Denumirea Programului Nucleu: Cercetări avansate de laseri – plasmă – radiaţie – spaţiu
Acronim: LAPLAS IV
Contractul nr.: 4N/2016
Denumirea obiectivului: „Cercetări avansate folosind laseri, plasmă şi radiaţii destinate domeniilor de specializare inteligentă şi de interes public”
Titlul proiectului: „Studii multidisciplinare cu laseri, plasmă şi radiaţii în domenii de prioritate publică (mediu şi sănătate)”
Proiectul 3: PN 16 47 01 03
Director de proiect: Dr. SOCOL Gabriel
Obiective generale ale proiectului:
- Creşterea standardului calităţii cercetării şi a rezultatelor obţinute în INFLPR cu impact asupra domeniilor de prioritate publică (mediu şi sănătate)
- Alinierea direcţiilor de cercetare către domeniile nişă ale economiei naţionale conform strategiei INFLPR şi SNCDI 2014-2020
- Atragerea de noi fonduri din surse externe şi private.
Obiective specifice ale proiectului:
- Funcţionalizarea biomaterialelor şi medicamentelor prin tehnici laser şi cu plasmă pentru aplicaţii în medicina curativă şi de diagnosticare;
- Studii pentru dezvoltarea de dispozitive cu aplicaţii medicale şi de diagnosticare;
- Studii bazate pe tehnici laser, cu plasmă şi radiaţii pentru reducerea poluării.
Ţinte de realizare a obiectivelor specifice ale proiectului:
- Obţinerea de straturi subţiri şi nanoparticule de biomateriale şi medicamente procesate şi functionalizate prin tehnici laser şi cu plasmă pentru aplicaţii de tratamente şi diagnostic în medicină curativă. Aria de aplicaţii: implanturi medicale avansate (ortopedice şi dentare), tratamente de vindecare şi diagnosticare a bolilor utilizând metode invazive moderne, eficientizarea efectelor medicamentelor, etc.
- Biosenzori pentru aplicaţii de detecţie a analiţilor de natură biologică şi biochimică. Sunt propuse structuri şi dispozitive pentru detecţia glucozei din sânge, a fungilor sau substanţelor toxice rezultate în urma alterării sau contaminării alimentelor, etc.
- Dezvoltarea de dispozitive cu laser pentru tratamente şi chirurgie. Se vor studia noi surse laser bazate pe medii active şi componente optice neliniare ce pot genera radiaţii laser potrivite pentru interacţia cu diferite tipuri de ţesuturi cu aplicaţii în chirurgie, tratament şi diagnostic.
- Sinteza de noi materiale şi structuri fotocatalice pentru depoluare. Materiale fotocatalitice mai eficiente de tipul pulberilor, acoperirilor şi membranelor vor fi produse şi testate pentru aplicaţii de decontaminare a apei reziduale rezultată din procesele industriale.
Etapa 1 – P3 2016
Faza nr. 1
Responsabil: Dr. Felix SIMA
Termen de predare: 15.04.2016
Titlu: „Suprafeţe şi interfeţe inteligente create cu fascicul laser pulsat pentru manipularea celulară”
Abstract: Acest proiect propune dezvoltarea unor structuri 2D şi 3D de biomateriale cu proprietăţi biocompatibile prin metode hibride de procesare laser substractive şi aditive. Scopul urmărit este controlul şi înţelegerea mecanismelor de interacţiune la interfaţă biomaterial-celulă. Propunem astfel sinteza de materiale anorganice şi organice de geometrii şi compoziţii variabile prin tehnologii laser avansate, combinate. Prin acest studiu s-a urmărit fabricarea cu ajutorul laserului a unor suprafeţe şi biointerfeţe inteligente pentru îmbunătăţirea proprietăţilor implanturilor metalice pe bază de titan.
Faza nr. 2
Responsabil: Dr. Valentin CRĂCIUN
Termen de predare: 15.04.2016
Titlu: „Studiul depunerii unor straturi nanostructurate sau amorfe protectoare şi biocompatibile”
Abstract: Scopul cercetărilor din perioada raportată a fost acela de a studia proprietăţile structurale, mecanice şi comportamentul biologic al straturilor nanostructurate pe bază de carburi sau nitruri depuse prin tehnici laser, pentru acoperirea suprafeţelor de Ti cu aplicabilitate ulterioară în industria producerii de implanturi medicale. In prezent, protezele din titan şi aliaje de titan sunt larg folosite, deoarece posedă proprietăţi satisfăcătoare de osteointegrare pentru durate de timp previzibile. Avantajele pe termen lung ale acestor implanturi se bazează pe răspunsurile favorabile ale diferitelor tipuri de ţesuturi înconjurătoare (osul alveolar, partea conjunctivă a gingiei şi epiteliul gingival). Totuşi, există şi unele puncte slabe în comportamentul implanturilor pe bază de Ti. Atunci cand este prezent pentru perioade lungi de timp în fluide fiziologice corozive, se observă un proces lent de eliberare şi difuzie a ionilor de Ti în corpul uman, în special atunci când intervine uzura părtilor metalice implantate. Mai mult, dacă există forţe mecanice care acţionează asupra implanturilor de Ti, grăunţii cristalini pot fi dislocaţi din implant şi încorporaţi în ţesuturile înconjurătoare, unde vor cauza inflamaţii ce pot necesita intervenţii chirurgicale şi/sau tratament medicamentos. Pentru a diminua până la eliminare aceste efecte, o soluţie este acoperirea suprafeţelor protezelor cu straturi subţiri cu scopul de a le spori rezistenţa la coroziune, osteointegrarea, biocompatibilitatea şi de a reduce rata de uzură. O primă etapă a cercetărilor a constituit-o depunerea de TiN, ZrN, ZrC pe substraturi de Ti, prin depunere laser pulsată (PLD). Depunerile PLD efectuate la temperatura camerei au urmărit şi obţinerea de acoperiri cu grăunţi cristalini de dimensiuni nanometrice, care pot fi încorporaţi în ţesutul adiacent fără cauzarea unor inflamaţii. Aceste structuri au fost investigate fizico-chimic, mecanic şi electrochimic. De asemenea, asupra lor s-au realizat şi teste biologice preliminare. Testele de determinare a rezistenţei la coroziune au evidenţiat faptul că prezenţa filmului (TiN, ZrN şi ZrC) protejează substratul Ti impotriva fluidelor biologice din corpul uman şi, în acelasi timp, poate funcţiona ca barieră de difuzie pentru ionii de Ti eliberaţi în timp. Testele de biocompatibilitate au constat în evaluarea cantitativă a proliferării celulelor osteoblaste cu ajutorului kit-ului MTS, după 24 ore, ce presupune transformarea sării de tetrazoliu de culoare galbenă într-un produs de reacţie denumit formazan albastru, ca urmare a acţiunii cofactorilor specifici NADPH şi NADH din celulele active metabolic. Viabilitatea celulelor astfel tratate a fost cuantificată prin înregistrarea absorbanţei la 490 nm, utilizând modulul UV-Vis al instrumentului Mithras LB940, Berthold Technologies
Faza nr. 3
Responsabil: Dr. Angela STAICU
Termen de predare: 15.06.2016
Titlu: „Studierea efectelor radiaţiei laser asupra spumelor de polidocanol utilizate în scleroterapia fotodinamică”
Abstract: Obiectivul cercetării l-a constituit stabilirea proprietăţilor foto- fizice ale agenţilor sclerozanţi în scopul explicării mecanismelor de acţiune ale acestora în scleroterapia fotodinamică, date fiind rezultatele terapeutice superioare comparativ cu cele obţinute prin metodele clasice. Scleroterapia fotodinamică reprezintă o metodă recent adoptată în tratarea afecţiunilor varicoase şi presupune combinarea a două tehnici medicale şi anume scleroterapia urmată imediat de terapie laser Nd:YAG. În ultimul timp, medicamentele sclerozante sunt folosite sub formă de spumă, care prezintă o serie de beneficii în comparaţie cu injectarea de soluţii. Unul dintre cei mai folosiţi agenţi sclerozanţi este Polidocanolul, care este un surfactant non-ionic ce aparţine grupului de eteri alchil poliglicolici. Acesta constituie elementul activ din medicamentul comercializat sub denumirea de Aethoxysclerol. Utilizând metoda Tessari au fost preparate diferite probe de spumă; stabilitatea acestora a fost evaluată pe baza timpului lor de viaţă, precum şi prin măsurarea tensiunii superficiale dinamice utilizând picături suspendate. Probe de soluţii dar şi spume de Aethoxysclerol şi de Polidocanol în apă/etanol au fost expuse la radiaţie laser la 266 nm emisă de un system FHG cuplat cu un laser pulsat cu Nd:YAG. Proprietăţile optice ale acestora, înainte şi după iradiere laser au fost măsurate prin metode spectroscopice (absorbţie UV/VIS, FTIR şi împrăştiere Raman).
Faza nr. 4
Responsabil: Dr. Monica NEMŢANU
Termen de predare: 15.06.2016
Titlu: „Impactul radiațiilor ionizante asupra caracteristicilor spectroscopice ale uleiurilor vegetale comestibile”
Abstract: În prezenta fază s-a urmărit investigarea impactului iradierii cu fascicul de electroni asupra caracteristicilor colorimetrice și spectrale ale uleiului de cătină și uleiului de porumb, în vederea stabilirii domeniului de doze de iradiere în care proprietățile acestora sunt afectate minimal. Iradierea în câmp de electroni accelerați a condus la modificarea parametrilor cromatici ai uleiurilor vegetale comestibile investigate. Astfel, culoarea uleiului de cătină a devenit mai galbenă, intensă şi mai luminoasă, în timp ce uleiul de porumb s-a decolorat cu creșterea dozei de iradiere. Pentru ambele uleiuri, nici o modificare de culoare nu a fost perceptibilă de ochiul uman pentru uleiurile iradiate până la 3 kGy, însă diferența totală de culoare indicând modificări semnificative ale acesteia. Evoluția diferenței totale de culoare a implicat un model în două etape, asociat cu degradarea lentă a culorii uleiului (pantă de 0,51±0,06 kGy-1 pentru uleiul de cătină și pantă de 0,44±0,04 kGy-1 pentru uleiul de porumb) până la 3 kGy, urmată de o degradare rapidă (pantă de 1,79±0,42 kGy-1 pentru uleiul de cătină și pantă de 1,85±0,13 kGy-1 pentru uleiul de porumb) până la 8 kGy. Pe de altă parte, deși caracteristicile spectrale ale probelor de ulei iradiate au fost aparent similare cu cele ale martorului, câteva diferențe legate de frecvența și intensitatea unor benzi au fost identificate după iradiere, indicând astfel alterarea integrității structurale a uleiurilor în urma expunerii la fascicul de electroni accelerați. Așadar, iradierea cu electroni accelerați până la 3 kGy poate fi un mijloc ecologic și eficace pentru asigurarea cerințelor de calitate a uleiurilor cu alterări minimale. Ca orice tehnică de condiționare și/sau conservare, iradierea are atât beneficii, cât și efecte secundare minime, care pot fi echilibrate prin utilizarea responsabilă și corectă a metodei. În plus, este important să se asume că o pierdere potențială a compușilor chimici cu rol bioactiv poate fi compensată prin îmbunătățirea igienei produselor iradiate.
Faza nr. 5
Responsabil: Dr. Bogdan MIHALCEA
Termen de predare: 15. 06. 2015
Titlu: „Studiul de geometrii multipolare de capcană Paul cu aplicaţii în spectroscopia de masă a aerosolilor și nanoparticulelor, în vederea monitorizării poluării mediului”
Abstract: Stocarea de micropaticule și aerosoli este un domeniu de larg interes pentru fizică și chimie. În cadrul fazei a fost investigată stocarea de microparticule în geometrii de capcană Paul multipolară ce funcționează în aer, în condiții ambientale standard de temperatură și presiune (SATP). Au fost proiectate și realizate o capcană Paul multipolară cu 8 și respectiv 12 electrozi, în scopul de a obţine stocare stabilă pentru numere mai mari de nanoparticule, în scopul creșterii raportului semnal-zgomot și studiului stabilităţii dinamice a particulelor confinate în câmpuri electrodinamice. Scalele de timp dinamice asociate nanoparticulelor stocate sunt de ordinul milisecundelor (ms). Nanoparticulele confinate pot fi observate individual, utilizând metode optice. Deoarece gazul de fond este diluat, dinamica particulelor prezintă regimuri de cuplaj puternic, caracterizate prin mișcare colectivă. Au fost observate structuri ordonate plane (2D) și 3D ale acestor nanoparticule, în funcție de frecvenţa tensiunii alternative de stocare și sarcina specifică a acestora. Potențialul electric în interiorul capcanei a fost obținut prin metoda cuvei electrolitice. Dinamica particulelor a fost simulată prin utilizarea unei ecuații Langevin stohastice. Au fost observate zone extinse de stocare stabilă în raport cu capcanele Paul cuadrupolare, precum și un acord foarte bun între rezultatele experimentale și simulările numerice efectuate. Conform rezultatelor preliminare obţinute, capcanele ionice multipolare pot fi cuplate cu un spectrometru de masă pentru aerosoli (AMS) pentru a investiga calitativ nanoparticulele de aerosoli prezente în atmosferă, ceea ce face ca aceste capcane să fie foarte adecvate pentru studii de monitorizare a poluării mediului.
Etapa 2 – P3 2016
Faza nr. 6
Responsabil: Dr. Lucian GHEORGHE
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: „Cristale optic neliniare cu proprietăţi controlabile pentru generarea de emisie laser la noi lungimi de undă în domeniul vizibil”
Abstract: Birefringenţa optică a cristalelor optic neliniare (NLO) La(Ca1-xSrx)4O(BO3)3 poate fi controlată prin modificarea parametrului compoziţional x. Astfel, este posibilă obţinerea acordului de fază necritic (NCPM) pentru generarea armonicii a doua (SHG) de tip I a unor lungimi de undă specifice în domeniul spectral cuprins între 990 şi ~946 nm. Monocristale de tip La(Ca1-xSrx)4O(BO3)3 (cu compoziţii de pornire x = 0.0, 0.1, 0.3 şi 0.4) cu dimensiuni mari şi calitate optică bună au fost crescute prin metoda Czochralski. Măsurări de difracţie de raze X au fost efectuate pentru a caracteriza schimbările structurale cu parametrul compoziţional x. Lungimile de undă în NCPM în lungul axei Z au fost determinate experimental pentru fiecare cristal crescut. În conformitate cu ipotezele noastre, rezultatele obţinute demonstrează ca prin alegerea adecvată a parametrului compozitional x în cristalele La(Ca1-xSrx)4O(BO3)3, putem obţine radiaţie laser în albastru în domeniul 495-473 nm prin SHG de tip I în condiţii de NCPM ale lungimilor de undă fundamentale corespunzătoare, radiaţie atractivă pentru diferite aplicaţii.
Faza nr. 7
Responsabil: Dr. Cătălin LUCULESCU
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: „Obţinerea şi caracterizarea substraturilor SERS”
Abstract: Spectroscopia Raman reprezintă un instrument analitic foarte valoros atât pentru identificarea moleculelor, cât şi pentru monitorizarea schimbărilor ce apar la nivelul structurii legăturilor moleculare. Împrăştierea Raman îmbunătătiţă de suprafaţă (SERS) poate creşte intensitatea semnalului Raman cu până la 1010 pe baza efectelor plasmonice. O astfel de creştere poate îmbunătăţi considerabil aria de aplicare a spectroscopiei Raman. Astfel, a fost raportată recent detecţia unei singure molecule. Printre aplicaţiile SERS se numără detecţia celulelor canceroase, determinarea impurităţilor cu precizie de ppb. Până în prezent substraturile SERS comerciale sunt relativ scumpe şi de unică folosinţă. În acest proiect ne propunem să realizăm astfel de substraturi prin tehnici laser şi tehnici de depunere din plasmă la costuri competitive. Am reuşit să obţinem două tipuri noi de substraturi SERS, primul bazat pe nanopereţi de carbon acoperiţi cu Au, iar al doilea bazat pe un aliaj de Nb prelucrat cu radiaţie laser pulsată. Ambele tipuri de substraturi au fost caracterizate d.p.d.v. morfologic precum şi d.p.d.v. al factorului de intensificare al împrăştierii Raman. Am obţinut un factor de intensificare de peste 103, ceea ce califică substraturile analizate pentru aplicaţii ulterioare.
Faza nr. 8
Responsabil: Dr. Ruxandra BIRJEGA
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: „Depunerea şi caracterizarea de filme din ţinte Ni,Al-LDH prin PLD”
Abstract: S-au depus filme subţiri din ţintă de hidroxid dublu stratificat de Ni,Al (Ni,Al-LDH) atat prin depunere laser pulsată (PLD) cat şi prin evaporare laser asistată de o matrice (MAPLE). S-au depus în primă fază filme conductoare (ITO) care păstrează structura lamelară, aderentă şi orientarea depunerilor pe aceste substrate. S-au observat anumite particularităţi ale filmelor depuse:
-filmele depuse pe ITO au constanta de reţea mai mică şi mai aproape de valoarea constantei bazale a ţintei;
-depunerea prin PLD la 532 nm are un bun randament datorită efectului de rezonanţă plasmonică de suprafaţă observat în spectrul de absorbţie optică al ţintei;
-la depunerea prin PLD se formează faze oxidice de tipul NiO sau Ni(Al)O;
-prin imersia în apă, faza oxidică dispare;
-la depunerea prin MAPLE nu apare faza oxidică.
Faza nr. 9
Responsabil: Dr. Gabriel SOCOL
Termen de predare: 15.09.2016
Titlu: „Sinteza de acoperiri din compuși cu activitate fotocatalitică”
Abstract: Un obiectiv major al acestei faze a fost realizarea unui montaj experimental pentru testarea proprietăţilor de fotocataliză a materialelor sub formă de filme subțiri, pulberi sau alte tipuri de structuri precum nanofire imobilizate pe suprafață sau membrane. Montajul de testare permite utilizarea mai multor tipuri de lămpi cu emisie în domeniul UV (lămpi cu Hg la presiune joasă cu sau fără filtre ce emit la 185 și/sau 254, 312 sau 366 nm) cât și în domeniul de emisie al spectrului solar folosind un simulator solar. Pentru evidenţierea efectelor fotocatalitice a materialelor testate s-au folosit coloranți de tip AZO, precum albastrul de metil, metil oranj și rodamină B, din aceeași clasă cu a compușilor organici poluanți. Dinamica de degradare a coloranților organici s-a observat prin măsurarea benzilor de absorbție tipice pentru fiecare compus, la diferite intervale de timp, folosind un spectrofotometru UV–VIZ. În testele noastre am folosit soluții cu diferite pH-uri: acid (pH=2), neutru (pH=7), și respectiv bazic (pH=12). Ca materiale testate s-au folosit TiO2, CdS, oxid de cupru, oxid de fier și ZnO. Pentru a arăta versatilitatea montajului de testare fotocatalică, s-au sintetizat și analizat fizico-chimic structuri pe bază de filme subțiri, pulberi și nanofire dopate, mixate sau acoperite. Astfel, s-au evidențiat ce compoziții și tipuri de structuri au prezentat cele mai bune performanțe în testele de fotodegradare.
Faza nr. 10
Responsabil: Dr. Monica SCĂRIŞOREANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: „Fotocatalizatori obţinuţi prin cuplarea TiO2 cu SnO2 prin metoda pirolizei laser”
Abstract: În această fază, raportăm obţinerea de nanocompozite TiO2-SnO2 prin metoda pirolizei laser, plecând de la precursorii volatili TiCl4 şi SnCl4, introdusi în zona de reacţie separat sau împreună, în prezenţa agentului oxidant – aer şi senzitivantului – etilena. Înainte de obţinerea nanocompozitelor de TiO2/SnO2 cu conţinut diferit de Sn (1.1-4.8 at %), au fost identificate condiţiile experimentale optime pentru obţinerea TiO2 în faza pur anatas, ca probă de referinţă activă fotocatalitic. Toate probele au fost caracterizate folosind următoarele tehnici: difracţie de raze X (XRD), spectroscopie de raze X cu dispersie după energie (EDX), microscopie electronică de transmisie (TEM), spectroscopie RAMAN şi spectroscopie de reflexie difuză în UV-Vis. Rezultatele privind structura noilor nanocompozite indică prezenţa majoritară a fazei anatas (65-82%) şi dimensiunea medie de cristalit a acestora cuprinsă în intervalul 8-22 nm. Probele de TiO2/SnO2 obţinute prin piroliză laser prezintă o îngustare a benzii interzise şi o îmbunătăţire a activităţii fotocatalitice în procesul de degradare a metiloranjului comparativ cu proba comercială de TiO2 Degussa P25.
Faza nr. 11
Responsabil: Dr. Daniel IGHIGEANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: „Materiale polimerice liniare sau reticulate pe bază de polimeri naturali şi sintetici obţinute prin iradiere cu electroni acceleraţi cu energie de 6 MeV”
Abstract: Hidrogelurile pe bază de acrilamidă (AMD), acid acrilic (AA), persulfat de potasiu (PP) şi trimetilpropan trimetacrilat (TMPT) obţinute prin iradiere cu electroni acceleraţi în intervalul de doze 2 – 4.5 kGy, pot reprezenta o opţiune de “soil conditioner” pentru deţinătorii de culturi agricole sau sere în zone geografice care fie se confruntă cu deficit de apă, fie nu dispun de sisteme de irigaţii, fie îşi desfăşoară activitatea în zone în care alimentarea cu apă pentru irigaţii este deficitară. De asemenea, proprietăţile acestor tipuri de materiale polimerice de a reţine rapid şi elibera treptat sărurile esenţiale pentru dezvoltarea plantelor, pot reprezenta o opţiune pentru agricultorii care se confruntă cu probleme legate de imposibilitatea rotaţiei culturilor pe anumite terenuri agricole. Prin utilizarea lor, pot fi deci rezolvate simultan atât problema aportului hidric cât şi cea a aportului de nutrienţi pe terenuri sărăcite de nutrienţi prin dispunerea pe unul sau mai multe sezoane consecutive a aceleiaşi culturi agricole. Proprietăţile de “soil conditioner” ale hidrogelurilor obţinute în cadrul proiectului au fost evidenţiate prin analize specifice de determinare a fracţiei solubile, fracţiei de gel, gradului de reticulare, porozităţii şi dimensiunilor porilor reţelelor polimerice, morfologiei şi structurii acestora. De asemenea, s-a studiat afinitatea acestor materiale polimerice pentru apă şi soluţii apoase conţinând săruri esenţiale pentru dezvoltarea plantelor (sodiu, potasiu, clor, calciu, magneziu).
Faza nr. 12
Responsabil: Dr. Emanuel AXENTE
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: „Sinteza de biblioteci compoziţionale de fosfaţi de calciu dopaţi prin procedee laser combinatoriale pentru acoperirea implanturilor osoase”
Abstract: Acest proiect propune sinteza şi caracterizarea de biblioteci compoziţionale de filme subţiri de fosfaţi de calciu (CaPs) dopaţi pentru aplicaţii biomedicale. Dacă Hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2 – HA] este deja o alegere naturală pentru acoperirea implanturilor metalice, funcţionalizarea acesteia cu substanţe bioactive poate îmbunătăţi semnificativ performanţele acestora. Principala provocare în fabricarea unor astfel de biointerfeţe inteligente o reprezintă alegerea corespunzătoare a dopantului şi identificarea unui optim compoziţional al acestuia. Mai mult, dacă ne propunem co-doparea filmelor de HA cu două substanţe diferite în vederea obţinerii unui efect sinergistic al acestora, problema devine complexă şi necesită competenţe şi tehnologii pluridisciplinare avansate. Am realizat astfel biblioteci compoziţionale de HA dopată cu Stronţiu şi Zoledronat prin Evaporare Laser Pulsată Asistată Matriceal Combinatorială [din engleza: Combinatorial Matrix-Assisted Pulsed Laser Evaporation (C-MAPLE)], urmată de caracterizarea fizico-chimică şi biologică a acestora.
Faza nr. 13
Responsabil: Dr. Cristina GHEORGHE
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: „Materiale fotonice avansate cu emisie laser la noi lungimi de undă în domeniul vizibil cu aplicaţii în medicină şi biologie”
Abstract: Sm3+ dopat în materiale de tip calcium-niobium-gallium-garnet (CNGG) şi calcium-lithium-niobium-gallium-garnet (CLNGG) cu structură parţial dezordonată sub formă de monocristale şi ceramici translucide au fost investigate. Monocristalele au fost crescute prin metoda Czochralski, iar probele ceramice au fost obţinute prin metoda reacţiei în stare solidă. Caracteristicile spectroscopice ale Sm:CNGG şi Sm:CLNGG monocristale şi ceramici au fost obţinute prin măsurări de spectroscopie de înaltă rezoluţie (absorbţie, emisie) şi cinetica emisiei. Din spectrele de absorbţie şi emisie la 10K a fost extrasă o schemă parţială de nivele a ionului Sm3+ în CNGG şi CLNGG. Secţiunea eficace de absorbţie la 405.5 nm este 2.2×10-20 cm2 şi 2.8×10-20 cm2 pentru CNGG, respectiv CLNGG, valori foarte bune pentru un pompaj eficient cu diode laser InGaN/GaN. Din spectrele de absorbţie au fost estimaţi parametrii de intensitate JO, Ω2 = 3.06 × 10-20 cm2, Ω4 = 3.89 × 10-20 cm2, Ω6 = 2.6 × 10-20 cm2 pentru Sm:CNGG şi Ω2 = 4.19 × 10-20 cm2, Ω4 = 4.4 × 10-20 cm2, Ω6 = 2.49 × 10-20 cm2 pentru Sm:CLNGG. Parametrii JO au fost utilizaţi pentru a determina ratele probabilităţilor de tranziție radiative Ar, raporturi de ramificare β și timpul de viaţă radiativ τr al nivelului 4G5/2. Secţiunile eficace de emisie corespunzătoare tranziţiilor în vizibil 4G5/2→6HJ (J=5/2, 7/2, 9/2) au fost calculate cu ajutorul ecuaţiei Fuchtbauer–Ladenburg. Cele mai mari valori au fost obţinute în cazul tranziţiei 4G5/2→6H7/2 la 615 nm ca fiind 0.87×10−21 cm2 pentru CNGG si 1×10−21 cm2 în cazul CLNGG. Dinamica de relaxare a nivelului metastabil 4G5/2 al Sm3+ a fost evaluată în cadrul modelului Inokuty-Hirayama şi s-a calculat microparametrul de transfer CDA.
Faza nr. 14
Responsabil: Dr. Carmen TISEANU
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: „Nanosisteme dopate cu lantanide pentru aplicaţii de imagistică optică”
Abstract: Raportul de faţă descrie efectele co-dopanţilor heterovalenţi asupra proprietăţilor structurale şi de emisie ale nanoparticulelor de CeO2 dopate cu ioni de Er. Gazda de CeO2 a fost selectată datorită proprietăţilor relativ bine cunoscute în stare nedopată şi dopată cu elemente metalice trivalente, dar şi potenţialului pe care îl are în aplicaţii de biomedicină. Ionul de Er reprezintă un activator interesant datorită proprietăţilor sale de excitare şi emisie în domeniul vizibil – infraroşu. Prin co-doparea Er-CeO2 cu ioni monovalenţi de Li sau trivalenţi de La (concentraţie de 0-20 %) s-a urmărit generarea unui conţinut variabil de defecte structurale. S-a observat astfel că, ionii de La şi Li induc modificări distincte ale dimensiunii nanoparticulelor, poziţiei maximului şi intensităţii benzii de transfer de sarcină, constantelor de reţea, defectelor de reţea, dar şi de suprafaţă. Aceste modificări s-au reflectat în modularea semnificativă a formei şi intensităţii luminescenţei, măsurată în diferite condiţii de excitare: în banda de transfer de sarcină a CeO2, conversie inferioară/superioară în absorbţiile de tip f-f ale ionului de Er şi excitare cu raze X. Utilizarea Eu ca probă luminescentă a oferit informaţii adiţionale privind efectele co-dopării cu La/Li asupra structurii locale din jurul ionului activator. Prin excitare cu raze X şi conversie superioară la ~ 1500 nm s-a obţinut o emisie relativ intensă la 980 nm ce reprezintă 90 şi, respectiv, 98 % din emisia totală a Er. Rezultatele acestor studii indică potenţialul deosebit al sistemului optimizat Er – CeO2 pentru aplicaţii în terapie şi imagistică optică şi de raze X.
Faza nr. 15
Responsabil: Dr. Cristina SURDU-BOB
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: „Realizarea prin tehnica arcului termoionic în vid (TVA) de straturi subţiri DLC pe suprafeţe polimerice de tipul celor utilizate la firele de sutură. Caracterizarea fizico-chimică a acestor acoperiri”
Abstract: Proiectul actual are la bază cercetări preliminare in vitro prin care s-a demonstrat faptul că straturile DLC depuse prin TVA sunt biocompatibile. Acest rezultat a determinat elaborarea prezentului proiect ce vizează utilizarea acestor straturi în medicină. În această primă etapă a proiectului au fost realizate straturi subţiri DLC pe eşantioane de fire de sutură din diverse materiale polimerice şi mătase acoperită cu un strat polimeric. Mai întâi, s-au căutat parametrii de depunere pentru care firele nu se deteriorează din cauza radiaţiei plasmei. Apoi, au fost realizate depuneri de straturi subţiri DLC la două puteri de plasmă diferite şi au fost analizate din punct de vedere chimic şi fizic. Analiza compoziţiei chimice a straturilor DLC a fost realizată folosind XPS. S-a studiat, de asemnea, aderenţa straturilor DLC la diversele tipuri de substrat. S-au observat parametrii plasmei pentru care straturile depuse nu crapă şi nu se delaminează la îndoire şi corodare prin ultrasonare în lichide corozive. S-a concluzionat asupra importanţei compoziţiei relative de legături sp3-sp2 din straturile DLC şi grosimii asupra flexibilităţii acestora.
Faza nr. 16
Responsabil: Dr. Andreea MATEI
Termen de predare: 15.11.2016
Titlu: „Fotopolimerizare laser pentru aplicaţii biomedicale: Teste materiale şi parametri de proces”
Abstract: Proiectul îşi propune realizarea unui sistem de ghidaj microfluidic ce poate fi folosit la construcţia unui biosenzor. Sistemul microfluidic propus răspunde tendinţei actuale de miniaturizare şi se bazează pe metode laser pentru fabricarea traseelor urmate de lichidul ce se doreşte a fi investigat către electrodul unde are loc detecţia. Au fost produse structuri polimerice cu geometrie controlată prin scriere directă laser, utilizând surse cu pulsuri de fs şi ps, şi au fost identificaţi parametrii optimi de procesare. Folosind scrierea directă cu un laser de fs (λ= 780 nm) au fost obţinute structuri tridimensionale polimerice, iar în urma iradierii cu un laser ps (λ= 355 nm) s-au obţinut structuri bidimensionale constând într-un rezervor şi un canal de curgere cu diverse dimensiuni. Structurile obţinute au fost caracterizate şi au fost făcute studii preliminare asupra curgerii lichidului prin canalele inscriptionate.
Etapa 1 – P3 2017
Faza nr. 17
Responsabil: Dr. F. SIMA
Termen de predare: 15.03.2017
Titlu: „Acoperiri subţiri cu caracteristici variabile obţinute cu fascicul laser pulsat pentru o nouă generaţie de implanturi și tratamente terapeutice”
Rezumat: Tehnicile de depunere laser pulsată (PLD) și de evaporare laser pulsată asistată de o matrice au fost utilizate pentru obținerea de filme subțiri de hidroxiapatită (HA) pe substraturi de titan. Experimentele au fost efectuate într-o cameră de reacție folosind o sursă laser cu excimer KrF* (λ = 248 nm, τFWHM ≈ 25 ns). În urma depunerilor, jumătate dintre probe au fost tratate termic la 500°C în vapori de apă cu scopul de a restabili cristalinitatea și de a îmbunătăți aderența.
Morfologia și topografia acoperirilor, specifice metodelor de depunere, au fost evidențiate prin microscopie electronică și de forță atomică dar și prin profilometrie. S-a demonstrat că acestea depind de tipul depunerii dar și de tratamentul termic. Structura cristalină a acoperirilor, evaluată prin difracție de raze X, a fost îmbunătățită în urma tratamentului termic. Biocompatibilitatea acoperirilor, adeziunea celulară, proliferarea și testele de diferențiere au fost efectuate folosind celule stem mezenchimale umane (MSCs). Rezultatele au arătat că acoperirile HA depuse prin MAPLE și tratate termic au susținut proliferarea celulelor MSCs, în timp ce filmele obținute prin PLD tratate au stimulat diferențierea osteogenică.
Diseminare: „Hydroxyapatite thin films grown by pulsed laser deposition and matrix assisted pulsed laser evaporation: Comparative study” de G. Popescu-Pelin, F. Sima, L.E. Sima, C.N. Mihailescu, C. Luculescu, I. Iordache, M. Socol, G. Socol, I.N. Mihailescu a fost acceptat spre publicare in Applied Surface Science ( http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.10.043 )
Faza nr. 18
Responsabil: Dr. V. CRĂCIUN
Termen de predare: 15.03.2017
Titlu: „Studiul proprietăţilor mecanice ale straturilor subţiri cu aplicabilitate în implantologia ţesutului osos”
Rezumat: În faza NUCLEU anterioară am studiat compartamentul biologic al straturilor nanostructurate pe bază de carburi sau nitruri depuse prin tehnica PLD pentru acoperirea suprafeţelor de Ti cu aplicabilitate în industria producerii de implanturi medicale. Protezele din titan şi aliaje de titan sunt cele mai folosite pentru implanturi deoarece posedă proprietăţi satisfăcătoare de osteointegrare pentru durate de timp previzibile. Două din dezavantajele majore ale implanturilor pe bază de Ti sunt dizolvarea lentă în perioade lungi de timp în fluide fiziologice şi rezistenta mecanică relativ scăzută. Când există forţe mecanice care acţionează asupra implanturilor de Ti producând uzură, dizolvarea se poate accelera, iar grăunţi cristalini pot fi dislocaţi din implant şi încorporaţi în ţesuturile înconjurătoare, cauzând inflamaţii ce pot necesita intervenţii chirurgicale şi/sau tratament medicamentos.
Pentru a diminua aceste efecte, am investigat rolul acoperirilor protectoare, care cresc rezistenţa la coroziune şi reduc rata de uzură. Depunerile PLD au fost efectuate la temperatura camerei pentru obţinerea de acoperiri cu grăunţi cristalini de dimensiuni nanometrice, care, în cazul desprinderii din material, pot fi mult mai uşor încorporaţi în tesutul adiacent fără cauzarea unor inflamaţii. În această etapă am depus filme subţiri de TiN, ZrN, ZrC şi carbon pe substraturi de Ti prin depunere laser pulsată (PLD). Aceste structuri au fost anterior investigate fizico-chimic şi biologic, cercetările actuale fiind concentrate pe comportamentul lor mecanic.
Faza nr. 19
Responsabil: Dr. V. DINCĂ
Termen de predare: 15.05.2017
Titlu: „Obţinerea de biointerfeţe nanostructurate sub formă de filme subţiri organice hibride biodegradabile bazate pe copolimeri cu factori activi încorporaţi (ex: proteine morfogenice, curcumină, chitosan, colagen) şi caracterizarea morfologică şi structurală a acestora prin evaporare laser pulsată asistată de o matrice (MAPLE), optimizarea şi caracterizarea morfologică şi structurală a acestora”
Rezumat: Obţinerea de biointerfeţe nanostructurate sub formă de filme subţiri organice copolimerice cu sau fără factori bioactivi încorporaţi (curcumina) prin evaporare laser pulsată asistată de o matrice (MAPLE) reprezintă o strategie viabilă în cadrul aplicaţiilor biomedicale. Controlul asupra caracteristicilor biointerfeţelor, precum şi posibilitatea introducerii de factori bioactivi într-o matrice polimerică independent de materialele folosite sunt principalele avantaje ale utilizării metodei laser MAPLE. In cadrul acestei faze s-a urmărit o optimizare a filmelor polimerice biodegradabile pe bază de PEG-PVA în care a fost încorporată curcumina. Acest studiu a inclus evaluarea influenţei solvenţilor asupra caracteristicilor structurale şi morfologice ale filmelor obţinute. Prin optimizarea (studiul influenţei solvenţilor asupra caracteristicilor filmelor) şi caracterizarea morfologică (AFM) şi structurală (FTIR) a acestora s-a urmărit modularea caracteristicilor biointerfeţelor pentru îmbunătăţirea biofuncţionalităţii acestora. Astfel, utilizând metoda de depunere laser (MAPLE), s-a demonstrat încorporarea curcuminei, un compus natural bioactiv, în straturile copolimerice PEG-PVA fără ca funcţionalitatea şi structura acesteia să fie afectată.
Faza nr. 20
Responsabil: Dr. D. IGHIGEANU
Termen de predare: 15.05.2017
Titlu: „Compozite polimerice pe bază de elastomeri şi materiale biodegradabile obţinute prin iradiere cu electroni acceleraţi cu energie de 6 MeV”
Rezumat: Cea mai importantă etapă în tehnologia de obţinere a cauciucului este vulcanizarea/reticularea. În timpul acesteia, moleculele cu configuraţie de lanţ ale cauciucului se leagă prin legături chimice astfel încât la final, masa de cauciuc capată proprietăţi elastice. Vulcanizarea cauciucului natural este un proces chimic realizat în mod curent prin utilizarea sulfului şi a diferiţi acceleratori organici. Ca o alternativă la acest proces, s-a dezvoltat vulcanizarea pe bază de peroxizi, preferată datorită proprietăţilor noi pe care aceasta le conferă produsului final, cum ar fi mărirea duratei de depozitare sau stabilitatea cu temperatură. Ambele procese menţionate anterior prezintă acelaşi dezavantaj legat de utilizarea de substanţe chimice care impurifică permanent materialul procesat. În ultimii ani s-a încercat perfecţionarea unei alternative la cele două sisteme de vulcanizare şi anume iradierea cu electroni acceleraţi (EA). Această metodă este curată, cu un consum de energie semnificativ mai mic, se desfăşoară la temperatura mediului ambiant, viteza de procesare este mult ridicată, nu necesită adaos de catalizatori, nu conduce la degradarea materialului final, reticularea se produce prin legături directe C-C (ceea ce conduce la grade mari de reticulare şi nu generează deşeuri sau pierderi de material. Scopul studiului efectuat în această etapă a fost acela de a obţine prin iradiere cu EA şi de a caracteriza eco-compozite pe bază de elastomeri (cauciuc natural şi EPDM) şi materiale de umplutură naturale (rumegus şi in). S-a studiat influenţa cantităţii de filler (material de umplutură) şi dozei de iradiere asupra proprietăţilor fizice şi mecanice, a densităţii de reticulare şi comportamentului în mediu umed.
Faza nr. 21
Responsabil: Dr. A. STAICU
Termen de predare: 15.05.2017
Titlu: „Generarea de structuri coloidale (ex. spume) în picături de medicamente folosind radiaţia laser şi caracterizarea microfluidică a acestora”
Rezumat: Aceast raport prezintă studiul spectroscopic şi microfluidic al structurilor coloidale generate prin interacţia fasciculului laser cu soluţiile de medicamente. Foto-produşii rezultaţi ca urmare a iradierii soluţiilor de medicamente, Vancomicină şi SZ-2, cu fascicule laser emise la 266 nm şi 532 nm au fost evidenţiaţi prin spectroscopie de absorbţie UV-Vis, fluorescentă indusă laser (LIF), măsurări de tensiune superficială şi spectroscopie în infraroșu cu transformata Fourier (FT-IR). În cazul Vancomicinei, s-au indentificat foto-produşii rezultaţi din interacţia cu radiaţia laser UV prin cromatografie de lichide cuplată cu spectrometrie de masă.
Faza nr. 22
Responsabil: Dr. O. STOICAN
Termen de predare: 14.07.2017
Titlu: „Studiu experimental privind condiţiile de menţinere a plasmei, la presiune atmosferică, în câmpuri electrice combinate”
Rezumat: A fost studiată funcţionarea unui generator de jet de plasmă obţinut la presiune atmosferică, caracterizat prin faptul că este alimentat electric de către două surse de tensiune conectate în paralel, anume o sursă de tensiune continuă (pentru funcţionare normală, ajustabilă în domeniul -600V/ -1000V) şi respectiv un generator de pulsuri de înaltă tensiune (Upeak=-4kV, f=1-100Hz). În acest scop a fost realizat un dispozitiv experimental complet care permite controlul, monitorizarea şi înregistrarea caracteristicilor jetului de plasmă în diverse condiţii de lucru. Întreg sistemul este controlat de către un computer. S-a realizat un circuit îmbunătăţit pentru obţinerea pulsurilor de înaltă tensiune. În cursul măsurătorilor experimentale au fost puse în evidenţă condiţiile de menţinere a plasmei în absenţa pulsurilor de înaltă tensiune. Pe baza acestor observaţii a fost realizat un circuit de control automat al funcţionării generatorului de plasmă. Starea jetului de plasmă este observată simultan atât optic, prin măsurarea radiaţiei optice în infraroşu emise de aceasta, cât şi electric, prin măsurarea curentului de descărcare. Funcţie de starea jetului, circuitul de control inhibă sau iniţiază aplicarea pulsurilor de înaltă tensiune. Această soluţie îmbunătăţeşte fiabilitatea dispozitivului, eficienţa sa energetică şi reduce nivelul perturbaţiilor electromagnetice.
Etapa 2 – P3 2017
Faza nr. 23
Responsabil: Dr. Carmen Ristoscu
Termen de predare: 15.09.2017
Titlu: „Funcționalizarea suprafeței implanturilor utilizând nanocompoziții cu proprietăți complementare: material bioactiv (biosticle) cu medicament (antibiotic)”
Rezumat: Suprafețele tip implant au fost funcţionalizate cu biomateriale prin tehnici laser pulsate în vederea creșterii rezistentei la coroziune. În același tip, au fost introduse în biomaterialul activ antibiotice pentru o livrare țintită a acestuia dar şi pentru a mări timpul de eliberare în organism. Caracterizările fizico-chimice şi biologice au validat ipotezele de lucru. Antibioticele comerciale au fost comparate cu produse tradiţionale din medicina Ayurveda. Efectul antimicrobian, prelungit şi fără efecte adverse, a fost demonstrat prin teste biologice dedicate.
Faza nr. 24
Responsabil: Dr. Monica Scarisoreanu
Termen de predare: 15.09.2017
Titlu: „Sinteza prin piroliză laser de nanoparticule carbonice şi doparea sau acoperirea lor cu platină, utilizând tehnici chimice ude, ca materiale active pentru filtre catalitice”
Rezumat: Au fost sintetizate prin tehnica de piroliză laser mai multe tipuri de nanoparticule pe bază de carbon folosind diverşi precursori, senzitivanţi şi configuraţii de injectare ale acestora în zona de reacţie. Astfel, nanoparticulelele rezultate au avut structură fullerenică (din C2H4 si N2O) sau au conţinut pachete grafenice (din C2H2 şi SF6, la un raport atomic C/F=3) ori au fost dopate cu fier (din C2H2 ca şi precursor majoritar sub formă de flux coaxial şi amestec Fe(CO)5 + C2H4 minoritar, central) sau azot (din C2H2 şi NH3, raport atomic C/N=2). Toate acest nanoparticule fiind hidrofobe, s-au folosit substanţe hidrofilizante polimerice policationice (chitosan, poli(clorură de dialildimetilamoniu) PDADMAC sau polietilenimină PEI ramificată protonată) sau surfactant neionic Triton X-100 (în cazul CNx) pentru a obţine dispersii apoase omogene şi a adsorbi anionii de [PtCl6]2-din soluţie. Nanoparticule foarte fine de Pt s-au format apoi în urma reducerii acestora cu NaBH4 pe suprafeţele carbonice. Pasul următor de centrifugări (14000 rpm) şi spălări repetate ale suspensiilor rezultate a dus la eliminarea excesului de polimer/surfactant şi agent reducător dar în unele cazuri şi la pierderea de nanoparticule de Pt. Dimensiunea foarte redusă (2…5 nm) a nanoparticuleor de Pt a fost evidenţiată prin analize de TEM, iar prezenţa platinei metalice la suprafaţa nanoparticuleor carbonice evidenţiată prin măsurări de XPS.
Faza nr. 25
Responsabil: Dr. Cătălin Luculescu
Termen de predare: 15.09.2017
Titlu: „Aplicaţii ale spectroscopiei laser pentru industria alimentară”
Rezumat: În acest studiu am urmărit diverse aplicaţii ale spectroscopiei Raman legate de industria alimentară. Spectroscopia Raman s-a dovedit a fi un instrument analitic valoros atât pentru identificarea, cât şi pentru estimarea cantitativă neinvazivă a compuşilor relevanţi în industria alimentară. Am analizat aditivi reprezentativi (TiO2) în diverse forme de prezentare, lactate de la diverşi producători de pe piaţa românească (unt) şi diverse fructe (citrice).
Faza nr. 26
Responsabil: Dr. Ruxandra Birjega
Termen de predare: 10.12.2017
Titlu: „Imobilizarea enzimei glucoxidază pe filme de Ni,Al-LDH”
Rezumat: În această etapă s-a studiat modalitatea de imobilizare a glucoxidazei (GOD) în filmele de hidroxizi dublu stratificaţi în scopul obţinerii de filme/electrozi modificaţi folosiţi ca referinţă pentru compararea de electrozi pe bază de Ni,Al-LDH ne-enzimatici. Pentru studiile prospective asupra imobilizării glucoxidazei în filme de hidroxizi dublu stratificaţi depuse prin PLD s-a ales metoda adsorbţiei. S-a studiat de asemenea, rolul cointercalării unui surfactant, dodecilsulfatul de sodiu (DSS) în favorizarea imobilizării GOD. S-a lucrat cu 3 soluţii:
1) 1 soluţie concentrată de GOD 10 mg/mL
2) 1 soluţie diluată de surfactant dodecilsulfat de sodiu (DSS), 0.25 mg/mL
3) 1 soluţie 1 :1 de GOD 10mg/mL şi DSS 0.25 mg/mL
Rolul surfactantul dodecilsulfat este ca, prin cointercalarea lui, să favorizeze intercalarea enzimei. Imobilizarea glucoxidazei s-a realizat pe filme de hidroxizi dublu stratificaţi pe bază de Ni, Al, raport molar Ni/Al=3 depuse prin PLD la 532 nm respectiv 1064 nm. Modalitatea de preparare a ţintei folosite la depunere, condiţiile de depunere şi caracterizarea filmelor sunt descrise în etapa anterioară (filme notate Ni3Al 532 nm, respectiv Ni3Al 1064 nm). Pentru a înţelege modalitatea de imobilizare a GOD şi rolul pe care îl poate juca dodecilsulfatul s-a comparat comportarea filmelor de Ni3Al-LDH cu filme pe bază de Mg, Al respectiv Mg, Al intercalat cu dodecilsulfat. Probele au fost analizare prin spectroscopie în infraroşu cu transformata Fourier (FT-IR) şi microscopie electronică prin baleiere (SEM).
Concluzia cercetării a fost că glucoxidaza se intercalează cu o probabilitate mai mare în filmele de Ni, Al-LDH şi mai puţin în cele de Mg, Al modificat sau nemodificat cu DS datorită afinităţii Mg, AL-LDH pentru carbonat. Funcţionalizarea filmelor cu DS poate să favorizeze intercalarea enzimei dacă filmul prezintă un grad de delamelare avansat.
Faza nr. 27
Responsabil: Dr. Gabriel Socol
Termen de predare: 20.12.2017
Titlu: „Testarea activității fotocatalitice a structurilor funcționalizate pentru aplicații în depoluarea apelor”
Rezumat: Au fost sintetizate prin depunere laser pulsată (PLD) trei loturi de acoperiri TiO2 în diferite atmosfere gazoase (O2 – MO, N2– MN și Ar – MA) utilizând un laser cu excimer KrF* (λ= 248 nm și τFWHM = 10 ns), aplicând o rată de repetiție de 40 Hz. Pentru a obține informații relevante cu privire la morfologia, topografia și structura cristalină, acoperirile astfel obținute au fost analizate prin microscopie electronică de baleiaj (SEM), microscopie de forță atomică (AFM) și respectiv difracție de raze X (XRD). Micrografiile SEM de suprafață, aflate în concordanță cu rezultatele AFM, au scos în evidență diferențe morfologice în funcție de natura gazului ambiant din timpul depunerii. Caracterizarea microstructurală a probelor de TiO2 a evidențiat prezența unui amestec de faze anatas și rutil cu cristalinitate scăzută, cu mențiunea că peak-ul principal este cel de la 25,36°, corespunzător planului anatas (101). Mai mult, activitatea fotocatalitică a acoperirilor de TiO2 a fost evaluată prin teste de degradare ale unor soluții de rodamină B (pH = 7) expuse la radiație UV, folosind o lampă cu Hg ce emite la 254 nm, în prezența acoperirilor TiO2 (MO, MN și MA). De menţionat că, spre deosebire de acoperirile TiO2 depuse la presiuni mai joase și caracterizate prin structură compactă şi rugozitate scăzută, doar cele obţinute la presiune mare au prezentat activitate de degradare fotocatalitică a rodaminei B.
Faza nr. 28
Responsabil: Dr. Carmen TISEANU
Termen de predare: 20.12.2017
Titlu: „Nanosisteme dopate cu lantanide pentru aplicaţii de imagistică cu raze X”
Rezumat: Raportul de faţă conţine studiile noastre privind luminescenţa relevantă din punct de vedere biologic a nanoparticulelor dopate cu lantanide pentru aplicaţii în teranostică şi senzori de temperatură. Luminescenţa în infraroşu în jurul valorilor de 980 şi 1500 nm a fost obţinută cu excitare optică şi cu raze X în mai multe gazde oxidice dopate cu lantanide, cum ar fi: CeO2, Y2O3, Lu2O3 şi Gd2O2S. De asemenea, am obţinut „cvasi” luminescenţă persistentă a Eu şi Sm în SnO2 cu timpi de viaţă ai emisiei de ordinul zecilor de ms. Prezentăm, de asemenea, un prim raport asupra proprietăţilor termometrice ale microparticulelor de Gd2O2S dopat cu Er, Yb cu excitare în infraroşu aproapiat prin conversie superioară în jur de 980 şi 1500 nm măsurate în intervalul de temperaturi 280-800 K. Proprietăţile de termometrie sunt evaluate utilizând atât excitarea în continuu (cw) şi în impulsuri de ns cât şi variaţia lungimii de undă de excitare în profilul de absorbţie al Yb/Er. Deşi sensibilitatea la temperatură este putin mai mică la 1500 nm decât la 980 nm, datele noastre reprezintă o primă etapă în deschiderea aplicaţiilor termometrice ale acestui material la două intervale de excitare în infraroşu apropiat relevante biologic. Nanoparticulele au fost optimizate prin utilizarea mai multor strategii: co-doparea cu ioni monovalenţi (Li), modificarea concentraţiei activatorului dopant (Er: 0.3 ÷ 7%), utilizarea unui co-dopant sensibilizator (20% Yb) şi variaţia temperaturii de calcinare. Am arătat că amplificarea emisiilor prin adăugarea Li în Ln, Li-Y2O3 se datorează exclusiv îmbunătăţirii cristalizării şi nu distrugerii structurii locale. Rezultatele noastre au fost publicate în patru reviste ISI: (1) J. Phys. Chem. C. (2017) 121 (26), 14274–14284, (2)Sci. Rep. (2017) 7 (1) 9598, (3) Methods Appl. Fluoresc. (https://doi.org/10.1088/2050-6120/aa9ef9) and (4) J. Alloys Compd. (2017) 711, 627-636.
Faza nr. 29
Responsabil: Dr. Emanuel Axente
Termen de predare: 20.12.2017
Titlu: „Funcţionalizarea suprafeţelor prin acoperiri combinatoriale de biopolimeri pentru nanomedicină”
Rezumat: O nouă generaţie de biomateriale implantabile trebuie să conţină suprafeţe şi interfeţe inteligente, capabile să moduleze comportamentul celular şi mai mult, să poată rezolva direct probleme clinice specifice. În cadrul acestui raport am investigat şi prezentăm cercetări recente în domeniul sintezei laser combinatoriale de filme subţiri de biopolimeri cu gradient compoziţional pentru aplicaţii biomedicale. Vom prezenta pe scurt principalele clase de biopolimeri şi importanţa unor astfel de filme subţiri pentru aplicaţii ca ingineria tisulară şi fabricarea de medii instructive pentru celule. Metoda Combinatorială de Evaporare Laser Pulsată Asistată Matriceal este descrisă, urmată de o selecţie de aplicaţii şi rezultate recente pentru nanomedicină.
Faza nr. 30
Responsabil: Dr. Cristina GHEORGHE
Termen de predare: 20.12.2017
Titlu: „Efecte de compoziţie şi structură asupra proprietăţilor de absorbţie şi emisie a lantanidelor în medii monocristaline şi policristaline de grenaţi micşti”
Rezumat: Investigaţii spectroscopice pe ioni Dy3+ dopaţi în Ca3(Nb,Ga)5O12 (CNGG) şi Ca3(Li,Nb,Ga)5O12 (CLNGG) monocristale şi ceramici au fost efectuate în scopul evaluării ca materiale laser pentru emisie în galben, pentru prima dată. Monocristalele au fost crescute prin metoda Czochralski, iar probele ceramice au fost obţinute prin metoda reacţiei în stare solidă. Toate probele au fost investigate din punct de vedere spectroscopic (static şi dinamic). Parametrii de intensitate Judd-Ofelt obţinuţi din tranziţiile f-f ale Dy3+ în monocristale de tip CNGG şi CLNGG au fost utilizaţi pentru a determina ratele totale ale tranziţiilor radiative Ar, rapoartele de ramificare ß şi timpii radiativi τr ai nivelelor fluorescente ale ionilor Dy3+. Pe baza spectrelor de absorbţie şi emisie la temperaturi joase a fost obţinută o schemă parţială de nivele pentru Dy3+ in CNGG şi CLNGG. A fost determinată secţiunea eficace de emisie în cazul tranziţiei 4F9/2→6H13/2 cu emisie în galben. Cinetica emisiei măsurată la temperatura camerei a fost analizată cu ajutorul modelului Inokuti–Hirayama, iar rezultatele sugerează că interacţiile de dipol-dipol sunt responsabile pentru procesele de transfer de energie între ionii Dy3+ dopaţi atât în CNGG cât şi în CLNGG.
Faza nr. 31
Responsabil: Dr. Lucian GHEORGHE
Termen de predare: 20.12.2017
Titlu: „Cristale optic neliniare avansate pentru generarea de emisie laser la lungimi de undă specifice în domeniul vizibil cu aplicaţii în medicină şi protecţia mediului”
Rezumat: Cristale optic neliniare (NLO) cu topire aproape congruentă de tip LaxGdyScz(BO3)4 (x + y + z = 4) – LGSB au fost crescute prin metoda Czochralski, pentru prima dată după cunoştinţele noastre. Au fost proiectate şi testate diverse montaje termice care au permis obţinerea de cristale NLO de tip LGSB de calitate optică bună, cu dimensiuni relativ mari de aproximativ 12 mm în diametru şi 25-30 mm în lungime. Compoziţia topiturii şi parametrii de creştere au fost optimizaţi, iar cristale de cea mai bună calitate au fost crescute după direcţia axei c, din topituri cu compoziţia de pornire La0.678Gd0.572Sc2.75(BO3)4, la viteze de tragere şi rotaţie de 2 mm/h şi respectiv 8-10 rpm. Cristalele crescute sunt nehigroscopice, iar măsurările de difracţie de raze X au arătat că acestea cristalizează în grupul spaţial noncentrosimetric R32 (Z = 3). Fereastra de transmisie şi indicii de refracţie au fost măsuraţi şi au fost raportate proprietăţile de acord de fază pentru generarea armonicii a doua (SHG). Aceste caracteristici favorabile, împreună cu oportunitatea de a creşte aceste cristale cu dimensiuni mari prin metoda Czochralski, fac cristalele LGSB foarte promiţătoare pentru aplicaţii NLO, în special pentru conversia de frecvenţă a fasciculelor laser de putere medie mare în domeniul spectral vizibil.
Faza nr. 32
Responsabil: Dr. Cristina Surdu-Bob
Termen de predare: 20.12.2017
Titlu: „Testarea stabilităţii chimice în fluide simulate a straturilor depuse prin TVA pe suprafeţe polimerice. Analiza morfologică, compoziţională, structurală şi de aderenţă a filmelor după testele de coroziune în fluide simulate”
Rezumat: În cadrul acestei etape s-au continuat investigaţiile începute în etapa I cu privire la obţinerea straturilor DLC de calitate pe fire de sutură comerciale. Au fost realizate depuneri pe eşantioane din patru tipuri de fire de sutură. Au fost găsite condiţiile optime pentru obţinerea unor straturi DLC continue şi fără crăpături pe fire de sutură din polimeri sau mătase/bumbac acoperite cu poliester. Pentru aceasta, s-a utilizat micoscopia optică la diverse măriri, analiza compoziţională (folosind XPS) şi analiza grosimii (cu ajutorul XRR). Pentru observarea calităţii straturilor DLC, firele de sutură depuse au fost supuse unui stres mecanic (rulare pe cilindri de diverse diametre) precum şi corodării accelerate în fluide biologice simulate.
Au fost de asemenea realizate depuneri de straturi DLC aderente, pe fire de sutură comerciale de lungime standard de 2.5 m, folosind un dispozitiv mecanic controlat automat. S-a demonstrat faptul că sursa anodică de înaltă tensiune realizată în cadrul laboratorului se poate utiliza cu succes pentru depunerea de straturi DLC aderente, compacte şi inerte chimic ce rezistă la stres mecanic de rulare.
În cadrul acestui priect sau pus bazele realizării unei tehnologii de depunere la temperatură joasă de straturi subţiri pe substrate sub formă de fir lung. Teste ulterioare standardizate ale firelor de sutură depuse cu strat DLC vor determina aplicarea acestei tehnologii în industrie.
Faza nr. 33
Responsabil: Dr. Andreea Matei
Termen de predare: 20.12.2017
Titlu: „Fotopolimerizare laser pentru aplicaţii biomedicale: procesarea substratelor pentru optimizarea mecanismului de alunecare a lichidului”
Rezumat: Sistemele microfluidice urmează tendinţa actuală de miniaturizare a biosenzorilor. În această etapă am realizat structuri polimerice cu geometrie controlată prin tehnica de scriere directă cu laser. Prin iradierea unui fotorezist comercial cu un laser ps (λ = 355 nm) au fost fabricate structuri formate dintr-un rezervor și un canal cu diferite dimensiuni. Puterea laserului a variat în intervalul 2-75 mW și viteza de scanare a fost fixată la 0,5 mm / s.
Pentru un al doilea set de experimente, a fost utilizat un laser cu femtosecunde Ti-safir încorporat într-o configurație de polimerizare cu doi fotoni pentru a produce canale similare într-un fotorezist sintetizat in laborator. Microstructurile au fost scrise pe un substrat de sticlă cu o viteză de 50 μm/s, cu o putere de excitaţie laser de 12, 18 şi 24 mW.
Structurile prelucrate au fost în continuare tratate în plasmă la presiune atmosferică la temperatura camerei pentru a optimiza procesul de curgere a lichidului. Au fost efectuate experimente suplimentare privind utilizarea acestor structuri ca master pentru obţinerea canalelor micronice în selac.
