura gazului ambiant din timpul depunerii. Caracterizarea microstructurală a probelor de TiO₂ a evidențiat prezența unui amestec de faze anatas și rutil cu cristalinitate scăzută, cu mențiunea că peak-ul principal este cel de la 25,36°, corespunzător planului anatas (101). Mai mult, activitatea fotocatalitică a acoperirilor de TiO₂ a fost evaluată prin teste de degradare ale unor soluții de rodamină B (pH = 7) expuse la radiație UV, folosind o lampă cu Hg ce emite la 254 nm, în prezența acoperirilor TiO₂ (MO, MN și MA). De menţionat că, spre deosebire de acoperirile TiO₂ depuse la presiuni mai joase și caracterizate prin structură compactă şi rugozitate scăzută, doar cele obţinute la presiune mare au prezentat activitate de degradare fotocatalitică a rodaminei B.

Faza nr. 28

Responsabil: Dr. Carmen TISEANU

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Nanosisteme dopate cu lantanide pentru aplicaţii de imagistică cu raze X”

Rezumat: Raportul de faţă conţine studiile noastre privind luminescenţa relevantă din punct de vedere biologic a nanoparticulelor dopate cu lantanide pentru aplicaţii în teranostică şi senzori de temperatură. Luminescenţa în infraroşu în jurul valorilor de 980 şi 1500 nm a fost obţinută cu excitare optică şi cu raze X în mai multe gazde oxidice dopate cu lantanide, cum ar fi: CeO₂, Y₂O₃, Lu₂O₃ şi Gd₂O₂S. De asemenea, am obţinut „cvasi” luminescenţă persistentă a Eu şi Sm în SnO₂ cu timpi de viaţă ai emisiei de ordinul zecilor de ms. Prezentăm, de asemenea, un prim raport asupra proprietăţilor termometrice ale microparticulelor de Gd₂O₂S dopat cu Er, Yb cu excitare în infraroşu aproapiat prin conversie superioară în jur de 980 şi 1500 nm măsurate în intervalul de temperaturi 280-800 K. Proprietăţile de termometrie sunt evaluate utilizând atât excitarea în continuu (cw) şi în impulsuri de ns cât şi variaţia lungimii de undă de excitare în profilul de absorbţie al Yb/Er. Deşi sensibilitatea la temperatură este putin mai mică la 1500 nm decât la 980 nm, datele noastre reprezintă o primă etapă în deschiderea aplicaţiilor termometrice ale acestui material la două intervale de excitare în infraroşu apropiat relevante biologic. Nanoparticulele au fost optimizate prin utilizarea mai multor strategii: co-doparea cu ioni monovalenţi (Li), modificarea concentraţiei activatorului dopant (Er: 0.3 ÷ 7%), utilizarea unui co-dopant sensibilizator (20% Yb) şi variaţia temperaturii de calcinare. Am arătat că amplificarea emisiilor prin adăugarea Li în Ln, Li-Y₂O₃ se datorează exclusiv îmbunătăţirii cristalizării şi nu distrugerii structurii locale. Rezultatele noastre au fost publicate în patru reviste ISI: (1) J. Phys. Chem. C. (2017) 121 (26), 14274–14284, (2)Sci. Rep. (2017) 7 (1) 9598, (3) Methods Appl. Fluoresc. (https://doi.org/10.1088/2050-6120/aa9ef9) and (4) J. Alloys Compd. (2017) 711, 627-636.

Faza nr. 29

Responsabil: Dr. Emanuel Axente

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Funcţionalizarea suprafeţelor prin acoperiri combinatoriale de biopolimeri pentru nanomedicină”

Rezumat: O nouă generaţie de biomateriale implantabile trebuie să conţină suprafeţe şi interfeţe inteligente, capabile să moduleze comportamentul celular şi mai mult, să poată rezolva direct probleme clinice specifice. În cadrul acestui raport am investigat şi prezentăm cercetări recente în domeniul sintezei laser combinatoriale de filme subţiri de biopolimeri cu gradient compoziţional pentru aplicaţii biomedicale. Vom prezenta pe scurt principalele clase de biopolimeri şi importanţa unor astfel de filme subţiri pentru aplicaţii ca ingineria tisulară şi fabricarea de medii instructive pentru celule. Metoda Combinatorială de Evaporare Laser Pulsată Asistată Matriceal este descrisă, urmată de o selecţie de aplicaţii şi rezultate recente pentru nanomedicină.

Faza nr. 30

Responsabil: Dr. Cristina GHEORGHE

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Efecte de compoziţie şi structură asupra proprietăţilor de absorbţie şi emisie a lantanidelor în medii monocristaline şi policristaline de grenaţi micşti”

Rezumat: Investigaţii spectroscopice pe ioni Dy³⁺ dopaţi în Ca₃(Nb,Ga)₅O₁₂ (CNGG) şi Ca₃(Li,Nb,Ga)₅O₁₂ (CLNGG) monocristale şi ceramici au fost efectuate în scopul evaluării ca materiale laser pentru emisie în galben, pentru prima dată. Monocristalele au fost crescute prin metoda Czochralski, iar probele ceramice au fost obţinute prin metoda reacţiei în stare solidă. Toate probele au fost investigate din punct de vedere spectroscopic (static şi dinamic). Parametrii de intensitate Judd-Ofelt obţinuţi din tranziţiile f-f ale Dy³⁺ în monocristale de tip CNGG şi CLNGG au fost utilizaţi pentru a determina ratele totale ale tranziţiilor radiative Ar, rapoartele de ramificare ß şi timpii radiativi τr ai nivelelor fluorescente ale ionilor Dy³⁺. Pe baza spectrelor de absorbţie şi emisie la temperaturi joase a fost obţinută o schemă parţială de nivele pentru Dy³⁺ in CNGG şi CLNGG. A fost determinată secţiunea eficace de emisie în cazul tranziţiei ⁴F_9/2→⁶H_13/2 cu emisie în galben. Cinetica emisiei măsurată la temperatura camerei a fost analizată cu ajutorul modelului Inokuti–Hirayama, iar rezultatele sugerează că interacţiile de dipol-dipol sunt responsabile pentru procesele de transfer de energie între ionii Dy³⁺ dopaţi atât în CNGG cât şi în CLNGG.

Faza nr. 31

Responsabil: Dr. Lucian GHEORGHE

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Cristale optic neliniare avansate pentru generarea de emisie laser la lungimi de undă specifice în domeniul vizibil cu aplicaţii în medicină şi protecţia mediului”

Rezumat: Cristale optic neliniare (NLO) cu topire aproape congruentă de tip La_xGd_ySc_z(BO₃)₄ (x + y + z = 4) – LGSB au fost crescute prin metoda Czochralski, pentru prima dată după cunoştinţele noastre. Au fost proiectate şi testate diverse montaje termice care au permis obţinerea de cristale NLO de tip LGSB de calitate optică bună, cu dimensiuni relativ mari de aproximativ 12 mm în diametru şi 25-30 mm în lungime. Compoziţia topiturii şi parametrii de creştere au fost optimizaţi, iar cristale de cea mai bună calitate au fost crescute după direcţia axei c, din topituri cu compoziţia de pornire La_0.678Gd_0.572Sc_2.75(BO₃)₄, la viteze de tragere şi rotaţie de 2 mm/h şi respectiv 8-10 rpm. Cristalele crescute sunt nehigroscopice, iar măsurările de difracţie de raze X au arătat că acestea cristalizează în grupul spaţial noncentrosimetric R32 (Z = 3). Fereastra de transmisie şi indicii de refracţie au fost măsuraţi şi au fost raportate proprietăţile de acord de fază pentru generarea armonicii a doua (SHG). Aceste caracteristici favorabile, împreună cu oportunitatea de a creşte aceste cristale cu dimensiuni mari prin metoda Czochralski, fac cristalele LGSB foarte promiţătoare pentru aplicaţii NLO, în special pentru conversia de frecvenţă a fasciculelor laser de putere medie mare în domeniul spectral vizibil.

Faza nr. 32

Responsabil: Dr. Cristina Surdu-Bob

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Testarea stabilităţii chimice în fluide simulate a straturilor depuse prin TVA pe suprafeţe polimerice. Analiza morfologică, compoziţională, structurală şi de aderenţă a filmelor după testele de coroziune în fluide simulate”

Rezumat: În cadrul acestei etape s-au continuat investigaţiile începute în etapa I cu privire la obţinerea straturilor DLC de calitate pe fire de sutură comerciale. Au fost realizate depuneri pe eşantioane din patru tipuri de fire de sutură. Au fost găsite condiţiile optime pentru obţinerea unor straturi DLC continue şi fără crăpături pe fire de sutură din polimeri sau mătase/bumbac acoperite cu poliester. Pentru aceasta, s-a utilizat micoscopia optică la diverse măriri, analiza compoziţională (folosind XPS) şi analiza grosimii (cu ajutorul XRR). Pentru observarea calităţii straturilor DLC, firele de sutură depuse au fost supuse unui stres mecanic (rulare pe cilindri de diverse diametre) precum şi corodării accelerate în fluide biologice simulate.
Au fost de asemenea realizate depuneri de straturi DLC aderente, pe fire de sutură comerciale de lungime standard de 2.5 m, folosind un dispozitiv mecanic controlat automat. S-a demonstrat faptul că sursa anodică de înaltă tensiune realizată în cadrul laboratorului se poate utiliza cu succes pentru depunerea de straturi DLC aderente, compacte şi inerte chimic ce rezistă la stres mecanic de rulare.
În cadrul acestui priect sau pus bazele realizării unei tehnologii de depunere la temperatură joasă de straturi subţiri pe substrate sub formă de fir lung. Teste ulterioare standardizate ale firelor de sutură depuse cu strat DLC vor determina aplicarea acestei tehnologii în industrie.

Faza nr. 33

Responsabil: Dr. Andreea Matei

Termen de predare: 20.12.2017

Titlu: „Fotopolimerizare laser pentru aplicaţii biomedicale: procesarea substratelor pentru optimizarea mecanismului de alunecare a lichidului”

Rezumat: Sistemele microfluidice urmează tendinţa actuală de miniaturizare a biosenzorilor. În această etapă am realizat structuri polimerice cu geometrie controlată prin tehnica de scriere directă cu laser. Prin iradierea unui fotorezist comercial cu un laser ps (λ = 355 nm) au fost fabricate structuri formate dintr-un rezervor și un canal cu diferite dimensiuni. Puterea laserului a variat în intervalul 2-75 mW și viteza de scanare a fost fixată la 0,5 mm / s.
Pentru un al doilea set de experimente, a fost utilizat un laser cu femtosecunde Ti-safir încorporat într-o configurație de polimerizare cu doi fotoni pentru a produce canale similare într-un fotorezist sintetizat in laborator. Microstructurile au fost scrise pe un substrat de sticlă cu o viteză de 50 μm/s, cu o putere de excitaţie laser de 12, 18 şi 24 mW.
Structurile prelucrate au fost în continuare tratate în plasmă la presiune atmosferică la temperatura camerei pentru a optimiza procesul de curgere a lichidului. Au fost efectuate experimente suplimentare privind utilizarea acestor structuri ca master pentru obţinerea canalelor micronice în selac.

Shema de realizare a proiectului

Faza nr. 15

Responsabil: Dr. F. Spineanu / (Dr. V. Stăncălie / Dr. C. Iorga)

Termen de predare: 14.08.2017

Titlu: „Procese atomice tranzitorii în plasme produse de pulsuri intense”

Rezumat: Ne propunem să studiem procese atomice tranzitorii şi plasma în parametrii de regim proprii materiei fierbinţi şi densă produsă la interacţiunea unui puls laser ultra scurt şi foarte intens. În particular studiem efecte ale câmpului intens asupra structurii electronice a unui ion. Aceste câmpuri intense sunt prezente în plasma de fuziune, în plasma de astrofizică şi în plasma laser. În acest din urmă caz, ele se pot produce pe două căi: (a) prin câmpul ne-ecranat al sarcinii ionului în plasmă, ceea ce produce efecte de cuplaj puternic cum sunt micşorarea continuumului, lărgimea liniei şi suprapunerea liniilor spectrale, sau (b) prin câmpul electromagnetic al unui laser intens, care conduce la formarea de linii satelit în jurul liniilor interzise de radiaţie X. Folosind metoda relativistă Dirac-Fock au fost efectuate studii detaliate pentru descrierea corecţiei la energia de ionizare a unui atom aflat în condiţii de câmp laser ultraintens, şi a lărgimii liniei X din seriile K, L, si M. Sunt prezentate rezultate obţinute în urma simulărilor numerice efectuate.

Faza nr. 16

Responsabil: Dr. F. Jipa/ Dr. M Zamfirescu

Termen de predare: 14.08.2017

Titlu: „Interacţia pulsurilor laser ultraintense cu micro-ţintele fabricate prin metode foto-litografice”

Rezumat: Obiectivul acestei fazei a fost dezvoltarea unei tehnici de fabricare de micro-structuri 3D cu diferite geometrii și mărimi în materiale fotosensibile pentru utilizare ca ținte în experimente de generare de fascicule de particule accelerate prin interacția cu laseri ultraintenși.
În această etapă a fost realizată fabricarea de micro-structuri cu diferite geometrii și mărimi în materiale fotosensibile. Fabricarea de ținte 3D s-a făcut prin tehnica litografiei laser 3D, cu ajutorul efectului de fotopolimerizare de doi fotoni și algoritmi de tip prototipare rapidă pentru stereolitografie. Pentru a ușura proiectarea și fabricarea structurilor 3D a fost realizat un cod în limbaj Python de generare a coordonatelor traiectoriei de scanare a fascicului laser în procesul de litografie 3D. Acest cod permite fabricarea de conuri cu diferite forme, conform simulărilor PIC. Din simulările numerice PIC rezultă o eficiență mărită de absorbție precum și o creștere a energiilor de accelerare în cazul conurilor cu pereți curbi. Au fost fabricate diferite tipuri de geometrii 3D precum ținte de formă conică, conuri cu pereți drepți sau pereți curbi, precum și tuburi capilare.
Rezultatele cercetărilor au fost prezentate la 4 conferințe internaționale, dintre care 2 prezentări poster și 2 lecții invitate, și au fost publicate într-o revistă cotată ISI.

Faza nr. 17

Responsabil: Dr. Sandu Ion

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: „Autoasamblarea unor nanomateriale prin ablaţia laser a unor picături depuse pe substrat”

Rezumat: Auto-asamblarea este un fenomen fizic care constă în organizarea autonomă a unor componente în tipare sau structuri ordonate fără intervenţia omului. Este de două feluri: a) cvasi-statică, unde procesul are loc la viteze foarte mici (a fost studiat în faza precedentă şi continuată parţial în faza actuală) şi b) dinamica, are loc departe de echilibru şi este studiat în faza actuală. Am găsit că dacă un film subţire, lichid al unor săruri ionice în apă este iradiat cu un laser pulsat, se obţine în anumite condiţii o serie de cercuri concentrice formate din monocristale ale sărurilor ionice dizolvate, pe care- le-am numit ‘ripples”-uri, în analogie cu ripplesurile formate prin iradierea unei suprafeţe solide cu laserul în fempto-secunde. Metoda de preparare este următoarea: Filme diluate (c = 0.01 − 1%wt.) din soluţii de NaCl sau K2CrO4 au fost formate pe lamele de sticlă prin intoducerea şi extragerea verticală a lamelelor din recipiente care conţin soluţiile. Filmele lichide acoperă complet suprafaţa lamelelor (2.5 × 5.0 cm) şi au o grosime d = 2.5 µm. Ţinute în poziţie orizontală, filmele lichide obţinute au fost iradiate cu un puls laser la un unghi de incidenţă  cu orizontala. Experimente similare au fost realizate pe soluţii coloidale din nanosfere de silică şi polistiren de diferite dimensiuni. Analiza imaginilor de microscopie optică au arătat că: a) interspaţierea (perioada) ripplesurilor descreşte neliniar către o valoare constantă, apropiată de lungimea de undă  laserului utilizat b) lăţimea unui ripples creşte cu creşterea unghiului de iradiere  la fel ca în experimentele clasice LIPSS dar nu cu sin or cos ca la acestea. Informaţii pe larg pot fi găsite în articolul publicat de noi, „Ion Sandu, Iuliana Urzica, Ana Maria Niculescu, Claudiu Teodor Fleaca, Florian Dumitrache, Maria Badiceanu, Self-organisation of single-crystals as ripple patterns through laser ablation of ionic salt solutions, Applied Surface Science 417 (2017) 160–164.”

Faza nr. 18

Responsabil: Dr. C. Diplaşu

Termen de predare: 13.10.2017

Titlu: „Sistem de extragere a fasciculului de probă, integrat în incinta de interacție, pentru accesul la caracterizarea pulsurilor de mare intensitate utilizate în interacție”

Rezumat: Dispozitivul laser CETAL PW execută ritmul de repetare și regimurile de vârf: 10 Hz @ 45 TW și 0,1 Hz @ 1 PW care livrează o rază laser cu dimensiunile deschiderii totale de 180 mm în camera de interacțiune.
Configurația inițială de control a acestui laser în ambele regimuri de funcționare a fost făcută în „mod continuu” în furnizarea de impulsuri și semnale electrice de sincronizare asociate. S-a implementat un sistem de sincronizare personalizat în sistem la sistemul laser pentru a extinde capacitățile unității de generare a întârzierilor asupra modurilor de împușcare și de spargere a impulsurilor laser și a semnalelor de sincronizare pentru dispozitivele de diagnosticare din camera de interacțiune.
În timp ce proprietățile spațio-temporale ale fasciculului laser pot fi optimizate prin lanțurile de amplificare ale sistemelor laser ultra-intense, problemele majore sunt legate de livrarea fasciculului pe țintă, unde atât structura impulsurilor spațiale cât și temporale sunt afectate de complexitatea sistemului de transport al fasciculului. Din compresorul optic fasciculul laser se deplasează sub vid (10^-6 mbar), iar țevile cu diametrul interior sunt de 250 mm, care sunt destul de aproape de dimensiunea fasciculului. Pentru a împiedica fixarea fasciculului pe oglinzi sau prin lovirea pereților tubului, este necesar un sistem de monitorizare a traseului fasciculului și un sistem de aliniere activă.
În acest sens a fost implementat un sistem de aliniere semi-automatizat, bazat pe software-ul de control dedicat și camerele CCD și utilizând suporturile motorizate și este utilizat în prezent în rutina de aliniere zilnică a fasciculului laser în sistemul de transport al fasciculului.

Faza nr. 19

Responsabil: Dr. C. Ticoş

Termen de predare: 10.12.2017

Titlu: „Măsurarea intensităţii fascicului de electroni relativistic acceleraţi în plasmă cu laser hiperintens”

Rezumat: O parte esențială a experimentelor de accelerare a electronilor este diagnosticarea fasciculului de electroni. Această fază prezintă o descriere detaliată a dispozitivelor de măsurare și a procedurilor de calibrare care permit măsurarea absolută a sarcinii unui fascicul de electroni relativist emis fie prin interacțiune laser-plasmă, fie obținut de la un accelerator de electroni liniar. Prin intermediul datelor măsurate independent se poate realiza o etalonare încrucișată directă a sistemelor de detecție utilizate. Sunt prezentate trei metode de diagnosticare a sarcinii unui fascicul de electroni: Faraday Cup, Transformatorul de curent Integrator (TIC) și filmul radiochromic (Gafchromic EBT3). TIC este folosit ca instrument absolut pentru măsurarea sarcinii fascicului de electroni fără detalii asupra incertitudinii determinării. Semnalul de la acest sistem de monitorizare poate fi calibrat încrucișat cu sarcina absolută măsurată utilizând o cușcă Faraday și un film radiochromic.

Faza nr. 20

Responsabil: Dr. F. Spineanu

Termen de predare: 10.12.2017

Titlu: „Straturi de curent în plasmă şi fascicule aleatoare de electroni acceleraţi”

Rezumat: Această cercetare atinge zona problematicii principale în care se angajează aplicaţiile posibile ale laserilor de mare putere: anume, producerea de fascicule de ioni cu o energie înaltă şi cu un spectru îngust, destinaţi cuplării cu sisteme nucleare. Pentru a produce un fascicul de ioni energici este în primul rând necesar să se producă o componentă electronică energică şi cu un moment liniar având dispersie relativ mică. Ceea ce se opune acestui deziderat este în primul rând existenţa unui proces de accelerare a electronilor cauzată de câmpul electric generat la reconexiunea magnetică, în zona punctului X. Este deci, necesar să examinăm formarea şi stabilitatea structurilor cuasi-coerente tranzitorii (straturi de curent) care, prin filamentarea susţinută de reconexiunea magnetică generează astfel de fascicule de electroni de mare energie. Am tratat aşadar trei probleme care constituie structura unui sistem explicativ emergent în această problemă:
(1) Instabilitatea unui strat de curent la ruperea prin reconexiune magnetică;
(2) Forma perturbaţiei periodice a câmpului magnetic şi a perturbaţiei termice asociate;
(3) Generarea unui fascicul de electroni ultra-energici, acceleraţi de câmpul electric superior celui critic (Dreicer) şi deci formarea unei componente de “runaways”.
Această structură explicativă, şi instrumentele ei, este importantă pentru a se studia calitatea pe care o putem aştepta de la spectrul energetic al particulelor grele (protoni) pe care am dori să îi obţinem cu un laser de mare putere.