.jpg)
Academia Română a fost creată în 1866 pentru a cristaliza cele mai înalte valori intelectuale din provinciile românești într-o societate erudită menită să consolideze identitatea națională pe baza a patru componente esențiale: limbă și literatură, istorie, etnografie și cultură. La...
INFM descoperă drumul nanomaterialelor spre aplicații
La nivel naţional, Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Fizica Materialelor (INFM) este una dintre instituţiile care constituie vârful de lance al domeniului materialelor ultra-miniaturizate, având rezultate ştiinţifice care se situează, fără îndoială, la un nivel comparabil cu cel mondial. Îmbinarea potrivită dintre personalul cu experienţă la nivel de excelență în domeniu şi o bază materială modernă fac ca în cadrul proiectelor de cercetare abordate rezultatele obţinute să fie relevante, atât din punct de vedere ştiinţific, cât şi din punct de vedere al potenţialului aplicativ. O serie de cercetări punctuale abordate şi dezvoltate în INFM încearcă exploatarea materialelor cu dimensiuni nanometrice în obţinerea de funcţionalităţi îmbunătăţite.
Există trei factori care determină funcţionalitatea unui obiect microscopic: forma, structura şi compoziţia acestuia. Toate aceste trei proprietăţi pot fi controlate cu din ce în ce mai mare precizie din procesul de preparare, combinaţii specifice ale acestora ducând la proprietăţi specifice. Astfel, pentru a obţine rezultatul dorit este necesară alegerea unei rute de preparare a materialului adecvată, găsirea parametrilor de proces fiind, de cele mai multe ori, extrem de complicată. Acesta este momentul în care experienţa cercetătorilor îşi spune cuvântul, combinaţia de cunoştinţe şi intuiţie dobândite de aceştia în decursul timpului ducând la atingerea rezultatului dorit în timp mult mai scurt. Într-un al doilea pas, pentru a verifica rezultatele obţinute, trebuie folosite şi metode adecvate de caracterizare, de la microscopia electronică la spectroscopia optică sau magnetometrie, difracţie de raze X sau spectroscopie de fotoelectroni. Şi în acest caz, competența la nivel de excelenţă a cercetătorilor care efectuează determinările respective este extrem de importantă, atât pentru acurateţea datelor obţinute, cât şi pentru interpretarea cu maximă corectitudine a acestora.
Metode inovative de preparare, caracterizare şi obţinere de nano-obiecte
Un exemplu interesant de metodă de preparare folosită în INFM, prin care poate fi controlată cu succes forma unor nano-obiecte, este prin folosirea aşa-numitelor şabloane. În acest caz, este ales un micro sau nano-şablon cu forma dorită (de exemplu o membrană nanoporoasă cu pori cilindrici sau conici) care, prin realizarea unei replici, duce la obţinerea nano-obiectelor cu forma identică cu a şablonului. În cazul descris al unei membrane nanoporoase se vor obţine nanofire, fire cu diametrul mai mic de 100 nm, deci de 1.000 de ori mai subţiri decât un fir de păr. 
Acestea pot fi metalice sau semiconductoare, mono – sau policristaline. De obicei, metodele alese pentru obţinerea replicii membranei de către cercetătorii din INFM ce activează în domeniu sunt chimice sau electrochimice şi nu implică infrastructură foarte costisitoare (colaj imagini laborator, chimie şi electrochimie). Metoda şi condiţiile de preparare alese fac ca proprietăţile amintite mai sus, respectiv compoziţia şi structura firelor, să fie cele dorite şi potrivite aplicaţiei urmărite.
În clubul select al institutelor care pot integra controlat nanofire în circuite electronice
Un exemplu concret ar fi nanofirele de oxid de zinc, preparate folosind ca şablon membrane nanoporoase, metoda de obţinere a unei replici fiind cea electrochimică. Alegând condiţii specifice de lucru, pot fi obţinute fire cu concentraţii de defecte microscopice diferite, ceea ce duce în final la proprietăţi optice şi electronice diferite. Astfel de fire foarte subţiri şi cu proprietăţi bine controlate sunt extrem de interesante pentru un domeniu larg de aplicaţii potenţiale. Fabricarea unor astfel de nano-obiecte, chiar dacă spectaculoasă în sine prin simplitate şi ingeniozitate, nu este suficientă însă pentru aplicaţii imediate – de exemplu pentru realizarea unor senzori foarte sensibili sau a unor componente electronice care să exploateze consecinţele miniaturizării. Este nevoie de un al doilea pas, poate mai complex, de manipulare şi integrare a nano-obiectului respectiv într-un circuit electronic. Folosind o serie de tehnici litografice de rezoluţii diferite, fotolitografia şi litografia cu electroni, cercetătorii din INFM au realizat dispozitive electronice care să aibă ca element activ un astfel de nano-obiect, un fir de oxid de zinc. În aplicaţia realizată, firul de oxid de zinc a devenit canalul unui tranzistor cu efect de câmp. În figura de mai sus, se poate observa un astfel de nanofir contactat electric folosind seria amintită de tehnici litografice, iar alături sunt prezentate şi caracteristicile de tranzistor cu efect de câmp măsurate pe acest dispozitiv. Trebuie să menţionăm că la nivel mondial sunt publicate mii şi zeci de mii de lucrări în care sunt prezentate metode de obţinere a nanostructurilor de diferite feluri. Cu toate acestea, lucrările care să meargă mai departe şi să integreze nano-obiectele amintite într-un mod controlat în circuite electronice reprezintă doar un procent extrem de redus din acestea şi este un aspect pozitiv că cercetătorii români din INFM fac parte din clubul select al celor ce pot face acest lucru.
Creşterea potenţialului aplicativ prin adăugarea de noi funcţionalităţi
Drumul spre aplicaţii nu se opreşte aici. Spre exemplu, astfel de nanofire cu proprietăţi electrice bine controlate pot fi acoperite cu proteine capabile să facă respectivul tranzistor un detector deosebit de sensibil pentru anumite molecule specifice. Cercetătorii din INFM sunt implicaţi într-un astfel de proiect de tip EUROCORE, în care suprafaţa nanofirului urmează să fie funcționalizată cu proteine specifice detecţiei mirosurilor şi care va duce la crearea unui dispozitiv cu abilităţi de determinare a anumitor molecule semnal, mult superioare abordărilor clasice. Aplicaţiile unor astfel de detectori sunt nenumărate, pornind de la monitorizarea mediului, până la combaterea traficului de droguri sau de substanţe periculoase şi monitorizarea sănătăţii, cu costuri reduse, mai simple şi mult mai practice decât sistemele existente acum pe piaţă. Ceea ce trebuie subliniat în acest exemplu este faptul că, într-un timp foarte scurt de la darea în folosinţă a noilor infrastructuri din cadrul INFM, s-a ajuns deja la exploatarea eficientă a acestora şi s-au obţinut rezultate notabile, atât din punctul de vedere al cercetării fundamentale, cât şi al aplicaţiilor. Abordarea descrisă poate fi folosită şi pentru alte tipuri de nanofire, de exemplu CdTe, CdS sau alţi semiconductori din grupele 2-6 sau 3-5 pentru aplicaţii optoelectronice, precum fotodetectorii de mare rezoluţie, nanofirele de Co, Ni sau Fe pentru detectori de câmp magnetic sau aplicaţii în stocarea informaţiei.
Parerea ta conteaza: 
