Revista >> Noiembrie 2010 [Nr. 130] >> Cover Story

Nanomateriale bazate pe carbon – noul front high-tech pentru IMT București

Alexandru Batali

01 Decembrie 2010

Premiul Nobel pentru fizică a fost câştigat în 2010 pentru cercetări în domeniul structurii atomilor de carbon, studii care au determinat „lucrări revoluţionare asupra grafenei“. Noile materiale reprezintă, în mod cert, un front al ştiintei foarte promiţător, oportunitate sesizată şi de IMT-Bucureşti, care va pune foarte curând bazele unui Centru de nanomateriale bazate pe carbon (CENASIC), o nouă direcţie de dezvoltare pentru institut şi pentru cercetarea românească. În România, dezvoltarea micro şi nanotehnologiilor se leagă semnificativ de numele Academicianului Dan Dascălu, directorul general al IMT Bucureşti, care, de-a lungul a aproape două decenii de când conduce institutul, a reuşit să redea acest domeniu al „microscopicului“ lumii macro, respiraţiei universale.

CENASIC este unul dintre cele 20 de proiecte de dezvoltare a infrastructurii de cercetare câştigate de instituţii publice din România prin Programul Operaţional Sectorial Creşterea Competitivităţii Economice. Iese în evidenţă faptul că proiectul Centrului de nanomateriale s-a clasat cu cel mai mare punctaj din competiţie, deşi acesta nu este domeniul de bază al IMT. Ce expertiză a acumulat IMT în acest domeniu relativ nou?

Academician Dan Dascălu
Director general IMT Bucureşti

Aş vrea să menţionez mai întâi faptul că, deşi denumirea IMT este aceea de institut naţional de cercetare “pentru microtehnologie”, în fapt, în momentul de faţă, toate compartimentele mari de cercetare ale institutului sunt implicate în cercetarea din domeniul nanotehnologiilor. Câştigarea unui proiect “mare” de infrastructură în domeniul nanomaterialelor marchează cu adevărat o nouă etapă, pentru că IMT va avea posibilitatea să sintetizeze materiale de prim interes pentru diverse dispozitive şi sisteme. Noua infrastructură se va numi „Centrul de cercetare pentru nanotehnologii dedicate sistemelor integrate şi nanomateriale avansate pe bază de carbon“ (CENASIC). Proiectul are drept ţintă dezvoltarea de noi domenii de cercetare, cu un mare potenţial aplicativ, în concordanţă cu cele mai bune modele şi strategii din cadrul Uniunii Europene.

CENASIC va fi un centru în care cercetarea pleacă de la nivel de material, în principal de la nanomateriale carbonice. Printre acestea se numără şi grafena, material care constă dintr-un strat monoatomic de atomi de carbon, dispuşi într-o structură monocristalină bidimensională. Proprietăţile electronice extraordinare ale acestui material au făcut ca pentru descoperirea grafenei să se acorde Premiul Nobel după numai trei ani, un interval de timp foarte scurt. Proiectul a fost propus cu un an în urmă, când nimeni nu ştia unde va merge Nobelul pentru fizică în 2010. IMT are deja cercetări publicate sau în curs de publicare în legătură cu nanotuburile de carbon şi cu grafena. Centrul va permite şi fabricarea unor materiale semiconductoare de bandă largă, printre care carbura de siliciu şi nitrura de galiu, cu aplicaţii în electronica de putere şi, respectiv, în cea de frecvenţe înalte. Şi până acum cercetătorii din IMT au lucrat pe nitrura de galiu, dar aceasta era obţinută din străinătate.

Pe termen mediu şi lung care va fi rolul CENASIC?

Crearea CENASIC va fi un pas hotărâtor în implementarea strategiei IMT. Din punct de vedere al orientării tematice, al dotărilor prevăzute şi al potenţialului creativ dezvoltat, CENASIC va fi un centru unic la nivel naţional şi reprezentativ la nivel european. Centrul CENASIC se va constitui în furnizorul principal pe plan naţional de materiale, soluţii ştiinţifice şi tehnologice, instruire de personal, produse şi servicii în domeniul carbonului şi un promotor de referinţă al cooperării româneşti cu partenerii industriali europeni în domeniul nanotehnologiilor pentru sisteme integrate pe bază de materiale carbonice. Dotările care se realizează prin proiectul de infrastructură CENASIC sunt esenţiale pentru completarea bazei materiale a institutului. Este vorba de o nouă zonă de “cameră albă” (cameră curată) a IMT şi de echipamente care întregesc în mod fericit zestrea de dotări în “micro- şi nanofabricaţie” a IMT, ceea ce este esenţial pentru finalizarea cercetării şi pentru cooperarea cu industria. O aplicaţie importantă a materialelor care vor fi dezvoltate în CENASIC constă în realizarea de dispozitive destinate electronicii auto, în special datorită posibilităţii de funcţionare la temperaturi mai ridicate. Acest lucru este important în perspectiva creării în România a unui “cluster” de întreprinderi şi centre de cercetare-proiectare care lucrează pentru industria auto. Este una dintre puţinele industrii de înaltă tehnicitate care se dezvoltă în prezent în România. Orientarea către materialele carbonice utilizate în electronică (inclusiv senzoristică, aplicaţii medicale etc.) este încă la început. În lume există în prezent numai trei centre dedicate acestor materiale (în SUA, în Japonia, în Coreea de Sud). Totul arată însă că această activitate de cercetare va cunoaste în curând o dezvoltare rapidă şi România are şanse să fie “pe val”.

Aţi afirmat public că IMT Bucureşti doreşte să devină un spaţiu în care generaţiile mai tinere de cercetători să-şi poată realiza ambiţiile profesionale. Este acesta şi obiectivul principal al CENASIC?

Pentru a se putea vorbi de o nouă generaţie de cercetători, trebuie întrunite mai multe condiţii. Tinerii trebuie să aibă o formare de bază solidă, preferabil şi un doctorat obţinut la o universitate din străinătate. Ce poate institutul să ofere este o bază materială de nivel mondial şi o organizare flexibilă, care stimulează iniţiativa şi colaborarea, peste graniţele administrative şi cele create de formarea în discipline diferite. Deşi în CENASIC nu va exista o limitare de vârstă, fără îndoială că acest centru va reprezenta o şansă pentru o nouă generaţie de cercetători. Deja există zone din IMT (de pildă “Centrul de Nanotehnologii”) în care tinerii predomină şi sunt “în faţă”. IMT va duce însă o politică intensă de racolare de noi talente – în particular din diaspora şi din rândul românilor aflaţi în prezent la studii. Această campanie va fi demarată încă din anul 2011, având în vedere faptul că, foarte curând, vom inaugura o nouă zonă tehnologică care va face corp comun cu viitorul CENASIC. Un aspect interesant este legat şi de derularea în IMT a unui proiect postdoctoral, care finanţează activitatea a 35 de bursieri, dintre care jumătate din IMT. Aceasta reprezintă o şansă de perfecţionare pentru specialiştii din IMT, dar şi pentru crearea de noi legături cu institute de cercetare şi universităţi care sunt active în micro- şi nanotehnologii. Bursierii la studii postdoctorale vor efectua şi stagii de pregătire în străinătate: ei vor fi bineveniţi în câteva institute din Europa cu care avem relaţii, dar, între timp, se prefigurează evenimente inedite, care până de curând păreau de neconceput. Într-adevăr, am început să primim şi noi în stagiu studenţi străini la studii postdoctorale, iar în 2011 aşteptăm ca un distins profesor universitar din Canada să lucreze câteva luni de zile în mijlocul cercetătorilor din IMT.

Încercaţi să puneţi în valoare resursa umană şi prin acţiuni de leadership, menite să consolideze domenii high-tech şi să genereze parteneriate reuşite între actorii implicaţi. De altfel, sunteţi partenerul român cu un număr record de proiecte europene în regim public-privat, toate legate de nanoelectronică. Ce rol joacă nanoelectronica în core business-ul IMT Bucureşti şi în dezvoltarea globală?

România a avut o industrie de semiconductori din anii ’60, iar din anul 1983 a avut o uzină de microelectronică. În anul 1990, S.C. Microelectronica S.A. a atins vârful său de producţie, dar dispariţia CAER (care asigura unele semifabricate – “chip”-uri de microprocesoare – şi piaţă de desfacere) a aruncat-o într-o criză profundă. Timp de patru ani (1993-1997), Institutul de Microtehnologie, proaspăt înfiinţat, a lucrat în această întreprindere, dezvoltând primele teme de cercetare în domeniul microsistemelor şi susţinând o microproducţie. În momentul în care a început să obţină primele dispozitive semiconductoare de putere în tehnologie microelectronică (o direcţie “pe val” în 1995), a fost silit să părăsească Microelectronica S.A. În general, anii ’90 au însemnat o ocazie pierdută pentru toată industria românească de semiconductori şi microelectronică, pentru că a fost o perioadă de “boom”, care a activat toate resursele existente în domeniu. S-a pierdut ocazia unor investiţii străine. Mulţi specialişti din domeniu au luat calea străinătăţii. În anul 2010 este greu să se mai vorbească de o industrie românească în domeniu (supravieţuiesc numai câteva SRL-uri). Acesta este un scenariu des întâlnit în estul Europei, inclusiv în unele locaţii din fosta RDG. De aceea, este surprinzător faptul că acum se vorbeşte în România de nanoelectronică. Există însă mai multe lucruri care au evoluat în paralel şi acum converg. Este vorba de investiţiile străine în industria auto din România, de crearea cu cinci ani în urmă a unui centru de proiectare şi testare al firmei Infineon Technologies (pe primul loc în lume în utilizarea nanoelectronicii în industria auto), de activitatea de durată a unor firme de proiectare a circuitelor integrate, dar şi de orientarea IMT spre micro- şi nanosisteme, domeniu care acum este “încorporat” de către nanoelectronică.

Pe lângă nanoelectronică şi nanomateriale, institutul are ca direcţie strategică nanomedicina. De ce sunt aplicaţiile biomedicale vitale? Ce proiecte speciale aţi iniţiat în această zonă?

Eforturile legate de cercetarea biomedicală cresc în amploare pe plan mondial, iar nanotehnologiile sunt esenţiale, pentru că materia vie însăşi este structurată la scară nanometrică. În “nanomedicină” se acţionează pe trei direcţii majore, legate respectiv de diagnoză, de tratament şi de regenerarea ţesuturilor. IMT participă la proiecte europene în domeniu, legate de aplicaţiile micro- şi nanotehnologiilor în domeniul biomedical, dar exemplele de mai jos sunt din programele naţionale. Este vorba de biosenzori şi, respectiv, de utilizarea nanoparticulelor. În primul caz este vorba de nanotuburi de carbon pentru detecţia acizilor nucleici cu potential oncogen, dar şi de detecţia cu ajutorul sistemelor hibride siliciu-proteine. În al doilea caz vorbim de utilizarea de nanoparticule multifuncţionale pentru tratament oncologic sau de nanoparticule folosite pentru regenerarea unei coenzime.

Care a fost viziunea managerială, strategia prin care aţi reuşit să transformaţi IMT într-unul dintre cele mai performante institute de cercetare din România şi din Europa? Ştiu că aţi explorat şi aţi mizat întotdeauna pe direcţii de dezvoltare total noi, care şi-au dovedit în timp viabilitatea.

Mai întâi, o precizare. IMT revendică un loc fruntaş în estul Europei (noile state membre). Pe plan naţional este important că putem colabora cu institute de prim rang, de la care avem ce învăţa. În plan personal pot menţiona câteva lucruri. Am finalizat primul doctorat din şcoala de dispozitive semiconductoare a Academicianului Mihai Drăgănescu, plecat dintre noi chiar în acest an. A existat şi o industrie de semiconductori, în care unii dintre noi
şi-au făcut ucenicia. Unul dintre lucrurile pe care le-am învăţat de la profesorul Mihai Drăgănescu încă de pe băncile facultăţii este că trebuie să te orientezi mereu spre lucruri noi, să nu te cantonezi în prezent. Când am fondat IMT am fixat obiective care erau noi, la limita posibilităţilor pe care le aveam atunci în ţară.

Colaborarea timpurie cu industria de semiconductori mi-a arătat că orice lucru bine făcut, în special în cercetarea experimentală şi, mai ales, în tehnologie, cere timp. De aceea, m-am înarmat cu multă răbdare, am devenit “imun” la eşecuri şi am exploatat oportunităţile apărute pe parcurs. Mai sunt şi alte “ingrediente” ale succesului: calitatea materialului uman şi masa critică. De aceea, succesul IMT este succesul unei echipe.