Project ID:
MS-FISCOMAT
Project Director:
Dr. Lucian Pintilie
Project Type:
National
Project Program:
Program Nucleu
Funded by:
Autoritatea Nationala pentru Cercetare Stiintifica si Inovare, ANCSI
Contractor:

Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor - INCDFM

Project Status:
In progress
Start Date:
Friday, 15 January, 2016
End Date:
Friday, 1 December, 2017
Project Abstract:

Scurta descriere a tematicii și a principalelor rezultate obținute în cadrul programului-nucleu precedent (cu indicarea link-ului către pagina web proprie, cu descrierea programului-nucleu finalizat şi a rezultatelor obținute) (max 5 pag.)

Titlul Programului: CERCETARI AVANSATE în DOMENIUL FIZICII STARII CONDENSATE şi A MATERIALELOR (acronim COMAFI)

Durata: 2009-2011, prelungit pana la 31 decembrie 2015

Obiectivul general al programului:

Cresterea nivelului de cunostinte in fizica starii condensate si fizica materialelor prin cercetari cu caracter fundamental si aplicativ.

Obiectivul a fost realizat prin: 1) investigarea fenomenelor fizice caracteristice pentru solide in stare ordonata si dezordonata; 2) analiza structurii si dinamicii in starea condensata; 3) prepararea si caracterizarea fizica prin metode diverse a unor noi sisteme multicomponente cu potential pentru aplicatii; 4) modelarea proceselor fizice asociate materiei condensate; 5) studii pentru intelegerea relatiei structura-proprietati-functionalitate in materiale noi; 6) analiza proceselor fizice asociate suprafetelor si interfetelor; 7) abordarea complexa a proceselor electronice existente in materia condensata; 8) studii pentru intelegerea relatiei dimensionalitate-proprietati in cazul straturilor ultra-subtiri si a nanosistemelor.

Proiecte componente:

Proiect 1: Abordări complexe în studiul proceselor şi fenomenelor fizice în materia condensată - Obiectivul proiectului a fost de a intreprinde studii fundamentale aprofundate pentru intelegerea fenomenelor fizice care au loc in materia condensata si in materiale sau structuri functionale.

Proiect 2: Prepararea si caracterizarea materialelor cu dimensionalitate redusa - Principalul obiectiv al proiectului a constat in prepararea si caracterizarea unor materiale noi cu potential aplicativ, material cu proprietati diverse (dielectrice, semiconductoare, magnetice, feroelectrice, supraconductoare, optice), precum si in abordarea unor metode de preparare a unor nanostructuri cu proprietati speciale.

Proiect 3: Studii interdisciplinare asupra materialelor avansate. Aplicatii. Proiectul si-a propus sa investigheze potentialul aplicativ al materialelor preparate si caracterizate in cadrul proiectului 2, in stransa relatie cu rezultatele cercetarilor fundamentale realizate in cadrul proiectului 1. In functie de domeniul de aplicabilitate, proiectul a fost structurat pe 3 clase largi de materiale: 1) Materiale de interes in domeniul microelectronicii si spintronicii, comunicatiilor si tehnologiei informatiei; 2) Materiale de interes in domeniul energetic si al protectiei mediului; 3) Biomateriale.

Valoarea totala a finantarii Nucleu COMAFI: 137.810.913 lei (213 faze de executie pe cele 3 proiecte).

Sinteza rezultatelor

Programul Nucleu 2009-2015 COMAFI a permis realizarea obiectivelor strategice de dezvoltare ale INCDFM in perioada respectiva. Pe toata perioada de derulare, COMAFI a reprezentat sursa de finantare cea mai importanta si stabila pentru institut, ceea ce a permis mentinerea in functiune si chiar dezvoltarea infrastructurii de cercetare, mentinerea resursei umane si cresterea nivelului de competenta a acesteia, initierea de noi subiecte de cercetare valorificate ulterior fie prin servicii catre terti fie prin propuneri de proiecte inaintate la competitiile organizate in aceasta perioada in cadrul programelor componente PN 2 sau FP7. Programul Nucleu COMAFI a reprezentat un sprijin financiar foarte important in special in perioada de criza economica 2009-2010, perioada in care nu au fost organizate competitii de proiecte la nivel national, iar bugetul proiectelor in derulare a fost serios diminuat. Chiar si in perioada de recuperare de dupa criza economica programul Nucleu a reprezentat o sursa de finantare importanta (~50 % din venituri in medie), chiar daca au fost organizate si unele competitii de proiecte in cadrul programelor Resurse Umane, Idei si Parteneriate. Sumele alocate finantarii competitiilor PN 2 au fost insa destul de mici astfel ca, desi s-a castigat un numar important de proiecte (81 proiecte in derulare la finalul lui 2015, in calitate de coordonator/partener), totalul finantarii obtinute din acestea a fost de 40-45 % pe an in perioada 2011-2015.

Se poate afirma categoric ca rezultatele preliminare obtinute in cadrul programului Nucleu in perioada 2009-2010 au constituit fundamentul pe care s-au putut cladi propunerile de proiecte castigatoare la competitiile organizate in perioada 2011-2014 (proiecte PCE si PCCE, proiecte de tip PD si TE, proiecte de tip Parteneriat, proiecte in cadrul programelor IFA-CEA, ROSA, Euratom, FP7, ERA-Net, România-Franţa, Norvegia – mecanismul SEE etc.). Avand in vedere expunerea de mai sus, rezultatele cantitative obtinute in cadrul programului Nucleu COMAFI sunt urmatoarele:

  • Studii prospective, strategii si documentatii legate de mari proiecte/infrastructuri internationale: 6, in perioada 2010-2015 INCDFM a fost implicat in elaborarea Strategiei Nationale CDI 2014-2020, domeniul Materiale, in elaborarea studiilor prospective privind domeniul Fizica si domeniul Nanotehnologii/Nanostiinte/Nanomateriale, in elaborarea documentatiilor aferente ELI-NP (Cartea Alba si Studiul de pre-fezabilitate) si C-ERIC, precum si in elaborarea strategiei privind mobilitatea electrica (nefinalizata).
  • Elaborarea de studii, dezvoltarea de metode de analiza, furnizarea de produse si servicii: in perioada 2009-2010 INCDFM, prin programul Nucleu, a furnizat expertiza, servicii, si documentatii aferente la un numar de circa 20 de firme din tara si strainatate. Merita amintite serviciile de preparare si caracterizare furnizate catre Honeywell Romania SRL, dar mai ales catre firmele Oerlikon (Elvetia), ABB (Elvetia) sau Infratec (Germania).
  • Participare la colaborari internationale: prin programul Nucleu s-a putut sustine participarea INCDFM la un numar de peste 40 de colaborari internationale, incheiate sub diverse forme (proiecte FP7, colaborarea RD50 cu CERN, ELI-NP, colaborari bilaterale cu institutii din tari cu care Romania are incheiate programe de cooperare CDI, programe ERASMUS, protocoale de colaborare bilaterala cu institutii de cercetare din alte tari, etc.). Programul Nucleu a fost esential in realizarea cercetarilor in special la acele colaborari care nu avea prevazute cheltuieli de manopera, logistica sau indirecte, ci doar cheltuieli de mobilitate.
  • Brevete: au fost acordate sau inregistrate 55 de brevete/cereri de brevete in perioada de derulare a programului Nucleu.
  • Publicatii1386 in reviste cotate ISI, din care 525 au fost realizate integral in cadrul celor 3 proiecte ale programului Nucleu. Factorul de impact total este de cca. 2300.
  • Carti sau capitole de carti: 5 carti si 43 capitole de carti au fost realizate la edituri din strainatate sau din Romania, recunoscute international.
  • Rezultate prezentate la conferinte: rezultatele programului Nucleu au fost diseminate si sub forma a peste 500 de comunicari la diverse evenimente stiintifice organizate in tara sau strainatate (congrese, conferinte, simpozioane, workshopuri).

Merita mentionat si faptul ca rezultatele cercetarilor desfasurate in cadrul programului Nucleu, concretizate sub forma de lucrari, prezentari la conferinte, machete si produse expuse la targuri de profil din tara si strainatate, au obtinut un numar important de premii si distinctii, dintre care merita amintite cele 10 premii ale Academiei dar si medalia de aur si premiul special AGEPI obtinute la Salonul International de Inventii de la Geneva in anul 2012. Din multitudinea de rezultate obtinute pe parcursul celor 7 ani ai programului Nucleu COMAFI, cateva merita subliniate si considerate ca si cazuri de succes pentru modul in care aplicarea corecta a programului Nucleu a dus la dezvoltarea INCDFM si la transformarea sa intr-un actor important in cercetarea europeana, si anume.

  • Dezvoltarea unor metode avansate de preparare a straturilor subtiri si nano-obiectelor. Partea cea mai consistenta a programului Nucleu a fost dedicata prepararii si caracterizarii de materiale avansate functionale. Au fost preparate si testate materiale cu proprietati dielectrice, semiconductoare, feroelectrice, piezoelectrice, supraconductoare, optice, magnetice, sub forma de masive (in special ceramici), dar si sub forma de straturi subtiri sau nano-obiecte.
  • Dezvoltarea tehnicilor de analiza a diferitelor proprietati, in special a celor de analiza structurala si compozitionala la nivel atomic. In fiecare an, in toate cele 3 proiecte, au existat faze dedicate dezvoltarii si rafinarii metodelor de analiza.
  • Emergenta unor noi directii de cercetare inter si multidisciplinare. Programul Nucleu COMAFI a fost si mediul ideal de testare al unor noi idei si directii de cercetare aflate in prezent printre domeniile „fierbinti” in cercetarea la nivel global. Merita amintite aici cercetarile in domeniul materialelor cu aplicabilitate in medicina, energetica, sau in domeniul materialelor si structurilor utilizabile in dezvoltarea unor noi generatii de senzori.
  • Dezvoltarea de sisteme si structuri catre aplicatii. Au fost intiate cercetari privind abordarea unor metode de preparare cu cost redus, in special chimice sau electrochimice (ex. electro-filare). Dintre produse, exemplele de succes sunt pastilele ceramice pentru aplicatii bazate pe efect piezoelectric, sau ceramicile cu constanta dielectrica ridicata pentru aplicatii in comunicatiile fara fir (in special antene miniaturizate si alte componente de microunde).

Programul Nucleu COMAFI a avut o contributie esentiala si la stabilizarea fortei de munca in INCDFM si la stoparea efectului de brain drain. Mai mult, nu numai ca nu au mai plecat cercetatori din institut, dar a fost posibila (re-)aducerea in tara a unui numar de 13 cercetatori care si-au definitivat studiile doctorale si post-doctorale in strainatate. Rezultatele preliminare obtinute in cadrul Nucleului au permis castigarea unor proiecte de reintegrare, dar si elaborarea unor noi propuneri de proiecte (ex. pentru competitia POC-atragerea de specialisti din strainatate). Derularea programului Nucleu COMAFI a permis si angajarea unui numar insemnat de tineri in perioada 2009-2015, multi dintre ei incepandu-si ucenicia pe teme intiate in cele 3 proiecte componente. Rezultatele obtinute in aceste proiecte au constituit parti ale lucrarilor de diploma, masterat si doctorat in cazul multor studenti veniti sa realizeze partea experimentala in INCDFM, sau in cazul multor tineri angajati in institut. Se poate spune deci ca programul Nucleu a avut si un important rol educational, de formare a tinerilor angajati in ultimii ani pentru a dezvolta noi tematici de cercetare.

Programul Nucleu COMAFI a permis si dezvoltarea infrastructurii, prin achizitia unor echipamente complementare sau de completare a acelora obtinute prin cele doua proiecte POS-CCE derulate in institut.

Suma totala castigata la competitii in urma propunerilor de proiecte derivate din rezultatele preliminare obtinute in cadrul programului Nucleu COMAFI (perioada 2010-2015): 168.955.448lei

Suma totala obtinuta din contracte externe/comenzi economice (perioada 2010-2015): 7.698.076lei

Numarul total de tineri angajati (perioada 2010-2015): 39

Numarul total de cercetatori reintegrati (perioada 2010-2015): 13

Evolutia veniturilor totale din cercetare, a veniturilor din Nucleu si a celor din proiecte PN2 in perioada 2009-2015

Privind graficul de mai sus se poate constata faptul ca programul Nucleu a suplinit scaderea veniturilor din proiecte PN2, datorata in special reducerii drastice a bugetului alocat competitiilor de proiecte si cresterii perioadei de implementare a proiectelor in derulare (ceea ce a dus la bugete mai mici pe an chiar daca valoarea contractata a ramas aceeasi). Merita mentionat si faptul ca, la competitiile organizate in perioada discutata, INCDFM a avut o rata de succes cuprinsa intre 25 % si 50 %, numarul de proiecte in derulare la nivelul anului 2015 fiind de 81. Rezulta ca scaderea veniturilor din proiecte PN2 nu s-a datorat unui numar mai mic de proiecte castigate, ci reducerii sumelor alocate anual pe proiecte.

Analiza rezultatelor de mai sus arata cat de important este programul Nucleu pentru dezvoltarea si stabilitatea INCDFM. Nucleul a constituit: o sursa mai stabila de finantare fara de care institutul nu ar fi putut supravietui, in contextul in care competitiile de proiecte au fost rare si cu finantari mici; un mediu de testare a noi idei si tematici de cercetare, care au dus la apartia de noi propuneri de proiecte pentru competitii nationale si internationale; un instrument de sustinere a colaborarilor internationale, in cazul in care acestea nu aveau alte surse de finantare; o oportunitate de a dezvolta metode, servicii si expertiza atractive pentru mediul economic; un mediu propice pentru formarea profesionala a tinerilor cercetatori angajati in institut.

In concluzie, programul Nucleu COMAFI a fost derulat cu succes si a avut o contributie esentiala in transformarea INCDFM intr-un actor important in cercetarea de nivel international, in special in Europa. Continuarea finantarii prin programe de tip Nucleu va fi si in viitor esentiala pentru transpunerea in practica a directiilor strategice de cercetare prevazute in planurile multianuale de dezvoltare ale INCDFM, pentru stabilizarea fortei de munca si pentru mentinerea in functiune a infrastructurii de cercetare si, nu in ultimul rand, pentru lansarea de noi directii de cercetare de interes pentru dezvoltarea economica si sociala a tarii.

Scopul programului:

Programul propus continua programele Nucleu din perioada 2003-2015, dedicate cercetarilor avansate in domeniul Fizicii Starii Condensate si al Materialelor. In plus fata de programele Nucleu precedente, noul program isi propune sa aduca o crestere a gradului de multidisciplinaritate a cercetarilor desfasurate in institut, precum si o crestere a sinergiei tematice cu noile directii de cercetare in domeniu asa cum sunt ele enuntate in strategiile si programele nationale sau la nivel de Comunitate Europeana. Activitatile prevazute in cadrul programului vor implica practic toate grupurile de cercetare din institut intr-un efort unit de crestere a performantei institutionale si de transformare a INCDFM intr-un actor important la nivel global in ceea ce priveste dezvoltarile fundamentale si aplicative in domeniile abordate in program.

Conform obiectului sau de activitate, INCDFM desfasoara cercetare fundamentala si aplicativa in domeniul Fizicii Starii Condensate si al Stiintei Materialelor, mergand pana la realizarea de modele experimentale sau la dezvoltarea de noi tehnologii. Planul multianual de dezvoltare a fost elaborat tinand cont de cele mentionate mai sus, cu urmatoarele directii strategice de cercetare, cel putin pentru perioada pana in anul 2018:

  1. Fizica starii condensate-fenomene si procese in sisteme nano-dimensionale, suprafete si interfete;
  2. Sinteza si caracterizarea nanomaterialelor si nanostructurilor;
  3. Materiale si structuri functionale cu impact tehnologic.

Plecand de la aceste directii generale de cercetare, si tinand cont de tendintele din cercetarea in domeniul materialelor functionale si al nanomaterialelor manifestate la nivel global in ultimii ani, au fost stabilite cateva teme concrete de cercetare, dupa cum urmeaza:

A.    STUDII FUNDAMENTALE IN DOMENIUL FIZICII STARII CONDENSATE

  • Efecte de dimensiune in nano-obiecte si straturi cuantice;
  • Rolul suprafetelor si interfetelor in materiale structurate;
  • Corelatii electronice si interactiuni magnetice;
  • Modelarea si simularea dinamicii microstructurilor prin fizica computationala;
  • Interactia campurilor de radiatii cu materia la scara micro si nano.

B.     NANOSTRUCTURI  SI  MATERIALE MULTIFUNCTIONALE

B1. Materiale pentru energie

  • generare, conversie, transport si stocare;
  • aliaje si compozite pentru reactori de fuziune si fisiune nucleara.

B2. Materiale pentru aplicatii in industrii de inalta tehnologie

  • materiale pentru electronica de inalta frecventa;
  • materiale pentru optolectronica, electronica transparenta, spintronica;
  • materiale pentru memorii nevolatile;
  • senzoristica pentru automatizari si control.

B3. Materiale pentru aplicatii in biomedicina si protectia mediului

  • materiale biocompatibile si /sau biofunctionale;
  • bio-senzori, senzori chimici si (foto)-catalizatori.

Programul Nucleu are la baza directiile de cercetare stabilite prin Planul de Dezvoltare al INCDFM, prezentate mai sus si aprobat in forurile de conducere ale institutului, precum si recomandarile continute in raportul de evaluare intocmit de catre o comisie de experti independenti in aprilie 2012. Mentionam faptul ca la exercitiul de evaluare comisia a fost formata din 5 experti din straintate, presedintele comisiei fiind presedintele executiv al E-MRS din aceea perioada, Prof. Rodrigo Martins. Comisia a notat planul de dezvoltare cu 4.7 din maxim 5, iar institutul a obtinut calificativul A+ in urma evaluarii. Recomandarile expertilor se refera in mod expres la cresterea sinergiei in interiorul institutului, la potentarea si promovarea de teme multidisciplinare, dar si la depunerea de eforturi sporite in directia dezvoltarii de aplicatii si a transferului tehnologic. Ca urmare, programul Nucleu propus pentru perioada urmatoare isi propune sa continue eforturile depuse in ultimii 3 ani in vederea abordarii sinergice a unor teme multidisciplinare si a cresterii capacitatii de inovare si transfer tehnologic.

Programul Nucleu va dezvolta deci cercetari fundamentale si aplicative pe tematicile cuprinse in planul de dezvoltare, utilizand la maxim expertiza si infrastructura deja existenta in INCDFM. Pentru realizarea programului Nucleu sunt propuse 3 proiecte (a se vedea la punctul 9 al prezentei propuneri), care acopera intreg ciclul de cercetare, de la elaborarea de modele teoretice predictive si simulari computationale, pana la realizarea de demonstratori si initierea unor noi metode de sinteza si analiza.

Prin proiectele propuse si tematicile aferente, programul Nucleu urmareste urmatoarele:

  • generarea de cunoastere noua in domeniile de activitate ale INCDFM, cu precadere in domeniul fundamental al intelegerii fenomenenlor care au loc in materia condensata, precum si in cercetarea aplicativa legata de sinteza si caracterizarea materialelor functionale si nanomaterialelor;
  • testarea de noi idei si teme de cercetare la frontiera cunoasterii actuale, cu scopul generarii masei critice de cunoastere si expertiza care sa permita ulterior dezvoltarea temelor respective in propuneri de proiecte la viitoarele competitii organizate in cadrul programelor nationale si internationale (PN 3, ROSA, ERA-NET, Horizon 2020, ELI-NP etc.);
  • cresterea in continuare a nivelului  de competitivitate, competenta si expertiza al INCDFM in domeniul sau de activitate;
  • valorificarea la maxim a resurselor existente, atat umane cat si materiale, cu referire speciala la infrastructura achizitionata in ultimii 7-8 ani in special prin cele 2 mari proiecte POS-CCE pe care INCDFM le-a derulat in perioadele 2009-2011 si 2014-2015;
  • intarirea sinergiei interne intre grupurile de cercetare din INCDFM in scopul valorificarii la maxim a expertizei lor si al cresterii multidisciplinaritatii/interdisciplinaritatii temelor de cercetare abordate in programul Nucleu;
  • cresterea vizibilitatii nationale si internationale a institutului prin valorificarea maxima a rezultatelor obtinute (publicatii in jurnale internationale de prestigiu, participari – pe cat posibil cu lectii invitate – la conferinte internationale pe domeniile de activitate ale institutului, extinderea parteneriatelor si colaborarilor la nivel national si international, extinderea si intarirea colaborarilor cu mediul privat din economie, intarirea efortului catre dezvoltarea de aplicatii brevetabile);
  • cresterea componentei aplicative a cercetarii cu scopul declarat de a duce anumite aplicatii la un nivel de maturitate suficient de ridicat incat sa fie atractive pentru transfer catre mediul economic, fie utilizand mecanismele financiare puse la dispozitie prin programul POC (parteneriate pentru transfer de cunostinte si dezvoltarea de start-up-uri si spin-off-uri inovative), sau prin contracte directe cu potentiali utilizatori;
  • intensificarea eforturilor de formare de personal inalt calificat prin: angajare de tineri absolventi in domenii precum Fizica, Chimie, Inginerie, Informatica, Biologie; angajarea de personal la nivel post-doc pentru acoperirea unor pozitii considerate deficitare; angajarea de personal calificat pentru dezvoltarea de aplicatii, transfer tehnologic si activitate de marketing al rezultatelor cercetarii.

Tematicile ce vor fi abordate in cadrul programului Nucleu, precum si scopurile avute in vedere prin derularea sa, corespund cu prevederile Strategiei Nationale in domeniul Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii pentru perioada 2014-2020. Astfel, temele de cercetare ce vor fi abordate in cele 4 proiecte propuse in cadrul programului Nucleu se incadreaza in urmatoarele specializari inteligente sau prioritati nationale din Strategie:

  • ECO-NANO-TEHNOLOGII ȘI MATERIALE AVANSATE

Prin domeniul sau de activitate, INCDFM se incadreaza perfect in aceasta specializare inteligenta. Materialele avansate functionale constituie baza aplicatiilor de inalta tehnolgie din industrii de varf precum electronica, transporturi, energetica, aparare, etc. La nivel mondial se fac eforturi pe cateva directii principale: 1) miniaturizarea anumitor componente ceea ce implica studiul efectelor de dimensiune in materiale functionale; 2) generarea si caracterizarea de sisteme cu dimensionalitate redusa si cu functionalitati utile in aplicatii high-tech (ex. gaz 2D de electroni la interfete; sisteme 2D similare grafenei, nanofire, etc.); 3) reducerea amprentei de carbon a tehnologiilor utilizate in obtinerea materialelor avansate si a aplicatiilor aferente lor; 4) inlocuirea materialelor deficitare cu altele abundente in natura; 5) scaderea costurilor de productie cu scopul de a face anumite aplicatii accesibile pentru cat mai multa lume (ex. „casa verde”); 6) dezvoltarea de sisteme inteligente de tip „cladire inteligenta” sau „oras inteligent”, care necesita materiale avansate pentru senzori, comunicatii, stocare de date, etc.

  • TEHNOLOGIA INFORMAŢIEI ŞI A COMUNICAŢIILOR, SPAŢIU ȘI SECURITATE

Si la aceasta specializare inteligenta INCDFM isi poate aduce contributia dezvoltand materiale si aplicatii pentru comunicatii fara fir, pentru stocarea informatiei (memorii nevolatile), pentru diferite tipuri de senzori utilizabili in aplicatii de securitate (detectie de substante interzise, protectie de perimetre, determinari fizico-chimice in criminalistica etc.) sau de industrie aerospatiala si de aparare (ex. detectie de IR, microunde, etc.)

  • ENERGIE, MEDIU ȘI SCHIMBĂRI CLIMATICE

Este un domeniu relansat in INCDFM in ultimii ani. Se pot aduce contributii considerabile pe urmatoarele directii: 1) surse regenerabile de energie, cum ar fi celule solare pe baza de efect fotovoltaic folosind materiale noi, abundente in natura si tehnologii de cost redus; celule de combustie bazate pe electroliti solizi; 2) materiale pentru stocare de energie cum ar fi nanocompozite pentru supercapacitori si baterii cu timp de viata indelungat si capacitate mare de stocare de sarcina electrica sau materiale pentru stocare de hidrogen; 3) materiale pentru reactoare nucleare de fisiune sau fuziune (in stransa relatie cu proiectul ITER) 4) (bio) senzori pentru combaterea poluarii, inclusiv pentru prevenirea utilizarii in exces a pesticidelor si ierbicidelor (aici se poate face legatura si cu domeniul de specializare inteligenta intitulat BIOECONOMIE)

  • SĂNĂTATE

Exista expertiza incipienta si intentia ferma de a dezvolta cercetarile in domeniul materialelor biocompatibile, al nanomaterialelor utilizate in livrarea controlata a medicamentelor, precum si in dezvoltarea de materiale pentru senzori cu aplicatii in medicina. Este un domeniu interdisciplinar care, pentru a se dezvolta cu sanse reale de succes in competitii de proiecte, necesita asamblarea unor echipe complexe de fizicieni, ingineri, chimisti, biologi si intarirea colaborarilor cu unitati medicale pentru efectuarea testelor specifice.

  • TEHNOLOGII NOI ŞI EMERGENTE

INCDFM poate contribui in stransa relatie cu participarea Romaniei la unele mari proiecte de infrastructura care se dezvolta in prezent atat in tara cat si in alte regiuni ale Europei. Exemplul cel mai la indemana il constituie proiectul ELI-NP, la care INCDFM poate contribui cu cercetari privind obtinerea unor materiale pentru acoperiri optice rezistente la fluxuri intense de radiatie laser, la realizarea de tinte pentru experimentele avute in vedere in cartea alba a ELI-NP, sau la punerea la punct a ariei experimentale de studii ale materialelor folosind sepctroscopii de pozitroni. INCDFM poate aduce contributii, prin studii avansate de material sau de dispozitiv, si la dezvoltarea de noi detectori pentru CERN (colaborarea RD50), la elaborarea de noi tehnici de analiza utilizand radiatia sincrotron (ELETTRA, C-ERIC), sau la impactul pe care il au diferite tipuri de radiatie asupra materialelor cu impact tehnologic in diferite sectoare industriale.

  • CERCETARE FUNDAMENTALA SI DE FRONTIERA

Este un domeniu prioritar la nivel national care interescteaza toate celelalte specializari inteligente sau prioritati nationale. Practic, orice cercetare incepe cu studii fundamentale, la granita cunoasterii actuale, pentru a intelege noi fenomene, a dezvolta modele predictive pentru sinteza de noi materiale si structuri, sau pentru a previziona modul in care diferite aplicatii raspund la modificari ale stimulilor externi. Cercetarea fundamentala este cea care ofera cunoasterea necesara pentru avansul catre aplicatii concrete. In primul rand, aici INCDFM a dovedit in repetate randuri ca poate aduce contributii determinante in intelegerea fenomenenlor fizice la nano-scala, la nivelul suprafetelor (cataliza si foto-cataliza) sau al interfetelor (proprietati derivate din imparitate de sarcina la interfete, inginerie de stess mecanic, etc.), precum si la intelegerea interactiei dintre materia sub diferite forme, in special solida, si diferite forme de radiatii sau constrangeri de mediu: temperaturi foarte ridicate sau foarte joase, presiuni extrem de ridicate sau, dimpotriva, domeniul vidului ultrainalt. (De mentionat  ca INCDFM este singurul institut din tara unde domenii de vid de ordinul 10-10 sau chiar 10-11 mbar sunt obtinute frecvent.)

In concluzie, ca institut de varf in sistemul de cercetare din tara, INCDFM, prin programul sau Nucleu, poate aduce contributii hotaratoare in implementarea cu succes a Strategiei Nationale CDI pentru perioada 2014-2020.

Programul Nucleu poate aduce contributii importante si la alte strategii sau programe nationale sau internationale, dupa cum urmeaza:

(a) STRATEGIA NAȚIONALĂ PENTRU COMPETITIVITATE 2014 – 2020, prin elaborarea de noi concepte, identificarea si studierea de noi fenomene, culminand cu proiectarea de materiale si structuri functionale cu potential de aplicare in industrii cu valoare adaugata ridicata, cum ar fi electronica, energetica, transporturi (auto, feroviare, aeronautica), echipamente medicale, sisteme de securitate, aplicatii spatiale au militare, etc. Conform revistei Capital, 9 februarie 2015, exporturile României au atins in 2014 un nivel record, cca. 53 miliarde €, ponderea acestor exporturi fiind condusa de urmatoarele grupe de produse:

 

Categorie de produseProcent
Masini si echipamente de transport42,3 %
Alte produse manufacturate32,7 %
Produse agroalimentare8,5 %
Combustibili minerali si lubrifianti6 %
Produse chimice5,2 %

Se observa din acest Tabel ca structura economiei Romaniei este departe de aceea a unei tari subdezvoltate, “eminamente agrara” sau unde materiile prime, eventual produsele nefinisate detin ponderea majoritara a comertului exterior. Industria constructoare si prelucratoare au fost multi ani in perioada comunista parteneri sustinuti ai fostului Institut de Fizica si Tehnologia Materialelor (IFTM pana in 1996, actualul INCDFM) si ne putem astepta ca, pe masura ce industria romaneasca isi reintra in drepturi in urma tranzitiei spre economia de piata, si necesarul de cercetare-dezvoltare si inovare a acestei industrii sa se manifeste mai pregnant. Dupa acelasi model de succes al cresterii exporturilor romanesti, datorat in principal fortei de munca mai ieftine din Romania, si necesarul CDI al acestor ramuri se va reorienta spre cercetarea autohtona, sensibil mai ieftina si de calitate absolut comparabila cu cercetarea straina. Se poate spune ca, in ciuda exodului masiv de capital uman din deceniul nefast cercetarii românesti 1990-2000, modul de lucru si seriozitatea recunoscuta a IFTM sunt in continuare bine implementate in INCDFM si acest background va contribui la reinnodarea relatiilor dintre cercetarea romaneasca de materiale si industriile emergente.

(b) Strategia Regionala de Inovare Bucuresti-Ilfov. Aceasta regiune este singura euro-regiune dezvoltata din România, cu un PIB/locuitor situat la 131 % din media UE (comunicat Agerpres, 9 decembrie 2015), depasind alte capitale din Europa dezvoltata, cum ar fi Berlin sau Madrid. In regiunea Bucuresti-Ilfov sunt localizate majoritatea firmelor ITC de renume, precum si multe din companiile producatoare de componente electronice/optoelectrtonice, senzori, automatizari, echipamente de transport. Constituie un cert avantaj pentru integrarea CDI cu industria de inalta tehnicitate faptul ca INCDFM se afla localizat in aceasta regiune, dimpreuna cu tendinta afirmata in mod repetat de autoritati de a crea la Magurele un pol european de inalta tehnologie, dupa modelele Adlershof, Jülich sau Karlsruhe (Germania), Orsay-Saclay-Palaiseau sau Villeurbaine (Franta), Tor Vergata – Frascati (Italia) sau Cantoblanco (Madrid).

(c) Strategiile Regionale de Inovare Sud-Muntenia si Sud-Oltenia. O parte din rezultate au aplicativitate in industria auto, ori in aceste regiuni se afla localizate companiile Dacia-Renault, cel mai mare producator auto din tara, precum si Ford Craiova, companie care se presupune ca va trebui sa-si sustina un program CDI ambitios pentru a tine pasul cu principalul competitor la nivel national.

(d) Strategia naţională pentru dezvoltare regională 2014 – 2020. In afara faptului ca INCDM are sansa de a fi situat intr-una din cele mai dezvoltate regiuni ale Europei, legatura cu actori economici din zone mai putin dezvoltate nu este deloc de neglijat, intrucat noi domenii emergente cu valoare adaugata ridicata pot fi dezvoltate incepand cu aceste regiuni. Prin dezvoltarea de materiale inteligente cu aplicativitate in domenii dintre cele mai variate, programul Nucleu produce rezultate de interes pentru IMM-uri din toata tara, inclusiv prin punerea la dispozitie de instrumente de diagnoza in domeniul forestier, minier, turistic sau al agriculturii (senzori de umiditate, detectie de nivel de poluare, diagnoza cladirilor etc.).

(e) Strategii/planuri de mobilitate urbana. Printre rezultatele Programului Nucleu pot fi si elemente de automatizare, monitorizare si control a traficului urban, precum si de monitorizare a noxelor rezultate din traficul auto. Se au in vedere si aplicatii utile in mobilitatea electrica (baterii, acumulatori, noi surse de generare nepoluanta a energiei). De asemenea, noi concepte de diagnoza a microfisurilor din carosabil sau a proceselor de imbatranire in materialele folosite pentru caile de transport pot conduce la un mod mai economic de selectare a acestor materiale si o crestere a duratei de operare.

(f) Orasul inteligent. Conceptul de „Oras Inteligent” presupune un inalt grad de monitorizare a diferitilor parametrii specifici unei aglomerari urbane, cu interconectari si automatizari care necesita senzori, electronica, comunicatii. In cadrul programului se vor dezvolta materiale cu aplicativitate in acest domeniu, cu precadere monitorizare noxe, conditii de iluminat stradal inteligent, conditii de trafic, imbunatatirea eficientei energetice a cladirilor, ecranarea termica a cladirilor cuplata cu generatori solari, etc.  De mentionat, de asemenea, ca modele teoretice de transport pe retea (in care in INCDFM exista o certa expertiza) isi pot gasi aplicabilitate in elaborarea de concepte pentru optimizarea traficului in marile aglomerari urbane (de exemplu, decalarea programelor de lucru in diverse intreprinderi sau scoli pentru evitarea ambuteiajelor, programarea lucrarilor de reabilitare, organizarea de manifestari urbane etc.).

(g) Strategia energetica a Romaniei. Se vor dezvolta materiale utile in producerea nepoluanta de energie (conversie fotovoltaica, generatori eolieni, fuziune nucleara-ITER), precum si pentru stocarea energiei (super-capacitori si baterii).

(h) Strategia pentru dezvoltarea sectorului agroalimentar pe termen mediu și lung orizont 2020-2030. Aceste aspecte s-au discutat si la punctul (d). Vor fi dezvoltate materiale inteligente pentru combaterea daunatorilor, rationalizand in acest fel consumul de pesticide si ierbicide, ceea ce va contribui la productia de alimente ecologice; materiale pentru diferite tipuri de senzori ce monitorizeaza calitatea produselor; senzori pentru prevenirea poluarii, senzori de presiune, umiditate, temperatura, compozitie atmosferica. De exemplu, in anul 2015, Romania s-a clasat pe locul 4 in lume privind exportul de vinuri; este de netagaduit rolul pe care l-ar putea avea metodele avansate de investigatii compozitionale si moleculare din INCDFM in standardizarea unor metode de selectie si certificare a acestor produse.

(i) Strategia Naţională de Sănătate 2014-2020. Obiectivele Programului Nucleu sunt bine încadrate în Strategia Nationala de Sanatate (SNS), in principal prin producerea de materiale si senzori pentru reducerea morbiditatii si mortalității bolilor transmisibile si netransmisibile, a impactului asupra indivizilor si societatii. Acordarea accesului echitabil la serviciile de sanatate, de buna calitate si un bun raport cost-calitate este un alt obiectiv al SNS la care INCDFM, prin promovarea de prototipuri de instrumente de diagnoza de buna calitate si de cost redus, ar putea contribui, contribuind totodata la reducerea importurilor din acest domeniu mare consumator de resurse financiare ale statului.

(j) Asa cum s-a mentionat anterior, in cadrul programului Nucleu vor rezulta teme de cercetare care pot fi dezvoltate prin instrumentele de finantare prevazute in Planul National de Cercetare-Dezvoltare si Inovare PN III. In legatura cu aceasta, trebuie mentionat ca o cercetare prealabila, de preferinta in cadrul unei Etape a Programului Nucleu este o conditie sine qua non pentru conceperea unui proiect PN III de buna calitate. Nu este suficienta cercetarea bibliografica pentru a se identifica stadiul problemei la nivel national si international; din nefericire, experienta a aratat ca in multe cazuri nu ne putem baza in exclusivitate pe raportari preliminare, chiar si ale unor grupuri recunoscute sau publicate in reviste foarte serioase. De multe ori, antamarea experimentelor ofera surprize fie si numai in a reproduce rezultate raportate in lucrari din fluxul interational de cunostinte. Este de dorit ca orice proiect PN III, in special acelea de tip PCCA, sa aiba la baza un minim set de investigatii preliminare, realizate cu mijloacele institutului, pentru a se testa in ce mod aceste cercetari pot fi continuate cu succes maxim spre implementarea de aplicatii.

(k) Facilitatea europeana ELI-NP. Se anticipeaza ca INCDFM va fi principala organizatie de cercetare apelata sa ofere solutii la problemele legate de materiale pentru laser, optica, caracterizarea componentelor supuse fluxurilor mari de iradiere, aplicatii in domeniul dezvoltarii de metode pentru studiul suprafetelor, problematica tintelor ultrasubtiri suto-suportate etc.

(l) Strategia Naţională pentru Dezvoltare Durabila a României Orizonturi 2013-2020-2030. Materialele inteligente care pot fi utilizate pentru protectia mediului reprezinta o parte importanta a proiectului propus, fie ca este vorba de senzori specifici si metode de detectie dedicate, fie ca este vorba de tehnologii catalitice-fotocatalitice de indepartare a poluantilor din aer, apa si sol. Problematicile mentionate la punctul (d) se aplica si in relatie cu aceasta Strategie.

(m) Rezoluţia de admitere a României ca membru cu drepturi depline în Organizaţia Europeană pentru Cercetare Nucleară (18 iunie 2015). Asocierea Romaniei la CERN va oferi noi oportunitati de dezvoltare de tehnonogii emergente pentru detectori de radiatie, senzori de temperatura / presiune / umiditate / camp magnetic pentru circuitele de siguranta etc. Vezi si punctul urmator.

(n) RD50 - Radiation hard semiconductor devices for very high luminosity colliders. Aceasta este o colaborare de lunga durata a INCDFM cu CERN, inceputa cu mult inaintea admiterii României ca membru cu drepturi depline a CERN, institutul coordonand in prezent una din directiile de cercetare (Defect / Material characterization). Creaza premize serioase pentru implementarea la CERN de solutii si concepte dezvoltate in INCDFM.

(o) Infrastructura distribuita C-ERIC (Central European Research Infrastructure Consortium) este un consortiu de infrastructuri de cercetare din 9 tari Europene, din care INCDFM face parte ca membru fondator. Ea permite caracterizarea la un nivel superior a materialelor sintetizate in INCDFM in cadrul proiectelor componente ale programului Nucleu, prin acces la infrastructuri de cercetare precum radiatia de sincrotron (Elettra Trieste), RMN (Ljubljana) sau surse de neutroni (produsi de reactorul nuclear de la Budapesta).

(p) Initierea de proiecte in cadrul Programului Horizon 2020 este o prioritate de nivel foarte ridicat a Programului Nucleu, care poate genera rezultate la un nivel de la care se pot initia propuneri de proiecte cu sanse de succes in competitiile Europene. Se au in vedere in primul rand proiecte de tip ERA-Chair sau Teaming, dar si alte tipuri de proiecte (ERC, FET, proiecte conduse de IMM, etc.).

(q) In sfarsit, din nefericire, contextul geopolitic actual, precum si situarea României, din punct de vedere geografic, la periferia Uniunii Europene impun noi paradigme de securitate, indiferent daca este vorba de neutralizarea substantelor toxice, detectia contaminantilor de orice natura, monitorizarea traficului fraudulos (de exemplu, detectori de infrarosu ultrasensibili) sau chiar aplicatii militare, in domeniul rachetelor sau apararii antiaeriene. In trecut, IFTM a avut colaborari intense in domeniul aplicatiilor militare si este posibil ca aceste activitati sa fie reluate, in masura in care industria militara autohtona va solicita solutii rapide si fiabile pentru imbunatatirea starii de siguranta nationala.

Merita mentionat si faptul ca, in conditiile in care finantarea cercetarii in ultimii 5-6 ani a fost considerabil redusa (cu impact negativ asupra competitiilor de proiecte si al finantarii proiectelor in curs de derulare), programul Nucleu a fost sursa de finantare care a asigurat la un nivel rezonabil mentinerea infrastructurii in stare buna de functionare, mentinerea si chiar intarirea resursei umane (prin stoparea fenomenului de brain-drain si reintegrarea unor cercetatori intorsi de la stagii de lucru in strainatate), precum si fermentul de idei care au permis mentinerea unui ritm sustinut de publicare si o rata de succes semnificativa la putinele competitii organizate in perioada 2009-2015 (doua runde, in 2011-2012 si 2013-2014). Practic, rezultatele obtinute in aceasta perioada au avut inclusa, intr-o proportie mai mare sau mai mica, si contributia financiara a programului Nucleu prin urmatoarele: acoperirea partiala a costurilor de utilitati si de mentinere in functiune a infrastructurii de cercetare (regia unui proiect nu este suficienta pentru asemenea cheltuieli); acoperirea partiala a costurilor de manopera (suma anuala pe un proiect nu permite acoperirea 100 % a personalului inalt calificat, poate doar a unor studenti la doctorat); acoperirea partiala a costurilor de administratie (servicii de contractare, aprovizionare, personal, contabilitate, care nu se pot acoperi integral din regia unui proiect).

Rezulta deci ca finantarea programului Nucleu este esentiala pentru existenta si buna functionare a INCDFM, ca si a oricarui institut national de cercetare-dezvoltare, daca se doreste transformarea acestor institute in unitati performante de cercetare fundamentala si aplicativa nu numai la nivel national ci si la nivel international.

Durata programului (maxim 3 ani): 2 ani (2016-2017, conform OG41/2015)

Project Objectives:

Obiectivele programului:

(cu indicarea țintelor stabilite pentru atingerea obiectivelor si indicatorii asociați pentru monitorizare si evaluare)

Obiectivul general al programului Nucleu propus consta in acumularea de noi cunostinte privind fenomenele fizico-chimice care au loc in materiale avansate, nanomateriale si heterostructuri, in sinteza si caracterizarea de noi materiale si structuri functionale cu impact tehnologic, in analizarea potentialului lor de aplicatii si in dezvoltarea de modele functionale si noi metode de sinteza sau analiza.

Obiectivul general prevede 3 tinte sau obiective tematice specifice, in conformitate cu prevederile planului de dezvoltare:

Obiectiv 1- Modelarea si analiza fenomenelor si proceselor fizico-chimice in sisteme nano-dimensionale, suprafete si interfete, cu urmatoarele componente:

  • Efecte de dimensiune in nanomateriale, nanocompozite, si sisteme 2D
  • Fenomene fizico-chimice la suprafate si interfete, cu implicatii in (foto)-cataliza, efecte fotovoltaice, senzoristica
  • Modelarea si simularea materialelor si structurilor functionale folosind fizica computationala
  • Efecte corelative in materia condensata, proprietati supraconductoare, magnetice, feroelectrice si multiferoice
  • Investigarea efectelor induse de diferite tipuri de radiatii asupra materialelor functionale si a dispozitivelor aferente, cu impact asupra caracteristicilor functionale

Obiectiv 2- Sinteza si caracterizarea nanomaterialelor si nanostructurilor, cu urmatoarele componente:

  • Fenomene fizico-chimice la interfata cu sisteme vii
  • Sinteza si caracterizarea de nano-obiecte din materiale functionale cu potential de aplicatii high-tech
  • Noi functionalitati derivate din combinarea de materiale disimilare in structuri complexe
  • Sinteza si caracterizarea de nanocompozite cristaline si non-cristaline cu potential tehnologic
  • Sinteza de materiale si analiza comportamentului materialelor functionale in conditii extreme de mediu

Obiectiv 3- Dezvoltari aplicative ale materialelor si structurilor functionale cu impact tehnologic, cu urmatoarele componente:

  • Elaborarea de modele functionale la nivel de laborator (senzori, dispozitive electronice si optoelectronice)
  • Elaborarea de aparatura de sinteza si caracterizare, precum si optimizarea metodelor de investigare la scara micro si nanometrica utilizand aparatura existenta

Programul acopera o gama larga de materiale, cu proprietati dielectrice, feroelectrice, magnetice, supraconductoare, optice, catalitice, etc. In concordanta cu tendintele actuale, efortul va fi canalizat cu precadere catre: (i) materiale oxidice, in special cele cu structura perovskita, pentru ca ofera o gama larga de proprietati si pentru ca pot fi combinate in structuri complexe generatoare de noi functionalitati (ex. gaz 2D de electroni, magnetism la interfata, polarizare indusa in materiale nepolare, etc.); (ii) materiale/structuri cu caracter organic-inorganic si nanocompozite; (iii) semiconductori de banda larga; (iv) materiale pentru durificari, protectie la coroziune, bariere termice, etc. O larga varietate de tehnici de sinteza si procesare urmeaza a fi folosite  pentru a sintetiza materialele functionale, nanomaterialele si structurile complexe. INCDFM se afla in fericita situatie de a avea la dispozitie: tehnologie ceramica clasica, presare la cald, sinterizare in fascicul de microunde, sinterizare cu scanteie (spark plasma sintering) pentru a obtine probe masive; ablatie din fascicul laser pulsat (PLD), pulverizare RF cu magnetron, depunere chimica din vapori, evaporare termica si cu fascicul de electroni, epitaxie din flux molecular (MBE) pentru a prepara straturi subtiri si multistraturi; chimie si electrochimie, MAPLE, depunere chimica din vapori (CVD) pentru a prepara nano-obiecte (nanofire, nanotuburi, etc.). Investigatiile structurale si compozitionale ale  acestor materiale,  utilizand tehnici moderne de analiza si caracterizare, trebuie sa plece de la nivelul electronic si atomic si sa furnizeze informatii fundamentale atat la nivel microscopic cat si macroscopic. De mentionat, de asemenea, tendinta de integrare intr-un acelasi dispozitiv experimental a facilitatilor de preparare si caracterizare in situ, in doua clustere de fizica suprafetelor, care cuprind instalatii de epitaxie din fascicul molecular cuplate cu spectroscopie de fotoelectroni XPS, spectroscopie de electroni Auger, difractie de electroni (LEED, RHEED), microscopie de baleiaj cu efect tunel (STM). Tendinta actuala este de a se dezvolta tehnici similare si in jurul altor facilitati de preparare (o instalatie PLD este prevazuta cu RHEED, o alta instalatie de sputtering este prevazuta cu LEED-Auger), precum si adaptarea unor noi metode de caracterizare in situ (masuratori magnetice MOKE, spectroscopie Raman de suprafata SERS etc.) pe dispozitivele existente. In acest mod, mai multe echipe din INCDFM au „spart”, in premiera la nivel national, bariera dintre preparare si caracterizare, care in mod traditional sunt realizate de echipe diferite. Programul de cercetare propus va lansa concepte inovative pentru materiale cu functionalitati noi sau imbunatatite, noi abordari pentru sinteza/prepararea/asamblarea materialelor, capabilitati avansate de modelare si caracterizare. Materialele de interes pot incorpora  componente anorganice, organice si polimerice (intr-o varietate de forme , de ex. : moleculare, straturi subtiri, nanoparticule, masive) a caror proprietati pot fi modulate prin interactii interfaciale/superficiale.

Cercetarile fundamentale si aplicative  propuse  vor avea ca obiect de investigare  formarea, structura si proprietatile  sistemelor cu dimensionalitate redusa,  precum si influenta acestora asupra comportarii macroscopice a sistemelor in care sunt incluse. In acest context, datorita dimensiunilor reduse ale acestor sisteme,  cercetarea se va focaliza  pe acele fenomene si efecte caracteristice starii solide care sunt esential determinate de suprafete si interfete de confinare si de interactii asociate unor structuri specifice la scara microscopica, nanometrica sau atomica. Detectarea  efectelor specifice prezente in astfel de sisteme complexe  si intelegerea mecanismelor asociate vor permite controlul proprietatilor fizice, stabilind astfel  un fundament stiintific pentru dezvoltarea de materiale noi avand proprietati predeterminate sau o combinatie a  acestor proprietati, avand proprietati predeterminate sau combinatii de proprietati necesare in aplicatii (asa numitele "knowledge based materials"-materiale bazate pe cunoastere).

Atingerea obiectivelor propuse ale programului Nucleu si derularea cu succes a etapelor prevazute in planurile de realizare ale proiectelor componente se bazeaza pe cateva elemente cheie, si anume:

  • Expertiza acumulata de-a lungul timpului de catre INCDFM in domeniul de activitate prevazut in documentele de infiintare; aceasta se reflecta in publicarea anuala, in medie, a 176 lucrari in jurnale internationale de prestigiu, cu o crestere constanta a factorului de impact cumulat de la circa 200 in perioada 2008-2009 la peste 400 in perioada 2013-2014, dar si in portofoliul de proiecte existent (81 de proiecte aflate in derulare la inceputul anului 2015).
  • Resursa umana de exceptie, care cuprinde circa 160 de cercetatori (130 fiind posesori ai titlului de doctor). Directorul de program si directorii de proiecte sunt personalitati recunoscute international in domeniile lor de cercetare, au lucrat perioade insemnate in strainatate si au experienta manageriala in conducerea de proiecte, de laboratoare sau chiar de institutii de cercetare. De mentionat faptul ca in INCDFM activeaza in momentul de fata 7 cercetatori cu indicele Hirsch peste 20, cifra care nu mai este egalata de niciun alt institut de cercetare din tara (singura exceptie o constituie IFIN-HH, insa cercetatori din acest institut semneaza foarte multe lucrari rezultate in urma unor colaborari foarte mari, avand sute sau chiar mii de autori, din zeci de institutii diferite; in consecinta, indicele Hirsch pentru un asemenea portofoliu de lucrari se scaleaza altfel).
  • Infrastructura de cercetare moderna, dezvoltata in principal prin cele doua proiecte POS-CCE cu valoare totala de circa 20 de milioane euro. Primul proiect POS-CCE, derulat intre 2009 si 2011 („Centrul Euro-Regional pentru materiale avansate, suprafete si interfete” (CEUREMAVSU)), a permis achizitia de aparatura de ultima generatie pentru prepararea de filme subtiri si nano-obiecte, precum si pentru caracterizarea structurala, compozitionala, la nivel atomic, sau pentru investigarea proprietatilor fizice. Al doilea proiect, derulat intre 2014 si 2015 („Centrul de Cercetare, Inovare si Tehnolgie pentru Noi Materiale” (RITECC)), a permis largirea spatiilor tip camera curata si achizitia de echipamente care sa permita o dezvoltare mai accelerata catre activitati aplicative si de transfer tehnologic.

Avand in vedere cele de mai sus, se poate considera ca sunt indeplinite conditiile necesare pentru a desfasura un program Nucleu de succes, care sa genereze in viitorul apropiat si mediu noi directii si tematici de cercetare si care sa ajute la intarirea componentei aplicative si a impactului socio-economic la INCDFM.

Indicatori specifici pentru monitorizare si evaluare (valori minime asumate):

  • Studii si documentatii pentru noi echipamente si metode: 11
  • Produse si tehnologii (la nivel de material sau demonstrator produs in laborator): 30
  • Lucrari publicate in jurnale ISI: 160
  • Cereri de brevet depuse: 30
  • Aplicatii de proiecte: 40 (depinde si de ritmicitatea competitiilor aferente PN3), dintre care aplicatii Orizont 2020
  • Tineri cercetatori angajati in institut: 10
  • Firme contactate pentru valorificarea rezultatelor: 20 (domenii: electronica; auto; IT; securitate; energetica; echipamente si automatizari; medicina; protectia mediului)

Resursele puse la dispozitia programului:

A. Infrastructura

INCDFM poseda o infrastructura de inalt nivel, care acopera toate necesitatile de la preparare de material pana la dezvoltarea de aplicatii la nivel de demonstrator functional in laborator.

Echipamentele puse la dispozitia proiectelor componente sunt listate in tabelul de mai jos (valori mai mari de 15.000 euro)

Valoarea achiziţiei (euro) 

Numele infrastructurii

Data achiziţiei (ll-aa)

22411

Sistem criostatic cu compresor

Jul-05

16198

Analizor de retele vectorial VNA Master cu banda 2MHz-6MHz

Oct-06

203655

Analizor vectorial de retele

Aug-08

24200

Spectrometru luminiscenta

Feb-06

41431

Potentiostat/Galvanostat

Sep-07

33422

Analizor de impedanta 4294A

Jul-06

37462

Microscop de fluorescenta Mot.

Sep-06

287111

Microscop electronic de baleiaj + acces.

May-08

80015

Extensie analizor vectorial + acces.

Mar-08

75488

Spectrofotometru UV-VIS Varian

Mar-08

59738

Instalatie pulverizare pt. filme subtiri

May-08

22585

Instalatie corodare in plasma picosecunda

May-08

361972

Echipament PLD Workstation

Jun-08

169948

Microscop de forta atomica

Jun-08

19281

Analizor de spectru-MS 2724B

Aug-08

34878

Instalatie depunere straturi subtiri

Sep-08

22306

Cuptor tratamente termice LHT08118

Oct-08

82073

Spectropolarimetru J815

Oct-08

49604

Strung paralael comanda numerica

Nov-08

73273

Stand de masura cu microsonde

Dec-08

63494

Sistem depunere straturi subtiri

Feb-09

208776

Sistem depunere prin pulverizare Gama

Feb-09

71091

Spectrometru de fluorescenta

May-09

66507

Sistem masura si analiza Hera-DLTS

Dec-09

19116

Criostat cu circulatie de azot

Dec-09

106318

Physisorption ASAP 2020

Aug-10

18364

Echipament de sudura cu ultrasunete

Sep-10

47143

Sistem de calcul numeric

Aug-11

246418

Difractometru raze X D8Advance

Dec-06

43024

Analizor vectorial de retele cu accesorii

Dec-06

25637

Sistem caracterizare materiale Premier II

May-08

30728

Calorimetru diferential Inv.+Dot

Dec-04

370932

Criostat cu magnet supraconductor

Oct-07

24534

Mini Moke AMACC

May-06

30323

Generator HIT6 Trat. Term+acces

Mar-06

44869

Calorimetru Netzsch baleiaj

Apr-06

23733

Cuptor orizontal pt. temperaturi inalte

Mar-08

53078

Aparatura Melt Spinner SC BULHER

Oct-07

225637

Criomagnet fara agent racire

Dec-06

40459

Sistem Masura Rezistivitati si Efect Hall

Mar-08

20909

Sistem Vidare 2 trepte cu accesorii

Mar-08

76031

Instalatie de masura a proprietatilor termice

Mar-08

65023

Sistem Automatizat masuratori ciclice

Dec-07

158722

Instalatie de Sinterizare Spark Plasma

May-08

41684

Microscop optic pt. polarizare

May-08

25698

Cluster 8 Noduri + Retea calculatoare PC

Jun-08

69681

Spectrometru de masa

Sep-08

81847

Criostat Mossbauer circuit inchis

Feb-09

34153

Statie de lucru in atmosfera inerta

Sep-08

17695

Cuptor tratamente termice

Oct-08

76200

Cuptor microunde pentru sintetizare

Feb-09

185089

Instalatie de sinteza a probelor

Aug-09

94491

Aparatura de tip Laser Flash

Sep-09

19777

Sistem refrigerator circuit Inchis

Sep-04

29089

Sursa Raze X tip XR-50 + accesorii

Dec-06

20000

Criostat optic pt. masuratori electrice

Dec-07

18267

Generator RF + Sistem Racire

Dec-07

103163

Analizor semisferic de electroni (XPS)

Dec-07

24121

Tun de electroni pt. difractie de electroni rapizi

Mar-08

36115

Dispozitiv difractie electroni lenti

Mar-08

106384

Difractometru de raze X

Mar-08

38854

Monitor multigaz tip 1314-5

May-08

26359

Profilometru Ambios XP-100

Oct-08

28422

Sursa raze X XR-50

Nov-08

93529

Laser continuu

Nov-08

56088

Sistem de masuratori electrice in camp magnetic

Dec-08

24656

Sistem pt. masuratori galvanomagnetice

Dec-08

53963

Detector Raze X cu accesorii

Dec-08

153560

Incinta epitaxie in flux molecular

Dec-08

47128

Evaporator cu fascicul electronic

Dec-08

30853

Incinta masuratori si analize

Dec-08

129407

Microscop cu efect tunel + accesorii

May-09

474281

Instalatie complexa pt. XPS, AES, STM

Jul-09

18485

Evaporator tip celula Knudsen

Sep-09

522940

Echipament de pulverizare cu magnetron

Sep-09

46675

Sistem de pompaj Varian + Pfeiffer

Sep-10

105360

Elipsometru Woolham M2000

Nov-10

17708

Instalatie Spectroscopie fotoelectroni XPS

Jan-01

24650

Laser ND:YAG

Jan-02

22642

Sonda Kelvin digitala + accesorii

Jan-02

42716

Spectrofotometru FTIR + accesorii

Dec-06

39492

Spectrofotometru UV/VIS/NIR

Dec-06

115711

Spectrofluorimetru Fluorolog

Dec-06

118042

Spectrometru Raman RFS-100

Nov-05

18827

Electrometru 6517A cu accesorii

Mar-06

14900

Pompa vid cu accesorii Alcatel

Mar-06

26875

Sfera + sistem Reflexie difuza

Jun-07

20522

Sistem Laser cu corp solid YAC

Jun-07

46476

Microscop FT + Soft pt. RFS + obiectiv

Mar-06

28231

Modul depunere straturi alternate

Mar-06

60752

Tensiometru Kruss DSA 100

Sep-07

33764

Laser cu Kripton RK Tech

Aug-07

29071

Laser cu Argon RK Tech

Aug-07

24397

Potentiostat Voltalab 80

May-06

14982

Spectrofotometru optic M. Solar

Dec-07

160209

Sistem Masuratori Parametri Dielectrici

Mar-08

51593

Sistem Criostatic + incalzire si vidare

Mar-08

141200

Spectroelipsometru

Mar-08

14953

Aparat Polisat Substraturi si Aliniere

May-08

25969

Up-Grade Aparat de depunere straturi subtiri

Sep-08

116170

Sistem microscopie FTIR

Oct-08

23781

Glove Box

Nov-08

52075

Glove Box

Nov-08

264636

Sistem Depunere prin evaporare

Dec-08

34672

Sistem Integrat Langmuir-Blodget

Dec-08

171354

Microscop optic cu scanare

Feb-09

31453

Microscop optic cu polarizare

Feb-09

24259

Echipament Dozimetric tip cititor

Sep-09

80059

Sursa alimentare Magnet Varian Res

Dec-06

22049

Microscop metalografic

Jun-07

28294

Consola digitala pentru sursa al.res ???

Sep-07

15276

Magnetometru RMN Teslameter

Sep-07

38380

Camera Digitala Olimpus + Soft ITEM

May-06

21291

Cavitate de rezonanta pt. RES

Dec-07

29986

Criostat masuratori Spectroscopie

Mar-08

14464

Vas de presiune teflonat

May-08

26453

Autoclava de laborator de presiune mare

Aug-08

17974

Accesorii de temperatura variabila (Platforma Digitala)

Aug-08

113604

Instalatie de subtiere ionica

Sep-08

107303

Instalatie automata de Lichefiere Heliu

Dec-08

26926

Sistem temperatura variabila cu Heliu

Feb-09

311133

Platforma digitala pt. tehnica RES

Feb-09

123402

Spectrometru Mossbauer + accesorii

Aug-09

17028

Amplificator de radiofrecventa

Aug-09

46096

Microscop electronic JEOL200CX + Detector EDS

Dec-06

35300

Spectrometru RES CMS 8400

Nov-08

20010

Analizor de spectru

Dec-06

36576

Monocromator Sist. Radiometric

Dec-06

73236

Sistem masurare a proprietatilor feroelectrice

Aug-09

238283

Microscop Raman

Sep-09

103977

Statie testare la temperaturi joase

Sep-09

497529

Spectrofotometru de fluorescenta

Sep-09

527782

Instalatie Spectroscopie de electroni cu rezolutie unghiulara si de spin

Sep-09

538036

Analizor vectorial + panouri absorbante

May-10

807767

Spectrometru RES in pulsuri

May-10

850274

Instalatie Microscopie LEEM

Oct-10

186635

Instalatie de nanolitografie SEM

Nov-10

226638

Sistem SPM - Microscop de forta

Nov-10

114020

Stand masura linii dimensionalitate redusa

Nov-10

569343

Spectrometru pt. domeniul THz

Nov-10

966763

Sistem complex de masuratori SQUID-PPMS

Nov-10

227407

Instalatie de fotolitografie

Nov-10

497192

Sistem dual SEM-FIB + accesorii

Dec-10

2255815

Microscop electronic JEM ARM + accesorii

Dec-10

404223

Spectrometru XAS de absorbtie a radiatiei X

Feb-11

141786

Suport pozitionare pt. instalatie SEM

Feb-11

115227

Statie pt. lichefiere Heliu

Feb-11

14629

Tun de electroni EQ 22

Feb-11

140273

Spectrometru Mossbauer

Feb-11

37574

Manipulator de probe pt. MBE

Feb-11

35069

Sursa cu descarcare in plasma RF

Feb-11

147218

Instalatie de metalizare (materiale necontaminante)

Mar-11

147218

Instalatie de metalizare (materiale contaminante)

Mar-11

581388

Echipament de litografie de electroni - Instalație de rezoluție ridicată

Nov-15

999838

Microscop electronic prin transmisie pentru caracterizări microstructurale în contrast de difracție, tomografie cu fascicul de electroni și experimente in-situ în dom. de temperaturi -195÷+1000 oC

Nov-15

362064

Echipament CVD pentru depunerea de semiconductori de bandă largă de tip III-V și II-VI, precum și de materiale dielectrice de tip oxid sau nitrură

Nov-15

140084

Echipament CVD pentru depuneri de materiale pe bază de carbon, cu precădere grafenă și nanotuburi de carbon

Nov-15

666666

Unitate de spectroscopie de fotoelectroni XPS cu facilitate de tratament al probelor la presiune și temperatură ridicată

Nov-15

58889

Cromatograf de gaze cuplat cu spectrometru de masă GC-MS

Nov-15

140000

Echipament CVD pentru depuneri de materiale polimerice

Nov-15

442667

Sistem pentru depunere de straturi subțiri asistată de matrice folosind pulsuri laser (MAPLE)

Nov-15

93111

Sistem de măsură a proprietăților termoelectrice

Nov-15

93211

Stație de măsură a proprietăților electrice

Nov-15

23017449

Valoarea totala a echipamentelor puse la dispozitia programului depaseste 100.000.000 lei. Majoritatea acestor echipamente au fost achizitionate in ultimii 7 ani prin proiecte de tip Capacitati sau POS-CCE. Multe dintre ele sunt integrate in sisteme complexe de preparare si caracterizare, cu cateva exemple in fotografiile de mai jos.

Cluster pentru analiza de suprafete

TEM de inalta rezolutie

Sistem depunere PLD

Noul centru RiTECC

Noua infrastructura TEM cu tomografie de electroni

CVD pentru semiconductori

Noua camera curata (nivel 1000) pentru litografie de electroni de inalta rezolutie

Camera curata

 

B. Resursa umana

La realizarea programului Nucleu va participa intregul personal al INCDFM, compus din 264 salariati, dintre care 206 (~78 %) cu studii superioare si 58 cu studii medii. Personalul de cercetare cu studii superioare direct implicat in realizarea programului cuprinde: 47 CS1; 14 CS2; 31 CS3; 20 CS si 50 de ACS, in total 162 de cercetatori (~61,3 % din personal). Din personalul de cercetare, 130 de persoane detin titlul de doctor (~80 % din total cercetatori; ~ 50 % din total personal). Cercetatorii implicati in realizarea fazelor de executie ale programului Nucleu au specializari diverse (Fizica, Chimie, Stiinta Materialelor, Inginerie electrica, Automatizari, Biologie, etc.), ceea ce permite abordarea de teme multidisciplinare complexe. La acestia se adauga personal tehnic (ingineri si tehnicieni) necesar pentru intretinerea infrastructurii de cercetare si pentru dezvoltarea de aplicatii, in numar de 57 persoane (~21,6 % din total personal). Personalul administrativ, care asigura serviciile generale financiar-contabile, de achizitii, de personal, juridice, de marketing, de relatii publice, de securitate, este format din 45 de persoane (~17 % din total personal).

Management

Managementul programului va fi asigurat de catre Directorul de program si Directorii celor 3 proiecte componente. Acestia sunt: dr. Lucian Pintilie, CS1-Director de program; dr. Sorina Lazanu, CS1-director de proiect; dr. Adrian Crisan, CS1-director de proiect; dr. Silviu Polosan, CS1-director de proiect. CV-urile sunt atasate propunerii. In scopul suplinirii eventualelor absente ale directorilor de program sau proiecte au fost nominalizati si directori adjuncti, dupa cum urmeaza: dr. Cristian Mihail Teodorescu, CS1-dir. adj. program; dr. Mariana Stefan, CS2- dir. adj. proiect; dr. Mihai Secu, CS1- dir. adj. proiect; dr. Petre Badica, CS1- dir. adj. proiect.

Directorii de proiecte vor colabora nemijlocit cu sefii de laboratoare si compartimente din institut pentru buna desfasurare a programului si realizarea la timp a fazelor de executie. Toate fazele de executie dintr-un an vor fi demarate la inceputul anului. Lunar vor fi tinute sedinte de lucru cu responsabilii de faze si cu sefii de laborator implicati in executarea lucrarilor de realizare a fazelor. Fiecare faza de executie va produce cel putin un rezultat, respectiv articol, cerere de brevet, produs/tehnologie, scopul final fiind realizarea indicatorilor minimi mentionati mai sus. Calitatea executiei fazelor va fi analizata de catre o comisie de avizare interna, care va intocmi un raport conform Machetei VII. Membrii comisiei vor fi selectati din personalul care nu a fost implicat direct in executia fazei respective.

Impact

Fizica in sine nu poate fi asociata unui singur domeniu sau sector economico-social. Acest lucru este valabil si pentru Fizica Starii Condensate, dar si pentru Stiinta Materialelor sau Nanotehnologii. Materialele, in general, sunt prezente in toate sectoarele industriale, dar si in agricultura, sanatate, constructii, etc. Materialele functionale si nanomaterialele sunt prezente in sectoare dintre cele mai diverse, de la microelectronica, tehnologia informatiei, comunicatii, securitate, automatizari, automobile pana la energetica, medicina, spatiu, ambalaje, cladiri inteligente, industria de aparare etc. Avand in vedere cele de mai sus, se poate spune ca prezentul program are impact economic multiplu in ramurile mentionate mai sus, putand contribui concret la rezolvarea unor probleme legate de fiabilitate, costuri, eficienta economica, amprenta asupra mediului, calitatea vietii, nivelul de educatie si sanatate al populatiei etc. Dupa cum s-a mentionat mai sus, obiectivele programului se incadreaza perfect in prevederile Strategiei Nationale CDI 2014-2020, dar si in prevederile altor documente programatice la nivel national si european (vezi tabelul de la pagina 8).

Dupa cum a fost mentionat la punctul 4, INCDFM a fost implicat, prin precedentul program Nucleu, in realizare documentelor privind Strategia Nationala CDI 2014-2020, si in elaborarea unor studii privind domeniile Fizica, Nanotehnologii, Mobilitatea Electrica. Prezentul program Nucleu creaza premisele implicarii INCDFM in elaborarea viitoarelor strategii de dezvoltare pentru domenii cum ar fi Fizica (cu precadere Fizica Starii Condensate), Nanotehnologiile si Nanomaterialele, Automobilul Electric, Surse alternative de energie, Sanatate, Aparare, etc.

O componenta esentiala a intaririi acestui rol al INCDFM la nivel strategic il constituie vizibilitatea si credibilitatea atat a echipelor de cercetare, cat si a cercetatorilor, luati indvidual. In domeniul Cercetarii Fndamentale, acest lucru se realizeaza prin indici scientometrici. Accesul larg pe plan international la bazele de date scientometrice constituie premiza dupa care sunt selectati cercetatorii ca parteneri in proiecte de cercetare sau in realizarea de strategii. Din acest punct de vedere, INCDFM se afla in momentul de fata intr-o pozitie de leadership la nivel national, iar scopul in perioada urmatoare este afirmarea institutului ca entitate de prim rang si la nivel european. Din punctul nostru de vedere, perioada cand diferite invitatii se produceau esentialmente pe criterii de amicitie este pe cale sa apuna, fiind inlocuita de o perioada cand prevaleaza prestigiul stiintific, certificat prin calitatea publicatiilor emergente din institut (factor de impact, scor de influenta, numar de citari). Numai continuand tendinta ascendenta in ceea ce priveste calitatea publicatiilor, institutul, pe ansamblu, si membrii sai, individual, pot fi cooptati in noi programe si proiecte de anvergura, indiferent daca este vorba de activitati de cercetare sau de definire de noi strategii sau linii directoare. In domeniul Cercetarii Aplicative, de asemenea, un proces similar va avea loc in perioada urmatoare, desi mai greu de monitorizat in absenta unor valori cantitative clar definite. Experienta de pana acum arata ca orice proiect aplicativ cu parteneri industriali care rezulta in plus-valoare sau alte beneficii economice pentru acesti parteneri va declansa aproape in mod automat continuarea colaborarilor pe alte proiecte similare. In ultimii ani, cercetatorii din institut au depus eforturi cu rezultate reale privind cresterea prestigiului pe plan scientometric; a sosit momentul ca eforturi mai sustinute sa se realizeze si in planul aplicatiilor, identificarii de nise tehnologice, precum dezvoltarii de noi metode sau de aparatura performanta pentru satisfacerea nevoilor crescande ale societatii.

Pe scurt, programul poate avea impact economico-social prin:

  • Dezvoltarea de tehnologii mai ieftine si cu amprenta de carbon redusa
  • Dezvoltarea de noi produse pentru procesarea si caracterizarea de materiale
  • Dezvoltarea de noi produse pe baza de materiale abundente in natura
  • Elaborarea de studii privind procesarea si proprietatilor materialelor functionale cu impact tehnologic si aplicativ
  • Dezvoltarea de noi metode de analiza, ca oferta de servicii pentru mediul privat
  • Instruirea superioara a tinerilor cercetatori si transformarea lor in experti in domeniul prepararii si caracterizarii materialelor avansate
  • Crearea de noi locuri de munca prin aplicarea rezultatelor in industrie, economie in general
  • Cresterea competitivitatii firmelor care aplica rezultatele cercetarilor, in special in domeniul componentelor auto, automatizarilor, comunicatiilor, bio-economiei, sistemelor energetice bazate pe surse regenerabile, etc.

Valoarea totală propusă pentru realizare program: 54.329.505 lei

din care :

  • în vederea angajării în anul 2016: 26.329.505 lei
  • estimarea  angajării pentru anul 2017: 28.000.000 lei

Venitul mediu realizate din activitatea de cercetare-dezvoltare în in perioada 2013-2015: 43.882.508 lei

Raport final descarca

Raport Anual 2017 descarca

Raport Anual 2016 descarca

Lista proiectelor propuse pentru evaluare: pe obiective şi în ordinea priorităţii (conform anexei I/1).

Obiectiv 1-Fizica starii condensate-fenomene si procese in sisteme nano-dimensionale, suprafete si interfete se realizeaza prin proiectul:

Proiect 1: Fenomene si procese fizico-chimice in sisteme nanometrice complexe, suprafete si interfete;

Obiectiv 2- Sinteza si caracterizarea nanomaterialelor si nanostructurilor se realizeaza prin proiectul:

Proiect 2: Sinteza si caracterizarea materialelor nanostructurate, straturilor subtiri si heterostructurilor

Obiectiv 3- Dezvoltari aplicative ale materialelor si structurilor functionale cu impact tehnologic se realizeaza prin proiectul:

Proiect 3: Materiale functionale si structuri cu impact tehnologic; noi dispozitive si metode de sinteza si de analiza.

Se mentioneaza in mod expres ca toate cele 3 proiecte propuse sunt la fel de importante pentru realizarea obiectivelor programului Nucleu si pentru dezvoltarea viitoare a INCDFM.

SCHEMA DE REALIZARE a programului nucleu

 

Programul nucleu va contribui la toate publicatiile INCDFM din perioada 2016-2017

Project Contact Person:
Persoana de contact:

Director Program Nucleu  : Dr. Lucian Pintilie

Telefon : +4021.2418.102