Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
PREGĂTIREA CADRELOR
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze		 Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Rețele de nano-membrane și structuri tubulare din GaN și TiO2 pentru aplicații în sisteme memristive și biomedicină


Autor: Ciobanu Vladimir
Gradul:doctor în ştiinţe fizico-matematice
Specialitatea: 01.04.10 - Fizica şi ingineria semiconductorilor
Anul:2023
Conducător ştiinţific: Ion Tighineanu
doctor habilitat, profesor universitar, Institutul de Matematică şi Informatică
Instituţia: Universitatea Tehnică a Moldovei

Statut

Teza a fost susţinută pe 18 ianuarie 2023 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 24 februarie 2023

Autoreferat

Adobe PDF document – 1.52 Mb / în română
Adobe PDF document – 1.51 Mb / în engleză

Teza

CZU 621.315.592

Adobe PDF document 8.72 Mb / în română
184 pagini

Cuvinte Cheie

Nanotehnologii, GaN, TiO2, nanotuburi, nanomembrane, nanomotoare, aeromateriale, memristor, senzori, interacțiune cu proteinele

Adnotare

Structura tezei: Teza înaintată spre susținere a fost realizată la Universitatea Tehnică a Moldovei, Centrul Național de Studiu și Testare a Materialelor (CNSTM), Chișinău, 2022, este scrisă în limba română și constă din introducere, 4 capitole, concluzii generale și recomandări și bibliografie (278 titluri), fiind expusă pe 146 pagini de text de bază (până la bibliografie), conținând 110 figuri și 8 tabele. Rezultatele obținute au fost publicate în 23 lucrări științifice, dintre care 9 articole în reviste internaționale, 2 articole în reviste naționale și 12 lucrări la conferințe naționale și internaționale.

Domeniul de studiu: Nanotehnologii și nanomateriale noi multifuncționale.

Scopul lucrării: elaborarea condițiilor tehnologice de fabricare a structurilor de dimensiuni reduse în baza GaN, TiO2 și Ga2O3 cu proprietăți unice și ilustrarea aplicativă a acestora în domeniul electronicii, mediului ambiant și în medicină.

Obiectivele cercetării: Elaborarea structurilor nanotubulare în baza oxidului de titan și a nitrurii de galiu și investigarea acestora ca micro- și nanomotoare în soluții apoase, controlate prin intermediul sursei de lumină externe. Studiul fotocatalitic al structurilor nanotubulare din TiO2 pentru degradarea compușilor organici. Elaborarea și studiul circuitelor memristive în baza membranelor ultrasubțiri de GaN obținute prin tehnica litografiei cu sarcină de suprafață. Elaborarea condițiilor tehnologice de fabricare a aeromaterialelor, precum aero-GaN și aero-Ga2O3, și caracterizarea fizico-chimică a acestora prin diferite tehnici. Studiul interacțiunii nanoparticulelor de oxid de zinc și nitrură de galiu cu proteinele în vederea elucidării influenței citotoxicității asupra celulelor vii.

Noutatea și originalitatea științifică: Au fost elaborate structuri nanotubulare din TiO2 cu diametrul intern al tuburilor ce scade gradual de-a lungul tubului, care reprezintă un aspect principial în vederea utilizării acestor structuri în calitate de micro- sau nanomotoare, inclusiv cu proprietăți Cargo în cazul rețelelor constituite din mai multe nanotuburi, sau pentru creșterea eficienței de degradare a compușilor organici. Au fost elaborate structuri tubulare din GaN cu grosimea pereților de dimensiuni nanometrice cu arhitectura internă complexă și a fost demonstrată aplicabilitatea acestora ca micromotoare. A fost studiat efectul memristiv pe membrane ultrasubțiri de GaN în diverse configurații și a fost demonstrat procesul de învățare a stimulilor externi sau de resetare, un proces identic observat în sinapsele biologice. Au fost elaborate aeromateriale în baza nitrurii de galiu, sau a oxidului de galiu, și investigate proprietățile lor fizico-chimice, fiind identificate posibilități de utilizare a acestora în calitate de senzori de presiune sau materiale pentru protecție împotriva radiației la frecvențe înalte (GHz și THz). A fost investigată interacțiunea nanoparticulelor de GaN și ZnO cu proteine BSA prin diverse tehnici, precum și efectul citotoxicității acestor complexe asupra celulelor vii.

Problema științifică principală soluționată: elaborarea tehnologiei de fabricare a structurilor tubulare din GaN și TiO2 prin metode cost-efective, fabricarea aeromaterialelor din GaN și Ga2O3 și caracterizarea acestora pentru aplicații în domeniul medicinei, mediului ambiant și electronicii.

Semnificația teoretică și valoarea aplicativă a lucrării: În lucrare sunt prezentate aplicații practice în baza membranelor ultrasubțiri de GaN, micro- și nanotuburilor din GaN și TiO2, și a aeromaterialelor noi elaborate din GaN și Ga2O3 precum memristori, micromotoare sau materiale de ecranare într-un diapazon larg de frecvențe. Este elaborat modelul curentului limitat de sarcinile spațiale, indus de capcanele adânci în material, ce descriu efectul memristiv în membranele de GaN. Pentru senzorii de presiune în baza aero-GaN este elaborat un model fizic ce include efectul piezorezistiv în material și dinamica legăturilor dintre microtetrapozi.

Cuprins


1. PROPRIETĂȚILE NANOSTRUCTURILOR DIN GaN ȘI TiO2. ANALIZA LITERATURII ÎN DOMENIUL MEMRISTORILOR ȘI A MICROMOTOARELOR
  • 1.1 Nitrura de Galiu. Proprietăți fizico-chimice. Aplicații ale nitrurii de galiu
  • 1.2 Oxidul de Titan. Proprietăți fizico-chimice. Aplicații ale TiO2
  • 1.3 Memristorii
  • 1.3.1 Memristorii în baza dioxidului de titan
  • 1.3.2 Memristori în bază de straturi subțiri
  • 1.3.3 Aplicații ale memristorilor
  • 1.4 Micro- și nanomotoare. Tipuri și aplicații.
  • 1.5 Aeromateriale. Tehnologii de producere a aeromaterialelor și aplicații
  • Concluzii la capitolul 1

2. METODE ȘI DISPOZITIVE UTILIZATE LA FABRICAREA ȘI CARACTERIZAREA NANOMATERIALELOR
  • 2.1 Echipament pentru elaborarea nanotuburilor din TiO2
  • 2.1.1 Corodarea electrochimică
  • 2.1.2 Corodarea uscată
  • 2.2 Echipament pentru elaborarea microtuburilor și aeromaterialelor din GaN și Ga2O3
  • 2.3 Echipament pentru elaborarea nanomembranelor din GaN
  • 2.4 Caracterizarea proprietăților morfologice, structurale, optice, electromagnetice ale nanostructurilor din TiO2, GaN și Ga2O3
  • 2.4.1 Caracterizarea SEM/TEM
  • 2.4.2 Caracterizarea XRD
  • 2.4.3 Spectroscopia Raman
  • 2.4.4 Spectroscopia Fotoluminescenței și Catodoluminescenței
  • 2.4.5 Spectroscopia XPS
  • 2.4.6 Absorbția UV/Vis
  • 2.4.7 Caracterizarea în domeniul frecvențelor GHz și THz

3. APLICAȚII FOTOCATALITICE ȘI MICROMOTOARE ÎN BAZA NANOSTRUCTURILOR DE TiO2 ȘI GaN
  • 3.1 Aplicații fotocatalitice ale nanotuburilor din TiO2. Degradarea compușilor organici
  • 3.1.1 Fotodegradarea compusului organic Rhodamina B
  • 3.1.2 Fotodegradarea compusului organic Albastru de Metilen
  • 3.2 Micromotoare în baza nanotuburilor din TiO2
  • 3.3 Micromotoare în baza microtuburilor de GaN
  • Concluzii la capitolul 3

4. STRUCTURI 2D ȘI 3D DIN GaN ȘI Ga2O3 PENTRU APLICAȚII MEMRISTIVE, SENZORICE ȘI BIOLOGICE
  • 4.1 Memristori în baza nanomembranelor de GaN
  • 4.2 Investigarea procesului de transformare a membranelor de GaN în Ga2O3
  • 4.3 Obținerea și caracterizarea aeromaterialului GaN
  • 4.4 Obținerea și caracterizarea aeromaterialului Ga2O3
  • 4.5 Senzori de presiune în baza arhitecturilor 3D de GaN
  • 4.5.1 Senzor de presiune în baza aeromaterialului GaN
  • 4.5.2 Senzor de presiune în baza microtubului individual de GaN
  • 4.6 Proprietățile aero-GaN în domeniul microundelor și THz
  • 4.7 Interacțiunea nanoparticulelor de GaN cu mediul biologic în comparație cu interacțiunea nanoparticulelor de ZnO
  • Concluzii la capitolul 4

CONCLUZII GENERALE ȘI RECOMANDĂRI
BIBLIOGRAFIE
Anexe