ACS Applied Materials and Interfaces prezintă o nouă invenție marca UTM

Profesorii Departamentului Microelectronică și Inginerie Biomedicală, Facultatea Calculatoare, Informatică și Microelectronică, Universitatea Tehnică a Moldovei – prof. univ., dr. hab. Oleg LUPAN, asist. univ., drd. Nicolae MAGARIU, lect. univ., drd. Nicolai ABABII, au publicat o nouă lucrare în prestigioasa revistă ACS Applied Materials & Interfaces cu factor de impact 9.44.

Lucrarea științifică ,,Al2O3/ZnO Heterostructure-Based Sensors for Volatile Organic Compounds in Safety Applications”, cu un volum de 60 de pagini, pune în lumină elaborarea profesorilor UTM în colaborare cu echipele profesorilor Rainer Adelung, Lorenz Kienle din Germania, Faupel din Germania, Nora H de Leeuw din Olanda, Anglia, Mishra din India privind cercetarea senzorilor noi în baza heterostructurilor Al2O3/ZnO. Este prezentată tehnologia producerii și influența grosimii stratului de oxid de aluminiu (Al2O3) pentru detectarea compușilor organici volatili, și anume a vaporilor de 2-Propanol. Detectarea acestor vapori este necesară deoarece o cantitate mică reprezintă un pericol ridicat pentru incendii sau acționează ca depresori ai sistemului nervos central; poate produce înroșirea feței, amețeli, depresia SNC, hipotermie, tensiune arterială scăzută, șoc, depresie respiratorie și comă. Monitorizarea compușilor organici volatili (COV) în medii automotive, industriale sau casnice, în special pentru aplicații de siguranță, este un domeniu în creștere care necesită structuri de senzori specializate.

Autorii invenției au dezvoltat o abordare nouă pentru a regla selectivitatea senzorului către propanol prin modificarea grosimii stratului expus de Al2O3 de la 5 la 18 nm. Partea experimentală a fost susținută de calcule teoretice profunde, anume calculele teoriei funcționale a densității (DFT) ale interfeței Al2O3/ZnO și interacțiunea acesteia cu COV arată că afinitatea moleculară pentru interfața dată scade de la 2-propanol (2-C3H7OH) ≈ n-butanol > etanol > acetonă > hidrogen. Transferurile de sarcină între suprafață și adsorbați și densitățile locale ale stărilor atomilor care interacționează susțin puterea calculată a preferințelor moleculare. Descoperirile autorilor sunt foarte importante pentru dezvoltarea senzorilor de 2-propanol și pentru înțelegerea efectului heterojoncțiunii și al grosimii nanostratului superior asupra răspunsului la gaz, care până acum nu a fost raportat în literatură.

La fel, în lucrare se menționează că senzorii dați sunt stabili în timp, iar răspunsul față de vaporii de 2-propanol rămâne neschimbat mai mult de 2 ani. Evident că doctoranzii, care vor deveni doctori în științe inginerești în curând, au acumulat o experiență enormă atât profesional, cât și de lucru și colaborare cu diferite echipe de cercetători din diferite țări pe parcursul acestor cercetări la UTM.

În context, autorii au menționat mai multe aspecte ale cercetărilor efectuate.

Drd. Nicolae MAGARIU, asistent universitar, Departament MIB, UTM:

  • Cercetările efectuate împreună cu colegii de la universitățile prestigioase de peste hotare Germania, Olanda, Marea Britanie și India au permis acumularea noilor cunoștințe despre Al2O3/ZnO crescute personal, efectele de la interfață, despre elaborarea noilor dispozitive senzori pentru detectarea compușilor organici volatili care vor permite proiectarea noilor sisteme de alarmă și prevenire a concentrațiilor periculoase de COV, astfel protejând personalul uman al companiilor și întreprinderilor. De asemenea, aceste rezultate vor contribui la dezvoltarea științei.

Drd. Nicolai ABABII, lector univ., Departament MIB, UTM:

  • Rezultatele prezentate în lucrare ne indică că putem obține senzori pentru detectarea compușilor organici volatili, în particular, propanol, prin metode simple de elaborare și cost-eficiente care pot fi realizate și implementate pe larg în Republica Moldova.

Profesorii UTM activează în cadrul Departamentului Microelectronică și Inginerie Biomedicală (DMIB), Facultatea Calculatoare, Informatică și Microelectronică (FCIM) și transferă cunoștințele și experiența acumulată în colaborările internaționale tinerilor studioși de la FCIM, DMIB, la ciclurile 1, 2 și 3, licență, masterat și doctorat, respectiv.

Departamentul Microelectronică și Inginerie Biomedicală din cadrul Facultății Calculatoare, Informatică și Microelectronică se încadrează eficient în colaborări internaționale, deoarece asigură procesul educațional la trei programe de studii: Electronica Aplicată (EA), Microelectronica și Nanotehnologii (MN) și la Inginerie Biomedicală (IBM)  (ciclurile I și II: licență și masterat) și la 5 specialități la ciclul 3 – doctorat. Tinerii studioși și curioși de a elabora sau cerceta astfel de dispozitive o pot face real la Centrul de Nanotehnologii și Nanosenzori, Departamentul MIB, FCIM a UTM.

ACS Applied Materials and Interfaces (ACS AMI) este o revistă științifică editată de celebra editură ACS din SUA, servește comunității interdisciplinare de chimiști, ingineri, fizicieni și biologi, concentrându-se pe modul în care materialele și procesele interfaciale nou descoperite pot fi dezvoltate și utilizate pentru aplicații specifice. ACS AMI este, de asemenea, cu adevărat internațională, majoritatea articolelor publicate vin acum din afara Statelor Unite, surprinzând creșterea rapidă a cercetării aplicate de pe tot globul; Editor-in-Chief: Profesorul Kirk S. Schanze.

Referințe online

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.2c03704

https://doi.org/10.1021/acsami.2c03704

https://pubs.acs.org/page/aamick/about.html

http://mib.utm.md/

Departamentul Microelectronică și Inginerie Biomedicală

Aceste cercetări, apreciate la nivel internațional, au fost susținute parțial de Proiectul G5634 SPS „Advanced Electro-Optical Chemical Sensors” AMOXES și de UTM.

Universitățile și centrele de cercetare implicate sunt:

1 Center for Nanotechnology and Nanosensors, Department of Microelectronics and Biomedical Engineering, Faculty of Computers, Informatics and Microelectronics, Technical University of Moldova, 168 Stefan cel Mare str., MD-2004, Chisinau, Republic of Moldova

2 Department of Materials Science, Chair for Functional Nanomaterials, Faculty of Engineering, Christian-Albrechts Universität zu Kiel, Kiel, Kaiserstraße 2, D-24143 Kiel, Germany

3 Department of Physics, University of Central Florida, Orlando, Florida, FL 32816-2385, USA

4 School of Chemistry, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, United Kingdom

5 Department of Physics, School of Engineering, University of Petroleum and Energy Studies (UPES), Energy Acres Building, Bidholi, Dehradun 248007, Uttrakhand, India

6 Department of Materials Science, Chair for Synthesis and Real Structure, Faculty of Engineering, Christian-Albrechts Universität zu Kiel, Kiel, Kaiserstraße 2, D-24143 Kiel, Germany

7 Department of Materials Science, Chair for Multicomponent Materials, Faculty of Engineering, Christian-Albrechts Universität zu Kiel, Kiel, Kaiserstraße 2, D-24143 Kiel, Germany

8 Fraunhofer Institute for Silicon Technology (ISIT), Itzehoe, Fraunhoferstraße 1, D- 25524, Germany

9 Department of Earth Sciences, Utrecht University, Princetonlaan 8a, 3584 CB Utrecht, The Netherlands

 

Distribuie

Conținutul website-ului utm.md este destinat exclusiv informării publicului larg. Preluarea materialelor se permite în limita a maximum 500 de semne, dar nu mai mult de jumătate din articolul preluat. În aceste condiţii, este obligatorie citarea sursei şi a autorului, iar în cazul portalurilor informaţionale – indicarea linkul ce conduce direct la sursă. Republicarea integrală a conținutului site-ului este interzisă în lipsa unui acord prealabil din partea Universității Tehnice a Moldovei. Pentru a obține acest acord, vă rugăm să ne contactați pe pr@adm.utm.md .

DIN ACEEAȘI CATEGORIE

MENIU