Revista >> Octombrie 2019 [Nr. 218] >> Top Story

Laboratorul Plasmă de Temperatură Joasă din INFLPR, la un nivel de consacrare înaltă

Eva Barca

23 Octombrie 2019

• Formarea de grupuri performante, cercetările de avangardă şi proiectele de top - formula unei ascensiuni reuşite

Laboratorul Plasmă de Temperatură Joasă (PTJ) din cadrul Institutului Naţional de Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației traversează o perioadă de dezvoltare remarcabilă, facilitată de un val de personal tânăr și entuziast, care s-a alăturat cercetătorilor experimentați, pe fondul câștigării și implicării Laboratorului într-o varietate de proiecte de cercetare: de la cele de tip PCCDI (Proiecte complexe realizate în consorţii de cercetare-dezvoltare-inovare), la proiecte internaționale de tip MERA-NET și EUROfusion, ce vizează atât aspecte de înalt nivel științific și tehnologic, cât și pregătirea de noi specialiști.

Istoria cristalizării și maturizării colectivelor valoroase de cercetare
Diversitatea largă de cercetări teoretice, experimentale și aplicative derulate în grupurile de cercetare ale laboratorului este intrinsec legată de tradiţia stabilită de-a lungul timpului de înaintaşi precum CSI dr. Geavit Musa (fondatorul laboratorului și fost director al IFA, membru corespondent al Academiei Române) și acad. Ioan-Iovitz Popescu (rector al Universității din București, profesor al Facultății de Fizică și membru al Academiei Române). Aceștia, ca discipoli şi urmaşi ai profesorului Eugen Bădărău, au iniţiat direcții de cercetare în domeniul fizicii descărcărilor în gaze, fizicii plasmei, aplicaţiilor şi tehnologiilor cu plasmă. Personalităţi puternice, excelând profesional, au înfiinţat şi condus grupuri de cercetare de talie internaţională.

Din punct de vedere organizatoric, laboratorul s-a format in urma în urma individualizării grupului de cercetare Plasmă de Temperatură Joasă ca subunitate separată prin desprindere din Laboratorul de optică, plasmă și spectroscopie din cadrul Institutului de Fizica și Tehnologia Aparatelor cu Radiații (IFTAR, actual INFLPR după reorganizarea din anul 1996), cu sprijinul directorului ICEFIZ, dr. Marin Ivașcu. Laboratorului nou înfiinţat, condus de talentatul şi ambiţiosul dr. Geavit Musa, i s-a atribuit ca spaţiu suplimentar de lucru Pavilionul de Raze Cosmice. Cu mijloacele limitate din anii 80-90, folosind numai forțe şi resurse din ţară, au fost elaborate în acea perioadă dispozitive, instalaţii şi tehnologii cu plasmă de înaltă tehnicitate, precum detectoare de flacără bazate pe radiaţia UV, tuburi de descărcare stabilizatoare de tensiune pentru forajele de adâncime, treceri ceramică-metal etanşe la vid, afişaje cu plasmă, instalaţii de depunere şi corodare în plasmă pentru industria semiconductorilor, ca să enumerăm numai câteva din realizările acelor ani. După ocuparea funcţiei de rector al Universităţii din Bucureşti de către acad. Ioan-Iovitz Popescu, excelentul său colectiv de cercetare a activat de asemenea în cadrul laboratorului. Lucrările de pionierat în spectroscopia multifotonică utilizând efectul optogalvanic, realizate împreună cu cercetători de la Universitatea din Dallas, Texas, au fost propuse pentru Premiul Nobel în Fizică. De altfel, primele spectre de absorbţie multifotonică au fost obţinute la etajul 2 al clădirii C1, a cărei folosinţă era împărțită între instituţiile IFTAR, IFTM şi Facultatea de Fizică încă de la inaugurarea Platformei de Fizică. În fapt, o bună perioadă de timp conducerea IFTAR s-a realizat de aici, prin acad. Ioan-Iovitz Popescu, care a fost şi primul director al IFTAR (1977 - 1981).

„Dacă înainte de decembrie 1989 Laboratorul ajunsese la 65 de angajați, atât personal de cercetare, cât și tehnicieni implicați în microproducție, perioada post-decembristă este marcată de lipsuri, subfinanțare, absența investiţiilor şi pierderea de resurse umane. Au plecat mai întâi tehnicienii, atraşi de perspectiva unor dezvoltări private, și ulterior tinerii absolvenţi, dezamăgiţi de lipsa perspectivelor profesionale în țară și atrași de mirajul străinătății. Beneficiind însă de deschiderea politică internaţională, au fost restabilite sau realizate conexiuni noi, cu colegi din străinătate din laboratoare şi instituţii de prestigiu, care se bucurau de mare notorietate ştiinţifică. Laboratorul Plasmă de Temperatură Joasă și-a păstrat esenţa profesională, prin efortul unor oameni pasionaţi de profesie. Specialiştii au continuat să se formeze, astfel încât, la momentul înființării INFLPR în structura actuală, era pregătită şi maturizată o generaţie nouă de fizicieni cercetători, ce beneficiau de o formare profesională solidă. Pentru aceștia, elementele profesionale de bază, specifice şcolii tradiţionale româneşti, erau, ca o consecinţă a stagiilor în ţările europene, Japonia și SUA, foarte bine puse în valoare de elemente de management al cercetării folosite în străinătate”, explică dr. Gheorghe Dinescu, șef de laborator între anii 1996-2000 şi 2002-2006. Sub conducerea sa structura Laboratorului a evoluat către formarea unor colective de cercetare individualizate. Deja în anul 2002 erau fondate grupurile de cercetare Procese în Plasmă, Materiale și Suprafețe - PPMS, condus de dr. Gheorghe Dinescu, Procese Elementare în Plasmă și Aplicații - PEPA, coordonat de dr. Cristian Petrică Lungu și respectiv Plasme Tranziente Pulsate – PTP, condus de dr. Mihai Ganciu. Acestora li s-a adăugat din anul 2008 grupul de cercetare Acoperiri în plasmă, condus de dr. Cristina Surdu-Bob, structura laboratorului fiind consolidată sub conducerea şefilor de laborator dr. Agavni Surmeian (2006 - 2014) şi dr. Bogdana Mitu (2014 - prezent).

Prezentul, marcat de evoluții în prima linie a cunoașterii științifice

Excelența grupurilor de cercetare se manifestă astăzi în următoarele direcţii: Grupul de cercetare Procese în Plasmă, Materiale și Suprafețe - PPMS are contribuţii recunoscute internaţional în: 1) elaborarea de surse de plasmă rece cu funcționare la presiune joasă şi atmosferică; 2) sinteza nanomaterialelor pe bază de carbon (grafene verticale, nanofibre) pentru aplicaţii în energie, ca biointerfețe, cataliză; 3) obţinerea prin metodele plasmei a nanoparticulelor de metal şi oxizi, pentru aplicaţii în tehnologia de fuziune nucleară şi nanotehnologie; 4) depunerea de filme subţiri şi modificări ale suprafeţelor utilizând tehnici cu plasmă şi laseri (pulverizare magnetron, depunere chimică din faza de vapori asistată de plasmă, ablaţie laser); 5) procesarea membranelor nanometrice pentru aplicaţii în filtrare; 6) aplicaţii ale plasmelor imersate în lichide în domeniul protejării mediului (faza gazoasă şi lichidă) şi nanomaterialelor; 7) procese în plasmă şi diagnosticarea plasmelor.

Realizarea de surse de plasmă de presiune atmosferică a propulsat grupul de cercetare condus de dr. Gheorghe Dinescu în avangarda cunoașterii științifice și a recunoașterii internaționale. Primele surse au fost construite încă din anii 2000, când domeniul era la începuturile sale și stabilizarea descărcărilor era o provocare. Au urmat dezvoltări sistematice ale unor surse cu configurații de electrozi în contact cu plasma sau cu barieră de dielectric, bazate pe studii electrice, imagistice și spectrale, care au permis optimizarea funcționării pe durate lungi de timp. „În urma obținerii acestui tip de rezultate am fost solicitați de către centre de cercetare precum Demokritos şi Patras University din Grecia şi Charles University din Praga să producem și să comercializăm anumite surse de plasmă. Recent, am ajuns în poziția de a demonstra integrarea unor surse de plasmă de mari dimensiuni în sisteme pilot de procesare a materialelor textile în cadrul unui proiect MERA-NET dedicat dezvoltării de "Noi tipuri de acoperiri antibacteriene pe materiale textile și plastice cu eliberare controlată a agentului antibacterian", acronim PlasmaTex, implementat într-un parteneriat cu instituții de cercetare și transfer tehnologic din Belgia, Portugalia, Slovenia și o companie din România, DAVO SRL”, afirmă dr. Gheorghe Dinescu.

În domeniul materialelor bazate pe grafenă obținute în plasmă, grupul de cercetare din cadrul Laboratorului PTJ are de asemenea rezultate remarcabile, obținute prin cercetări sistematice derulate în proiecte de cercetare de tip CEEX, IDEI, TE şi PCCDI, ce se întind pe parcursul ultimilor 15 ani. „Metoda de sinteză în plasmă, implementată într-un sistem conceput integral de noi, şi brevetată prin cererea internațională EP3206728A1, a fost îmbunătățită, iar procesele au fost analizate prin controlul fin al parametrilor experimentali (Plasma Sources Sci. Technol. 19 2010 034016, link https://doi.org/10.1088/0963-0252/19/3/034016). Am dovedit că proprietățile unice ale nanopereților de carbon permit utilizarea lor, în urma funcționalizării, în cele mai variate aplicații. De exemplu, prin acoperirea cu oxid de ruteniu a materialului, am demonstrat valori impresionante ale capacității specifice și o densitate de energie comparabilă cu a microbateriilor pe bază de Li-ion. Rezultatele remarcabile au fost publicate împreună cu colaboratori din Franța și Canada în anul 2014, în revista cu factor de impact 10.325, Nano Energy, Vol. 10, (2014), pag. 288-294 (link https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285514002092)”, completează dr. Sorin Vizireanu.
În cadrul colaborărilor din programul internaţional Euratom, grupul de cercetare a elaborat metode de studiu a comportării suprafeţelor de wolfram, expuse simultan la temperaturi înalte şi plasmă. Temperaturile înalte au fost realizate utilizând descărcări cu catod cavitar. Au fost elaborate, de asemenea, tehnici de producere a nanoparticulelor de wolfram. Nanoparticulele au fost utilizate pentru studii de retenţie a Tritiului de către parteneri din străinătate (CEA, Franța) şi sunt în curs de desfăşurare experimente importante privind toxicitatea nanoparticulelor. De asemenea, au fost produse şi furnizate partenerilor externi nanoparticule pentru studii privind mobilizarea şi îndepărtarea acestora de pe suprafeţe, în cadrul unor cercetări de avangardă de tip Enabling Research, WPENR2-RO contract nr. 1EU-16/20.07.2017 Acronym STANDS („Study of Tritiated and non-tritiated dust Adhesion/re-suspension on Dedicated Surfaces”).