Nanomateriale termoelectrice de perspectivă

„Studiul tranziției metal-dielectric în cristale organice cvasiunidimensionale”, realizat cu succes în cadrul tezei de doctorat cu aceeași temă sub îndrumarea prof. univ., dr. hab. Anatolie CASIAN, în cadrul Școlii doctorale „Ştiinţa calculatoarelor, electronică şi comunicaţii”, i-a adus lect. univ. Silvia ANDRONIC titlul de doctor în științe fizice la specialitatea 131.03. „Fizica statistică și cinetică”, conferit de către Consiliul Științific Specializat D 30.131.03-02 din cadrul USM (președinte: prof. univ., dr. hab. Florentin PALADI).

Alegerea subiectului de cercetare a fost determinat de interesul sporit al comunității științifice și inginerești pentru aplicațiile termoelectrice ale materialelor organice. Compușii organici prezintă proprietăți mai diverse și deseori neobișnuite comparativ cu materialele anorganice cunoscute până în prezent. Actualmente, multe laboratoare desfășoară cercetări intense în domeniul proprietăților termoelectrice ale diferiților compuși. Materialele termoelectrice eficiente permit elaborarea dispozitivelor de conversie a căldurii în energie electrică la un randament sporit. Unul dintre avantajele acestei tehnologii constă în reutilizarea căldurii pierdute (nefolosite) în rezultatul activității umane, dar și în reducerea volumului de căldură eliminată în mediul ambiant, contribuind la preîntâmpinarea efectului de încălzire globală. Materialele organice sunt promițătoare și pentru fabricarea climatizoarelor, sistemelor de răcire, fără a folosi compresoarele.

Titulară a Premiului Senatului UTM la categoria „Cel mai bun doctorand al anului” (2015-2016) și a Bursei Guvernului „S. RĂDĂUȚANU” (2016), doctoranda Silvia ANDRONIC a obținut valoroase rezultate științifice teoretice și aplicative, reflectate în 27 de publicații științifice, inclusiv 9 articole în reviste de specialitate și 20 comunicări la conferințe din RM și internaționale: a studiat tranziția metal-dielectric în cristale organice cvasi-unidimensionale de tip n – TTF-TCNQ, TTT(TCNQ)2 și de tip p – TTT2I3, fiind aplicat un model fizic mai complet al cristalului, tridimensional; a dedus ecuațiile de dispersie pentru spectrul renormat al fononilor și expresiile analitice pentru operatorul de polarizare în modelul fizic 2D și 3D al cristalelor organice Q1D menționate anterior; a aplicat metoda funcțiilor Green dependente de temperatură și metoda diagramelor Feynman pentru deducerea ecuației de dispersie a fononilor.

Din seria exactă a teoriei perturbațiilor pentru funcția Green fononică au fost sumate diagramele care conțin 0, 1, 2… ∞ lațuri închise de două funcții Green electronice, care aduc contribuția cea mai importantă. În cadrul modelului fizic al cristalului au fost luate în considerație două mecanisme importante de interacțiune electron-fononică. Primul – de tipul potențialului de deformație, iar cel de-al doilea – de tipul polaronului. De asemenea, a fost analizat comportamentul tranziției structurale Peierls, când concentrația purtătorilor de sarcină variază.

Tânăra cercetătoare a dedus expresiile analitice pentru ecuația de dispersie și pentru operatorul de polarizare în aproximația fazelor aleatorii prin metodele diagramelor Feynman și a funcțiilor Green în aproximațiile 1D, 2D și 3D; a efectuat modelări numerice ale spectrului renormat al fononilor în aproximațiile 1D, 2D și 3D a cristalului; a calculat spectrele renormate ale fononilor acustici în cristalele menționate, care vor fi utilizate ulterior la cercetarea proprietăților termoelectrice ale acestor cristale; a determinat temperatura de tranziție Peierls. Doctoranda a precizat valorile unor parametri ai cristalelor de TTT(TCNQ)2 și TTT2I3, care au fost utilizate pentru implementare în cadrul proiectului internațional FP7 Nr. 308768. Au fost obținute valori ale parametrului ZT de la 0.15 până la 0.97, rezultat promițător, dar din lipsă de timp nu s-a reușit optimizarea concentrației purtătorilor de sarcină. Au fost sintetizate și cristale de TTT(TCNQ)2, dar gradul lor de perfecție este încă redus.

Pe parcursul anilor de studii în doctorantură, competitoarea Silvia ANDRONIC a activat în echipele de implementare a proiectelor naţional instituţional 11.817.05.13F (2011-2014), internaţional nr. 308768FP7 (2013-2015), naţional instituţional 14.02.116F (2015-2018).