O echipa de cercetatori romani din cadrul Centrului de Stiinta Suprafetei si Nanotehnologie al Universitatii Politehnice Bucuresti, condusa de Prof. Dr.rer.nat. Marius Enachescu – specialist international in fizica suprafetei, a realizat in premiera in Romania celule solare de generatia a 3-a pe baza de nanotuburi de carbon produse in laboratorul si cu echipamentele proprii. Cele mai importante proprietati ale nanotuburilor de carbon obtinute, tuburi de peste 40.000 de ori mai subtiri decat un fir de par, sunt capacitatea lor de conducator de energie electrica – de 1000 ori mai mare decat a cuprului, aproximativ aceeasi duritate ca si diamantul (cel mai dur material din natura), rezistenta mecanica de intindere de ~14 ori superioara Kevlarului si capacitatea de conductor termic aproape egala cu a aluminiului.
Comunicatul de presa prezinta realizarile stiintifice deosebite obtinute in cadrul desfasurarii Proiectului, de la inceperea acestuia 16.06.2010 si pana in momentul de fata.
Proiectul adreseaza doua dintre cele mai importante tematici de real interes actual pe plan european si international si anume:
– ameliorarea apelor reziduale – contributii practice la politica verde, a unui mediu nepoluat.
– aplicatii de depoluare a mediului si energiile curate, regenerabile
Cele mai importante obiective ale Proiectului au fost deja atinse, si anume implementarea SPFM (Scanning Polarization Force Microscopy), producerea nanocompozitelor pe baza de nanotuburi de carbon si producerea de celule solare de generatia 3-a bazate pe nanotuburi de carbon.
Obiectivele strategice ale proiectului au fost indeplinite dupa cum urmeaza:
– Caracterizarea SPFM si ameliorarea apelor reziduale unde au fost propuse ca obiective speciale:
1.1 determinarea distributiei spatiale (cu rezolutie nanometrica) a filmelor de lichide ce uda suprafetele, folosind SPFM. De asemenea, folosind aceeasi tehnica, s-a determinat distributia la scara nanometrica a ionilor pe suprafetele acoperite cu filme moleculare subtiri de lichide, mobilitatea acestora si reactiile de schimb cu substratul.
1.2 determinarea structurii si a configuratiei moleculelor din solutiile lichide ce se afla in contact cu suprafetele mineralelor din sol, folosind tehnici de spectroscopie, de preferinta Sum Frequency Generation (SFG) sau microscopie Raman.
1.3 determinarea rolului straturilor moleculare la modificarea structurii moleculare la interfata, la modificarea nivelului de udare a suprafetei de interes si la blocarea atat a difuziei ionilor cat si a reactiilor dintre ionii din substantele toxice si substrat.
– Producerea si caracterizarea nanocompozitelor bazate pe nanotuburi de carbon, unde a fost urmarita realizarea obiectivelor speciale:
1.4 producerea controlata, caracterizarea si optimizarea depunerilor de nanotuburi de carbon folosind tehnica de ablatie laser:
caracterizarea proprietatilor de adeziune si durabilitate locala a nanotuburilor la substratul folosit, prin masuratori de forte de adeziune si nanoindentari folosind tehnica AFM si de asemenea investigarea conductivitatii electronice locale prin masurarea caracteristicii curent-tensiune locale folosind cantilevere AFM conductoare.
caracterizarea spatio-morfologica a nanotuburilor de carbon folosind STM-AFM (Scanning Tunneling Microcopy – Atomic Force Microscopy), precum si SEM (Scanning Electron Microscopy) si TEM (Transmission Electron Microscopy), microscopie Raman, confocala
1.5 celule solare de generatia 3-a bazate pe nanotuburi de carbon: straturi subtiri ca matrici organice continand nanotuburi de carbon electrozi transparenti pe baza de nanotuburi de carbon
Prin foarte buna implementare a strategiei proiectului, echipa de cercetare, condusa de catre Profesor Dr.rer.nat. Marius Enachescu – specialist de renume international – a obtinut rezultate deosebite in atingerea obiectivelor propuse. Profesorul Enachescu s-a intors in Romania in 2009 dupa 15 ani petrecuti in marile laboratoare ale lumii printre care Lawrence Berkeley National Laboratory, California (USA), si a constituit la Universitatea Politehnica Bucuresti una dintre cele mai performante echipe de cercetare din fizica romaneasca actuala. Impreuna cu echipa sa Prof. Enachescu a creat prima camera de ablatie laser pentru producerea de nanotuburi de carbon din Romania, tehnologie aflata in prezent in doar cateva alte state ale lumii.
Rezultatele obtinute in proiect:
– implementarea cu succes in Romania a celei mai avansate tehnici de caracterizare la scara nanometrica a unghiului de contact/udare, respectiv tehnica Scanning Polarization Force Microscopy (SPFM);
– implementarea cu succes in Romania a unuia dintre cele mai performante sisteme de ablatie laser in regim pulsatoriu si anume un sistem de ablatie asistata de un laser cu excimer operabil in mediu de vid inalt si ultra-inalt pentru cresterea de straturi ultra-subtiri, plecand de la monostraturi atomice. Sistemul este echipat cu RHEED pentru monitorizarea si numararea cresterii straturilor atomice;
– proiectarea si realizarea unui design inovator pentru o camera de ablatie destinata cresterii nanostructurilor de carbon prin implementarea tehnicii de ablatie in regim pulsatoriu asistata de un laser cu excimer.
Prin utilizarea cu precadere a acestor tehnici unice in Romania, in cadrul desfasurarii activitatilor de cercetare necesare atingerii obiectivelor Proiectului, a fost posibila obtinerea unor rezultate stiintifice de cea mai mare valoare stiintifica, nu numai pe plan national, dar si international. Intre acestea se pot enumera:
– determinarea la scara nanometrica a unghiurilor de udare ale nanopicaturilor de lichide prin tehnica SPFM si determinarea distributiei lor spatiale
– caracterizarea efectului de coroziune la scara micro si nanometrica prin tehnica SPFM
– realizarea unei game variate de nano-structuri de carbon prin tehnica de ablatie laser in regim pulsatoriu, si anume: grafene, nano-onions si nanotuburi de carbon cu un singur perete (SWCNTs)
– implementarea de celule solare de generatia a 3-a
– inceperea procesului de brevetare a design-ului camerei de ablatie destinata cresterii nanostructurilor de carbon folosind tehnica de ablatie laser cu excimer.
Rezultatele Proiectului au fost astfel prezentate si recunoscute de comunitatea stiintifica interna si internationala in urma prezentarii acestora in cadrul unor conferinte interne si internationale de specialitate sau prin publicarea acestora in reviste si publicatii de specialitate interne si internationale, i.e., 7 articole ISI acceptate si/sau trimise spre publicare, 2 articole publicate la conferinte, 12 participari la conferinte in Romania si strainatate.
