.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...
Suprafeţe şi interfeţe romāneşti la sincrotronul Elettra din Trieste
Aceste experimente continuă în primăvara anului 2014, în paralel cu primele experienţe din lume de spectromicroscopie pe suprafeţe feroelectrice, care intenţionează să vizualizeze domeniile feroelectrice cu contrast de energie de legătură şi evoluţia lor în diferite condiţii (iradiere X-UV, adsorbţie moleculară, depuneri de metale pe suprafeţe). Primele rezultate obţinute ne-au ajutat considerabil să putem contura un proiect de colaborare cu Norvegia. Un alt beneficiu al colaborării cu echipa SuperESCA este faptul că, prin intermediul lor, am reuşit să depunem un proiect de integrare a echipelor noastre în megaproiectul european Graphene Flagship.
Ştiinţa suprafeţelor şi interfeţelor în România
Un dicton atribuit lui Wolfgang Pauli spune că „Dumnezeu a creat corpurile solide, însă suprafeţele sunt opera Diavolului”, prin aceasta sugerându-se enorma complexitate a fenomenelor care apar pe orice suprafaţă. De asemenea, majoritatea covârşitoare a fenomenelor de interacţiune între două corpuri solide au loc la interfaţa între acestea.
Fizica şi chimia suprafeţelor şi interfeţelor a luat un avânt considerabil în ţările dezvoltate în ultimele trei decenii, datorită informaţiilor de o covârşitoare importanţă oferite de studiul suprafeţelor atomic curate şi a interfeţelor într-o multitudine de domenii, dintre care enumerăm: (1) sudura, alierea la interfaţă; (2) procesele de coroziune; (3) realizarea de contacte metalice de diverse naturi (inclusiv contacte magnetice) pe substraturi semiconductoare sau izolante: practic întreaga tehnologie actuală a semiconductorilor este dependentă de studiul acestor contacte; (4) procese de adsorbţie, absorbţie, fizisorbţie, chemisorbţie la suprafaţă; (5) procese electrice și fotoelectrice, proprietăţi cuantice (puţuri cuantice uni- sau bidimensionale) puternic dependente de stările electronice de suprafaţă; (6) reactivitate, cataliză, fotocataliză la suprafețe; (7) proprietăți magnetice remarcabile ale suprafeţelor şi ale sistemelor cu dimensionalitate redusă; (8) procese de reconstrucţie şi auto-organizare la suprafaţă; (9) heterostructuri, gaz electronic bidimensional cu aplicaţii în electronica ultrarapidă; (10) studii fundamentale şi aplicative ale supraconductorilor cu temperatură critică ridicată. Pentru practic toate aceste domenii este de primă importanţă studiul suprafeţelor cât mai apropiate de cazul ideal, iar pentru marea lor majoritate caracteristicile esențiale ale interfeţelor: structurale, electronice, magnetice, chimice, catalitice – sunt definite de primele câteva straturi până la zeci de straturi atomice depuse pe suprafeţe bine definite.
Un element esențial necesar studiului suprafeţelor şi interfeţelor este obţinerea condiţiilor de ultravid (ultrahigh vacuum, UHV). Un calcul simplu (de ordine de mărime) arată că, în cazul unei suprafeţe cu reactivitate de 100% cu gazul rezidual (corespunzând unei probabilităţi de 100% de fixare pe suprafaţa investigată a unei molecule de gaz rezidual care vine în contact cu suprafaţa), o presiune a gazului rezidual de 10-6 torr rezultă în absorbţia unui strat atomic de gaz rezidual pe secundă pe suprafaţa respectivă. În mod echivalent şi până la consideraţii mai rafinate de stoichiometrie a compușilor formaţi, aceasta revine la reactivitatea unui strat atomic din solid cu gazul rezidual pe secundă. (Astfel, se definește unitatea de doză de gaz adsorbit, absorbit, chemisorbit pe suprafaţă: 1 Langmuir = 10-6 torr x 1 secundă.) Măsurătorile şi încercările uzuale durează cel puţin câteva sute sau chiar mii de secunde. Rezultă că, pentru a putea avea un grad de confidenţă de cca. 90% în aceste măsurători, suprafeţele nu trebuie să prezinte contaminări mai ridicate de 10%. Dacă o măsurătoare durează 1000 secunde, rezultă necesitatea de a se lucra la un vid de cel puțin 1 x 10-10 torr.
Domeniul de vid corespunzând presiunilor mai scăzute de 1 x 10-9 torr se numeşte ultravid (UHV) şi se obţine cu costuri mult mai mari decât vidul preliminar (1 - 10-3 torr), secundar (10-3 - 10-6 torr) sau cel înaintat (10-6 - 10-9 torr). Din acest motiv, dezvoltarea ştiinţei suprafeţelor şi interfeţelor în România nu a fost cu adevărat posibilă până la proiectele de tip Capacităţi din anii 2007-2009 sau de fonduri structurale POS-CCE, începând cu anul 2009. O instalaţie complexă de studiul suprafeţelor şi interfeţelor trebuie să cuprindă următoarele facilităţi: (a) preparare in-situ, cu posibilităţi de tratamente termice, decapare cu ioni, clivare etc., împreună cu posibilităţi de evaporare sau depunere bine controlate; (b) caracterizare in-situ, atât din punct de vedere structural, cât şi compoziţional şi morfologic. Pentru caracterizare structurală, se foloseşte în mod extensiv difracţia de electroni sau de raze X, iar pentru caracterizare compoziţională şi chimică spectroscopia de fotoelectroni, de electroni Auger, împrăştierea inelastică a electronilor sau a ionilor în contact cu suprafaţa. Caracterizarea morfologică se realizează printr-o sumedenie de tehnici de microscopie (microscopie de baleiaj cu efect tunel, scanning tunneling microscopy STM, microscopie de forţă atomică, atomic force microscopy AFM, microscopie de fotoelectroni şi de electroni lenţi, microscopie electronică de baleiaj scannning electron microscopy SEM, alte tehnici de microscopie electronică). Toate aceste metode trebuie să fie integrate într-un cluster (agregat multi-incintă), cu posibilităţi de transfer a probelor dintr-un modul în altul şi de preluare a probelor din mediul ambiant fără a afecta condiţiile de ultravid, astfel încât suprafeţele sau straturile subţiri, odată preparate, să nu sufere nicio interacţiune cu atmosfera. Astfel, se ajunge la o instalaţie complexă precum este cea prezentată în fotografii, al cărei cost depăşeşte un milion de euro.
Odată operaţională, o instalaţie multifuncţională de ştiinţa suprafeţelor şi interfeţelor, exploatată în regim continuu, produce cantităţi imense de cunoştinţe noi. Este vorba, în principal, de cercetare fundamentală. Practic, fiecare suprafaţă nouă sintetizată prezintă observatorului cel puţin câteva surprize, manifestate prin reorganizări ale constituenţilor atomici, schimbarea dramatică a proprietăţilor fizice la suprafaţă, apariţia de fenomene noi, multe dintre ele exploatabile industrial.
Contribuția grupului de ştiinţa suprafeţelor din INFM
Acesta s-a dezvoltat în ultimul deceniu, odată cu implementarea primei instalaţii de spectroscopie de fotoelectroni, donată de Universitatea Louvain-la-Neuve, Belgia. Începând cu anul 2007, s-au efectuat achiziţiile instalaţiilor cele mai performante, prezente în momentul de faţă: epitaxia din fascicul molecular (molecular beam epitaxy, MBE) cu microscop cu efect tunel (STM) între 2007-2009 (proiect Capacităţi), o nouă instalaţie de spectroscopie de fotoelectroni suplimentată, de asemenea, cu microscopie tunel, 2008-2009 (finanţare din Programul Nucleu), instalaţia de spectroscopie de fotoelectroni cu rezoluţie unghiulară şi de spin, 2009 (proiecte alternative viabile pentru catalizatorii folosiţi în industria automobilă (proiect RO-FR în curs, proiect de colaborare cu Norvegia depus); (II) studiul materialelor şi suprafeţelor multiferoice, care asociază proprietăţile feroelectrice cu cele feromagnetice (proiect PCCE în curs); (III) studiul straturilor moleculare cu auto-asamblare pe suprafeţe semiconductoare (proiect PN2 – Parteneriate, situat ac-tualmente pe o poziţie finanţabilă); (IV) studiul fenomenelor la interfaţa dintre grafene şi feroelectrici, în vederea propunerii unui transistor cu efect de câmp cu canalul de grafenă şi poarta constituită din materialul feroelectric, susceptibl să prezinte timpi de comutare foarte reduşi şi raport on/off foarte ridicat.
Parerea ta conteaza: 
