Etapa 1 - P2 2016
Shema de realizare a proiectului
Faza nr. 1
Responsabil: Dr. Felix SIMA
Termen de predare: 13.05.2016
Titlu: "Reţele ordonate de carbon mezoporos obţinute din precursori polimerici prin sinteză laser"
Abstract: În acest proiect ne-am propus să obţinem materiale pe bază de carbon printr-un procedeu nou „soft-template” asistat de fascicul laser, recent implementat de către noi. Această metodă eco-inovatoare implică iradierea cu fascicul laser pulsat a unor soluţii lichide de materiale provenite din surse naturale de carbon (precursori extraşi din plante). Urmărim astfel sinteza unor materiale hierarhizate pe bază de carbon prin utilizarea unor „templates”-uri (surfactanţi) cu lanţuri de carbon de lungimi diferite ce pot induce formarea unor pori de dimensiuni variate. Tratamentul laser (iradierea) va influenţa în egală masură porozitatea şi structura carbonului la scală micro- şi nanometrică şi, eventual, va îmbunătăţi conductivitatea electronică, o caracteristică fundamentală în numeroase domenii. Aceste performanţe vor fi îmbunătăţite prin adăugarea unor hetero-atomi precum N şi O sau a altor compuşi metalici sub formă de nanoparticule. Originaliatea poiectului este dată de implementarea unor metode de sinteză laser pentru fabricarea materialelor carbonice organizate şi pentru modificarea lor. Aceste metode nu au fost exploarate pentru materialele vizate şi reprezintă o adevărată provocare pentru obţinerea de morfologii, structuri şi proprietăţi diverse, interesante în domenii precum stocarea de energie sau eliberarea controlată de medicamente.
Faza nr. 2
Responsabil: Dr. Angela STAICU
Termen de predare: 13.05.2016
Titlu: "Obţinerea şi caracterizarea emisiei de tip lasing de către micropicături conţinând coloranţi laser"
Abstract: S-a obţinut şi caracterizat emisia de radiaţie de tip lasing de către micropicături suspendate conţinând soluţii dopate cu colorant laser. Picăturile cu volum de ordinul microlitrilor au fost generate cu un dispenser controlat de calculator din soluţii de Rodamină 6G în apă ultrapură la concentraţii variind între 10-5 M şi 10-3 M.Pompajul optic al picăturilor s-a realizat cu a doua armonică (SHG) a unui laser pulsat Nd:YAG (lungime de undă 532 nm, durata pulsului la semi-înălţime 6 ns, rata de repetiţie 10 pps). Energia de excitatie a variat între 6 mJ si 18 mJ. Caracteristicile radiaţiei emise (lungime de undă, lărgime de bandă, intensitate) au fost analizate funcţie de volumul picăturii, concentraţia colorantului, energia radiaţiei de pompaj şi geometria de colectare.
Faza nr. 3
Responsabil: Dr. Gyorgy ENIKO
Termen de predare: 13.05.2016
Titlu: "Caracterizarea fizico-chimică a nanomaterialelor compozite alcatuite din oxizi ale metalelor de tranzitie si nanoparticule de carbon obținute prin tehnici laser"
Abstract: Principalul obiectiv al acestui proiect este îmbunătăţirea semnificativă a activităţii fotocatalitice ale materialelor compozite alcătuite din oxizi ale metalelor de tranziţie şi nanonateriale de carbon. Metodologia laser propusă permite reducerea şi dopajul nanoparticulelor de carbon, depunerea de nanostructuri cristaline şi crearea de structuri de carbon poroase. Se preconizează ca toate aceste efecte să contribuie la imbunataţirea randamentul procesului fotocatalitic.
Datorită activităţii fotocatalitice, TiO2 este de interes pentru aplicaţii de mediu, cum ar fi conversia şi stocarea energiei solare sau disocierea fotocatalitică a compuşilor organici pentru tratarea şi decontaminarea apelor, precum şi purificarea aerului. De asemenea, suprafeţele de TiO2 sunt hidrofobe. Proprietatea de auto-curăţare este un efect determinat atât de caracteristicile hidrofile sau hidrofobe ale materialelor cat şi a reacţiilor fotocatalitice. Ca o consecinţă, acoperirea materialelor cu suprafeţe de straturi hidrofobe le conferă proprietăţi de interes pentru multe domenii tehnologice, de exemplu microfluidica, dispozitive fotovoltaice, dispozitive biomedicale, suprafete anti-bacteriene.
Cu toate acestea, eficienţa fotocatalitica a TiO2 este limitată datorită recombinărilor rapide ale purtătorilor de sarcină foto-generate. S-a dovedit că formarea de nanocompozite având component de bază TiO2 cu diferiţi dopanţi cum ar fi metale nobile, anioni, nanomateriale de carbon conduce la îmbunătăţirea eficienţei fotocatalitice ale suprafeţelor de TiO2. În cadrul acestei faze raportăm sinteza şi depunerea de materiale nanocompozite bazate in TiO2 prin metoda evaporării laser asistată matriceal (MAPLE).
Faza nr. 4
Responsabil: Dr. Andreea GROZA
Termen de predare: 15.07.2016
Titlu: "Straturi de interfaţă nanometrice pentru creşterea adeziunii filmelor depuse"
Abstract: În cadrul prezentei faze sunt prezentate rezultatele obţinute în urma generării în descărcări corona la presiune atmosferică, într-o geometrie multi-vârfuri – electrod plan, de straturi polimerice în scopul utilizării acestora ca straturi de interfaţă pentru diferite tipuri de depuneri. Straturile polimerice au fost analizate prin tehnici complementare cum ar fi: spectroscopie optică cu descărcare luminiscentă, GDOES, spectrometrie de infraroşu cu transformata Fourier, FTIR, spectroscopie de fotoelectroni de raze X, XPS, precum şi microscopie electronică de baleiaj, SEM. Prin utilizarea polimerilor (polidimetilsiloxani) ca straturi de interfaţă a fost analizată influenţa lor asupra proprietăţilor fizico-chimice şi morfologice ale depunerilor de hydroxiapatită dopată cu Zn (Zn:HAP) precum şi rolul acestora în procesul de creştere a aderenţei depunerilor Zn:HAP la substrat.
Faza nr. 5
Responsabil: Dr. Florian DUMITRACHE
Termen de predare: 15.07.2016
Titlu: "Sinteza prin piroliză laser de nanoparticule bimetalice pe bază de fier"
Abstract: Sunt indicate soluţii adoptate pentru a prepara prin piroliză laser nanoparticule pe bază de fier în combinaţie cu alte elemente; principalul vizat fiind Si, dar sunt trecute în revistă şi experimentele realizate utilizând precursor de fier în combinaţie cu cei de Co, Sn, Ti si Zn. Sunt prezentate condiţii particulare de sinteză pentru pulberi nanometrice punând accentul pe acelea ce au condus la obţinerea de pulberi având compoziţie şi morfologie utilă unor eventuale aplicaţii.
Au fost sintetizate nanoparticule compozite tip miez - înveliş pe bază de Fe-Si obţinând o paletă diversă de structuri nanocristaline pornind de la fier metalic şi carburi de fier dopate cu Si, până la amestec de siliciuri de fier sau siliciuri de fier şi nanocristale de Si. In unele cazuri se evidenţiază prezenţa la suprafaţă a grupărilor funcţionale tip silanol, acestea avand un potenţial ridicat în captarea unor tipuri de compuşi organici. De asemenea, sunt descrise studiile experimentale vizând nanoparticule omogene pe bază de Fe-Si, atingând compoziţii cristaline diverse: amestecuri de siliciu- siliciuri de fier şi fier sau oxid de fier. Sunt descrise experimente de sinteză de nanoparticule cu ponderi diferite de Fe şi Sn. Au fost sintetizate nanostructuri oxidice pornind de la compoziţii precursoare diverse: pe bază de Fe şi Sn. Studiile experimentale utilizând precursori pe bază de Fe şi Co identifică configuraţii potrivite în care se obtin nanoparticule compozite tip miez cristalin bimetalic: Fe-Co (C) şi înveliş pe bază de carbon. Un ultim set de experimente evaluează condiţiile de sinteză pornind de la un amestec reactiv ce conţine precursori de fier şi zinc şi face corelaţie între raportul elemental Fe/Zn dintre precursori şi nanopulberile sintetizate.
Faza nr. 6
Responsabil: Dr. O. TOMA
Termen de predare: 3.08.2016
Titlu: "Metode de caracterizare spectroscopică a materialelor optic împrăştietoare (nanopulberi, ceramici) dopate cu ioni de pământuri rare"
Abstract: Au fost sintetizate probe ceramice (pastile) din materialul cristalin parţial dezordonat langatat (La3Ga5,5Ta0,5O14, LGT), dopat cu erbiu în concentraţie de 3.0 at.%, prin reacţie în fază solidă. Materialul a fost tăiat la o grosime cât mai mică (0.24 mm) pentru a reduce efectele împrăştierii luminii asupra spectrelor optice ale Er3+.
Au fost obţinute (pentru prima dată în materiale optic împrăştietoare) spectre de absorbţie din stări excitate, în domeniul spectral 400-750 nm, folosind o schemă în dublă modulare, cu pompajul asigurat de o diodă laser la 978 nm. Spectrele au fost calibrate folosind spectrul de absorbţie din starea fundamentală (calibrat în prealabil cu ajutorul formalismului Judd-Ofelt extins la medii împrăştietoare) şi separate de contribuţia emisiei stimulate şi de cea a luminescenţei. Aceste contribuţii sunt observate experimental în spectrele măsurate. Pentru separarea lor şi calibrarea spectrelor, a fost propus un model matematic simplu care ia în considerare şi contribuţia luminescenţei la spectrele obţinute.
Diversele tranziţii prezente în spectrul măsurat experimental au fost identificate şi discutate; tranziţiile dominante numeric şi prin intensitate sunt cele care au ca nivel iniţial nivelul 4I13/2, pentru acestea putând fi determinate cu precizie secţiunile eficace de absorbţie. Nivelul 4I11/2 este mult mai slab populat, iar procesele de absorbţie care îl au ca nivel iniţial şi pot fi observate experimental sunt puţine şi neglijabile ca intensitate.