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.
• Publicatii: 1386 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:

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)