"DIAGNOSTICA PROCESARII CU PLASMA: NANOFIBRE VERSUS NANOPERETI DE CARBON"
IDEI

---

 

Contract de cercetare: PN-II-ID-PCE-2012-4-0629; Nr. 81/2013
Director de proiect: Dr. Gheorghe Dinescu, CS I, e-mail: dinescug@infim.ro
Autoritate Contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii
Finantare: Bugetul de stat
Durata conract: 37 luni

 

Institutii implicate in proiect:

Institutul National de Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei (INFLPR)
Laboratorul de Plasma de Temperatura Joasa
Grupul Procese in Plasma pentru Materiale Functionale si Suprafete

 

Echipa de cercetare:

Nr. crt.	Nume, Prenume	Calitatea
1.	Dinescu, Gheorghe	Director de Proiect
2.	Mitu, Bogdana	Cercetator Senior
3.	Dinescu, Maria	Cercetator Senior
4.	Vizireanu, Sorin	Cercetator Postdoctoral
5.	Lazea, Andrada	Cercetator Postdoctoral
6.	Filipescu, Mihaela	Cercetator Postdoctoral
7.	Ionita, Rosini	Cercetator Postdoctoral
8.	Acsente, Tomy	Cercetator Postdoctoral
9.	Bazavan, Marian	Cercetator, Lector
10.	Stancu, Claudia	Cercetator Postdoctoral
11.	Stancu, Cristian	Cercetator Postdoctoral
12.	Ionita, Daniela	Cercetator Postdoctoral
13.	Satulu, Veronica	Cercetator Postdoctoral
14.	Stoica, Daniel	Cercetator Postdoctoral
15.	Teodorescu, Maximilian	Cercetator Postdoctoral
16.	Marascu, Valentina	Masterand
17.	Niculae, Ion	Tehnician

 

Abstract

Cele mai avansate materiale nanostructurate sunt cele carbonice. Printre altele, peretii nanometrici de carbon (CNW) si fibrele nanometrice de carbon (CNF) au atras atentia datorita caracteristicilor lor fizice si chimice ce deriva din dimensionalitate redusa, forma si asimetrie. Anterior, am demonstrat cu succes obtinerea, in acelasi reactor de depunere, a CNW si CNF, printr-o tehnica bazata pe jet de plasma de radiofrecventa generata la presiune joasa. In acest proiect, propunem o investigatie completa a starii de plasma (in ceea ce priveste speciile atomice si moleculare, electroni, ioni, si energiile lor) cand este folosita la cresterea nanofibrelor de carbon, la cresterea nanoperetilor de carbon si in timpul trecerii parametrilor de proces de la valori corespunzatoare obtinerii CNF la cele obtinerii CNW. In corespondenta cu investigatia plasmei, vom realiza caracterizari (morfologie, structura) ale materialului depus la aceleasi valori ale parametrilor. Prin aceste doua abordari, ne propunem sa clarificam care sunt parametrii interni ai plasmei ce determina regimul de crestere a nanofibrelor, respectiv a nonoperetilor, si sa definim zona de comutare a cresterii intre cele doua regimuri. Cercetari foarte recente se concentraza pe nanomateriale hibride, ce constau din materiale asamblate din domenii de nanostructuri de tipuri diferite. Pe baza cunostintelor obtinute, vom incerca sa obtinem arhitecturi hibride constand din straturi succesive sau din domenii combinate ale CNF si CNW, fie prin comutarea repetata a regimului de crestere, fie prin cresterea lor simultana in zona de comutare a acestui regim.

 

Obiective specifice

Obiectivul proiectului este de a realiza, sub o monitorizare completa a regimului plasmei, sinteza de nanofibre si de pereti nanometrici de carbon si de a explora posibilitatea de crestere a unor nanomateriale hibride prin comutarea controlata a regimului de crestere de la nanofibre la pereti nanometrici. In mod concret se urmareste:
i) corelarea parametrilor interni ai plasmei cu parametri experimentali externi, pentru regimul de crestere a nanofibrelor, respectiv al peretilor nanometrici de carbon
ii) identificarea, in termenii parametrilor interni si externi, a regiunii de comutare a sintezei de la nanofibre la pereti nanometrici de carbon.

 

Rezultate estimate

In urma desfasurarii proiectului se vor obtine:
i) date stiintifice privitoare atat la regimul de sinteza in plasma a nanofibrelor de carbon, cat si la regimul de sinteza a peretilor nanometrici de carbon
ii) informatii privind posibilitatea elaborarii unui proces care sa conduca la obtinerea unor nanomateriale hibride bazate pe arhitecturi combinate fibre si pereti nanomatrici
iii) materiale nanostructurate de tipul nanofibrelor de carbon si de tipul peretilor nanometrici de carbon si teste de aplicabilitate ale acestora
iv) publicatii stiintifice.

 

Planul de realizare

Etapa I. Integrarea tehnicilor de diagnostică (spectroscopie optică de emisie, sonde Langmuir, spectrometrie de masă) în sistemul de depunere
Data raportare: Noiembrie 2013

Etapa II. Depunere de nanofibre şi pereţi nanometrici de carbon. Studii de diagnostica plasmei la valori ale parametrilor externi definiţi pentru creşterea CNF şi CNW
Data raportare: Noiembrie 2014

Raport Sintetic al Proiectului pentru perioada 2013 - 2014 (link)

Etapa III. Studii de diagnostica plasmei la valori ale parametrilor externi definiți pentru creșterea CNF. Investigarea proprietăților materialului în timpul variației parametrilor externi între valorile corespunzătoare regimului de creștere a CNF și a CNW
Data raportare: Decembrie 2015

Raport Sintetic al Proiectului pentru perioada 2013 - 2015 (link)

Etapa IV. Investigarea stării plasmei între valorile corespunzatoare regimului de creştere a CNF şi a CNW
Data raportare: Noiembrie 2016

Raport sintetic al Proiectului pentru perioada 2013 - 2016

 

Publicații cotate ISI

1. T.M. Dinh, A. Achour, S. Vizireanu, G. Dinescu, L. Nistor, K. Armstrong, D. Guay, D. Pech, Hydrous RuO2/carbon nanowalls hierarchical structures for all-solid-state ultrahigh-energy-density micro-supercapacitors, Nano Energy, 10, 288–294 (2014) (IF: 10,211)

2. E.C. Stancu, A.-M. Stanciuc, S. Vizireanu, C. Luculescu, L. Moldovan, A. Achour, G. Dinescu, Plasma functionalization of carbon nanowalls and its effect on attachment of fibroblast-like cells, Journal of Physics D: Applied Physics 47, 265203 (2014) (IF: 2,521)

3. A. Lazea-Stoyanova, M. Enculescu, S. Vizireanu, V. Mărăscu, G. Dinescu, Effects of process parameters on growth of metal particles by atmospheric pressure plasma jet, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 9, 3, 1241 – 1247 (2014) (IF: 1,123)

4. D.L. Cursaru, S. Vizireanu, S. Mihai, D. Ghiţă, D.S. Stoica, G. Dinescu, Friction and wear properties of carbon nanowalls coatings, Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures, 9, 3, 1105 – 1114 (2014) (IF: 1,123)

5. R. Ion, S. Vizireanu, C.E. Stancu, C. Luculescu, A. Cimpean, G. Dinescu, Surface plasma functionalization influences macrophage behavior on carbon nanowalls, Materials Science & Engineering C, 48, 118–125 (2015) (IF: 3,088)

6. M. Mozetic, A. Vesel, S.D. Stoica, S. Vizireanu, G. Dinescu, R. Zaplotnik, Oxygen atom loss coefficient of carbon nanowalls, Applied Surface Science 333, 207–213 (2015) (IF: 2,711)

7. C. Constantinescu, S. Vizireanu, V. Ion, G. Aldica, S.D. Stoica, A. LazeaStoyanova, A.-P. Alloncle, P. Delaporte, G. Dinescu, Laser-induced forward transfer of carbon nanowalls for soft electrodes fabrication, Applied Surface Science, Available online 14 September 2015 (IF: 2,711)

8. V. Mărăscu, S. Vizireanu, S.D. Stoica, V. Barna, A. Lazea-Stoyanova, G. Dinescu, FTIR investigation of the ageing process of carbon nanowalls, Romanian Reports in Physics, in press (2015) (IF: 1,517)

 

Prezentări invitate
1. S. Vizireanu, A. Lazea, T. Acsente, B. Mitu, G. Dinescu, Carbon nanowalls and metallic particles: synthesis by plasma and applications, 1st International Symposium on Nanoparticles/Nanomaterials and Applications (ISN2A), Caparica, Lisbon, Portugal, 20th-22th January 2014

2. G. Dinescu, S. Vizireanu, T. Acsente, B. Mitu, A. Lazea, D. Stoica, V. Marascu, Plasma Synthesis and Processing of Carbon Nanowalls and Submicron Metallic Particles, 27th International Symposium on the Physics of Ionized Gases (SPIG 2014) Belgrade, Serbia, 26th-29th August 2014

3. G. Dinescu, Control of application-related properties of carbon nanowalls synthesized by a plasma jet, Conference iPLasmaNano-V, Torremolinos, Malaga, Spain, September 28th-October 2nd 2014

4. G. Dinescu, A. Lazea-Stoyanova, T. Acsente, V.S. Teodorescu, V. Marascu, Growth of particles in plasma at low and atmospheric pressurestarting from metallic targets, 75th IUVSTA Workshop on Sheath Phenomena in Plasma Processing of Advanced Materials, 19th-23rd January 2015, Cerklje, Slovenia

 

Contribuții la conferințe internaționale
1. S. Vizireanu, S.D. Stoica, M.D. Ionita, A. Lazea, G. Dinescu, Modification of carbon nanowalls by plasma jets submerged in liquids, COST TD1208 Annual meeting, “Electrical discharges with liquids for future applications”, Lisboa, Portugal, 10-13 March 2014 (rezumat in Book of Abstracts, prezentare poster)

2. S.D. Stoica, S. Vizireanu, C.R. Luculescu, B. Mitu, G. Dinescu, Influence of nozzle geometry on the properties of CNW synthesized in a plasma jet, E-MRS 2014 Spring Meeting, Lille, France, May 26-30 2014 (G.PII. 24) (rezumat in Book of Abstracts, prezentare poster)

3. S. Vizireanu, E.C. Stancu, D. Ionita, C. Luculescu, A.M. Stanciuc, L. Moldovan, G. Dinescu, Response of fibroblast cells on plasma modified nanostructured carbon surfaces, BiomMedD’2014, Constanta, Romania, 17th-20th September 2014 (rezumat in Book of Abstracts, prezentare poster)

4. S. Vizireanu, S.D. Stoica, M.D. Ionita, B. Mitu, C.E. Stancu, A. LazeaStoyanova, C. Luculescu, L. Nistor, G. Dinescu, Plasma synthesis, processing and applications of carbon nanowalls, E-MRS 2015 Spring Meeting, May 11- 15, 2015, Lille, France (rezumat in Book of Abstracts, prezentare orala)

5. S. Vizireanu, M.D. Ionita, S.D. Stoica, M. Ionita, G. Dinescu, Modification of carbon nanowalls/water suspension by submerged plasma jets, 2nd Annual Meeting Barcelona - COST TD1208 - Electrical discharges with liquids for future applications, Barcelona, Spain, 23 - 26 February 2015 (rezumat in Book of Abstracts, prezentare poster)

6. S.D. Stoica, S. Vizireanu, C.R. Luculescu, M. Bazavan, B. Mitu, G. Dinescu, Influence of substrate temperature on the plasma and carbon material properties in a low pressure RF plasma jet deposition system, 32nd ICPIG, July 26-31, 2015, Iași, Romania (publicat in extensor in Proccedings - 4 pagini, prezentare poster) (P3.45)

7. V. Mărăscu, I. Chițescu, V. Barna, M.D. Ioniță, A. Lazea-Stoyanova, B. Mitu, G. Dinescu, Application of image recognition algorithms for statistical description of nano- and microstructured surfaces, 9th International Physics Conference of the Balkan Physical Union- BPU9, Istanbul University, 24-27 August, 2015, Turkey (rezumat in Book of Abstracts, prezentare poster)

 

Brevet internațional
Dr. Ita Junkar, Dr. Martina Modic, Dr. Alenka Vesel, Prof. Dr. Gheorghe Dinescu, Dr. Sorin Ionuț Vizireanu, Dr. Silviu-Daniel Stoica, Prof. Dr. Karin Stana Kleinschek, Prof. Dr. Miran Mozetic, Method of growing carbon nanowalls on a substrate, depus în Marea Britanie pe 13.10.2014, cu numărul 141805