Technologic paradigms in synthesis and characterization of variable dimensionality systems


Project Director: Dr. Teodorescu Cristian Mihail

Technologic paradigms in synthesis and characterization of variable dimensionality systems

Last decades brought a considerable development of technologies based on ordered systems. Starting with semiconductor physics and photovoltaics, technologies soon evolved towards the utilisation on large scale of thin films and of surface / interface properties. Example go nowadays from data storage and readout (electrostatic or magnetic memories, giant magnetoresistance) to catalysis, gas sensors or photocatalysis (surface phenomena), and towards interfaces with biological matter (biosensors, templates for tissue reconstruction, interfaces between biological electrical signals and microelectronics). In Romania, crystal growth is performed since half a century; nevertheless, during the last years these activities fade out and need to be seriously reinforced, especially with the advent of new laser and detector technologies required by the Extreme Light Infrastructure facilities. Also, surface science started to be developped seriously only during the last decade, together with techniques involving self-organized nanoparticles, nanoparticle production etc. The main goal of this Project is to gather the relevant experience from the five partners, namely the experience in crystal growth from the University of Timișoara, with the surface science, nanoparticle and nanowire technologies developped by NI of Materials Physics, the cryogenic and ultrahigh vacuum techniques provided by the NI for Cryogenic and Isotopic Technologie, and the experience in ordered 2D systems (graphene and the like) owned by the NI for Microtechnologies (IMT). This common agenda will result in a coherent fostering of technologies relying on ordered systems of variable dimensionalities: 0D i.e. clusters or nanoparticles, including quantum dots; 1D i.e. free and supported nanowires and nanofibers; 2D: surfaces, interfaces and graphene-like systems; and 3D crystals of actual technological interest, together with setting up new ultrahigh vacuum, surface science and electron spectroscopy techniques.

Project 1 dedicated to the setup of new technologies for ultrahigh vacuum, in situ analysis

Project 2 dedicated to 0D systems: clusters, nanoparticles

Project 3 dedicated to 1D systems: nanowires, nanocolumns

Project 4 dedicated to 2D systems: surfaces, interfaces

Project 5 dedicated to 3D ordered systems: crystal growth and characterization

CO: National Institute of Materials Physics, Project Director Dr. Habil. Cristian M. Teodorescu

P1: National Institute for Cryogenic and Isotopic Technologies, Team Leader ing. Marian Curuia

P2: West University Timisoara, Team Leader Prof. Dr. Daniel Vizman

P3: National Institute for Microtechnologies, Team Leader Dr. Adrian Dinescu

P4: National Institute for Technical Physics, Team Leader Dr. Nicoleta Lupu

Stage 1 abstract

The constructive parameters of the dry pump are defined: sizes, number of stages, motor characteristics for obtaining a vacuum limit of 4 Pa. The UV lamp for outgassing the UHV vessel was acquired and tested. The assembly formed by a cryostat and a turbomolecular pump was set up. Matrices of nonvolatile memories were designed and the materials intended to be used for them were tested. The nanoparticle source using adiabatic expansion was designed. The molecular beam epitaxy installation was reconfigured and the RHEED system was fixed. The SERS setup was configured for measurements at vaiable temperature. For the setup of the force spinning prototype, in this stage the design theme was achieved by taking into account the requirements, and the principal components of the installation were also designed. Part of the elements necessary to assembly the setup were also acquired, while the fabrication of the others was launched. The result of this stage is to ensure that all components are ready for the assembly of the setup. The crystal cutting installation was re-configured. Five new laboratory technologies were formulated: for Ge(001)(2 x 1) – (1 x 2), Si(111) 7 x 7, single crystal Ag(111) thin films epitaxied on Si(111), hydrogenated Si(111) and lead zircon-titanate PZT(001) atmically clean. The existing technologies were improved for working on atomically clean surfaces. The system for in situ (in UHV) elecrical measurments was designed. Three crystal growth technologies were numerically modelled: Bridgman for fluorides, EFG for sapphire and Bridgman-Stockbarger for growth of organic single scrystals. Two papers were published in ISI journals, another one is in evaluation process, and a fourth one is ellaborated and will be sent. Participation to 23 international conferences and 2 national conferences.

Stage 2 abstract

Many progresses are made in the realization of the dry pump, a new concept for achievement of preliminary vacuum. Exhaustive testing was performed to achieve UHV level by using UV lamps for molecular desorption from the internal wall. The rotation drive for high vacuum was designed and realized. A new software package was developped for analyzing of the XPS spectra, together with the operation manual. Progresses were made also in the realization of matrices of non-volatile memories based on hafnium and zirconium oxides with Ge and Si nanocrystals. The basics of the separate analysis of nanoparticles as function of their charge and size were set up. Nanoparticles were deposited on several surfaces, nanoparticles with different charge states are detected and their catalytic properties were assessed. Quantum nanodots of GaAs were realized and characterized. Substrates with faceted surfaces, then magnetic nanowires were synthesized on these substrates, and magnetic characterization was performed. The basics of ferromagnetism modelling in Stoner nanowires were set up. Pt deposition were performed on Si surfaces with complex surfaces, they were characterized morphologically and structurally, also grazing incidence X-ray scattering on these structures was tested. Ferroelectric thin films were synthesized on substrates with different properties and the obtained polarization orientation was explained as function of the interface potential barrier. A testing system for in plane condution properties of graphenic structures were realized and these measurements were performed as function of the gate voltage, evidencing hysteretic behaviour. New interfaces were realized with transferred graphene on GaAs and Si, these were exhaustively characterized and tested in view of developping new IR detectors. The Bridgman installations for gcrystal growth were automatized and the growth process of fluorides was optimized, and also the processes of growth of organic single crystals by the Bridgman-Stockbarger were improved.

Stage 3 abstract

All new devices proposed in the framework of this Project were achieved: (i) the dry pump; (ii) the rotation feedthrough with magnetic fluids; (iii) the bake-out system with UV lamps; (iv) the stage with mixed turbomolecular / cryogenic pumping. The same holds also for the software development proposed, where in addition to the initially stipulated software packages a new software for the elimination of ‘ghost lines’ from X-ray photoelectron spectra has been developed.

In the framework of the ‘0D’ Project, the fabrication technology for matrices of non-volatile memories was optimized, together with the functional characterization of these memories. New concepts were developed based on magnetic nanoparticles and on charged nanoparticles, with applications in catalysis and environmental science (metal adsorption in compounds encompassing such nanoparticles). Also, new substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) were synthesized and characterized starting with nanoparticle agglomeration on perovskite supports.

In the framework of the ‘1D’ Project, in this stage polymeric nanofibers were synthesized by force spinning and morphologically (SEM), structurally (Raman) and compositionally (XPS. AES) characterized. Solutions of PMMA, PVP, Nylon 6.6, cellulose acetate and collagen/gelatin were prepared for the synthesis of these fibers, and the process was optimized by choosing appropriate solvents and concentrations. Also, other parameters were optimized, such as the injection rate of polymers in the reservoir, rotation speed and diameters of needles, together with ambiental conditions (pressure, temperature). Also, the best candidate was identified for monochromatization of soft X-rays, this being constituted by Pt(001) single crystal films with the hexagonal reconstruction.

In the framework of the ‘2D’ Project, vertical ferroelectric structures integrables in CMOS technology were synthesized, some of them featuring 4-states memories. A field effect transistor was fabricated with ferroelectric gate material. Heterostructures formed by graphene on ferroelectric substrates were produced and the abilities of these structures to intermediate surface chemical reactions were explored, together with the effect of molecular adsorbates on resistance hystereses. Also, these studies were continued for another 2D material, h-BN. Structures formed by graphene deposition on elemental semiconductors were certified for IR detection. Finally, metasurfaces based on coatings with transparent conducting oxides and nitrides on atomically clean semiconductors were produced, and the characteristics of the obtained super-lenses were evaluated.

The ‘3D’ crystalline system Project came with the achievements of the experimental developments (automation of pulling systems) and with these new systems new crystals of BaF2 doped with Er were produced, and characterized by multiple techniques. Also, new organic single crystals were produced from pure aromatic compounds (benzyl, meta-dinitrobenzene) and doped with Ag, N, iodine (benzyl) and iodine (meta-dinitrobenzene) by the Bridgman-Stockbarger method, the purification setup was optimized, and the obtained single crystals were characterized from a wide variety of methods, proving abilities to be subsequently used for applications in non-linear optics and optoelectronics, in particular to higher harmonic generation.

Up to now, the overall complex Project produced 23 papers published or accepted in ISI ranked journals, other 6 manuscripts are submitted, there were 55 participations at international conferences, two patents were awarded and other 6 patent applications are registered to date.

Stabe 4 abstract

The configuration of a new installation for X-ray photoelectron spectroscopy was achieved, finally the whole setup being evaluated at a price around 50 % of the market worth (about EUR 150 000 instead of about EUR 300 000). This setup is ideal for small R&D groups, including that of universities. The estimated market for such a setup is at least 20 units at national level, with the financial benefit estimated for one unit around EUR 50 000. Total estimated benefit: around EUR 1 million. One may think also about extending the target market at the whole South-Eastern European area.

The Surface Enhanced Raman effect was demonstrated on nanostructured surfaces of Ag/Ge(001) and especially Pt/Ge(001), where the effect is considerably higher than that obtained on flat Au(111) surfaces. These results lead to the proposal of a technology which could realize a financial result of about EUR 15 000 per day. The total estimated financial result: about EUR 3 million per year, if one may find a market of about 3000 such supports annually. A (big) R&D group performing intensely Raman spectroscopy achieves 5-10 measurements on different samples each day, thus such a group could need 1000-2000 supports each year.

Another goal of this project was the realization of a prototype setup for force spinning synthesis of micro- and nanowires from polymers, including biopolymers. As a result of the studies connected to the design parameters and tests for the functional optimization, the „Setup for force spinning synthesis of fibers starting from polymers, including biopolymers – ICSB” is now accompanied by the whole needed documentation, including the technical book and the operation manual.

The solutions proposed for methods of controlling the crystallization of organic compounds with small molecules by Bridgmann-Stockbarger technique were patented. Also, the activity regarding the realization of infrared detectors by using graphene-based structures was finalized.

The project lead to the creation of 18 new positions (full time employment) and the totality of new positions were kept in the participating institutions. The project is finalized with 33 articles published or accepted at journals ranked in WOS, 64 participations to international conferences (despite the Coved-19 pandemics) and 10 patents obtained or patent requests. Also, a ERIC Starting Grant application was set up and a book chapter was written.

We mention as a supplementary result partially due to the „lock-down” period imposed by the pandemics, the development of a new model for band ferromagnetism, which revises some wrong evaluations from the Stoner model, explains the structures and magnetism of 3-D metals, the chromium antiferromagnetic, accounts for the reduced values of the coercive fields in metals, predict reasonable Curie temperatures and, also predicts a ‚re-entrant’ ferromagnetism at high temperatures and pressures, which implies the changing of the actual perception regarding the origin of the geomagnetic field [C. M. Teodorescu, Spin asymmetry originating from densities of states: criterion for ferromagnetism, structures and magnetic properties of 3d metals from crystal field based DOSs, Results in Physics 25, 104241 (1–10) (2021).].

Stage 1 abstract

The constructive parameters of the dry pump are defined: sizes, number of stages, motor characteristics for obtaining a vacuum limit of 4 Pa. The UV lamp for outgassing the UHV vessel was acquired and tested. The assembly formed by a cryostat and a turbomolecular pump was set up. Matrices of nonvolatile memories were designed and the materials intended to be used for them were tested. The nanoparticle source using adiabatic expansion was designed. The molecular beam epitaxy installation was reconfigured and the RHEED system was fixed. The SERS setup was configured for measurements at vaiable temperature. For the setup of the force spinning prototype, in this stage the design theme was achieved by taking into account the requirements, and the principal components of the installation were also designed. Part of the elements necessary to assembly the setup were also acquired, while the fabrication of the others was launched. The result of this stage is to ensure that all components are ready for the assembly of the setup. The crystal cutting installation was re-configured. Five new laboratory technologies were formulated: for Ge(001)(2 x 1) – (1 x 2), Si(111) 7 x 7, single crystal Ag(111) thin films epitaxied on Si(111), hydrogenated Si(111) and lead zircon-titanate PZT(001) atmically clean. The existing technologies were improved for working on atomically clean surfaces. The system for in situ (in UHV) elecrical measurments was designed. Three crystal growth technologies were numerically modelled: Bridgman for fluorides, EFG for sapphire and Bridgman-Stockbarger for growth of organic single scrystals. Two papers were published in ISI journals, another one is in evaluation process, and a fourth one is ellaborated and will be sent. Participation to 23 international conferences and 2 national conferences.

Stage 2 abstract

Many progresses are made in the realization of the dry pump, a new concept for achievement of preliminary vacuum. Exhaustive testing was performed to achieve UHV level by using UV lamps for molecular desorption from the internal wall. The rotation drive for high vacuum was designed and realized. A new software package was developped for analyzing of the XPS spectra, together with the operation manual. Progresses were made also in the realization of matrices of non-volatile memories based on hafnium and zirconium oxides with Ge and Si nanocrystals. The basics of the separate analysis of nanoparticles as function of their charge and size were set up. Nanoparticles were deposited on several surfaces, nanoparticles with different charge states are detected and their catalytic properties were assessed. Quantum nanodots of GaAs were realized and characterized. Substrates with faceted surfaces, then magnetic nanowires were synthesized on these substrates, and magnetic characterization was performed. The basics of ferromagnetism modelling in Stoner nanowires were set up. Pt deposition were performed on Si surfaces with complex surfaces, they were characterized morphologically and structurally, also grazing incidence X-ray scattering on these structures was tested. Ferroelectric thin films were synthesized on substrates with different properties and the obtained polarization orientation was explained as function of the interface potential barrier. A testing system for in plane condution properties of graphenic structures were realized and these measurements were performed as function of the gate voltage, evidencing hysteretic behaviour. New interfaces were realized with transferred graphene on GaAs and Si, these were exhaustively characterized and tested in view of developping new IR detectors. The Bridgman installations for gcrystal growth were automatized and the growth process of fluorides was optimized, and also the processes of growth of organic single crystals by the Bridgman-Stockbarger were improved.

Stage 3 abstract

All new devices proposed in the framework of this Project were achieved: (i) the dry pump; (ii) the rotation feedthrough with magnetic fluids; (iii) the bake-out system with UV lamps; (iv) the stage with mixed turbomolecular / cryogenic pumping. The same holds also for the software development proposed, where in addition to the initially stipulated software packages a new software for the elimination of ‘ghost lines’ from X-ray photoelectron spectra has been developed.

In the framework of the ‘0D’ Project, the fabrication technology for matrices of non-volatile memories was optimized, together with the functional characterization of these memories. New concepts were developed based on magnetic nanoparticles and on charged nanoparticles, with applications in catalysis and environmental science (metal adsorption in compounds encompassing such nanoparticles). Also, new substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) were synthesized and characterized starting with nanoparticle agglomeration on perovskite supports.

In the framework of the ‘1D’ Project, in this stage polymeric nanofibers were synthesized by force spinning and morphologically (SEM), structurally (Raman) and compositionally (XPS. AES) characterized. Solutions of PMMA, PVP, Nylon 6.6, cellulose acetate and collagen/gelatin were prepared for the synthesis of these fibers, and the process was optimized by choosing appropriate solvents and concentrations. Also, other parameters were optimized, such as the injection rate of polymers in the reservoir, rotation speed and diameters of needles, together with ambiental conditions (pressure, temperature). Also, the best candidate was identified for monochromatization of soft X-rays, this being constituted by Pt(001) single crystal films with the hexagonal reconstruction.

In the framework of the ‘2D’ Project, vertical ferroelectric structures integrables in CMOS technology were synthesized, some of them featuring 4-states memories. A field effect transistor was fabricated with ferroelectric gate material. Heterostructures formed by graphene on ferroelectric substrates were produced and the abilities of these structures to intermediate surface chemical reactions were explored, together with the effect of molecular adsorbates on resistance hystereses. Also, these studies were continued for another 2D material, h-BN. Structures formed by graphene deposition on elemental semiconductors were certified for IR detection. Finally, metasurfaces based on coatings with transparent conducting oxides and nitrides on atomically clean semiconductors were produced, and the characteristics of the obtained super-lenses were evaluated.

The ‘3D’ crystalline system Project came with the achievements of the experimental developments (automation of pulling systems) and with these new systems new crystals of BaF2 doped with Er were produced, and characterized by multiple techniques. Also, new organic single crystals were produced from pure aromatic compounds (benzyl, meta-dinitrobenzene) and doped with Ag, N, iodine (benzyl) and iodine (meta-dinitrobenzene) by the Bridgman-Stockbarger method, the purification setup was optimized, and the obtained single crystals were characterized from a wide variety of methods, proving abilities to be subsequently used for applications in non-linear optics and optoelectronics, in particular to higher harmonic generation.

Up to now, the overall complex Project produced 23 papers published or accepted in ISI ranked journals, other 6 manuscripts are submitted, there were 55 participations at international conferences, two patents were awarded and other 6 patent applications are registered to date.

Stabe 4 abstract

The configuration of a new installation for X-ray photoelectron spectroscopy was achieved, finally the whole setup being evaluated at a price around 50 % of the market worth (about EUR 150 000 instead of about EUR 300 000). This setup is ideal for small R&D groups, including that of universities. The estimated market for such a setup is at least 20 units at national level, with the financial benefit estimated for one unit around EUR 50 000. Total estimated benefit: around EUR 1 million. One may think also about extending the target market at the whole South-Eastern European area.

The Surface Enhanced Raman effect was demonstrated on nanostructured surfaces of Ag/Ge(001) and especially Pt/Ge(001), where the effect is considerably higher than that obtained on flat Au(111) surfaces. These results lead to the proposal of a technology which could realize a financial result of about EUR 15 000 per day. The total estimated financial result: about EUR 3 million per year, if one may find a market of about 3000 such supports annually. A (big) R&D group performing intensely Raman spectroscopy achieves 5-10 measurements on different samples each day, thus such a group could need 1000-2000 supports each year.

Another goal of this project was the realization of a prototype setup for force spinning synthesis of micro- and nanowires from polymers, including biopolymers. As a result of the studies connected to the design parameters and tests for the functional optimization, the „Setup for force spinning synthesis of fibers starting from polymers, including biopolymers – ICSB” is now accompanied by the whole needed documentation, including the technical book and the operation manual.

The solutions proposed for methods of controlling the crystallization of organic compounds with small molecules by Bridgmann-Stockbarger technique were patented. Also, the activity regarding the realization of infrared detectors by using graphene-based structures was finalized.

The project lead to the creation of 18 new positions (full time employment) and the totality of new positions were kept in the participating institutions. The project is finalized with 33 articles published or accepted at journals ranked in WOS, 64 participations to international conferences (despite the Coved-19 pandemics) and 10 patents obtained or patent requests. Also, a ERIC Starting Grant application was set up and a book chapter was written.

We mention as a supplementary result partially due to the „lock-down” period imposed by the pandemics, the development of a new model for band ferromagnetism, which revises some wrong evaluations from the Stoner model, explains the structures and magnetism of 3-D metals, the chromium antiferromagnetic, accounts for the reduced values of the coercive fields in metals, predict reasonable Curie temperatures and, also predicts a ‚re-entrant’ ferromagnetism at high temperatures and pressures, which implies the changing of the actual perception regarding the origin of the geomagnetic field [C. M. Teodorescu, Spin asymmetry originating from densities of states: criterion for ferromagnetism, structures and magnetic properties of 3d metals from crystal field based DOSs, Results in Physics 25, 104241 (1–10) (2021).].

Published / accepted papers:

2018

  1. L. C. Tănase, L. E. Abramiuc, D. G. Popescu, A.-M. Trandafir, N. G. Apostol, I. C. Bucur, L. Hrib, L. Pintilie, I. Pasuk, L. Trupină, C. M. Teodorescu, Polarization orientation in lead zirco-titanate (001) thin films driven by the interface with the substrate, Physical Review Applied 10, 034020(1-19) (2018).
  2. M. Stef, I. Nicoara, D. Vizman, Distribution of Yb3+ and Yb2+ ions along YbF3-doped BaF2 crystals, Crystal Research and Technology 53, 1800186(1–6) (2018).

2019

  1. I. C. Bucur, N. G. Apostol, L. E. Abramiuc, L. C. Tănase, C. A. Tache, G. A. Lungu, R. M. Costescu, C. F. Chirilă, L. Trupină, L. Pintilie, C. M. Teodorescu, Room temperature ferromagnetism and its correlation to ferroelectricity of manganese embedded in lead zirco-titanate, Thin Solid Films 669, 440–449 (2019).
  2. A. E. Bocîrnea, R. M. Costescu, N. G. Apostol, C. M. Teodorescu, Growth of Ag(111) on Si(111) with nearly flat band and abrupt interface, Applied Surface Science 473, 433–441 (2019).
  3. D. G. Popescu, M. A. Husanu, C. Chirila, L. Pintilie, C. M. Teodorescu, Impact on ferroelectricity and band alignment of gradually grown Au on BaTiO3, Physica Status Solidi – Rapid Research Letters 1900077(1–5) (2019).
  4. C. Palade, A. Slav, A. M. Lepadatu, I. Stavarache, I. Dascalescu, A. V. Maraloiu, C. Negrila, C. Logofatu, T. Stoica, V. S. Teodorescu, M. L. Ciurea, and S. Lazanu, Orthorhombic HfO2 with embedded Ge nanoparticles in nonvolatile memories used for the detection of ionizing radiation, Nanotechnology 30, 445501 (1–9) (2019).
  5. I. Nicoara, M. Stef, D. Vizman, Influence of growth conditions on the optical spectra of gamma irradiated BaF2 and CaF2 crystals, Journal of Crystal Growth 525, 125188(1–7) (2019).
  6. P. Pascariu, D. Vernardou, M. P. Suchea, A. Airinei, L. Ursu, S. Bucur, I. V. Tudose, O. N. Ionescu, E. Koudoumas, Tuning electrical properties of polythiophene/nickel nanocomposites via fabrication, Materials & Design 182, 108027 (2019).

2020

  1. D. G. Popescu, M. A. Husanu, C. Chirila, L. Pintilie, C. M. Teodorescu, The interplay of work function and polarization state at the Schottky barriers height for Cu/BaTiO3 interface, Applied Surface Science 502, 144101(1–7) (2020).
  2. I. Nicoara, M. Stef, D. Vizman, Influence of Pb2+ ions on the optical properties of gamma irradiated BaF2 crystals, Radiation Physics and Chemistry 168, 108565(1–8) (2020).
  3. N. G. Apostol, D. Lizzit, G. A. Lungu, P. Lacovig, C. F. Chirilă, L. Pintilie, S. Lizzit, C. M. Teodorescu, Resistance hysteresis in atomic layers of carbon synthesized on ferroelectric (001) lead zirconate titanate in ultrahigh vacuum, RSC Advances 10, 1522–1534 (2020).
  4. E.-M. Pavelescu, O. Ligor, J. Occena, C. Ticoș, A. Matei, R. L. Gavrilă, K. Yamane, A. Wakahara, R. S. Goldman, Influence of electron irradiation and rapid thermal annealing on photoluminescence from GaAsNBi alloys, Applied Physics Letters 117, 142106 (2020).
  5. G. Buema, N. Lupu, H. Chiriac, G. Ciobanu, O. Kotova, M. Harja, Modeling of solid-fluid non-catalytic processes for nickel ion removal, Revista de Chimie, 71(7) (2020) 4-15.
  6. G. Buema, N. Lupu, H. Chiriac, T. Roman, M. Porcescu, G. Ciobanu, D.V. Burghilă, M. Harja, Eco-friendly materials obtained by fly ash sulphuric activation for heavy metals removal, Materials 13(16) (2020) 3584.
  7. D. Gherca, S. Cojocaru, T. Roman, D. D. Herea, G. Stoian, N. Lupu, M. N. Palamaru, A. R. Iordan, A. I. Borhan, Reversible thermo-driven solid-state morphological transformation of nanotextured spinel material, Journal of Solid State Chemistry 289 (2020) 121521.
  8. I. Nicoara, M. Stef, G. Buse, A. Racu, D. Vizman, Growth and characterization of ErF3-doped BaF2 crystals, Journal of Crystal Growth 547, 125817 (2020).
  9. M. Stef, I. Nicoara, A. Racu, G. Buse, D. Vizman, Spectroscopic properties of the gamma irradiated ErF3-doped BaF2 crystals, Radiation Physics and Chemistry 176, 109024 (2020).
  10. I. Stavarache, C. Logofatu, M. Taha Sultan, A. Manolescu, H. G. Svavarsson, V. S. Teodorescu, M. L. Ciurea, SiGe nanocrystals in SiO2 with high photosensitivity from visible to short-wave infrared, Scientific Reports 10, 3252 (2020).
  11. T. Walther, J. Nutter, J. P. Reithmaier, E. M. Pavelescu, X-ray mapping in a scanning transmission electron microscope of InGaAs quantum dots with embedded fractional monolayers of aluminium, Semicond. Sci. Technol. 35, 084001 (10 pp.) (2020).
  12. P. Pascariu, C, Cojocaru, P. Samoila, A. Airinei, N. Olaru, D. Rusu, I. Rosca, M. Suchea, Photocatalytic and antimicrobial activity of electrospun ZnO: Ag nanostructures, Journal of Alloys and Compounds 834, 155144 (2020).
  13. K. Mouratis, I. V. Tudose, A. Bouranta, C. Pachiu, C. Romanitan, O. Tutunaru, S. Couris, E. Koudoumas, M. Suchea, Annealing effect on the properties of electrochromic V2O5 thin films grown by spray deposition technique, Nanomaterials 10, 2397 (12 pp.) (2020).

2021

  1. N. G. Apostol, I. C. Bucur, G. A. Lungu, C. A. Tache, C. M. Teodorescu, CO adsorption and oxidation at room temperature on graphene synthesized on atomically clean Pt(001), Catalysis Today 366, 155–163 (2021).
  2. N. G. Apostol, M. A. Hușanu, D. Lizzit, I. A. Hristea, C. F. Chirilă, L. Trupină, C. M. Teodorescu, CO adsorption, reduction and oxidation on Pb(Zr,Ti)O3(001) surfaces decorated with negatively charged gold nanoparticles, Catalysis Today 366, 141–154 (2021).
  3. P. Pascariu, I. V. Tudose, D. Vernardou, E. Koudoumas, O. N. Ionescu, S. Bucur, M. Suchea, SnO2 and Ni doped SnO2 /polythiophene nanocomposites for gas sensing applications, Solid State Electronics Letters, accepted (2021). DOI: 10.1016/j.ssel.2020.11.003.
  4. C.M. Teodorescu, Ferroelectricity in thin films driven by charges accumulated at interfaces, Physical Chemistry Chemical Physics 23, 4085–4093 (2021).
  5. I. Stavarache, O. Cojocaru, V. A. Maraloiu, V. S. Teodorescu, T. Stoica, M. L. Ciurea, Effects of Ge-related storage centers formation in Al2O3 enhancing the performance of floating gate memories, Applied Surface Science 542, 148702 (7 pp.) (2021).
  6. M. Harja, G. Buema, N. Lupu, H. Chiriac, D. D. Herea, G. Ciobanu, Fly ash coated with magnetic materials with improved adsorption capacities, Materials 14, 63 (17 pp.) (2021).
  7. M. Ciobani, G. Petcu, E. M. Anghel, F. Papa, N. G. Apostol, D. P. Culita, I. Atkinson, S. Todorova, M. Shopska, A. Naydenov, R. Velinova, V. Parvulescu, Influence of Ce addition and Pt loding upon the catalytic properties of modified mesoporous PtTi-SBA-15 in total oxitation reactions, Appl. Catal. A: General 619, 118123 (2021).
  8. C. M. Teodorescu, Spin asymmetry originating from densities of states: criterion for ferromagnetism, structures and magnetic properties of 3d metals from crystal field based DOSs, Results in Physics 25, 104241 (1–10) (2021).
  9. G. Buema, A.I. Borhan, D.D. Herea, G. Stoian, H. Chiriac, N. Lupu, T. Roman, A. Pui, M. Harja, D. Gherca, Magnetic solid-phase extraction of cadmium ions by hybrid self-assembled multicore type nanobeads, Polymers 13, 229 (15 pp.) (2021).
  10. G. Buema, M. Harja, N. Lupu, H. Chiriac, L. Forminte, G. Ciobanu, D. Bucur, R.D. Bucur, Adsorption performance of modified fly ash for copper ions removal from aqueous solution, Water 13, 207 (17 pp.) (2021).
  11. G. Buema, N. Lupu, H. Chiriac, G. Ciobanu, R.D. Bucur, D. Bucur, L. Favier, M. Harja, Performance assessment of five adsorbents based on fly ash for removal of cadmium ions, Journal of Molecular Liquids 333, 115932 (15 pp.) (2021).
  12. G. Buema, N. Lupu, H. Chiriac, D.D. Herea, L. Favier, G. Ciobanu, L. Forminte (Litu), M. Harja, Fly ash magnetic adsorbent for cadmium ions removal from aqueous solution, Journal of Applied Life Sciences and Environment, Vol. LIV, No. 1 (185), 42-50 (2021).

Submitted papers / in evaluation:

  1. N. G. Apostol, D. Lizzit, G. A. Lungu, A. Nicolaev, C. A. Tache, A. C. Pena, C. M. Teodorescu, Spin polarization in graphene grown on Pt(001) and its quenching by hydrogenation, Physical Review Letters, in review (2020).

Book chapters:

 

  1. M. Zaharescu, S. Mihaiu, C. M. Vladut, E. Tenea, S. Preda, J. M. Calderon-Moreno, M. Anastasescu, H. Stroescu, I. Atkinson, N. Apostol, C. Moldovan, M. Gartner, Sol-Gel and Hydrothermal derived Mn-doped ZnO films with optical and piezoelectric properties, Recent Developments in Engineering Research, Vol.1, Dr. M. Basu (Chief Managing Editor), Book Publisher International, Print ISBN number: 978-93-90149-67-4, E- ISBN number: 978-93-90149-19-3 (2020).

Conferences:

2018

  1. I. C. Bucur, L.C. Tănase, L.E. Abramiuc, D.G. Popescu, N.G. Apostol, M.A. Hușanu, G.A. Lungu, C.F. Chirilă, L.M. Hrib, L. Pintilie, A. Barinov, and C.M. Teodorescu, Photoelectron spectroscopy and spectro-microscopy techniques in studies of surfaces of ferroelectric materials, Sixth European Conference on Crystal Growth, September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (invited talk).
  2. D.G. Popescu, M.A. Husanu, Spectroscopic signature of depletion state in buried hole-doped manganite, The 6th International Colloquium „Physics of Materials”, November 15–16, 2018, Bucharest, Romania (invited talk).
  3. M.A. Husanu, D.G. Popescu, Band bending at Au/BaTiO3 and Cu/BaTiO3 interfaces investigated by XPS, The 6th International Colloquium „Physics of Materials”, November 15–16, 2018, Bucharest, Romania (poster).
  4. A. Cordos, A. Popescu, D. Vizman, R. Negrila, Scale-up effects in directional solidification of silicon under the combined influence of electrical current and magnetic field, 6th European Conference on Crystal Growth, September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (poster).
  5. I. Nicoara, M. Stef, S. Arjoca, C. Negut, D. Vizman, Influence of growth conditions on the optical properties of gamma irradiated BaF2 crystals, 6th European Conference on Crystal Growth, September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (poster).
  6. D. Vizman, Multiscale Modeling of Crystal Growth, 2nd European School on Crystal Growth, September 13–16, 2018, Varna, Bulgaria (invited talk).
  7. D. Vizman, Control of Melt Convection Using Magnetic Fields, 10th Jubilee Conference of the Balkan Physical Union, August 26–30, 2018, Sofia, Bulgaria (oral).
  8. A. Popescu, M. Bellmann, D. Vizman, 3D Numerical Studies of Thermal Convection and Impurities Transport in a Czochralski Process for Solar Silicon Growth, 9th International Workshop on Modelling in Crystal Growth, October 21–24, 2018, Kona, USA (oral).
  9. S. Arjoca, O. Puscas, M. Stef and D. Vizman, Influence of Growth Conditions on the Structural Defects-Dislocations of YbF3 doped CaF2 Crystals, TIM18 Physics Conference, May 24–26, 2018, Timisoara, Romania (poster).
  10. C. C. Negrila, S. L. Iconaru, M. Motelica-Heino, Regis Guegan, G. Predoi, F. Barbuceanu, R. V. Ghita, C. C. Petre, G. Jiga, M. L. Badea, A. M. Prodan, D. Predoi, Commercial hydroxyapatite powders for lead removal from aqueous solution, 9th International Conference on Times of Polymers and Composites-From Aerospace to Nanotechnology, June 17-21, 2018, Ischia, Naples, Italy (poster).
  11. R.V. Ghita, D. Predoi, S.L. Iconaru, Titanium, GaSb and GaAs substrates in biomaterial coating application, EMN Greece Meeting, May 14-18, 2018, Heraklion, Crete (invited talk).
  12. C.C. Negrila, S.L. Iconaru, A. Groza, R.V. Ghita, C.M. Chifiriuc, P. Chapon, S. Gaiaschi, D. Predoi, Structural and biological characterization of antimicrobial layers obtained by magnetron sputtering technique, EMN Greece Meeting, May 14–18, 2018, Heraklion, Crete (poster).
  13. R. Ivan, C. Popescu, A. Perez del Pino, C. Logofatu, E. György, Reduced graphene oxide/transition metal oxide/ urea composite materials for photocatalytic degradation of organic pollutants in aqueous medium, 7th International Symposium on Transparent Conductive Materials – TCM 2018, October 14–19, 2018, Platanias – Chania, Crete, Greece (poster).
  14. M. Florea, G. Postole, F. Matei-Rutkovska, A. Urda, F. Neaţu, L. Massin, P. Gelin, Steam reforming of methane in the presence of H2S on doped ceria materials, 4th International Conference on Advanced Complex Inorganic NanoMaterials (ACIN2018), July 14–21, 2018, Namur, Belgium (poster).
  15. M. Florea, F Neatu, S. Neatu, A. Urda, F. Matei-Rutkovska, G. Postole, L. Massin, P. Gelin, Doped ceria materials prepared by modified precipitation route for fuel cells fed with biogas, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (oral).
  16. M. Florea, F. Neatu, S. Neatu, C. Mozaceanu, S. Derbali, C. Bartha, L. N. Leonat, A. G. Tomulescu, V. Stancu, V. Toma, I. Pintilie, Synthesis and properties of C3N2H5PbI3 powders as precursors for hybride perovskite based solar cells, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (poster).
  17. F. Neatu, M. Trandafir, S. Neațu, M. Florea, Selective oxidation of aromatic hydrocarbons in the presence of heterogeneous Mn and Co-based catalysts, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (poster).
  18. S. Neatu, F. Neatu, M. Florea, M. M. Barsan, N. G. Apostol, T. A. Enache, V. C. Diculescu, Ternary composites as excellent (photo)electrocatalysts for water splitting reaction, 7th EuCheMS Chemistry Conference, August 26–30, 2018, Liverpool, UK (poster).
  19. S. Neatu, World War I - The Beginning of the Chemical Warfare Agents Era and their Impact on Mankind along the last 100 Years, Humboldt Kolleg, September 17–19, 2018, Bucharest, Romania (oral).
  20. V. Musat, M. Purica, A. Dinescu, N Tigau, ZnO-based nanostructures grown by hydrothermal method in preselected areas for direct integration into gas sensing and fotodetection devices, 12th International Conference on Physics of Advanced Materials (ICPAM-12), September 22–28, 2018, Heraklion, Crete, Greece (oral).
  21. C. Cotirlan-Simioniuc, C.C. Negrila, C. Logofatu, Functional metasurfaces for localized surface plasmon resonance enhanced angle-resolved evanescent-wave cavity ring-down spectroscopy, I18th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, July 11–14, 2018, Constanta , Romania (poster).
  22. I. V. Tudose, P. Pascariu, C. Pachiu, F. Comanescu, M. Danila, R. Gavrila, E. Koudoumas, M. Suchea, Comparative study of Sm and La doped ZnO properties, International Semiconductor Conference 2018 (CAS 2018), October 10–12, 2018, Sinaia, Romania, CAS 2018 Proceedings, ISSN: 1545-827X, pp. 245– 248 (poster).
  23. A. Stanculescu, M. Socol, O. Rasoga, N. Preda, F. Stanculescu, I. Ionita, C. Breazu, G. Petre, Effect of dopants on the properties of aromatic derivatives crystals, ECCG6 (Sixth European Conference on Crystal Growth), September 16–20, 2018, Varna, Bulgaria (poster).
  24. F. Neatu, S. Neatu, M. Florea, Materiale catalitice pentru celulele de combustie- surse de energie alternative, Workshop INCDFM “Oferta INCDFM in domeniul materialelor multifunctionale cu aplicatii in domeniul energetic (Metode neconventionale de productie, stocare, transport, economisire)”, 27–28 Februarie 2018, Magurele, Ilfov, Romania (oral).
  25. F. Neatu, M. Trandafir, S. Neatu, M. Florea, Efficient manganese and cobalt based materials for catalytic selective oxidation reactions, Workshop INCDFM, 6–8 iunie 2018, Magurele, Ilfov, Romania (oral).
  26. N. Lupu, S. Corodeanu, G. Ababei, G. Stoian, T.-A. Óvári, H. Chiriac, Ultrathin nanocrystalline magnetic wires, 15th Materials Science School for Young Scientists (KINKEN WAKATE 2018) & Symposium of 30th Anniversary of Nano Crystalline Soft Magnetic Alloys (FINEMET 30), Institute for Materials Research, Tohoku University, Japonia, 29-31 august 2018 (Invited Talk).

2019

  1. D. Vizman, Three dimensional modelling of melt convection in solar silicon grown by Czochralski and Direct Solidification method, International Symposium on Modeling of Crystal Growth Processes and Devices, 26–28 February 2019, Chenai, India (invited talk).
  2. C. Palade, A. Slav, A. M. Lepadatu, I. Stavarache, I. Dascalescu, O. Cojocaru, I. Lalau, S. Lazanu, C. Logofatu, T. Stoica, V. S. Teodorescu, M. L. Ciurea, Advances in Ge nanocrystals-based structures for SWIR sensors and non-volatile memories, IBWAP 2019, 16–19 June 2019, Constanta, Romania (invited talk).
  3. A. Nicolaev, M. A. Husanu, N. G. Apostol, R. M. Costescu, A. E. Bocirnea, I. A. Hristea, D. Lizzit, C. F. Chirila, L. Trupina, and C. M. Teodorescu, Carbon monoxide adsorption, dissociation and oxidation on ferroelectric surfaces decorated with nanoparticles of noble metals, 4th edition of the International Workshop of Materials Physics, 28–29 May 2019, Magurele, Romania (oral presentation).
  4. A. Nicolaev, N. G. Apostol, R. M. Costescu, A. E. Bocîrnea, I. A. Hristea, C. F. Chirilă, C. M. Teodorescu, Coupling ferroelectric PZT(001) surfaces with noble metals (Ag) for dissociation or adsorbed molecules (CO), RomCat, The 12th International Symposium of the Romanian Catalysis Society, 5–7 June 2019, Bucharest, Romania (oral presentation).
  5. I. C. Bucur, N. G. Apostol, G. A. Lungu, C. A. Tache, C. M. Teodorescu, CO adsorption, photodesorption and associated charge transfer on atomically clean graphene synthesized on atomically clean Pt(001), RomCat, The 12th International Symposium of the Romanian Catalysis Society, 5–7 June 2019, Bucharest, Romania (oral presentation).
  6. N. G. Apostol, G. A. Lungu, C. Dragoi, D. Lizzit, P. Lacovig, S. Lizzit, L. Pintilie, C. M. Teodorescu, Graphene-like carbon layers grown on ferroelectric Pb(Zr,Ti)O3(001), GraFOx Summer School, 3–9 June, 2019, Centro Italo-Tedesco per l’Eccellenza Europea, Villa Vigoni, Loveno di Menaggio, Italy (oral presentation).
  7. E.-M. Pavelescu, P.-E. Vullum, E. Luna, S. Kadkhozadeh, G. Sek, A. Trampert, O. Ligor, R. Gavrila, J. P. Reithmaier, Tuning the emission of InGaAs quantum dots by controlled insertion of Al submonolayer in self-assembly molecular beam epitaxy, EMRS Spring Meeting, 27–31 May 2019, Nice, France (poster).
  8. C. Cotîrlan-Simioniuc, C. C. Negrilă, C. Logofătu, Metasurfaces with available characteristics for polarization state analyzers, superlenses or electro-optical modulators, 19th International Balkan Workshop on Applied Physics, 16-19 iulie 2019, Constanta, Romania (poster).
  9. C. Palade, I. Stavarache, A. M. Lepadatu, A. Slav, S. Lazanu, T. Stoica, V. S. Teodorescu, M. L. Ciurea, F. Comanescu, A. Dinescu, R. Muller, G. Stan, A. Enuica, M. T. Sultan, A. Manolescu, H. G. Svavarsson, New advanced materials based on SiGeSn nanocrystals in oxides for SWIR phototodetectors and non-volatile memory devices, EuroNanoForum 2019, 12-14 iunie 2019, Bucharest, Romania (poster).
  10. I. Lalau, I. Stavarache, C. Palade, Non volatile memory trilayers with floating gate of GeSi nanocrystals in HfO2 and SiO2, GraFOx Summer School on Oxide Semiconductors for Smart Electronic Devices, 3-9 iunie 2019, Lago di Como, Italy (poster).
  11. M. Stef, I. Nicoara, G. Buse, and D. Vizman, Spectroscopic properties of gamma irradiated CeF3 doped BaF2 crystals, Physics Conference, TIM-19, 29–31 May 2019, Timisoara, Romania (poster).
  12. I. Nicoara, M. Stef, D. Vizman, Influence of growth conditions on the optical spectra of gamma irradiated BaF2 and CaF2 crystals, The 19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-19), 27 July – 3 August 2019, Keystone, CO, USA (poster).
  13. I. Nicoara, M. Stef, D. Vizman, Influence of the Pb2+ ions on the optical properties of gamma irradiated BaF2 and CaF2 crystals, The 19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-19), 27 July – 3 August 2019, Keystone, CO, USA (poster).
  14. I. Nicoara, M. Stef, D. Vizman, Yb3+ and Yb2+ ions distribution along the YbF3 doped BaF2 and CaF2 crystals, The 19th International Conf. on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-19), 27 July – 3 August 2019, Keystone, CO, USA (poster).
  15. M. Lostun, M. Porcescu, M. Grigoraș, G. Ababei, G. Stoian, N. Lupu, Surface spin disorder induced by wet milling in Fe/FexOy core-shell nanoparticles: the influence of the milling agent, 14th Joint MMM-Intermag Conference, 14-18 January 2019, Washington, DC, SUA (Oral contribution).
  16. M. Lostun, M. Porcescu, M. Grigoraș, G. Ababei, G. Stoian, N. Lupu, Surface spin disorder in Fe/FexOy core-shell nanoparticles and its influence on the macroscopic behavior, 17th Czech and Slovak Conference on Magnetism (CSMAG’19), 3–7 June 2019, Košice, Slovacia (invited tak).
  17. H. Chiriac, M. Lostun, M. Grigoraș, G. Ababei, G. Stoian, T.A. Óvári, N. Lupu, Nanoclusters formation and their influence on the superferromagnetic behavior of Fe-Cr-Nb-B magnetic particles, 64th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM 2019), 4–8 November 2019, Las Vegas, Nevada, SUA (oral presentation).
  18. N. Lupu, T.-A. Óvári, S. Corodeanu, G. Ababei, G. Stoian, O.-G. Dragoș-Pînzaru, C. Ghemeș, M. Lostun, M. Grigoraș, D.-D. Herea, H. Chiriac, Advanced magnetic nanostructures. Challenges and opportunities, The First International Conference on Electrical Engineering ICPE–CA, 20–22 November 2019, Predeal, Romania (invited talk).
  19. C. Pachiu, M. Carp, A. Radoi, R. Popa, M. Suchea, O. Tutunaru, Direct writing of Prussian blue patterns down to micrometer scale: preliminary tests results, 2019 International Semiconductor Conference : 42nd edition, October 9-11, Sinaia, Romania.
  20. P. Pascariu, I. V. Tudose, D. Vernardou, E. Koudoumas, O. N. Ionescu, M. Suchea, SnO2 and Ni doped SnO2 /polithiophene nanocomposites for gas sensing applications, 2019 International Semiconductor Conference : 42nd edition, October 9-11, Sinaia, Romania.
  21. P. Pascariu, M. Suchea, Photocatalytic activity of rare earth (La, Er, Sm) doped ZnO nanostructures under UV irradiation for Congo-Red dye degradation, EuroNanoForum 2019, June 12-14, 2019, Bucharest, Romania.
  22. I. V. Tudose, C. Pachiu, P. Pascariu, S. Mihaila, M. Popescu, O. N. Ionescu, E. Koudoumas, M. Suchea, Novel graphene/TiO2/PVDF composite nano and micro fibers fabrication and properties, Symposium U “Hybrid composites incorporating low dimension materials for sensors and clean energy applications” in Spring Meeting of the European Materials Research Society (E-MRS), held from May 27 to 31, 2019, in Nice, France.
  23. O. T. Nedelcu, M. Suchea, T. Sandu, I. V. Tudose, M. Popescu, P. Pascariu, C. Tibeica, Modelling and characterization of Al-doped zinc oxide as electrode material for microfluidic systems, Symposium O “Synthesis, processing and characterization of nanoscale multi functional oxide films VII” in Spring Meeting of the European Materials Research Society (E-MRS), held from May 27 to 31, 2019, in Nice, France.

2020

  1. G. Buema, N. Lupu, H. Chiriac, L. Favier, G. Ciobanu, M. Harja, Kinetic study for Congo Red dye adsorption from wastewater", 23rd International Symposium "The Environment and the Industry, E-SIMI 2020, București, România, 24-25 septembrie 2020 (Poster).
  2. G. Buema, M. Harja, N. Lupu, H. Chiriac, L. Favier, D. Coadă Nenciu, Influence of adsorbent type and contact time on cadmium ions adsorption, International Congress: "Life sciences today for tomorrow", Iași, România, 22-23 octombrie 2020 (Poster).
  3. G. Buema, N. Lupu, H. Chiriac, T. Roman, Cadmium adsorption by MgAl-LDH, Sesiunea de comunicări științifice a studenților, masteranzilor și doctoranzilor "Chimia - Frontieră Deschisă spre Cunoaștere", Ediția a XI-a, Universitatea "Alexandru Ioan Cuza" din Iași, Facultatea de Chimie, Iași, România, 29-30 octombrie 2020 (Poster).
  4. M. Curuia, C. Brill, Design of rotating feethrough based on magnetic fluids, EnerGen 2020 rescheduled for 2021, Râmnicu Vâlcea, România (poster).
  5. F. Neatu, S. Neatu, V.C. Diculescu, M. M. Trandafir, N. Petrea, S. Somacescu, F. Krumeich, A.J. Knorpp, J.A. van Bokhoven, M. Florea, Cost efficient oxygen generation through alkaline water electrolysis using Ni on SnO2 mesoporous support-based electrocatalysts, 44th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites, 26-31 ianuarie 2020 (prezentare orală).
  6. F. Neatu, M. M. Trandafir, S. Neatu, M. Florea, Ternary and quaternary modified silica with transition metal for ethanol transformation, 44th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites, 26–31 ianuarie 2020 (poster).
  7. M. Florea, Revealing the catalytic features of MAX phase, 44th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites, 26–31 ianuarie 2020 (prezentare orală).
  8. M. M. Trandafir, S. Neatu, F. Neatu, A. Stanoiu, O. G. Florea, C. E. Simion, C. Cobianu, M. Gheorghe, L. N. Leonat, M. Florea, La2O3-doped alumina as active catalytic support in CH4 combustion, 44th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites, 26–31 ianuarie 2020 (prezentare orală).
  9. S. Neatu, K. Belfaa, A. Gardi, M. M. Trandafir, M. Florea, F. Neatu, Copper-nickel nanoalloys supported on mesoporous TiO2 as efficient photocatalysts for H2 production through water splitting reaction, 44th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites, 26–31 ianuarie 2020 (prezentare orală).
  10. P. Pascariu, I. V. Tudose, D. Vernardou, E. Koudoumas, O. N. Ionescu, M. Suchea, SnO2 and Ni Doped SnO2/Polithiophene Nanocomposites for Gas Sensing Application, NANOPOSTER 2020 - 9th Virtual Nanotechnology Conference, on line event 20-26 April 2020.

2021

  1. C. M. Teodorescu, Surface charge accumulation at ferroelectric thin films and its consequences on long-range ordering and surface chemistry, Invited talk at Sabanci University, Istanbul, Turkey, April 21, 2021.
  2. Daciana Botta, Istvan Magos, Corneliu Balan , Influence of Viscosity on radial diffusion of fluids in paper substrates, The 12th International Symposium on ADVANCED TOPICS IN ELECTRICAL ENGINEERING, Universitatea Politehnica Bucuresti, 25-27 Martie, 2021 (prezentare orala).
  3. C. Palade, A.M. Lepadatu, A. Slav, I. Stavarache, O. Cojocaru, V. A. Maraloiu, V. S. Teodorescu, T. Stoica, M. L. Ciurea, Trilayer non-volatile memory structures with floating gate of SiGeSn nanocrystals embedded in HfO2, Materials Challenges for Memory - MCFM 2021, virtual conference, 11-13 aprilie 2021 (poster), https://horizons.aip.org/materials-challenges/

Patents:

Awarded:

  1. Procedeu de pasivare a suprafetei de n-GaSb(100), R. Ghita, C. Logofatu, C. C. Negrila, F. Frumosu, D. Predoi, Brevet OSIM Nr. 132453, 28.08.2020
  2. Procedeu de realizare a unei structuri fotoactive, R. Ghita, C. Logofatu, C. C. Negrila, M. D. Mihai, D. Predoi, M. Stoicu, Brevet OSIM Nr. 133228, 28.02.2020

Patent applications:

  1. Structură de superlentilă cu metasuprafaţă pentru conversia undelor de interfaţă în unde de propagare şi focalizarea acestora în câmp indepărtat, C. Cotîrlan-Simioniuc, CBI a2019 00578/20.09.2019.
  2. Instalatie pentru obtinerea prin centrifugare a straturilor fibrilare din polimeri incluzand biopolimeri, M. Cioca, A. M. Ighigeanu, G. Dobrescu, A. Evanghelidis, E. Matei, I. M. Enculescu, C. Jelea, model de utilitate U/00027/17.09.2019.
  3. Sistem de analiză de timp de zbor în gaz rarefiat, cu determinarea separată a dimensiunilor și sarcinii nanoparticulelor și aerosolilor, C. M. Teodorescu, CBI a2019 00705/04.11.2019.
  4. Sistem de selecție nanoparticule în funcție de dimensiuni și sarcină, separat, folosind un filtru electric și magnetic funcționând în vid împreună cu o secțiune de frânare într-o zonă cu gaz rarefiat, funcționând în regim continuu, C. M. Teodorescu, CBI a2019 00706/04.11.2019.
  5. Sistem telescopic de pozitionare in vid de mare precizie cu pasaj de rotatie cu fluid magnetic, M. Curuia, S. Soare, C. Jianu, C. Brill, M. Varlam, CBI a2020 100683/30.10.2020.
  6. Superlentila cu metasuprafata controlata electric pentru modificarea continua a directiei sau focalizarii fasciculului optic refractat, C. Cotirlan-Simioniuc, CBI a2020 00386/06.07.2020.
  7. Metasuprafețe integrate într-o structură activă compactă pentru controlul polarizării și măririi imaginilor fără aberații optice, utilizând cristale piezoelectrice, C. Cotirlan-Simioniuc, CBI a2021 00156/05.04.2021.
  8. Metode de control al cristalizării compușilor organici cu moleculă mică în sisteme Bridgman-Stockbarger, A. I. Stănculescu, F. G. Stănculescu, M. Socol, CBI a2021 00194/22.04.2021.

Other:

1 ERC Starting Grant application „Molecular Interactions and Ferroic Surfaces” (MOLSURFER), principal investigator CS2 Dr. Nicoleta G. Apostol, INCDFM, proposal number: 101041013.

 

Program comun de CDI, corelat cu planul de dezvoltare instituțională al fiecărui partener

Proiect PCCDI75/2018 – Paradigme tehnologice în sinteza și caracterizarea structurilor cu dimensionalitate variabilă

Parteneri:

CO: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor Măgurele (INCDFM), în calitate de Instituție Cooronatoare (CO)

P1: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Criogenice și Izotopice Râmnicu Vâlcea (ICSI)

P2: Universitatea de Vest Timișoara (UVT)

P3: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Microtehnologie Voluntari (IMT)

P4: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică Tehnică Iași (IFT)

  1. Aspecte generale

Proiectul, a cărui finalizare este prevăzută peste 6 luni, și-a îndeplinit principalele obiective strategice, constând în:

- crearea a 18 noi locuri de muncă (tineri cercetători și asistenți de cercetare);

- peste 20 de articole în reviste cotate ISI;

- peste 40 de participări la conferințe internaționale (în ciuda restricțiilor datorate pandemiei de Covid-19);

- 5 cereri de brevete de invenție depuse până în prezent;

- prezentul Program comun de CDI.

În continuare, se vor prezenta principalele direcții / teme de cercetare cristalizate pe parcursul derulării Proiectului, cu relaționarea acestora în Planurile de dezvoltare instituționale ale fiecărui partener.

  1. Dezvoltări tehnologice, în prelucrarea și analiza datelor

Echipamentele pentru producerea vidului ultra-înalt, incluzând dispozitivele de transmitere a mișcărilor din exterior sau alte dispozitive care operează în aceste condiții devin din ce în ce mai scumpe. Este vorba, în general, despre dispozitive cu foarte mare valoare adăugată: dacă se evaluează costul cumulat al componentelor și se compară cu costul final al dispozitivului, rezultă de multe ori un factor care variază între 3 și 10. Dacă se ia în considerare și manopera necesară asamblării, precum și costurile legate de proiectare, testare și promovare pe piață (costuri care trebuie, de regulă, împărțite la numărul de dispozitive comercializate), rezultă totuși rentabilități cuprinse între 100  - 300 %. Un exemplu simplu este constituit de dispozitivele care implică bombardament electronic pentru evaporare, tratamente termice, hidrogenare. În cadrul Proiectului a fost dezvoltat un evaporator cu bombardament electronic pentru sinteza straturilor grafenice, precum și un dispozitive pentru producerea de hidrogen atomic constând într-un tub de wolfram încălzit prin bombardament electronic prin care este admis hidrogen molecular. Asemenea dispozitive trebuie dezvoltate în continuare în regim de microproducție. În același timp, trebuie depuse eforturi susținute pentru dezvoltarea compartimentelor de valorificare a aplicațiilor și de transfer tehnologic din cadrul fiecărei instituții. În afara colaborării cu rezultate verificabile dintre echipele care au participat la Proiect, vor trebui antamate colaborări între departamentele de valorificare și transfer tehnologic din toate cele 5 instituții participante. Acest lucru se va realiza prin acțiuni de brokeraj științific și tehnologic, precum și printr-o distribuire judicioasă a sarcinilor din acest domeniu, coroborat cu asistență de la consultanți externi în aceste domenii. În concluzie, în ceea ce privește dezvoltarea de noi dispozitive, instituțiile participante se angajează să colaboreze în continuare pe următoarele aspecte:

a) identificarea cererii de pe piață coroborată cu abilitatea departamentelor tehnice de a oferi soluții constructive;

b) colaborare în domeniul proiectării, realizării de prototipuri și testării;

c) colaborare și gestionarea sarcinilor în domeniul popularizării și acțiunilor de publicitate;

d) gestiunea proprietății intelectuale.

Printre dispozitivele emergente care urmează a fi dezvoltate, menționăm:

- evaporatoare de diferite tipuri;

- celule de cracare moleculară (producere de hidrogen, oxigen sau azot atomic);

- dispozitive de încălzire radiantă a probelor în ultravid, din exterior;

- manipulatoare de probe cu posibilități de încălzire și răcire la temperaturi extreme (cca. 4 K – 2000 K);

- dispozitive pentru magnetometrie in situ;

- dispozitive pentru măsurători electrice in situ;

- elemente de pompare (pompare uscată, pompare criogenică);

- spectrometrie de masă și de sarcină, separate, pentru nanoparticule și aerosoli;

- dispozitive de analiză de neinvazivă a hărților de polarizare feroelectrică;

- dispozitive de transmitere a mișcărilor de translație / rotație spre ultravid;

- spectroscopie Raman / IR / UV-Vis. in situ;

- spectroscopie inversă de fotoelectroni.

În ceea ce privește dezvoltarea modelelor de analiză, pachete software etc., se întrevăd următoarele direcții de dezvoltare:

a) continuarea dezvoltării metodelor de analiză în spectroscopia și microscopia de fotoelectroni, incluzând:

- posibilitatea de a se “genera” spectre de calitate similară acelora obținute cu radiație X monocromatizată pornindu-se de la radiația X nemonocromatizată, ceea ce conduce la o economie de cca. 150 mii Euro (prețul monocromatorului de raze X) și la un câștig de 2–3 ordine de mărime în intensitate, conducând la scurtarea analizelor cu același factor. Se poate prevedea cum prin folosirea software-ului dezvoltat în INCDFM se pot obține rezultate cu o eficiență de 10 ori mai ridicată folosindu-se o instalație cu 30–40 % mai ieftină;

- continuarea dezvoltării de profile asimetrice pentru a lua în calcul procesele de relaxare post-fotoemisie; rezultatul lansării în comunitatea științifică a unor astfel de profile de analiză este inestimabil, atât prin faptul că permit analiza mai judicioasă a spectrelor, cât și prin faptul că permit deducerea de noi caracteristici ale materialelor (de exemplu, timpul de relaxare al purtîtorilor de sarcină) prin spectroscopia de fotoelectroni;

- continuarea activităților de analiză de tipul “big data” pentru hiper-cuburile de spectromicroscopie cu rezoluție unghiulară.

b) continuarea simulărilor privind metoda legăturilor puternice (tight binding) ca alternativă la programele de tip DFT. De multe ori, codurile “standard” de tip DFT depind de prea mulți parametri și pur și simplu nu reproduc datele experimentale. Revenirea la metoda consacrată de “tight binding” poate fi alternativa viabilă pentru a extrage mai ușor parametri utili din comparația dintre calcule și datele experimentale.

c) implementarea simulărilor privind dinamica electronilor și ionilor, pentru a prevedea performanțele unora din dispozitivele menționate anterior.

d) continuarea activităților de modelare a proceselor de creștere a cristalelor, introducându-se și fenomene de interfață, segregări, acumulări, nemogenități.

Aceste dezvoltări instrumentale și/sau de programe de analiză sau simulare se coroborează cu direcțiile de dezvoltare specificate în Planurile de dezvoltare institutțională, astfel:

INCDFM Măgurele

“Direcții strategice: [...]

  1. Dezvoltarea metodelor de caracterizare în domeniul materialelor
  2. Caracterizări avansate cu rezoluție atomică prin microscopie electronică, microscopie de baleiaj cu efect tunel, microscopie de forță atomică
  3. Caracterizare la nivel nanoscopic a diferitelor proprietăți de material: hărți de polarizare feroelectrică, magnetizare, lucru de extracție
  4. Noi metode de prelucrarea datelor experimentale, simulări și fitări de spectre, figuri de difracție etc.
  5. Noi algoritmi de prelucrare de date extinse („big data”) sau de exploatare a acestor date („data mining”) precum și de invățare automată din date („machine learning”).
  6. Dezvoltarea de modele funcționale și prototipuri pentru aplicații având la bază materialele preparate și studiate în institut, metodele de sinteză și caracterizare
  7. dezvoltarea de prototipuri de structuri având la bază materialele studiate în institut
  8. dezvoltarea de statii pilot pentru sinteză de materiale, acoperiri, straturi subțiri și pentru diverse tratamente ale acestora
  9. dezvoltarea de noi dispozitive de caracterizare complexă și/sau funcțională
  10. dezvoltarea de echipamente pentru screeningul materialelor cu randament ridicat (“high‐throughput”) pentru descoperirea de noi tipuri de materiale cu funcționalitatea dorită.”

“Lab. 30, Grup Suprafețe și Interfețe [...]

(a1) Chimia, cataliza și fotocataliza la suprafețele materialelor cu ordonare feroelectrică, intrinseci sau cuplate cu nanoparticule de metale nobile. [...]

(a3) Structuri de tip „memristor” folosind proprietățile histeretice de conducție a canalelor cuasi-bidimensionale (grafenă, în principal) pe suporturi feroelectrice.

(a4) Propunerea de mecanisme pentru modelarea și caracterizarea nanoscopică cu rezoluție temporală a feroelectricității. [...]

(b7) Sisteme de caracterizare completă în funcție de masă și sarcină a aerosolilor. [...]

(b10) Vizualizarea în timp real a atașamentelor moleculare pe suprafețe feroelectrice prezentând structură de domenii, precum și a reacțiilor de suprafață, folosindu-se microscopia de electroni lenți și de fotoelectroni LEEM–PEEM cu rezoluție nanometrică și spectro-microscopie de fotoelectroni. [...]

(b12) Validarea metodei de spectroscopie de electroni Auger indusă de anihilarea pozitronilor pentru caracterizarea suprafețelor feroelectrice și deducerea potențialului de suprafață.”

ICSI Râmnicu Vâlcea

“Obiective specifice:

  • Continuarea dezvoltării domeniilor de tradiție ale institutului (tehnologii izotopice, procese criogenice) domenii ce s-au constituit ca piloni de excelență în susținerea programului nuclear național (fisiune și fuziune); impulsionarea ariilor adiacente acestora și maximizarea potențialului de creștere al aplicațiilor izotopilor;
  • Dezvoltarea și implementarea de noi tehnologii pentru producerea și utilizarea hidrogenului ca “vector de energie”, alături de tehnologiile corespunzătoare stocării energiei;
  • Creșterea capacității de dezvoltare a soluțiilor, conceptelor, echipamentelor, metodelor și standurilor de investigări de materiale în domeniul temperaturilor joase și criogenice, precum și a tehnologiilor criogenice asociate instalațiilor de separarea a deuteriului și tritiului;
  • Dezvoltarea a două centre de cercetare de excelență, respectiv:

- Centru de cercetare de excelență în domeniul refrigerării și criogeniei;

- Centru de cercetare de excelență pentru tehnologiile hidrogenului;”

Cercetări în domeniul criogeniei, materialelor şi echipamentelor asociate

  • Dezvoltarea de soluții, concepte, proiecte și prototipuri în domeniul temperaturilor joase și criogenice, inclusiv prin atragerea și pregătirea resursei umane existente și viitoare;
  • Dezvoltarea metodelor existente de investigări de materiale; dezvoltarea direcției de tratamente termice la temperaturi joase și criogenice; studiul materialelor necesare în echipamentele criogenice și spațiu;
  • Crearea unui Laborator (Centru) de cercetare de excelență în domeniul refrigerării și criogeniei utilizând și dezvoltând aplicațiile interdiciplinare bazate pe criogeneratoarele de azot, hidrogen și heliu lichid.”

UV Timișoara

“Organizarea cercetării - direcţii specifice

  • Crearea de spații noi de cercetare și amenajarea celor existente; elaborarea de proiecte pentru crearea de laboratoare, ateliere și studiouri cu echipamente de specialitate de top;
  • Stimularea activității de cercetare științifică și creație universitară (premii individuale; premii de echipă etc);
  • Încurajarea creării de spin-off-uri și start-up-uri;
  • Realizarea unor evenimente destinate publicului larg și mass media (seminarii / info days / conferințe de presă) pentru promovarea rezultatelor cercetării și creației universitare;
  • Valorificarea competenţelor specifice ale cadrelor didactice prin continuarea exploatării domeniilor tradiţionale, dar şi a domeniilor noi, în care pot fi obţinute performanţe ştiinţifice;
  • Canalizarea propunerilor spre arii care să combine latura teoretică cu cea practică dat fiind faptul că un criteriu important de eligibilitate a proiectelor de orice tip în ultimii ani este capacitatea de a demonstra existenţa sau crearea unui byproduct, aplicabilitatea imediată, beneficiul în mediul social, educaţional.”

IMT Voluntari

„Direcțiile şi subdirecțiile de cercetare-dezvoltare-inovare, actuale şi de perspectiva pentru intervalul 2020-2024 [...]

1.2. Micro/nanosisteme electro-mecanice - MEMS/NEMS: microsenzori mecanici (de vibrație, torsiune), senzori de temperatura, presiune, umiditate, care utilizează fenomene electromecanice (unde acustice de suprafață), senzori chimici (pentru gaze inflamabile, toxice, explozibile), sisteme tip “nas electronic”, sisteme de detecție a pesticidelor, microtraductori, sisteme micro- şi nanofluidice, microactutatori; [...]

3.1. Nanotehnologii “bottom-up” - procese de sinteza chimica, creștere din precursori gazoși, funcționalizare, autoasamblare/asamblare “layer by layer” pentru obținerea de structuri multistrat hibride, depuneri “dip pen”, EBID; [...]

3.3. Creșteri controlate de straturi subțiri (epitaxie MBE, depuneri ALD, etc.);

3.4. Noi tehnici de fabricație pentru componente şi microsisteme pe baza de materiale semiconductoare, dielectrice, carbonice, polimerice, ceramice, piezoelectrice;

3.5. Tehnologii de creștere şi nanostructurare a materialelor pe baza de carbon (grafena, nanotuburi, carbura de siliciu, diamant nanocristalin);”

IFT Iași

“C. Servicii / Microproducție [...]

(d) instalații pentru caracterizarea magnetică și electrică a materialelor magnetice amorfe și nanocristaline - proiectare, realizare, editare instrucțiuni de operare.”

  1. Sisteme cu dimensionalitate variabilă

În ceea ce privește aceste sisteme, care se regăsesc într-o arie largă a tematicilor propuse de instituțiile participante la proiect în planurile lor de dezvoltare, am considerat mai util să efectuăm o analiză a acestor planuri de dezvoltare și să reliefăm legătura cu tematicile propuse de Proiect.

INCDFM Măgurele

“Direcții strategice de dezvoltare și cercetare

  1. Cercetări la frontieră în domeniul materialelor funcționale avansate pentru aplicații cu valoare adaugată mare
  2. Materiale și heterostructuri cu aplicabilitate în electronică și optoelectronică
  3. Materiale și heterostructuri pentru energie
  4. Materiale și heterostructuri pentru senzori
  5. Materiale funcționale în condiții extreme
  6. Efecte ale simetriei și dimensionalității asupra funcționalitații materialelor”

Această primă direcție de cercetare implică în mod automat folosirea dimensionalităților variabile, în special de câte ori apare termenul “heterostructuri” care implică fenomene de suprafață și interfață. De asemenea, structurile de tip nanodot-uri cuantice vor fi extrem de eplorate pentru aplicațiile în electronică, optoelectronică, senzoristică sau în domeniul conversiei fotovoltaice. De notat în special faptul că punctul (e) este în mod direct corelat cu acest proiect PCCDI și, de fapt, a fost introdus în planul de dezvoltare al INCDFM exact pentru a sublinia corelarea cu acest Proiect. Materialele funcționale în condiții extreme se bazează pe sinteza de noi structuri cristaline, în corelație cu Proiectul component 5.

“2. Cercetări multidisciplinare privind dezvoltarea de materiale și metode cu aplicabilitate în zona eco, bio și medicală

  1. Structuri pentru bio-senzori și diagnostic medical
  2. Acoperiri biocompatibile
  3. Materiale și structuri pentru aplicații în combaterea riscurilor climatice și a poluării
  4. Soluții inovative pentru reducerea amprentei de carbon
  5. Materiale pentru hipertermie termică și dirijare controlată a medicamentelor.”

Această direcție de cercetare folosește materiale 2D și 1D atunci când vorbim de acoperiri și de proprietățile acestora; de asemenea, bio-senzorii pe bază de nanofire sunt extrem de studiați în momentul de față. De asemenea, se lucrează în domeniul “bandajelor inteligente” formate pornindu-se de la nanofire obținute prin electrofilare. Materialele fotocatalitice, de asemenea, se bazează pe procese chimice de suprafață (2D), intens studiate și în proiectul PCCDI. Materialele pentru hipertermie temică și dirijare controlată a medicamentelor se bazează pe nanoparticule (structuri 0D, magnetism în sisteme cu dimensionalitate variabilă).

“3. Dezvoltarea de materiale, heterostructuri și compozite pentru sectoare de nișă ale economiei

  1. Materiale hard pentru energetică nucleară
  2. Materiale pentru bariere termice
  3. Materiale și compozite pentru printing 3D și robocasting
  4. Soluții alternative pentru materiale care includ materii prime sensibile geostrategic”

Materialele pentru sectoare de nișă ale economiei exploatează în primul rând dimensionalitatea variabilă a sistemelor, constând în materiale nanostructurate și/sau hibride. Soluțiile alternative pentru materiale prime sensibile geostrategic se referă în principal la catalizatori (soluții pentru înlocuirea Pt sau Pd) sau la magneți permanenți (evitarea pământurilor rare). Aceste lucruri se pot realiza folosindu-se în cazul catalizatorilor structuri hibride 0D/2D (nanoparticule asociate cu straturi grafenice, de exemplu), iar în cazul materialelor magnetice prin exploatarea magnetismului de suprafață și interfață, unde de multe ori momentele magnetice ale metalelor de tranziție sunt mai importante decât în volum.

“4. Modelare și simulare în domeniul fizicii stării condensate și al materialelor funcționale

  1. dezvoltări conceptuale / fundamentale în teoria materiei condensate
  2. modelare computațională și design de materiale și heterostructuri.”

Și aici dimensionalitatea sistemelor este esențială. De reținut și faptul că grupul de Teorie face parte din Laboratorul de Materie Structurată la Nanoscală și principalele lor preocupări sunt în domeniul sistemelor 0D (nanodot-uri), 1D sau 2D.

Nu mai detaliem faptul că, dacă o mare parte din direcțiile strategice ale INCDFM se regăsesc în acest Program comun de CDI, și direcțiile specifice pentru toate departamentele se regăsesc, de asemenea.

ICSI Râmnicu Vâlcea

“2. Tehnologii de separare izotopică prin activități CDI de susținere a Programului Naţional Nuclear [...]

  • Dezvoltarea studiilor şi cercetărilor în domeniul criogeniei, materialelor şi echipamentelor asociate - Creșterea siguranței și fiabilității în exploatare a instalațiilor de distilare criogenică pentru separarea tritiului și deuteriului prin: experimentarea, proiectarea si realizarea unui sistem de purificare inaintată a gazului de proces; monitorizarea activă a impurităților din gazul tritiat, a produșilor de reacție, precum și a heliului utilizat în procesul de refrigerare/lichefiere. De asemenea, se va urmări îmbunătățirea eficienței proceselor de distilare prin realizarea de cercetări teoretice și experimentale privind dezvoltarea unor echipamente noi specifice coloanelor și proceselor de distilare criogenică (condensator, fierbător, schimbatoare de căldură). Toate acestea vor conduce la elaborarea de baze de date, studii de risc, sisteme de analiză integrată și proceduri specifice de operare, pentru instalații criogenice.”

Aceste dezvoltări experimentale implică în mod automat studiul proceselor de transfer termic la supafețe și interfețe, precum și procese de transport în sisteme de dimensionalitate variabilă (1D, structuri tubulare, sau 2D, la suprafețe)

“3. Tehnologii energetice ale hidrogenului

  • Dezvoltarea/producerea pilelor de combustibil tip PEM propune demararea unei linii semi-industriale automatizate pentru producerea pilelor de combustibil tip PEM, dispozitive necesare în realizarea de aplicații/sisteme portabile (generatoare portabile de energie) și staționare (surse de putere pentru situații de urgență/backup, sisteme staționare pentru cogenerare). Implementarea acestor aplicații va conduce la introducerea tehnologiilor energetice bazate pe hidrogen în „cultura” populației, la scăderea potențialelor reticențe și la transferul tehnologic către mediul privat.
  • Dezvoltarea de noi materiale pentru pilele de combustibil PEM vizează realizarea de noi electrozi neconvenționali pe bază de materiale grafenice, de noi structuri de ansambluri membrană-electrod (MEA) bazate pe nanomateriale carbonice cu un conținut de Pt diminuat, dar și dezvoltarea și identificarea de membrane cu conductivitate îmbunătățită pentru un domeniu variat de condiții de operare funcție de aplicatie. [...]
  • Extinderea capabilităţilor existente în energetica hidrogenului prin crearea unei facilităţi care să permită investigarea fenomenelor de interes de la nivel nano la macro.”

Pilele de combustie sunt adesea sisteme nanostructurate unde procesele de difuzie și activare au loc la suprafețe, interfețe, în nanopori zero-dmensionali sau în canale unidimensionale.

“4. Tehnologii de stocare a energiei

  • Stocarea energiei utilizând hidrogenul sau metanul propune implementarea de tehnologii suport în vederea asigurării tranziției energetice și integrarea energiei din surse regenerabile în zone de interes precum comunitățile izolate. Se urmărește dezvoltarea de materiale și electrolizoare PEM, de sisteme de echilibrare generare-consum în rețelele electrice, precum și elaborarea de cercetări exploratorii pentru tehnologia de stocare a energiei pe baza hidrogenului, ca o componentă vitală în contextul penetrării largi a surselor de energie regenerabilă. Se urmărește creșterea acceptabilității hidrogenului, astfel încât să fie considerat un combustibil atât pentru a fi alimentat în rețelele de distribuție a gazului cât și în aubomobilele hibride.
  • Stocarea energiei utilizând bateriile Litiu-Ion pentru aplicații mobile, portabile și staționare propune găsirea de noi variante optimizate de baterii Litiu-Ion, dezvoltarea de noi materiale și arhitecturi pentru electrozi, astfel încât să se atingă performanțele necesare și pragul economic care le face viabile pentru aplicații diverse.”

Și aici, atunci când se vorbește despre arhitecturi, trebuie să se ia în calcul dimensionalitatea sistemului studiat. De asemenea, stocarea hidrogenului, indiferent dacă se produce interstițial, la scară atomică sau la scară nanoscopică, implică studiul rețelor cristaline 3D și/sau a fenomenelor care se produc în materiale poroase sau cu raport ridicat suprafață/volum.

“5. Mediul, calitatea vieții și securitate alimentară [...]

  • Materiale Avansate propun, pe lângă dezvoltarea de strategii inovative pentru recuperarea de resurse prin reciclarea deșeurilor industriale și a reziduurilor de biomasă, cu aplicații în generarea de energiei curată și reducerea poluării mediului, și dezvoltarea de materiale avansate structural, cu capacitate selectivă ridicată (sorbenți, catalizatori, membrane, etc).”

Fenomenele de adsorbție și cataliză sunt prin excelență fenomene de suprafață sau interfață.

UV Timișoara

“● Valorificarea competenţelor specifice ale cadrelor didactice prin continuarea exploatării domeniilor tradiţionale, dar şi a domeniilor noi, în care pot fi obţinute performanţe ştiinţifice;

  • Stabilirea unor domenii strategice de cercetare și creație universitară cu potențial de excelență;
  • Sprijinirea dezvoltării unor direcţii noi de cercetare, în special în domeniul biofizicii şi al marilor colaborări internaţionale în care ţara noastră este angajată (CERN, ELI).

[...]

  • Identificarea de teme trans şi interdisciplinare, în UVT şi în afara UVT şi iniţierea de proiecte în acest sens;
  • Canalizarea propunerilor spre arii care să combine latura teoretică cu cea practică dat fiind faptul că un criteriu important de eligibilitate a proiectelor de orice tip în ultimii ani este capacitatea de a demonstra existenţa sau crearea unui byproduct, aplicabilitatea imediată, beneficiul în mediul social, educaţional.”

O aplicație intens cerută în domeniul laserilor de mare putere constă în sinteza de medii cristaline amplificatoare laser cu grad ridicat de omeogenitate și de dimensiuni importante, ceea ce implică dezvoltări în tehnicile de creștere a cristalelor, aspect pe care s-a concentrat Proiectul component 5 al proiectului PCCDI. Teme trans și interdisciplinare menționate în strategia acestui partener pot fi armonizate cu o mare varietate din temele propuse de ceilalți parteneri. De asemenea, sinergia dintre latura fundamentală și cea practică a studiilor întreprinse a fost una din caracteristicile esențiale ale proiectului PCCDI.

IMT Voluntari

„Direcțiile şi subdirecțiile de cercetare-dezvoltare-inovare, actuale şi de perspectiva pentru intervalul 2020-2024

  1. Micro-nanoelectronica, nanosisteme

1.1. Dispozitive, circuite și subsisteme nanoelectronice cu aplicatii în radiofrecvență (microunde, unde milimetrice, sub-milimetrice), în comunicații și în senzori inteligenți - realizate utilizând GaAs, GaN/Si, GaN/SiC, SiC, materiale 2D și alte materiale nanostructurate, micro-nano tehnologii de procesare;

1.2. Micro/nanosisteme electro-mecanice - MEMS/NEMS: microsenzori mecanici (de vibrație, torsiune), senzori de temperatură, presiune, umiditate, care utilizează fenomene electromecanice (unde acustice de suprafață), senzori chimici (pentru gaze inflamabile, toxice, explozibile), sisteme tip "nas electronic", sisteme de detecție a pesticidelor, microtraductori, sisteme micro- și nanofluidice, microactutatori;

1.3. Dispozitive micro-nanoelectronice transparente pe baza de noi materiale (oxizi semiconductori, materiale 2D);

1.4. Componente și sisteme pe substrat flexibil.”

După cum se observă, toată această tematică se circumscrie fenomenelor care apar în sisteme 0D (nanodot-uri) sau 2D (suprafețe, interfețe).

“2. Micro- și nanodispozitive fotonice

2.1. Tehnologii fotonice inovative pentru dispozitive optoelectronice și de conversie fotovoltaică pe bază de  heterostructuri semiconductoare, noi nanomateriale și nanostructuri  (nanocompozite, puncte cuantice, sisteme de materiale hibride, materiale 2D), suprafețe micro/nanoprelucrate.

2.2. Dispozitive micro și nanofotonice avansate pentru procesarea semnalului optic; structuri plasmonice, metamateriale și metasuprafețe pentru controlul proprietăților optice în diferite regiuni spectrale.

2.3. Componente micro- și nanooptice și circuite fotonice integrate pentru aplicatii în bio-fotonica, spațiu și securitate (senzori, sisteme de imagistica, comunicații optice, procesarea informației optice).

2.4. Componente fotonice pentru tehnologii cuantice.”

Din nou apar foarte multe relaționări cu materialele 0D sau 2D.

“3. Nanotehnologii și materiale avansate

3.1. Nanotehnologii "bottom-up" - procese de sinteza chimica, creștere din precursori gazoși, funcționalizare, autoasamblare/asamblare "layer by layer" pentru obținerea de structuri multistrat hibride, depuneri "dip pen", EBID;

3.2. Nanotehnologii "top-down" - procese de nanostructurare pe baza de litografie cu fascicul de electroni, nanoimprint lithography, litografie "dip pen";

3.3. Creșteri controlate de straturi subțiri (epitaxie MBE, depuneri ALD, etc.);

3.4. Noi tehnici de fabricație pentru componente și microsisteme pe baza de materiale semiconductoare, dielectrice, carbonice, polimerice, ceramice, piezoelectrice;

3.5. Tehnologii de creștere și nanostructurare a materialelor pe baza de carbon (grafena, nanotuburi, carbura de siliciu, diamant nanocristalin);

3.6. Biomateriale pentru sănătate, agricultura, mediu;

3.7. Evaluarea riscului toxicologic (pentru sănătate și pentru mediu) a nanomaterialelor și eco-nanotehologiilor;

3.8. Studii și analize de evaluare a mecanismelor fenomenologice ale materialelor funcționale și de corelare a proprietatilor cu parametrii de proces.”

Aceste teme de cercetare se circumscriu toate studiilor de materiale nanostructurate 2D sau 3D.

“4. Integrarea Tehnologiilor Generice Esențiale pentru dezvoltarea de aplicatii în domeniile de Specializare Inteligenta

4.1. Sisteme inteligente pentru aplicatii în securitate, spațiu, agricultură, mediu;

4.2. Biosenzori, microsisteme și microtehnologii pentru sănătate - prevenție, monitorizare, diagnostic, tratament;

4.3. Microsenzori autonomi pentru rețele de monitorizare ("internet of things"), sisteme pentru orașul inteligent;

4.4. Tehnologii și dispozitive pentru generarea și stocarea energiei;

4.5. Diverse tehnologii conexe pentru integrare - proiectare/modelare/simulare și caracterizare a dispozitivelor și sistemelor; rapid-prototyping; tehnologii nestandard pentru încapsulare și asamblare.”

Relaționarea cu temele proiectului PCCDI în ceea ce privește senzoristică sau aplicații fotovoltaice a fost discutată la partenerul INCDFM.

IFT Iași

“A. Domenii principale de cercetare-dezvoltare:

1) Prepararea și caracterizarea fizică, morfologică și structurală a noi tipuri de materiale avansate: (i) materiale nanocompozite/nanostructurate/micro și nanodimensionate sub formă de benzi, micro și nanofire, micro și nanopulberi, inclusiv fluide reometrice, pentru aplicații în inginerie și medicină; (ii) noi tipuri de micro și nanostructuri (nanopillars, micro și nanofire/trasee planare) cu aplicații (bio)medicale; (iii) noi tipuri de materiale avansate integrate pentru stocarea hidrogenului; (iv) noi materiale magnetic moi amorfe, nanocristaline sau nanocompozite; (v) noi tipuri de magneți permanenți.

2) Proiectarea și realizarea de noi aplicații multidisciplinare bazate pe noi materiale multifuncționale avansate preparate la INCDFT-IFT Iași: (i) senzori și sisteme de senzori magnetici; (ii) dispozitive pentru spintronică; (iii) senzori/biosenzori pentru aplicații (bio)medicale; (iv) senzori și actuatori pe bază de efecte magnetoelastice; (v) particule magnetice pentru aplicații in hipertermie; (vi) purtători magnetici.

3) Dezvoltarea de tehnici noi, dispozitive și echipamente pentru: (i) supraveghere electronică; (ii) aplicații în domeniul frecvențelor înalte (ecrane electromagnetice și metastructuri); (iii) senzori și tehnici pentru control nedistructiv/neinvaziv; (iv) dispozitive neconvenționale de tip "harvesting" de conversie a energiei; etc.

  1. Domenii secundare de cercetare-dezvoltare

Cercetări științifice și tehnologice multidisciplinare în domenii conexe magnetismului și materialelor magnetice: (i) medicină (noi tipuri de biosenzori; noi materiale și sisteme pentru hipertermie magnetică și/sau tehnica purtătorilor magnetici); (ii) energie (noi tipuri de materiale nanostructurate pentru stocarea hidrogenului); (iii) tehnologia informației (rețele de senzori); (iv) agricultură (noi tipuri de argile anionice magnetice); (v) industria auto și securitate (noi tipuri de senzori/sisteme de senzori magnetici).”

Se observă că sistemele propuse de acest partener se încadrează toate în tenhologia materialelor cu dimensionalitate variabilă: 0D (nanoparticule, nanopulberi), 1D (nanofire, trasee), 2D (benzi), 3D (materiale nanostructurate). Sunt valabile aceleași observații ca la partenerii anteriori privind aplicațiile de stocare a hidrogenului, noi materiale magnetice, aplicații în hipertermie, în domeniul senzoristicii sau al conversiei fotovoltaice.

  1. Concluzii

Din analiza corelată a Planurilor de Dezvoltare Institutțională se observă că există multe puncte comune, atât între aceste Planuri, cât și între acestea și Programul comun care rezultă în urma acestui proiect PCCDI. Infrastructura de CD din instituțiile partenere este complementară, însă trebuie depuse eforturi în continuare în vederea menținerii acestei infrastructuri la nivel mondial, “state-of-the-art”. De asemenea, trebuie depuse eforturi în vederea corelării nu numai a activităților CDI propriu-zise, ci și a activităților conexe de popularizare, disemninare, valorificare și transfer tehnologic. Cel mai important aspect, însă, este legat de calitatea resursei umane și de stabilizarea ei. Proiectul PCCDI a permis angajarea a 18 tineri cecetători și asistenți de cercetare în instituțiile partenere, iar prin contract aceste posturi vor fi menținute pe o durată de cel puțin doi ani de la finalizarea Proiectului. Însă Programul comun de CDI al institutțiilor partenere nu poate fi realizat numai cu această resursă umană. Este de dorit ca instituțiile partenere să poată aloca un necesar estimat de cel puțin 50 ENI (echivalent normă întreagă) pentru realizarea în bune condiții a acestui Program comun. Aceasta va depinde în mod definitoriu de posibilitățile de finanțare ale sectorului CDI din perioada următoare. În momentul de față se află în diverse faze de elaborare noile strategii CDI naționale și din draft-urile care au fost difuzate și consultările care au avut loc până în momentul de față, elementele definitorii ale acestui Program comun se regăsesc într-o formă sau alta. Este de dorit ca atât finanțările instituționale din viitor, cât și competițiile de proiecte care vor urma să favorizeze aceste domenii legate de dimensionalitatea materialelor și de aplicațiile extrem de variate ale acestor studii.

Director de proiect,

S. I Dr. abil. Cristian M. Teodorescu

Proiect 75_2018 - Program Comun de CDI

 

Dr. Habil. Cristian M. Teodorescu
Senior Scientist I
National Institute of Materials Physics
Atomistilor 405A
077125 Magurele-Ilfov
Romania
fax +40213690177


PROJECTS/ NATIONAL PROJECTS


Back to top

Copyright © 2022 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved