{"id":1867,"date":"2022-06-02T12:56:40","date_gmt":"2022-06-02T10:56:40","guid":{"rendered":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/?page_id=1867"},"modified":"2024-12-18T12:40:03","modified_gmt":"2024-12-18T10:40:03","slug":"contract-nanosec","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/language\/ro\/l3-ro\/l3\/l3c\/l3c-contracte-de-cercetare\/contract-nanosec\/","title":{"rendered":"Nanostructuri de tip perovskit dublu pentru dispozitive de conversie a energiei solare"},"content":{"rendered":"

Finan\u021bare prin:<\/strong>\u00a0Unitatea Executiv\u0103 pentru Finan\u021barea \u00cenv\u0103\u021b\u0103m\u00e2ntului Superior, a Cercet\u0103rii, Dezvolt\u0103rii \u0219i Inov\u0103rii, Programul 1 – Dezvoltarea sistemului na\u021bional de cercetare-dezvoltare, Tip proiect: Proiecte de cercetare pentru stimularea tinerelor echipe independente<\/p>\n

Contract nr.\u00a0<\/strong>TE 11\/ 05.05.2022
\nCOD:\u00a0<\/strong>PN-III-P1-1.1-TE-2021-0265<\/p>\n

Perioada de implementare<\/strong>:<\/strong> 15.05.2022 \u2013 14.05.2024
\nValoare contract: <\/strong>445715 lei
\nDirector proiect<\/strong>:<\/em><\/strong>\u00a0<\/strong>Andreea Georgiana BULAI<\/p>\n

\u00a0<\/strong><\/p>\n

Obiectivul general al proiectului<\/strong><\/span><\/p>\n

Obiectivul principal al proiectului NanoSEC este de a obtine noi dispozitive cu eficienta ridicata de conversie a energiei solare, competitive cu componentele fotonice comercializate, aducand astfel o contributie importanta in rezolvarea problemelor de mediu legate de folosirea combustibililor fosili.<\/p>\n

\u00a0<\/strong><\/p>\n

Abstract<\/strong><\/p>\n

Conversia energiei solare \u00een electricitate este scopul principal al ceretarilor din domeniul energiei regenerabile datorit\u0103 cererii tot mai mari la nivel global pentru energie \u0219i efectul negativ al gazelor de ser\u0103. Capacitatea actual\u0103 a dispozitivelor fotovoltaice este \u00eenc\u0103 limitat\u0103. Datorit\u0103 accesului intermitent la radia\u021bia solar\u0103, un mecanism separat de stocare a energiei, eficient \u0219i infensiv mediului este necesar pentru ca energia solar\u0103 s\u0103 \u00eenlocuiasc\u0103 cea a carburan\u021bilor. Dezvoltarea de celule fotoelectrochimice este o posibil\u0103 alternativ\u0103. Proiectul prezent se adreseaz\u0103 necesit\u0103\u021bii de a produce \u0219i stoca energie regenerabil\u0103 prin dezvoltarea de noi sisteme nanostructurate bazate pe materiale ferroelectrice oxidice de perovskit dublu pentru care rezultatele raportate recent au ar\u0103tat caracteristici promi\u021b\u0103toare. Materiale de \u00eenalt\u0103 calitate care s\u0103 absoarb\u0103 o mare parte din spectrul solar \u0219i care prezint\u0103 propriet\u0103\u021bi structurale, optice \u0219i ferroelectrice benefice pentru conversia eficienta a energiei solare \u00een electricitate se vor ob\u021bine folosind abla\u021bia laser \u0219i pulverizare magnetron cu impulsuri de mare putere. Vor fi considerate diferite sisteme nanostructurate \u0219i configura\u021bii multi-strat. Realizarea obiectivului general al acestui proiect va aduce o contribu\u021bie semnificativ\u0103 la sustenabilitatea \u0219i comercializarea dispozitivelor fotonice ca surse de energie regenerabil\u0103.<\/p>\n

 <\/p>\n

\u00a0<\/strong>Echipa proiectului:<\/strong><\/p>\n

    \n
  1. Georgiana BULAI , CS III, ICI-DSESN<\/li>\n
  2. Vasile TIRON, CS II, ICI-DSESN<\/li>\n
  3. Felicia GHEORGHIU, CS III, ICI-DSESN<\/li>\n
  4. Adrian BORHAN, Asistent universitar, Facultatea de Chimie<\/li>\n
  5. Francisca HUSANU, Doctorand, Facultatea de Fizica<\/li>\n<\/ol>\n

     <\/p>\n

    Impactul \u0219tiin\u021bific asumat \u0219i ob\u021binut a fost bazat pe sinteza de materiale sub form\u0103 de strat sub\u021bire cu propriet\u0103\u021bi structurale, optice \u0219i piezo\/ferroelectrice optimizate pentru folosirea acestora \u00een dispozitive de conversie a energiei solare cu eficacitate ridicat\u0103. Acest lucru a fost realizat prin folosirea a dou\u0103 metode de depunere de straturi sub\u021biri: depunerea prin abla\u021bie laser \u0219i pulverizare magnetron (\u00een special cea de pulverizarea magnetron cu impulsuri electrice de mare putere). Metodele de analiz\u0103 utilizate au permis eviden\u021bierea modului \u00een care propriet\u0103\u021bile structurale, chimice, optice \u0219i electrice ale e\u0219antioanelor au fost influen\u021bate de parametrii experimentali varia\u021bi. Astfel am putut identifica condi\u021biile de depunere optime (legate de temperatura \u0219i natura substratului folosit, presiune si compozi\u021bia gazului mixt introdus \u00een incint\u0103, caracteristicile pulsului de desc\u0103rcare magnetron) pentru a ob\u021bine un strat sub\u021bire cristalin cu banda interzisa mic\u0103 \u0219i r\u0103spuns feroelectric ridicat. Aplicabilitatea e\u0219antioanelor astfel ob\u021binute \u00een dispozitive de conversie a energiei solare a fost evaluat\u0103 prin analiza caracteristicii curent-tensiune si prin monitorizarea degrad\u0103rii diferi\u021bilor coloran\u021bi prin procese foto-, piezo- \u0219i foto-piezocatalitice.\u00a0<\/span><\/p>\n

    Impact major consta \u00een dezvoltarea unui procedeu de ob\u021binere de straturi sub\u021biri de perovskit pe baz\u0103 de ferit\u0103 de bismut cu adaos de crom, cu compozi\u021bie chimic\u0103 \u0219i structur\u0103 controlate prin ajustarea configura\u021biei de pulsuri a unui proces de pulverizare magnetron cu impulsuri bipolare de mare putere cu scopul de a fi folosite \u00een realizarea de dispozitive de conversie a energiei solare \u0219i mecanice. Acest procedeu a fost descris \u00een propunerea de brevet national nr. A 2023\/00781\/04.11.2023 submis c\u0103tre OSIM. Metoda implic\u0103 depunerea de straturi sub\u021biri pe substrat de sticl\u0103 acoperit de un strat conductor de oxid de staniu dopat cu fluor, folosind ca material surs\u0103 un aliaj de Bi<\/span>2<\/span>FeCr, iar ca gaz de lucru un amestec de argon \u0219i oxigen. Procedeul const\u0103 \u00een accelerarea diferen\u021biat\u0103 a speciilor ionice prezente \u00een plasma de desc\u0103rcare \u0219i astfel modificarea cantit\u0103\u021bilor de bismut, fier \u0219i crom din stratul sub\u021bire depus prin ajustarea amplitudinii, duratei \u0219i a timpului de \u00eent\u00e2rziere a pulsului de\u00a0 tensiune pozitiv\u0103. Accelerarea selectiv\u0103 poate fi realizat\u0103 inclusiv pentru straturi sub\u021biri de materiale dielectrice depuse pe substraturi izolatoare, izolate electric sau \u00eemp\u0103m\u00e2ntate. Odat\u0103 cu schimbarea compozi\u021biei chimice, at\u00e2t propriet\u0103\u021bile structurale c\u00e2t \u0219i cele feroelectrice sunt modificate.<\/span><\/p>\n

    \u00cen cadrul proiectului a fost evaluat\u0103 performan\u021ba straturilor sub\u021biri pe baz\u0103 de ferit\u0103 de bismut cu adaus de Cr \u00een procesul de divizare fotocatalitic\u0103 a apei pentru producerea eficient\u0103 de oxigen. Aceast\u0103 abordare este crucial\u0103 \u00een dezvoltarea tehnologiilor durabile pentru producerea de combustibili verzi, precum generarea de oxigen, av\u00e2nd implica\u021bii semnificative \u00een domeniul energiei \u0219i al sustenabilit\u0103\u021bii.\u00a0<\/span><\/p>\n

    Impactul \u0219tiin\u021bific poate fi cuantificat prin publicarea a trei articole \u0219i submiterea unui articol \u00een reviste cotate Web of Science cu factor de impact ridicat (zonele Q1 si Q2) \u0219i prin prezentarea rezultatelor ob\u021binute la 5 conferin\u021be interna\u021bionale.<\/span><\/p>\n

     <\/p>\n

     <\/p>\n

    \n
    \n
    \n

     <\/p>\n

    ETAPA I<\/strong><\/span><\/div>\n
    <\/div>\n
    \n

    Rezumat executiv al activit\u0103\u021bilor realizate:<\/u><\/p>\n<\/div>\n

    \n

    \u00cen perioada de implementare a etapei I au fost depuse straturi sub\u021biri de ferita de Bi (BFO) \u0219i ferit\u0103 de Bi dopat\u0103 cu Cr (BFCO) prin pulberizare magnetron \u0219i abla\u021bie laser. E\u0219antioanele au fost ob\u021binute \u00een diferite condi\u021bii experimentale folosind acela\u0219i material surs\u0103. Parametrii de depunere varia\u021bi au fost temperatura substratului, presiunea de oxigen sau de gaz mixt introdus \u00een incint\u0103 \u00een timpul depunerii \u0219i raportul Ar:O2<\/sub> al gazului folosit. Au fost folosite substraturi de siliciu monocristalin cu orientare cristalografic\u0103 (100), cuar\u021b \u0219i MgO.<\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Topografia \u0219i propriet\u0103\u021bile structurale ale straturilor depuse au fost analizate prin profilometrie, microscopie de for\u021b\u0103 atomic\u0103 \u0219i difrac\u021bie de raze X. Spectrele de transmisie au fost studiate prin spectroscopie UV-VIS iar l\u0103rgimile benzilor interzise au fost estimate din reprezent\u0103rile Tauc. Rezultatele de spectroscopie de retro-\u00eempr\u0103\u0219tiere Rutherford \u0219i spectroscopie de radia\u021bii X dispersiv\u0103 \u00een energie au oferit informa\u021bii cu privire la compozi\u021bia chimic\u0103 a e\u0219antioanelor \u0219i au ar\u0103tat o distribu\u021bie uniform\u0103 a principalelor elemente pe suprafa\u021b\u0103. Propriet\u0103\u021bile magnetice au fost analizate folosind magnetometrul cu prob\u0103 vibrant\u0103. Ciclurile de histerezis au fost \u00eenregistrate la temperatura camerei iar contribu\u021bia substratului a fost eliminat\u0103. Au fost ob\u021binute rezultate preliminare legate propriet\u0103\u021bile fotocatalitice de deteriorare a colorantului de albastru de metil.<\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Diseminarea rezultatelor<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Participare la conferin\u021b\u0103:<\/u><\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Oxide nanostructures for solar energy conversion devices, Vasile TIRON, Mihai CIOLAN, Ioana RADU, Adrian BORHAN, Felicia GHEORGHIU, Georgiana BULAI, 3NANO-22, 20-23 septembrie, Roma, Italia.<\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Articol publicat \u00een revist\u0103 cotat\u0103 Web of Science:<\/u><\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Rare earth effect on laser produced plasma dynamics during pulsed laser deposition of doped cobalt ferrite, Stefan Andrei Irimiciuc, Georgiana Bulai, Silviu Gurlui, Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, Volum 198, 2022, 106565.<\/a><\/p>\n<\/div>\n

    RAPORT \u0218TIIN\u021aIFIC 2022<\/a><\/div>\n
    \n

     <\/p>\n<\/div>\n

    \n
    \n<\/div>\n
    \n

     <\/p>\n<\/div>\n

    \n

    ETAPA II<\/strong><\/span><\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Rezumat executiv al activit\u0103\u021bilor realizate:<\/u><\/p>\n<\/div>\n

    \n

    \u00cen perioada de implementare a etapei II au fost analizate straturile sub\u021biri de ferit\u0103 de Bi (BFO) \u0219i ferit\u0103 de Bi dopat\u0103 cu Cr (BFCO) ob\u021binute \u00een etapa precedent\u0103 prin pulberizare magnetron \u0219i abla\u021bie laser. In acela\u0219i timp au fost depuse e\u0219antioane noi folosind tehnica HiPIMS \u0219i variind raportul Ar:O2<\/sub> al gazului mixt \u0219i presiunea gazului introdus \u00een timpul depunerii. Metodele de analiz\u0103 utilizate au permis eviden\u021bierea modului \u00een care propriet\u0103\u021bile structurale, chimice, optice \u0219i electrice ale e\u0219antioanelor au fost influen\u021bate de parametrii experimentali varia\u021bi. Astfel am putut identifica condi\u021biile de depunere optime pentru a ob\u021bine un strat sub\u021bire cristalin cu banda interzisa mic\u0103 \u0219i r\u0103spuns feroelectric ridicat \u0219i pentru a putea continua cu pasul urm\u0103tor al etapei II \u00een care materialul activ a fost \u00eencadrat \u00eentr-o structur\u0103 tip multistrat ce corespunde unui sistem de conversie a energiei solare. \u00cen cadrul acestei activit\u0103\u021bi au fost depuse straturi sub\u021biri de BFCO pe substraturi de sticl\u0103 acoperit\u0103 cu oxid de staniu dopat cu fluor (FTO) si indiu (ITO). Straturile de ITO si FTO au ac\u021bionat ca electrod transparent \u00een configura\u021bia tip multistrat a dispozitivului de conversie a energiei solare. Dup\u0103 analiza structurala, chimic\u0103 si electric\u0103 a acestor e\u0219antioane, pe suprafa\u021ba acestora au fost depu\u0219i electrozi superiori de cupru si aur. Caracteristica curent-tensiune a fost studiata folosind simulatorul solar Newport achizi\u021bionat \u00een cadrul proiectului \u00een aceast\u0103 etap\u0103 \u0219i o sursa Keithley. Au fost analizate \u0219i propriet\u0103\u021bile fotocatalitice \u0219i piezofotocatalice de degradare a colorantului de albastru de metil.<\/p>\n<\/div>\n

    \n

    Diseminarea rezultatelor<\/strong><\/p>\n

    \n<\/div>\n

    \n

    Particip\u0103ri la conferin\u021be:<\/u><\/p>\n

    V. Tiron, R. Jijie, A. Borhan, I. Dumitru, T. Matei, S. Gurlui, N. Cimpoesu, G. Bulai, Effect of RF Magnetron growth conditions on bismuth ferrite based thin film, International Conference on Materials Science & Nanotechnology, 23-25 octombrie 2023, Valencia, Spania.<\/p>\n

    V. Tiron, R. Jijie, I. Dumitru, S. Gurlui, T. Matei, N. Cimpoesu, G. Bulai, HiPIMS deposition of bismuth ferrite based thin films for solar energy conversion, International Conference on Plasma Physics and Applications, 14 \u2013 16 iunie 2023, Ia\u0219i, Romania.<\/u><\/p>\n

    T. Matei, V. Tiron, R. Jijie, G. Bulai, I.-L.\u00a0Velicu Piezo-enhanced photocatalytic activity of bismuth ferrite thin films deposited by reactive HiPIMS, International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science, 11-14 iulie 2023 Constanta, Romania.<\/p>\n<\/div>\n

    \n
      \n
    1. \n
        \n
      1. \n

        \n<\/li>\n<\/ol>\n<\/li>\n<\/ol>\n<\/div>\n

        \n

        Articole publicate \u00een reviste cotate Web of Science:<\/u><\/p>\n

        Tiron, V., Jijie, R., Matei, T., Velicu, I.-L., Gurlui, S., Bulai, G., Piezo-enhanced photocatalytic performance of bismuth ferrite-based thin film for organic pollutants degradation (2023) Coatings, 13 (8), art. no. 1416<\/a>.<\/p>\n

        Tiron, V., Jijie, R., Dumitru, I., Cimpoesu, N., Burducea, I., Iancu, D., Borhan, A., Gurlui, S., Bulai, G., Piezo-ferroelectric response of bismuth ferrite based thin films and their related photo\/piezocatalytic performance (2023) Ceramics International, 49 (12), pp. 20304-20314<\/a>.<\/p>\n

        Propunere de brevet<\/u><\/p>\n

        Tiron, V., Bulai, G., Procedeu de ob\u021binere de straturi subtiri pe baza de ferita de bismut cu adaos de crom pentru dispozitive de conversie a energiei solare, submis OSIM.<\/p>\n<\/div>\n

        \n

        RAPORT \u0218TIIN\u021aIFIC 2023<\/a><\/p>\n<\/div>\n

        \n

         <\/p>\n<\/div>\n

        \n
        \n<\/div>\n
        \n

         <\/p>\n<\/div>\n

        \n

        ETAPA III<\/strong><\/span><\/p>\n<\/div>\n

        \n

        Rezumat executiv al activit\u0103\u021bilor realizate:<\/u><\/p>\n<\/div>\n

        \n

        \u00cen perioada de implementare a etapei III au fost depuse \u0219i analizate structuri de tip multistrat pe baz\u0103 de ferit\u0103 de bismut dopat cu Cr (BFCO), oxid de zinc (ZnO) si oxid de nichel (NiO) folosind tehnica HiPIMS pe substrat de sticl\u0103 acoperit cu oxid de staniu dopat cu fluor (FTO). \u00a0Scopul acestor experimente a fost de a analiza influen\u021ba traturilor sub\u021biri adi\u021bionale asupra propriet\u0103\u021bilor structurale, optice, piezo\/ferroelectrice ale \u00eentregului sistem \u0219i de a studia eficacitatea structuri multistrat \u00een dispozitive de conversie a energiei solare. A doua activitate de cercetare s-a concentrat \u00een principal, pe evaluarea performan\u021bei straturilor sub\u021biri pe baz\u0103 de BFCO \u00een procesul de divizare fotocatalitic\u0103 a apei pentru producerea eficient\u0103 de oxigen. Aceast\u0103 abordare este crucial\u0103 \u00een dezvoltarea tehnologiilor durabile pentru producerea de combustibili verzi, precum generarea de oxigen, av\u00e2nd implica\u021bii semnificative \u00een domeniul energiei \u0219i al sustenabilit\u0103\u021bii. Prin studiile experimentale desf\u0103\u0219urate \u00een cadrul acestei activit\u0103\u021bi, ne-am propus s\u0103 ob\u021binem o \u00een\u021belegere mai profund\u0103 a eficien\u021bei \u0219i fiabilit\u0103\u021bii fotocatalizatorilor pe baz\u0103 de BFCO \u00een procesul de fotodivizare a apei \u00een generarea de O2<\/sub>. Datele demonstreaz\u0103 clar o corela\u021bie puternic\u0103 cu rezultatele evolu\u021biei oxigenului. In timp ce proba cu structura cristalin\u0103 tip perovskit prezint\u0103 o rat\u0103 de oxidare a apei de 10545.4 \u03bcmolL-1<\/sup>g-1<\/sup>h-1 <\/sup>, proba cu adaus de oxid de Bi prezint\u0103 o rat\u0103 remarcabil\u0103 de oxidare a apei de 12230.8 \u03bcmolL-1<\/sup>g-1<\/sup>h-1<\/sup>, reflect\u00e2nd o \u00eembun\u0103t\u0103\u021bire semnificativ\u0103 fa\u021b\u0103 de materialul \u201epur\u201d. Aceast\u0103 tendin\u021b\u0103 evident\u0103 red\u0103 impactul semnificativ al coexistentei excesului de oxid de bismut asupra performan\u021bei fotocatalitice nu numai \u00een contextul evolu\u021biei oxigenului, ci \u0219i \u00een procesul vital de oxidare a apei.<\/p>\n<\/div>\n

        \n

        Diseminarea rezultatelor<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

        \n

        Participare la conferin\u021b\u0103:<\/u><\/p>\n<\/div>\n

        \n

        Vasile Tiron, Roxana Jijie, Teodora Matei, Silviu Gurlui, Nicanor Cimpoesu, Georgiana Bulai, Chemical composition control and piezophotocatalytic activity of bismuth ferrite based thin films, World Virtual Summit on Catalysis & Chemical Engineering, 25-26 martie 2024, On-line.<\/p>\n<\/div>\n

        \n

        Articol publicat \u00een revist\u0103 cotat\u0103 Web of Science:<\/u><\/p>\n<\/div>\n

        \n
        \n

        Tiron V., Jijie R., Matei T., Cimpoesu N., Bulai G., Tuning chemical composition and structural properties of bismuth ferrite based thin films by reactive bipolar HiPIMS (2024) Ceramics International, 50 (22), pp. 46663 – 46672<\/a><\/p>\n<\/div>\n

        \n

         <\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

        \n

         <\/p>\n<\/div>\n

        \n

        RAPORT \u0218TIIN\u021aIFIC FINAL<\/a><\/p>\n<\/div>\n

        \n

         <\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

        Finan\u021bare prin:\u00a0Unitatea Executiv\u0103 pentru Finan\u021barea \u00cenv\u0103\u021b\u0103m\u00e2ntului Superior, a Cercet\u0103rii, Dezvolt\u0103rii \u0219i Inov\u0103rii, Programul 1 – Dezvoltarea sistemului na\u021bional de cercetare-dezvoltare, Tip proiect: Proiecte de cercetare pentru stimularea tinerelor echipe independente Contract nr.\u00a0TE 11\/ 05.05.2022 COD:\u00a0PN-III-P1-1.1-TE-2021-0265 Perioada de implementare: 15.05.2022 \u2013 14.05.2024 Valoare contract: 445715 lei Director proiect:\u00a0Andreea Georgiana BULAI \u00a0 Obiectivul general al proiectului Obiectivul […]<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":0,"parent":407,"menu_order":5,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1867"}],"collection":[{"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1867"}],"version-history":[{"count":29,"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1867\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2325,"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1867\/revisions\/2325"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/407"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cernesim.uaic.ro\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1867"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}