Revista >> Septembrie 2024 [Nr. 266] >> Cover Story

Un maraton științific de excepție marca INFLPR: Conferința Internațională de Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației - Stiință și Tehnologie - ediția a doua

Dr. Bogdana Mitu, INFLPR

26 Septembrie 2024

În perioada 16-21 iunie s-a desfășurat în Delta Dunării cea de-a doua ediție a Conferinței Internaționale de Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației - Știință și Tehnologie (ICLPR-ST), eveniment care a unificat și pus în valoare caracterul interdisciplinar și complexitatea tematicilor de cercetare din cadrul Institutului Național pentru Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației (INFLPR), alături de contribuțiile partenerilor săi tradiționali din Europa și din lume, subliniind colaborarea internațională și diversitatea abordărilor științifice. Conferința, prezidată de prof. Valentin Crăciun, prof. Maria Dinescu, prof. Ion N. Mihăilescu și dr. Bogdana Mitu, a creat un spațiu propice pentru expunerea celor mai noi descoperiri și realizări în domeniul fizicii laserilor, plasmei și radiației, facilitând totodată un dialog deschis și un schimb valoros de idei între cercetători, mediul de afaceri și reprezentanți ai instituțiilor de top din România.

Evenimentul a fost deschis de reprezentanţi ai Ministerului Cercetării, Inovării şi Digitalizării, domnii Tudor Prisecaru, Secretar de stat, și Alexandru Ivan, Secretar de stat, dar şi ai autorităţilor locale: domnul Narcis Cătălin Constantin, primarul oraşului Măgurele. Aceștia au subliniat cât de importante sunt astfel de evenimente pentru comunitatea științifică și pentru progresele și inovațiile pe care le realizează această comunitate. În plus, toți invitații au accentuat importanța asigurării unei finanțări stabile și suficiente, în lipsa căreia cercetătorii români întâmpină dificultăți în accesarea resurselor, instrumentelor și oportunităților de colaborare necesare pentru a depăși limitele cunoașterii. Astfel, cercetarea științifică își poate atinge scopul de a promova creșterea economică prin crearea de locuri de muncă, susținerea industriilor și stimularea apariției unor noi piețe și tehnologii.
În deschidere, directorul general INFLPR, dr. Cristian Mihăilescu, a adresat un cuvânt de bun-venit participanților: „Ne-am dorit și am reușit să reunim cu acest prilej experți de top, cercetători și studenți din domeniile laserelor, fizicii plasmei și radiațiilor. Sperăm să încurajăm construirea unei rețele profesionale capabilă să conducă la conexiuni profesionale durabile. Cu prezența dumneavoastră de seamă și participarea activă la lucrările conferinței ne propunem să continuăm această tradiție mulți ani de acum înainte. Suntem profund onorați să vă avem alături la acest eveniment prestigios și sperăm că agenda noastră științifică și locația liniștită a conferinței vor oferi o experiență specială tuturor participanților.”

O suită de evenimente științifice de impact, încorporate în programul conferinței
Înaintea deschiderii oficiale a lucrărilor conferinței, INFLPR a organizat un workshop industrial cu participarea unor companii de profil, oferind o platformă pentru discuții aplicate între cercetători și specialiști din industrie. Acesta a fost precedat de o școală de vară, unde tinerii cercetători au beneficiat de cursuri susținute de membri ai board-ului științific internațional. Workshop-ul și școala de vară au facilitat transferul de cunoștințe, oferind atât o bază educațională solidă pentru participanți, cât și oportunități de colaborare între mediul academic și cel industrial, pregătind terenul pentru discuțiile avansate din cadrul conferinței.
Școala de vară a debutat cu prelegeri introductive susținute de prof. Peter Bruggeman de la Universitatea din Minnesota, SUA, despre plasme de temperatură joasă, care a explicat proprietățile lor esențiale și diferitele metode de generare a acestora, urmat de prof. Răzvan Dabu de la INFLPR, care a prezentat princiiple de bază asociate tehnologiei laserelor ultrarapide, bazate pe două inovații majore: oscilatori laser cu pulsuri femtosecunde și tehnica CPA (amplificarea pulsurilor laser cu derivă de frecvență).
Cea de a doua zi a Școlii de vară a cuprins o secțiune vastă dedicată procesării cu lasere ultrarapide. Prof. Koji Sugioka de la RIKEN, Japonia, a explicat pe scurt principiile de bază ale prelucrării 3D de materiale în volum cu lasere ultrarapide și a prezentat tehnici hibride de procesare și prototipare rapidă pentru fabricarea dispozitivelor micro și nanofuncționale. Prof. Răzvan Stoian de la Universitatea Jean Monnet din Franța, membru al diasporei românești, și-a centrat lecția pe utilizarea unor fascicule proiectate special pentru atingerea unei rezoluții optice avansate, cu accent pe o clasă specifică de fascicule nedifractive. Prin manipularea spațială, temporală și vectorială a ilustrat capacitatea lor de a structura materialele la scări extreme într-un mod controlat, reprezentând un pas esențial în procesarea inteligentă cu laser a materialelor.

Accente de ultimă modernitate au fost aduse în atenția participanților de dr. Marian Zamfirescu de la INFLPR, care a explicat principiile de bază asociate tehnologiilor cuantice și cum pot fi obținute microcavități optice ca posibile surse de fotoni cuplați (entangled photons), ce pot fi integrate în cipuri optice și sisteme optice pe fibră.
Ultima parte a zilei a fost dedicată tehnicilor de diagnosticare a plasmelor și ilustrării modului în care acestea contribuie la optimizarea unor procese extrem de diverse, de la depuneri de filme subțiri pentru dispozitive electronice la curățarea fără contact a obiectelor de patrimoniu cultural. Astfel, prof. Thomas Lippert, de la Paul Scherrer Institute, Elveția, a subliniat cursanților importanța analizării în detaliu a plasmei de ablație pentru a înțelege variațiile de compoziție și grosime ale filmelor subțiri obținute prin metoda de depunere laser pulsată (PLD). Acesta a ilustrat cum tehnicile avansate de diagnostică, precum spectrometria de masă cu rezoluție spațială, unghiulară și energetică, măsurătorile cu sonde și cele de imagistica plasmei cu rezoluție spațială și temporală permit investigarea dinamicii expansiunii plasmei și optimizarea compoziției materialului dorit. În completare, dr. Anton Nikiforov de la Universitatea din Ghent, Belgia, a expus metodele de detecție a speciilor chimice din plasmă, precum spectroscopia de emisie, actinometria, spectroscopia laser de absorbție și împrăștierea laser, și a demonstrat cum acestea pot conduce la înțelegerea proceselor din plasmă în vederea dezvoltării de aplicații în energie și tratamente de suprafață. Exemplele au demonstrat rolul descărcărilor pulsate în procese chimice, cum ar fi reformarea gazului natural și a hidrocarburilor grele în compuși valoroși precum etilena și hidrogenul.
Școala de vară a fost animată de două sesiuni dedicate unor scurte prezentări orale ale contribuțiilor de tip poster ale masteranzilor și doctoranzilor în cadrul conferinței. Ei au avut la dispoziție un timp limitat de numai trei minute fiecare pentru a-și expune motivația temei de cercetare, principalele rezultate cu accent pe contribuția personală, precum și concluziile studiului. Acestea au permis celor mai tineri cercetători să își exerseze discursul științific, permițând în același timp membrilor Comitetului Științififc Internațional să își facă o primă impresie asupra lucrărilor în vederea acordării premiilor pentru cel mai bune postere.
Workshopul industrial a reprezentat o platformă de integrare a intereselor științifice cu cele ale companiilor industriale, precum și o reînnoire a oportunităților de colaborare și deschiderea de noi direcții de acțiune în contextul actual. Dr. Marian Zamfirescu a prezentat realizările Centrului de Tehnologii Avansate cu Laser - CETAL după 10 ani de existență și, împreună cu colegii din departament, a ilustrat prin exemple concrete contribuțiile aduse de acest centru la cercetarea industrială din România prin dezvoltarea de metode predictive, dezvoltare de produse și servicii, precum și tehnologii ajunse la stadiul de transfer sau deja transferate către industrie. Dr. Nicu Scărișoreanu a făcut cunoscute participanților capacitățile de cercetare industrială existente în Centrul de Inovare în Fotonică și Plasmă pentru Materiale și Tehnologii Avansate – FOTOPLASMAT, în contextul lansării Programului Creștere Inteligentă, Digitalizare și Instrumente Financiare 2021-2027 (PoCIDIF) cofinanțat din Fondul European de Dezvoltare Regională (monofond – FEDR), pentru sprijinirea implementării strategiei naționale sau regionale de specializare inteligentă.
Desigur, nu puteau lipsi colegii de la Institutul Național de Microtehnologie, prin dr. Andrei Avram, cu prezentarea privitoare la Platforma Națională de Tehnologii Semiconductoare (NPST). Aceasta își propune să angajeze cei mai relevanți actori publici de cercetare-dezvoltare și inovare din România într-un proiect coerent și de amploare în domeniul strategic al tehnologiilor semiconductoare. Inițiativa NPST se concentrează pe accelerarea transformării de rezultate de cercetare avansate, dar cu nivel de maturitate tehnologică scăzută, în componente și sisteme pentru validare industrială, implicând procese de integrare a semiconductorilor. Implementarea va fi realizată prin dezvoltarea unor facilități de linie pilot, folosind echipamente de vârf, care vor permite transferul rezultatelor R&DI către partenerii industriali, pregătiți pentru lansarea de noi produse pe piață în acord cu politicile industriale ale UE, susținând în același timp inițiativele de digitalizare și cele Green Deal.
Workshop-ul a inclus și prezentări ale companiilor interesate de tematica conferinței, care au evidențiat expertiza lor și posibilitățile de colaborare, inclusiv pentru realizarea transferului tehnologic. Cosmin-Dumitru Ioaneș, reprezentant INNO Robotics, a ilustrat profilul companiei de consultanță privind soluțiile de automatizare până la dezvoltarea conceptului, proiectare, fabricare, instalare, instruire, garanție și mentenanță și aplicabilitatea acestora în industrii precum cea aeronautică, auto, electronică. Marcel Vârlan de la MICRO NANO TECH a explicat planul de dezvoltare a companiei în colaborare cu INFLPR pentru a-și dezvolta propria direcție de microprocesare laser, cu scopul final de a oferi pe piață produse cu caracteristici tehnice îmbunătățite la cel mai mic cost posibil pentru operatorii economici români și internaționali. Compania East Electric, prin dl. Octavian Stocklosa, a demonstrat fezabilitatea și eficacitatea tehnologiei de sudare cu laser în fabricarea bateriilor, la care s-a ajuns în urma unor procese de prototipare iterativă și testări riguroase. Marius Hărătău de la compania INFOSEC CENTER a prezentat participanților la workshop abordarea companiei privind îmbunătățirea biosecurității și a productivității agricole prin integrarea senzorilor bazați pe semiconductori, a tehnicilor analitice predictive avansate și automatizării conduse de monitorizare. Compania Business Future Solutions reprezentată de dl. Dorin Aurelian Iuscu a prezentat expertiza companiei în implementarea unor metode avansate de tip Integrarea Design for Six Sigma (DFSS) și Design of Experiments (DOE). Acestea oferă o abordare structurată și riguroasă pentru cercetare și dezvoltare, cu rezultate semnificative atât prin reducerea timpului și costurilor de optimizare, ce pot fi elemente decisive în implementarea pe piață a unui produs.

Lucrările conferinței – un regal științific
Conferința a îmbinat sesiuni de prelegeri plenare cu lecții invitate ale unor experți de pe 4 continente, cu înaltă recunoaștere internațională. Prezentările acestora au abordat de la aspecte fundamentale, de diagnostică și modelare, și până la aplicațiile dezvoltate cu ajutorul laserilor, plasmei și radiațiilor în știința mediului, științele vieții și energie, explorând în același timp tehnologii vizionare orientate spre asigurarea unui viitor sustenabil.
Prelegerile plenare au acoperit cei trei piloni principali ai conferinței prin lucrările prezenate de personalități științifice de vârf. În deschidere, Prof. Richard van de Sanden de la Universitatea Tehnologică Eindhoven, Olanda, a discutat despre noile posibilități de generare a energiei prin conversia chimică asistată de plasmă, ilustrând atât avantajele, cât și stadiul actual în domeniu și posibilele limitări. Prof. Douglas Christey de la Universitatea Tulane, USA, a expus progresele obținute în procesarea fotonică de mare viteză a nanostructurilor din oxizi de metale de tranziție. Acesta a prezentat și o scurtă istorie a colaborării sale îndelungate cu INFLPR, ilustrând legăturile durabile create cu cercetătorii institutului. Prof. Nadezhda Bulgakova de la Centrul HiLASE din Republica Cehă a explorat interacțiunea radiației laser de înaltă intensitate cu materia, subliniind atât aspecte experimentale, cât și teoretice.

Lecțiile invitate au acoperit într-o manieră excepțională tematicile conferinței, evidențiind complementaritatea și interdisciplinaritatea ca elemente comune în abordările actuale. În domeniul macro și microfabricării și nanomaterialelor, Prof. Ya Cheng – China a demonstrat utilizarea unor tehnici inovatoare cu laser pentru microfabricarea structurilor 3D la scară macro prin procesare de materiale transparente în volum, iar dr. Camelia Ghimbeu - Franța a prezentat rezultatele privind fabricarea aditivă a electrozilor de carbon poros pentru supercapacitori. Prof. Jörg Lindner din Germania a demonstrat participanților cum pot fi realizate investigații la rezoluție subatomică privind câmpurile electrice cu ajutorul Microscopiei Electronice in Transmisie cu Baleiaj (STEM).
Domeniul materialelor ce prezintă procese de conversie energetică a fost ilustrat de lecțiile prof. Daniel Vizman de la Universitatea de Vest din Timișoara care a prezentat rezultate privind creșterea și caracterizarea cristalelor de fluoruri dopate cu ioni de Er3+ pentru care s-a observat o luminiscență UV asociată cu centrele izolate Er3+ la concentrații scăzute de dopant, ce deschid noi posibile aplicații. Prof. Hendrik Swart din Africa de Sud a discutat despre dezvoltarea unor nanofosfori cu proprietăți de conversie superioară cu durabilitate și o reutilizabilitate remarcabile pe parcursul mai multor cicluri termice, cu sensibilități impresionante și rezoluția temperaturii notabilă care indică potențialul lor pentru aplicații în nanotermometria luminescentă.
Sfera aplicațiilor procesării cu laseri și plasmă în domeniul biomaterialelor a fost acoperită de lecțiile prof. Achim Walter Hassel – Austria care a propus combinarea procesării laser cu pulsuri de femtosecunde cu anodizarea electrochimică pentru îmbunătățirea bioimplanturilor din titan, în timp ce dr. Andrea Zille - Portugalia a expus ultimele rezultate în dezvoltarea de pansamente avansate bazate pe nano compozite din celuloză bacteriană. Cercetările în domeniul tehnologiilor cu plasmă au demonstrat un potențial remarcabil în rezolvarea provocărilor societale, așa cum a scos în evidență dr. Ronny Brandenburg – Germania prin exemplele privind tratarea apei, procesării biomasei, precum și în domeniul vindecării rănilor și tratamentului cancerului. Prof. Ester Marotta - Italia a detaliat o nouă strategie pentru degradarea substanțelor perfluoroalchilice utilizând carbon activ granular în combinație cu descărcări auto-pulsate, iar dr. Nevena Puac - Serbia a discutat despre aplicațiile plasmei în agricultură și biomedicină. Dr. Amaël Caillard din Franța a prezentat rezultate privind sinteza nanomaterialelor electrocatalitice pentru stocarea hidrogenului și aplicațiile lor în celulele de combustie. Aceste prelegeri invitate au fost completate de cea a prof. Vasco Guerra - Portugalia care a exemplificat rezultatele modelării descărcărilor de nanosecunde utilizând o metodă Monte Carlo, subliniind importanța acestor procese rapide în ingineria plasmei.

Multe dintre lecțiile invitate ale conferinței au demonstrat cum inteligența artificială este aplicată în domeniile de cercetare specifice conferinței. Astfel, prof. Yongfeng Lu - SUA a combinat spectroscopia de disociere indusă de laser (LIBS) cu inteligența artificială pentru a înțelege și prezice coroziunea unor aliaje Al-Mg, pentru a determina dacă au atins gradul de sensibilizare peste prag (DoS) care poate necesita activități de întreținere sau reparații. Prof. Masaharu Shiratani - Japonia a discutat despre posibilități neconvenționale de control al proprietăților filmelor subțiri obținute prin depunere chimică din fază de vapori asistată de plasmă, precum utilizarea plasmelor pulsate sau modulate sau reglarea interfeței prin straturi tampon și a exemplificat cum se poate utiliza învățarea automată în astfel de procese. Dr. Riccardo Rossi din Italia a ilustrat o soluție bazată pe învățare automată și tehnici adaptive, compatibile cu orizontul temporal real al evenimentelor, pentru predicția disrupțiilor în reactoare nucleare de fuziune, subliniind aplicabilitatea în siguranța energetică.
În cadrul conferinței s-a desfășurat un simpozion dedicat rețelei laserilor de mare putere, în cadrul căruia s-a remarcat lecția invitată a dr. Fabrizio Consoli din Italia care a explicat cum se generează impulsurile electromagnetice (EMP) la interacția radiației de mare putere cu materia și riscurile generate de apariția acestora atât pentru personalul uman, cât și pentru dispozitivele electronice amplasate în interiorul dar și în exteriorul camerei de vid. În același timp, acesta a oferit o prezentare actualizată a surselor EMP generate de laser, concentrându-se asupra aplicațiilor asociate cu impulsuri laser cu durate variind de la nanosecunde la femtosecunde. Simpozionul a inclus o pleiadă de prezentări ale cercetătorilor din rețeaua laserelor de mare putere privind imagistica bazată pe radiație gamma, sau radiația de tranziție coerentă, simulări privind focalizarea fasciculelor de particule accelerate prin plasmă laser și a oscilațiilor betatron, dar și evaluarea iradierii cu protoni a celulelor canceroase.
Lucrările conferinței au fost completate de prezentările în sesiuni orale și poster. Cele 36 de prezentări orale din cadrul conferinței au fost selectate în urma unei competiții riguroase realizată de membrii Comitetului Științific Internațional, aducând un plus de valoare și inovație conferinței prin expunerea celor mai recente rezultate obținute de participanți în domeniile fundamentale și aplicative legate de fizica laserilor, plasmei și radiației. Dintre acestea, 11 au fost susținute de cei mai tineri membri ai comunității științifice de profil, respectiv masteranzi si doctoranzi, care au și intrat în competiția pentru cea mai bună prezentare orală. Premianții acestei secțiuni au fost doctorandul Lucas Johannes Bartel Erasmus de la University of the Free State, Republica Africa de Sud, cu prezentarea Synthesis and modeling of Sm2+ doped phosphors in luminescent solar concentrator devices - Sinteza și modelarea fosforilor dopați cu Sm2+ în dispozitive concentratoare solare luminescente și respectiv masteranda Ligia Maria Pomârjanschi de la INFLPR, care a prezentat lucrarea Neural networks for turbulent transport prediction in a simplified model of tokamak plasmas - Rețele neuronale pentru predicția transportului turbulent într-un model simplificat al plasmei de tokamak.
Sesiunile de postere, organizate în două dintre după-amiezile conferinței, au constituit prin cele 102 prezentări un prilej excelent pentru participanți de a-și expune cele mai semnificative progrese în cercetarea din domeniul opticii, laserilor și fotonicii, noi tendințe în sinteza și procesarea filmelor subțiri și nanomaterialelor, precum și aplicații moderne în științele mediului, sănătate și energie. Lucrările au evidențiat avansul în domeniul tehnologiilor inovative, cum ar fi soluțiile avansate pentru purificarea aerului și apei, sinteza materialelor cu proprietăți controlabile pentru dezvoltarea de sisteme de înaltă performanță, și utilizarea laserelor în medicină și mediu. Sesiunile au fost extrem de animate, fiind cadrul optim pentru cercetători de a-și împărtăși experiența, modul în care au abordat anumite provocări ale cercetărilor întreprinse, dar și de a discuta posibile dezvoltări ulterioare în studiile lor și inițierea unor noi colaborări cu membrii comunității. În plus, cei 21 de masteranzi și doctoranzi au avut oportunitatea de a discuta și explica în detaliu lucrările lor în fața membrilor Comitetului Științific Internațional, primind sfaturi extrem de valoroase pentru completarea studiilor prezentate. În urma unor deliberări extrem de strânse, câștigătorii desemnați pentru cel mai bun poster au fost masteranda al Universității din București, Ana Maria Popa, cu lucrarea intitulată Development of a room temperature chemiresistive ammonia gas sensor - Dezvoltarea unui senzor chimirezistiv pentru detecția amoniacului la temperatura camerei și, respectiv, doctorandul Ioan Ghițiu de la INFLPR, care a convins cu prezentarea sa privind Perovskite thin films ferroelectric domain analysis - Analiza domeniilor ferroelectrice în filme subțiri de perovskit.