Etapa 2 - P3 2016

Faza nr. 6
Responsabil: Dr. Lucian GHEORGHE
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Cristale optic neliniare cu proprietăţi controlabile pentru generarea de emisie laser la noi lungimi de undă în domeniul vizibil"
Abstract: Birefringenţa optică a cristalelor optic neliniare (NLO) La(Ca_1-xSr_x)₄O(BO₃)₃ poate fi controlată prin modificarea parametrului compoziţional x. Astfel, este posibilă obţinerea acordului de fază necritic (NCPM) pentru generarea armonicii a doua (SHG) de tip I a unor lungimi de undă specifice în domeniul spectral cuprins între 990 şi ~946 nm. Monocristale de tip La(Ca_1-xSr_x)₄O(BO₃)₃ (cu compoziţii de pornire x = 0.0, 0.1, 0.3 şi 0.4) cu dimensiuni mari şi calitate optică bună au fost crescute prin metoda Czochralski. Măsurări de difracţie de raze X au fost efectuate pentru a caracteriza schimbările structurale cu parametrul compoziţional x. Lungimile de undă în NCPM în lungul axei Z au fost determinate experimental pentru fiecare cristal crescut. În conformitate cu ipotezele noastre, rezultatele obţinute demonstrează ca prin alegerea adecvată a parametrului compozitional x în cristalele La(Ca_1-xSr_x)₄O(BO₃)₃, putem obţine radiaţie laser în albastru în domeniul 495-473 nm prin SHG de tip I în condiţii de NCPM ale lungimilor de undă fundamentale corespunzătoare, radiaţie atractivă pentru diferite aplicaţii.

Faza nr. 7
Responsabil: Dr. Cătălin LUCULESCU
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Obţinerea şi caracterizarea substraturilor SERS"
Abstract: Spectroscopia Raman reprezintă un instrument analitic foarte valoros atât pentru identificarea moleculelor, cât şi pentru monitorizarea schimbărilor ce apar la nivelul structurii legăturilor moleculare. Împrăştierea Raman îmbunătătiţă de suprafaţă (SERS) poate creşte intensitatea semnalului Raman cu până la 10¹⁰ pe baza efectelor plasmonice. O astfel de creştere poate îmbunătăţi considerabil aria de aplicare a spectroscopiei Raman. Astfel, a fost raportată recent detecţia unei singure molecule. Printre aplicaţiile SERS se numără detecţia celulelor canceroase, determinarea impurităţilor cu precizie de ppb. Până în prezent substraturile SERS comerciale sunt relativ scumpe şi de unică folosinţă. În acest proiect ne propunem să realizăm astfel de substraturi prin tehnici laser şi tehnici de depunere din plasmă la costuri competitive. Am reuşit să obţinem două tipuri noi de substraturi SERS, primul bazat pe nanopereţi de carbon acoperiţi cu Au, iar al doilea bazat pe un aliaj de Nb prelucrat cu radiaţie laser pulsată. Ambele tipuri de substraturi au fost caracterizate d.p.d.v. morfologic precum şi d.p.d.v. al factorului de intensificare al împrăştierii Raman. Am obţinut un factor de intensificare de peste 103, ceea ce califică substraturile analizate pentru aplicaţii ulterioare.

Faza nr. 8
Responsabil: Dr. Ruxandra BIRJEGA
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Depunerea şi caracterizarea de filme din ţinte Ni,Al-LDH prin PLD"
Abstract: S-au depus filme subţiri din ţintă de hidroxid dublu stratificat de Ni,Al (Ni,Al-LDH) atat prin depunere laser pulsată (PLD) cat şi prin evaporare laser asistată de o matrice (MAPLE). S-au depus în primă fază filme conductoare (ITO) care păstrează structura lamelară, aderentă şi orientarea depunerilor pe aceste substrate. S-au observat anumite particularităţi ale filmelor depuse:
-filmele depuse pe ITO au constanta de reţea mai mică şi mai aproape de valoarea constantei bazale a ţintei;
-depunerea prin PLD la 532 nm are un bun randament datorită efectului de rezonanţă plasmonică de suprafaţă observat în spectrul de absorbţie optică al ţintei;
-la depunerea prin PLD se formează faze oxidice de tipul NiO sau Ni(Al)O;
-prin imersia în apă, faza oxidică dispare;
-la depunerea prin MAPLE nu apare faza oxidică.

Faza nr. 9
Responsabil: Dr. Gabriel SOCOL
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: "Sinteza de acoperiri din compuși cu activitate fotocatalitică"
Abstract: Un obiectiv major al acestei faze a fost realizarea unui montaj experimental pentru testarea proprietăţilor de fotocataliză a materialelor sub formă de filme subțiri, pulberi sau alte tipuri de structuri precum nanofire imobilizate pe suprafață sau membrane. Montajul de testare permite utilizarea mai multor tipuri de lămpi cu emisie în domeniul UV (lămpi cu Hg la presiune joasă cu sau fără filtre ce emit la 185 și/sau 254, 312 sau 366 nm) cât și în domeniul de emisie al spectrului solar folosind un simulator solar. Pentru evidenţierea efectelor fotocatalitice a materialelor testate s-au folosit coloranți de tip AZO, precum albastrul de metil, metil oranj și rodamină B, din aceeași clasă cu a compușilor organici poluanți. Dinamica de degradare a coloranților organici s-a observat prin măsurarea benzilor de absorbție tipice pentru fiecare compus, la diferite intervale de timp, folosind un spectrofotometru UV–VIZ. În testele noastre am folosit soluții cu diferite pH-uri: acid (pH=2), neutru (pH=7), și respectiv bazic (pH=12). Ca materiale testate s-au folosit TiO2, CdS, oxid de cupru, oxid de fier și ZnO. Pentru a arăta versatilitatea montajului de testare fotocatalică, s-au sintetizat și analizat fizico-chimic structuri pe bază de filme subțiri, pulberi și nanofire dopate, mixate sau acoperite. Astfel, s-au evidențiat ce compoziții și tipuri de structuri au prezentat cele mai bune performanțe în testele de fotodegradare.

Faza nr. 10
Responsabil: Dr. Monica SCĂRIŞOREANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Fotocatalizatori obţinuţi prin cuplarea TiO2 cu SnO2 prin metoda pirolizei laser"
Abstract: În această fază, raportăm obţinerea de nanocompozite TiO2-SnO2 prin metoda pirolizei laser, plecând de la precursorii volatili TiCl4 şi SnCl4, introdusi în zona de reacţie separat sau împreună, în prezenţa agentului oxidant - aer şi senzitivantului - etilena. Înainte de obţinerea nanocompozitelor de TiO2/SnO2 cu conţinut diferit de Sn (1.1-4.8 at %), au fost identificate condiţiile experimentale optime pentru obţinerea TiO2 în faza pur anatas, ca probă de referinţă activă fotocatalitic. Toate probele au fost caracterizate folosind următoarele tehnici: difracţie de raze X (XRD), spectroscopie de raze X cu dispersie după energie (EDX), microscopie electronică de transmisie (TEM), spectroscopie RAMAN şi spectroscopie de reflexie difuză în UV-Vis. Rezultatele privind structura noilor nanocompozite indică prezenţa majoritară a fazei anatas (65-82%) şi dimensiunea medie de cristalit a acestora cuprinsă în intervalul 8-22 nm. Probele de TiO2/SnO2 obţinute prin piroliză laser prezintă o îngustare a benzii interzise şi o îmbunătăţire a activităţii fotocatalitice în procesul de degradare a metiloranjului comparativ cu proba comercială de TiO2 Degussa P25.

Faza nr. 11
Responsabil: Dr. Daniel IGHIGEANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Materiale polimerice liniare sau reticulate pe bază de polimeri naturali şi sintetici obţinute prin iradiere cu electroni acceleraţi cu energie de 6 MeV"
Abstract: Hidrogelurile pe bază de acrilamidă (AMD), acid acrilic (AA), persulfat de potasiu (PP) şi trimetilpropan trimetacrilat (TMPT) obţinute prin iradiere cu electroni acceleraţi în intervalul de doze 2 – 4.5 kGy, pot reprezenta o opţiune de “soil conditioner” pentru deţinătorii de culturi agricole sau sere în zone geografice care fie se confruntă cu deficit de apă, fie nu dispun de sisteme de irigaţii, fie îşi desfăşoară activitatea în zone în care alimentarea cu apă pentru irigaţii este deficitară. De asemenea, proprietăţile acestor tipuri de materiale polimerice de a reţine rapid şi elibera treptat sărurile esenţiale pentru dezvoltarea plantelor, pot reprezenta o opţiune pentru agricultorii care se confruntă cu probleme legate de imposibilitatea rotaţiei culturilor pe anumite terenuri agricole. Prin utilizarea lor, pot fi deci rezolvate simultan atât problema aportului hidric cât şi cea a aportului de nutrienţi pe terenuri sărăcite de nutrienţi prin dispunerea pe unul sau mai multe sezoane consecutive a aceleiaşi culturi agricole. Proprietăţile de “soil conditioner” ale hidrogelurilor obţinute în cadrul proiectului au fost evidenţiate prin analize specifice de determinare a fracţiei solubile, fracţiei de gel, gradului de reticulare, porozităţii şi dimensiunilor porilor reţelelor polimerice, morfologiei şi structurii acestora. De asemenea, s-a studiat afinitatea acestor materiale polimerice pentru apă şi soluţii apoase conţinând săruri esenţiale pentru dezvoltarea plantelor (sodiu, potasiu, clor, calciu, magneziu).

Faza nr. 12
Responsabil: Dr. Emanuel AXENTE
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Sinteza de biblioteci compoziţionale de fosfaţi de calciu dopaţi prin procedee laser combinatoriale pentru acoperirea implanturilor osoase"
Abstract: Acest proiect propune sinteza şi caracterizarea de biblioteci compoziţionale de filme subţiri de fosfaţi de calciu (CaPs) dopaţi pentru aplicaţii biomedicale. Dacă Hidroxiapatita [Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ – HA] este deja o alegere naturală pentru acoperirea implanturilor metalice, funcţionalizarea acesteia cu substanţe bioactive poate îmbunătăţi semnificativ performanţele acestora. Principala provocare în fabricarea unor astfel de biointerfeţe inteligente o reprezintă alegerea corespunzătoare a dopantului şi identificarea unui optim compoziţional al acestuia. Mai mult, dacă ne propunem co-doparea filmelor de HA cu două substanţe diferite în vederea obţinerii unui efect sinergistic al acestora, problema devine complexă şi necesită competenţe şi tehnologii pluridisciplinare avansate. Am realizat astfel biblioteci compoziţionale de HA dopată cu Stronţiu şi Zoledronat prin Evaporare Laser Pulsată Asistată Matriceal Combinatorială [din engleza: Combinatorial Matrix-Assisted Pulsed Laser Evaporation (C-MAPLE)], urmată de caracterizarea fizico-chimică şi biologică a acestora.

Faza nr. 13
Responsabil: Dr. Cristina GHEORGHE
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Materiale fotonice avansate cu emisie laser la noi lungimi de undă în domeniul vizibil cu aplicaţii în medicină şi biologie"
Abstract: Sm3+ dopat în materiale de tip calcium-niobium-gallium-garnet (CNGG) şi calcium-lithium-niobium-gallium-garnet (CLNGG) cu structură parţial dezordonată sub formă de monocristale şi ceramici translucide au fost investigate. Monocristalele au fost crescute prin metoda Czochralski, iar probele ceramice au fost obţinute prin metoda reacţiei în stare solidă. Caracteristicile spectroscopice ale Sm:CNGG şi Sm:CLNGG monocristale şi ceramici au fost obţinute prin măsurări de spectroscopie de înaltă rezoluţie (absorbţie, emisie) şi cinetica emisiei. Din spectrele de absorbţie şi emisie la 10K a fost extrasă o schemă parţială de nivele a ionului Sm3+ în CNGG şi CLNGG. Secţiunea eficace de absorbţie la 405.5 nm este 2.2×10-20 cm2 şi 2.8×10-20 cm2 pentru CNGG, respectiv CLNGG, valori foarte bune pentru un pompaj eficient cu diode laser InGaN/GaN. Din spectrele de absorbţie au fost estimaţi parametrii de intensitate JO, Ω2 = 3.06 × 10-20 cm2, Ω4 = 3.89 × 10-20 cm2, Ω6 = 2.6 × 10-20 cm2 pentru Sm:CNGG şi Ω2 = 4.19 × 10-20 cm2, Ω4 = 4.4 × 10-20 cm2, Ω6 = 2.49 × 10-20 cm2 pentru Sm:CLNGG. Parametrii JO au fost utilizaţi pentru a determina ratele probabilităţilor de tranziție radiative Ar, raporturi de ramificare β și timpul de viaţă radiativ τr al nivelului 4G5/2. Secţiunile eficace de emisie corespunzătoare tranziţiilor în vizibil 4G5/2→6HJ (J=5/2, 7/2, 9/2) au fost calculate cu ajutorul ecuaţiei Fuchtbauer–Ladenburg. Cele mai mari valori au fost obţinute în cazul tranziţiei 4G5/2→6H7/2 la 615 nm ca fiind 0.87×10−21 cm2 pentru CNGG si 1×10−21 cm2 în cazul CLNGG. Dinamica de relaxare a nivelului metastabil 4G5/2 al Sm3+ a fost evaluată în cadrul modelului Inokuty-Hirayama şi s-a calculat microparametrul de transfer CDA.

Faza nr. 14
Responsabil: Dr. Carmen TISEANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Nanosisteme dopate cu lantanide pentru aplicaţii de imagistică optică"
Abstract: Raportul de faţă descrie efectele co-dopanţilor heterovalenţi asupra proprietăţilor structurale şi de emisie ale nanoparticulelor de CeO₂ dopate cu ioni de Er. Gazda de CeO₂ a fost selectată datorită proprietăţilor relativ bine cunoscute în stare nedopată şi dopată cu elemente metalice trivalente, dar şi potenţialului pe care îl are în aplicaţii de biomedicină. Ionul de Er reprezintă un activator interesant datorită proprietăţilor sale de excitare şi emisie în domeniul vizibil – infraroşu. Prin co-doparea Er-CeO₂ cu ioni monovalenţi de Li sau trivalenţi de La (concentraţie de 0-20 %) s-a urmărit generarea unui conţinut variabil de defecte structurale. S-a observat astfel că, ionii de La şi Li induc modificări distincte ale dimensiunii nanoparticulelor, poziţiei maximului şi intensităţii benzii de transfer de sarcină, constantelor de reţea, defectelor de reţea, dar şi de suprafaţă. Aceste modificări s-au reflectat în modularea semnificativă a formei şi intensităţii luminescenţei, măsurată în diferite condiţii de excitare: în banda de transfer de sarcină a CeO₂, conversie inferioară/superioară în absorbţiile de tip f-f ale ionului de Er şi excitare cu raze X. Utilizarea Eu ca probă luminescentă a oferit informaţii adiţionale privind efectele co-dopării cu La/Li asupra structurii locale din jurul ionului activator. Prin excitare cu raze X şi conversie superioară la ~ 1500 nm s-a obţinut o emisie relativ intensă la 980 nm ce reprezintă 90 şi, respectiv, 98 % din emisia totală a Er. Rezultatele acestor studii indică potenţialul deosebit al sistemului optimizat Er - CeO₂ pentru aplicaţii în terapie şi imagistică optică şi de raze X.

Faza nr. 15
Responsabil: Dr. Cristina SURDU-BOB
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Realizarea prin tehnica arcului termoionic în vid (TVA) de straturi subţiri DLC pe suprafeţe polimerice de tipul celor utilizate la firele de sutură. Caracterizarea fizico-chimică a acestor acoperiri"
Abstract: Proiectul actual are la bază cercetări preliminare in vitro prin care s-a demonstrat faptul că straturile DLC depuse prin TVA sunt biocompatibile. Acest rezultat a determinat elaborarea prezentului proiect ce vizează utilizarea acestor straturi în medicină. În această primă etapă a proiectului au fost realizate straturi subţiri DLC pe eşantioane de fire de sutură din diverse materiale polimerice şi mătase acoperită cu un strat polimeric. Mai întâi, s-au căutat parametrii de depunere pentru care firele nu se deteriorează din cauza radiaţiei plasmei. Apoi, au fost realizate depuneri de straturi subţiri DLC la două puteri de plasmă diferite şi au fost analizate din punct de vedere chimic şi fizic. Analiza compoziţiei chimice a straturilor DLC a fost realizată folosind XPS. S-a studiat, de asemnea, aderenţa straturilor DLC la diversele tipuri de substrat. S-au observat parametrii plasmei pentru care straturile depuse nu crapă şi nu se delaminează la îndoire şi corodare prin ultrasonare în lichide corozive. S-a concluzionat asupra importanţei compoziţiei relative de legături sp3-sp2 din straturile DLC şi grosimii asupra flexibilităţii acestora.

Faza nr. 16
Responsabil: Dr. Andreea MATEI
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: "Fotopolimerizare laser pentru aplicaţii biomedicale: Teste materiale şi parametri de proces"
Abstract: Proiectul îşi propune realizarea unui sistem de ghidaj microfluidic ce poate fi folosit la construcţia unui biosenzor. Sistemul microfluidic propus răspunde tendinţei actuale de miniaturizare şi se bazează pe metode laser pentru fabricarea traseelor urmate de lichidul ce se doreşte a fi investigat către electrodul unde are loc detecţia. Au fost produse structuri polimerice cu geometrie controlată prin scriere directă laser, utilizând surse cu pulsuri de fs şi ps, şi au fost identificaţi parametrii optimi de procesare. Folosind scrierea directă cu un laser de fs (λ= 780 nm) au fost obţinute structuri tridimensionale polimerice, iar în urma iradierii cu un laser ps (λ= 355 nm) s-au obţinut structuri bidimensionale constând într-un rezervor şi un canal de curgere cu diverse dimensiuni. Structurile obţinute au fost caracterizate şi au fost făcute studii preliminare asupra curgerii lichidului prin canalele inscriptionate.