Schema de realizare a proiectului 23 03 01 - Anul 2024 - Etapa I
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: "Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale"
Faza 6/2024: "Tehnici și dispozitive avansate de analiză pentru medicina personalizată"
Responsabil fază: Dr. Felix SIMA
Termen de încheiere a fazei: 09.05.2024
Abstract:
In cadrul acestei faze am urmarit dezvoltarea de metode si tehnici avansate de analiza pentru medicina personalizata. Au fost realizate trei studii in vederea atingerii acestui obiectiv.
• Intr-un prim studiu am demonstrat ca tehnicile de procesare cu laseri cu pulsuri ultra-scurte a materialelor permit imbunatatirea rezolutiei de micro- si nano-fabricare si ofera avantajul obtinerii unor geometrii cu dimensiuni ierarhice comparativ cu tehnicile litografice. In plus, am reusit integrarea unor sisteme de micropompaj în dispozitive microfluidice prin fabricarea unor electrozi din ITO, cu dimensiuni controlate. Dispozitivele microfluidice si nanofluidice ofera solutii ideale pentru observarea capacității celulelor canceroase de migrare prin spatii inguste care imită procese de intravazare-extravazare din mediul in vivo.
• Am analizat caracteristicile specifice ale unei amprente digitale, folosind pulberi Er(x%):BGZO. Obiectivul acestui al doilea studiu a fost prepararea unui material stabil chimic si termic, cu proprietati luminescente deosebite, pentru conversia superioara la puteri mici de pompaj in infrarosu apropiat. In acest scop, am investigat proprietatile de emisie prin conversie superioara in verde, a materialului de tip BGZO dopat cu ioni de Er3+. Cele mai promitatoare rezultate au fost obţinute pe proba de BGZO dopata cu 4 at% Er3+. Studiul reziduurilor lasate de suprafata degetului pe o lamela da posibilitatea de a utiliza amprenta digitala in medicina personalizata, reflectand tranzitia de la un model "one-size-fits-all" la unul personalizat si dinamic.
• Cercetarea in studiul trei a fost concentrată pe trei tipuri diferite de cancer din sfera ORL: carcinomul scuamos microinvaziv la nivelul hemibazei de limbă, carcinomul epitelial-mioepitelial cu activitate mitotică focal crescută la nivelul sinusului maxilar și carcinomul scuamos slab keratinizant G3 la nivelul hemilimbii. Datele obținute contribuie la identificarea unor parametri semnificativi, cum ar fi intensitatea maximului de fluorescență și timpul de viață ai autofluorescenței, care pot fi utilizați în discriminarea între țesuturile sănătoase și cele maligne din sfera ORL. Astfel, integrarea analizei autofluorescenței și a spectroscopiei FTIR ar putea îmbunătăți capacitatea de diagnostic și caracterizare a afecțiunilor tumorale ORL, având un potențial semnificativ în domeniul medical.
Abstract grafic:
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: "Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale"
Faza 7/2024: "Realizarea și testarea componentelor fotonice și electronice de comandă pentru sistemul laser cu pulsuri sub-picosecunde"
Responsabil fază: Dr. Nicolaie PAVEL
Termen de încheiere a fazei: 06.06.2024
Abstract:
• In cadrul acestei faze de contract a fost obținuta emisie laser eficienta (la 1062 nm) de la un cristal Nd:LaxGdyYzSc4-x-y-z(BO3)4 (Nd:LGYSB), folosind pompajul optic cu dioda laser. A fost investigat regimul de operare libera, cu pompaj quasi-continuu si continuu.
• S-au obtinut si investigat probe ceramice de tip Ca3(Li,Ta,Ga)5O12 - (CLTGG) dopate cu diferite concentratii de Tb3+. A fost estimata sectiunea eficace de emisie la 542 nm; valoarea obtinuta (2.54×10-21 cm2) indica faptul ca cristalul de tip CLTGG:Tb (15 at.%) poate fi un potential mediu activ pentru emisie laser la 542 nm. Au fost obtinute si investigate probe ceramice co-dopate de tip CLTGG:Tb (15 at.%), Yb (y at.%). S-au efectuat spectre de emisie ale ionului Tb3+ in domeniul vizibil cu excitare in infrarosu (la 973 nm). Mediul ceramic dopat cu Tb (15 at.%), Yb (5 at.%) a prezentat cea mai mare intensitate pentru linia de emisie la 542 nm.
• Au fost obtinute medii ceramice transparente compozite de tip Y2O3/x-at.% Nd:Y2O3 (x= 0.5, 1.0, 1.5) si Y2O3/y-at.% Yb:Y2O3 (y= 3.0, 5.0, 8.0) prin reactie in faza solida si sinterizare in mai multe etape. Mediile ceramice prezinta o calitate buna, confirmata prin rezultatele obtinute in urma investigatiilor structurale, morfologice si optice.
• Au fost realizate oglinzi laser la 532 nm prin depunerea de filme subțiri de TiO2 şi SiO2 pe substraturi de cuarț prin metoda RF-magnetron sputtering. Au fost obtinute oglinzi laser cu 7, 11 si 17 straturi utilizând substraturi industriale de cuart. Toate filmele depuse au prezentat calitate foarte bună în ceea ce privește rugozitatea, rugozitățile măsurate prin AFM, profilometrie și elipsometrie fiind de ordinul subnanometric până la câțiva nm. A fost realizat un studiu parametric pentru a optimiza obținerea reproductibilă de oglinzi Bragg (heterostructuri TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/TiO2 pe substrat de cuarț) pe arie mare prin tehnica depunerii laser pulsate (PLD și RF-PLD), vizând reflectanța la lungimea de undă de 532 nm. Au fost obținute prin PLD și RF-PLD heterostructuri conținând 7 straturi alternative de SiO2/TiO2 pe substrat de siliciu, dense și compacte, cu o rugozitate foarte mică [~3 nm (SE) și ~9 nm (AFM)]. Au fost realizate structuri de tip multistrat (TiO2/SiO2)×3 si (TiO2/SiO2)×7 utilizand metoda TVA in atmosfera controlata de oxigen.
• S-a realizat proiectarea sistemului laser cu pulsuri de sub-picosecunde și a sistemului de comandă și control aferent (schema bloc de comandă globală incluzând elementele de sincronizare, de selecție și de execuție; structura sistemului de comandă și control; interfețele de intrare și ieșire).
Abstract grafic:
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: "Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale"
Faza 8/2024: "Integrarea și caracterizarea structurilor de senzori"
Responsabil fază: Dr. Alexandra Palla-Papavlu
Termen de încheiere a fazei: 26.07.2024
Abstract:
Agricultura contemporană se confruntă cu numeroase provocări, inclusiv lipsuri de forță de muncă, impredictibilitatea climei și soluri sărace din cauza gestionării insuficiente a terenurilor. Pentru a aborda aceste probleme, tehnologia oferă soluții avansate prin dezvoltarea de senzori și platforme de detecție pentru agricultura inteligentă. Acest proiect se concentrează pe dezvoltarea tehnologiilor de fabricație a senzorilor și platformelor de detecție, vizând atât agricultura inteligentă, cât și siguranța publică, alături de monitorizarea și controlul calității proceselor de fabricație avansată.
În cadrul proiectului, s-au realizat modele experimentale de senzori cu straturi subțiri de soluții solide piezoelectrice pentru detectarea gazelor precum CO2 și NH4. Straturile subțiri de titanat de bariu (BaTiO3) au fost depuse pe substraturi ceramice de alumina (Al2O3) prin ablație laser (PLD) și caracterizate morfologic, chimic și electric. Testele au arătat salturi în frecvență semnificative în prezența gazelor, demonstrând importanța parametrilor de depunere.
De asemenea, s-au fabricat senzori conductometrici pe bază de oxizi metalici (SnO2-ZnO) și polianilină (PANI) pentru detectarea metanului la temperatura camerei. Electrozii metalici de platină au fost depuși prin pulverizare catodică, iar materialul sensibil a fost adăugat prin PLD și polimerizare oxidativă chimică (PANI).
Tehnica LIFT (transferul laser indus înainte) a fost utilizată pentru a fabrica senzori chemorezistivi pe bază de materiale hibride organic-anorganice (PEDOT:PSS-GO). Această tehnică a permis transferul precis al materialelor pe substraturi receptoare, rezultând senzori capabili să detecteze NO la temperatura camerei.
Pentru îmbunătățirea proprietăților fizice și chimice ale senzorilor, s-a utilizat iradierea cu fascicul de electroni accelerați. Acest proces a fost realizat cu un accelerator liniar de electroni, iar dozimetria a fost monitorizată cu precizie folosind calorimetre de grafit și filme radiocromice B3, calibrate conform standardelor internaționale.
În concluzie, această fază a demonstrat succesul în dezvoltarea și caracterizarea senzorilor avansați pentru agricultura inteligentă. Utilizarea tehnologiilor precum PLD, LIFT și iradierea cu fascicul de electroni a dus la obținerea unor senzori performanți, capabili să răspundă rapid și eficient la prezența gazelor de interes. Aceste realizări pot contribui semnificativ la îmbunătățirea monitorizării și controlului proceselor agricole, promovând o agricultură mai eficientă și sustenabilă.
Abstract grafic:
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: "Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale"
Faza 9/2024: "Studii analitice și experimentale pentru optimizarea proprietăților nanofluidelor magnetice funcționalizate cu compuși antitumorali"
Responsabil fază: Dr. Florian DUMITRACHE, Dr. Angela STAICU
Termen de încheiere a fazei: 07.11.2024
Abstract:
S-au investigat nanoparticule de oxid de fier preparate prin piroliza laser folosind diferiți senzitivanți: etilena (NPs), izopropanolul (i-NPs) și etanolul (eNPs). Analizele morfo-structurale confirmă prezenta unui material nanometric de dimensiuni reduse, cvasi-sferice cu o tendinta de aglomerare înlănțuită. Toate pulberile au prezentat o stabilitate ridicată în apă și o dimensiune a diametrului hidrodinamic redusă. S-au realizat stabilizări/functionalizari cu dextran, CMCNa, Decarbazina si Acid Folic și optimizări ale acestor protocoale. Tratarea termica a nanoparticulelor este realizata pentru a genera acestora proprietati magnetice ridicate, peste valoarea specifica a celor proaspat sintetizate, dar fara a compromite capacitatea lor de suspendare. Nanopulberi de γ-Fe2O3 sunt sintetizate prin piroliza laser folosind etanolul ca senzitivant, ulterior acestea sunt tratate termic la 250oC, 3h în flux constant de gaz: aer, Ar, hidrogen. Modificarile structurale sunt minime daca tratamentele sunt facute in Ar sau aer, insa dimensiunea de cristal creste semnificativ, de la 5.2nm netratate la 13.0nm pentru NPs tratate in hidrogen. Nanofluidele preparate cu aceste NPs in apa prezinta o excelenta stabilitate in timp; testarea s-a facut dupa 1h si 24h de la preparare; dimensiunea de aglomerat este de c.c.a. 100nm si potentialul Zeta peste 45mV. Tratamentele termice afecteaza rezonabil de putin stabilitatea in timp, insa diminueaza potentialul Zeta.
Au fost studiate emulsii, ce includ fotosensibilizatorul TPP-SO3Na si nanoparticulele e-NPs, i-NPs, NPs incarcate cu Dacarbazina. Au fost analizate din punct de vedere morfo-structural si fizico-chimic prin DLS, spectroscopie de absorbtie UV-Vis, FTIR, LIF, fosforescenta oxigenului singlet generat si analiza tensiunii superficiale dinamice.
Rezultatele DLS au aratat ca emulsiile au o dimensiune stabila a picaturilor intre 150-170nm, care ramane constanta pe durata experimentelor, indicand o stabilitate foarte buna. Stabilitatea emulsiilor a fost confirmata prin analiza FTIR-ATR. Dintre emulsiile analizate, proba cu stabilitatea cea mai mare a fost emulsia TPP-SO3Na+i-NPs.
Testele de generare a oxigenului singlet au relevat o crestere semnificativa a timpului de viata si a intensitatii semnalului de fosforescenta al acestuia in emulsii comparativ cu solutia simpla de TPP-SO3Na. Analiza dinamicii tensiunii superficiale indica faptul că nu are loc o migrare semnificativă a particulelor de fază dispersată către suprafață prin coalescenta picaturilor de ulei, iar emulsiile rămân astfel uniforme și stabile.
In concluzie, emulsiile studiate ce inglobeaza nanoparticule prezinta o stabilitate remarcabila si pot mari rata de generare a oxigenului singlet, ceea ce le recomanda pentru potentiale aplicatii in terapii fotodinamice si pentru livrarea eficienta a medicamentelor.
Abstract grafic:
Contractul nr.: 30N/12.01.2023
Proiectul: "Dezvoltarea de solutii inovatoare si tehnologii de fabricație avansată cu laseri, plasmă și radiații pentru rezolvarea problemelor societale"
Faza 10/2024: "Optimizarea proceselor tehnologice de sinteză și fabricare a elementelor componente pentru stocare de energie - partial etapa I"
Responsabil fază: Dr. Mihai ZAMFIR, Dr. Nicu SCĂRIȘOREANU
Termen de încheiere a fazei: 22.11.2024
Abstract:
Metoda de piroliză cu laser a fost folosită pentru sinteza materialelor anodice fără Co pentru bateriile cu ioni Li sau Na, bazate pe amestecuri controlate de nanoxizi de staniu (SnO2 și SnO) pornind de la Sn(CH3)4 și folosind senzitizer/purtător C2H4 în prezența diferitelor fluxuri de O2 (+N2). Proprietățile morfostructurale, compoziționale și de dispersie in lichideau fost raportate folosind tehnici XRD, EDS, XPS, TEM si DLS - Potential Zeta
Metoda substratului acoperit cu catalizator (CCS) a fost folosită pentru fabricarea MEA pentru PEMFC. Straturile de difuzie a gazelor (GDL) sunt construite întâi prin acoperirea hârtiei din fibră de carbon corespunzatoare ca dimensiuni cu straturi mezoporoase (MPL) formând suspensii de nanoparticule de carbon în izopropanol cu o cantitate mică de perfluoretilenă hidrofobă prin pulverizare aerograf. Apoi, straturile catalitice (CL) realizate din piroliză comercială sau laser au făcut nanoparticule pe bază de carbon decorate cu diferite cantități de particule ultrafine de Pt pentru catod și anod și adăugate cu fluoropolimer sulfonat sunt pulverizate peste MPL-urile din dispersii. În cele din urmă, membrana electrolit polimeric comercial este presată la cald între cele două CL susținute pe GDL pentru a obține un MEA funcțional.
Calcogenurile metalelor de tranziție (TMCs) se evidențiază ca fiind unii dintre cei mai interesanți candidați atât pentru cercetarea fundamentală, cât și pentru aplicațiile potențiale în domeniul energetic. Sinteza acestora în formă nanostructurată și în arhitecturi hetero împreună cu materiale carbonice au potențial enorm, în principal datorită raportului ridicat între suprafață și volum, ce oferă spațiu pentru acomodarea schimbărilor de volum în timpul ciclurilor de încărcare/descărcare, promovând în același timp transportul ionic rapid și interacțiuni pe distanțe scurte între purtătorii de sarcină, ceea ce permite rate ridicate de încărcare/descărcare. Pentru realizarea acestor arhitecturi nanostructurate s-au folosit metode și tehnici cu grad mare de scalabilitate și potențial de transfer tehnologic către parteneri din industria de profil: tehnica cu plasmă de tip Arc Termionic în Vid (TVA), depunerea din faza de vapori asistată laser (LCVD) și sulfurizarea termală.
Abstract grafic:
