Activitatea mea de cercetare se concentrează pe nanomateriale și nanotehnologie, în special pe sinteza electrochimică a nanostructurilor cu dimensionalitate redusă, prin abordări cu și fără șablon, și pe utilizarea acestora în dispozitive electronice, optoelectronice și de conversie și stocare a energiei: celule fotovoltaice, elemente termoelectrice, senzori și biosenzori, dispozitive magnetice și spintronice, microbaterii și microsupercondensatori. La Facultatea de Fizică a Universității din București predau la toate cele trei cicluri de studii, de la „Electricitate și magnetism”, în anul I de licență, până la nanotehnologii și dispozitive nanostructurate, la nivel de master și doctorat. Această pagină prezintă direcțiile mele actuale de cercetare, expertiza pe care se sprijină acestea și disciplinele pe care le predau.
Materiale nanostructurate pentru electronică și optoelectronică
Sinteza electrochimică și depunerea fizică a materialelor nanostructurate, de la filme subțiri și nanostructuri cvasi-unidimensionale până la aranjamente complexe și rețele interconectate de nanofire, fabricate prin metode asistate de șablon și fără utilizarea șabloanelor. Investigarea proprietăților morfologice, structurale, optice, electrice și magnetice ale acestora, cu accent pe integrarea lor ca elemente constitutive funcționale în dispozitive electronice și optoelectronice.
Rețele de nanofire pentru termoelectricitate flexibilă
Electrodepunerea asistată de șablon a rețelelor tridimensionale de nanofire interconectate, constituite din Bi și aliaje pe bază de Bi, cu accent pe investigarea influenței diametrului nanofirelor, a compoziției chimice și a tratamentelor termice asupra proprietăților electrice și termoelectrice ale acestora, în vederea dezvoltării unor dispozitive termoelectrice flexibile, capabile să valorifice căldura reziduală prin conversia acesteia în energie electrică, atât în configurații longitudinale, cât și transversale.
Straturi subțiri și heterojoncțiuni pentru aplicații fotovoltaice
Prepararea și caracterizarea filmelor subțiri din semiconductori AII–BVI, depuse prin pulverizare catodică în radiofrecvență (RF magnetron sputtering), precum și investigarea heterojoncțiunilor acestora pentru aplicații în celule solare cu filme subțiri. Dezvoltarea și caracterizarea celulelor solare organice și hibride bazate pe heterojoncțiuni de volum (bulk heterojunction), utilizând amestecuri polimerice și sisteme ternare care încorporează acceptori de tip fulerenă și non-fulerenă, cu accent pe investigarea influenței substraturilor nanostructurate și a electrozilor de spate asupra performanțelor fotovoltaice ale acestora.
Senzori și biosenzori pentru detecția chimică și biologică
Dezvoltarea și caracterizarea senzorilor și biosenzorilor optici, chemorezistivi și capacitivi, inclusiv a dispozitivelor portabile bazate pe rezonanța plasmonilor de suprafață în fibră optică (FO-SPR), pentru detecția rapidă și sensibilă a contaminanților de mediu și a compușilor chimici, precum pesticide, ioni ai metalelor grele, nitrofenoli și etanol, precum și a biomoleculelor, cum ar fi cortizolul. Investigarea senzorilor de gaze chemorezistivi, cu funcționare la temperatura camerei, și a dispozitivelor de detecție capacitivă, bazate pe polianilină, oxid de grafen redus și alte materiale nanostructurate, pentru detectarea amoniacului, metanului și hidrogenului, precum și pentru monitorizarea pH-ului, cu accent pe îmbunătățirea performanțelor de detecție prin controlul nanostructurării materialelor.
Expertiză în cercetare
Nanofire și nanotuburi
Creștere prin metode asistate de șablon și fără șablon, inclusiv rețele și modele ordonate și localizate
Șabloane de alumină nanoporoasă
Șabloane de oxid de aluminiu (alumină) suportate și autosuportate, cu geometrie ajustabilă și extinderea procesului de anodizare către producția de serie
Filme subțiri nanostructurate din calcogenuri
Calcogenuri AII–BVI obținute prin pulverizare RF și electrodepunere, pentru aplicații fotovoltaice, termoelectrice și de detecție
Nanomateriale polimerice
Sinteza și caracterizarea nanomaterialelor polimerice organice cu proprietăți de detecție
Dispozitive opto-/electronice nanostructurate
Dezvoltarea și caracterizarea dispozitivelor pe bază de materiale nanostructurate organice și anorganice
Senzori electrochimici și biosenzori
Dezvoltarea, caracterizarea și integrarea senzorilor de pH și a biosenzorilor enzimatici
Competențe experimentale acumulate în peste 20 de ani de cercetare, în cinci universități și institute de cercetare europene: Universitatea din București (România), Universitatea Politehnica din București (România), Universitatea Leibniz din Hanovra (Germania), Laboratoarele Naționale de la Frascati ale INFN (Italia) și UCLouvain (Belgia).
Procese în camera curată
Manipularea, curățarea și oxidarea termică (uscată și umedă) a plachetelor de siliciu
Litografie optică și litografie prin nanoimprimare
Nanolitografie cu fascicul de electroni și AFM (nanoindentare, oxidare anodică locală)
PVD: evaporare termică și cu fascicul de electroni, pulverizare catodică DC/RF (magnetron)
CVD: depunere chimică din fază de vapori asistată de plasmă și la presiune joasă
Corodare umedă și uscată, izotropă și anizotropă
Procese electro-/chimice
Polisare electrochimică
Oxidare electrochimică (anodizare)
Depunere electrochimică (electroplacare)
Depunere chimică (electroless) și autocatalitică
Polisarea chemo-mecanică a nanomaterialelor
Caracterizare morfologică, structurală și optică
Elipsometrie, profilometrie și microscopie optică
Microscopie electronică de baleiaj și de transmisie (SEM, STEM, TEM)
Microscopie cu sondă de scanare (AFM, C-AFM, EFM, MFM, PFM, STM)
Spectroscopie de raze X cu dispersie după energie (EDX)
Difracție de raze X și de electroni (XRD, SAED)
Spectroscopie de transmisie și absorbție
Transport de sarcină și măsurători magnetice
Măsurători electrice prin metoda celor patru puncte și prin metoda van der Pauw
Efect Hall și magnetometrie (AGM/VSM, SQUID)
Măsurători la temperaturi joase (criostate cu 3He și refrigeratoare cu diluție 3He/4He)
Măsurători magneto-electrice în curent continuu și alternativ, detecție sincronă (lock-in)
La Facultatea de Fizică a Universității din București predau la toate cele trei cicluri de studii (licență, master și doctorat) și sunt implicat în toate formele activității didactice: cursuri, seminarii și lucrări practice de laborator. Disciplinele mele acoperă atât fizica fundamentală, precum „Electricitate și magnetism” în anul I, cât și teme specializate de nanotehnologie, senzori și dispozitive nanostructurate, strâns legate de activitatea mea de cercetare. Mai jos, disciplinele sunt prezentate pe niveluri și ani de studiu, împreună cu programul de studii, forma și limba de predare și o scurtă descriere.
Studii de licență 4
Anul ICurs · SeminarPredat în limba engleză
Electricitate și magnetism
Fizică (EN)
Electrostatică, curentul electric și circuite electrice, magnetostatică, inducție electromagnetică și ecuațiile lui Maxwell, cu aplicații.
Anul IIICurs · Seminar · LaboratorPredat în română și engleză
Introducere în nanotehnologii
Fizică (EN), Fizică (RO), Fizică tehnologică
Noțiuni fundamentale de nanoștiință și nanotehnologie: efecte de dimensiune, principalele clase de nanomateriale, metode de fabricare top-down și bottom-up, aplicații.
Anul IIICurs · Seminar · LaboratorPredat în limba română
Senzori industriali
Robotică
Principiile de funcționare, caracteristicile și condiționarea semnalului pentru senzorii utilizați în industrie: senzori de temperatură, presiune, poziție, debit, gaze și senzori optici.
Anul IVCurs · Seminar · LaboratorPredat în limba română
Tehnici de preparare și caracterizare la scară nanometrică
Fizică tehnologică
Metode fizice și chimice de preparare a nanomaterialelor (depunere în vid, electrochimie, litografie) și caracterizarea acestora prin microscopie electronică și cu sondă de scanare, difracție de raze X și spectroscopie.
Studii de master 1
Anul IICurs · Seminar · LaboratorPredat în limba engleză
Nanostructuri pentru electronică și optoelectronică
Fizica materialelor avansate și nanostructuri (FMAN)
Nanostructuri cu dimensionalitate redusă, proprietățile lor electronice și optice și utilizarea lor în tranzistori, fotodetectori, celule solare, dispozitive emițătoare de lumină și memorii.
Studii doctorale 2
Anul IModul de cursPredat în română și engleză
Metode „bottom-up” de creștere a nanostructurilor confinate 2D, folosind procese de sinteză electrochimică directe sau asistate de șablon
Fizica stării condensate
Modul din „Fizică teoretică și experimentală I”
Creșterea electrochimică a nanostructurilor confinate în două dimensiuni, precum nanofirele și nanotuburile, prin depunere directă și asistată de șablon: mecanisme de nucleație și creștere, șabloane, controlul procesului și caracterizare.
Anul IModul de cursPredat în română și engleză
Matrici și configurații localizate de nanostructuri cvasi-1D pentru aplicații în domeniul senzorilor
Fizica stării condensate
Modul din „Fizică teoretică și experimentală II”
Matrici ordonate și configurații localizate de nanostructuri cvasi-1D: fabricare, integrare pe electrozi și cipuri și utilizarea lor în senzori electrochimici, optici și de gaze.
Principalele lucrări practice de laborator
În cadrul majorității lucrărilor practice de laborator, studenții lucrează cu infrastructura de cercetare a Centrului MDEO, prezentată în detaliu pe site-ul MDEO și ilustrată într-un videoclip de prezentare la realizarea căruia am contribuit. Instalațiile experimentale prezentate mai jos se numără printre cele mai des utilizate; numeroase alte lucrări practice sunt concepute special pentru studenții fiecărui ciclu de studii (licență, master și doctorat).
Fabricarea nanomaterialelor prin sinteză electrochimică asistată de șablon
Creșterea „bottom-up” a nanofirelor și nanotuburilor prin electrodepunere în șabloane nanoporoase, utilizând o platformă electrochimică controlată prin calculator, cu o celulă electrolitică termostatată.
Studenții învață să
electrodepună filme subțiri și ultrasubțiri metalice
pregătească, prin anodizare, membrane suportate de alumină nanoporoasă
crească nanofire metalice prin electrodepunere potențiostatică, utilizând o configurație cu trei electrozi
elibereze nanostructurile din matricea-șablon, în vederea caracterizării ulterioare
Microscopie electronică de baleiaj (SEM)
Investigarea morfologiei nanomaterialelor, suprafețelor, interfețelor și secțiunilor transversale cu un microscop electronic de baleiaj.
Studenții învață să
se familiarizeze cu principalele componente constructive și principiul de funcționare al microscopului electronic de baleiaj
înțeleagă interacțiunea fasciculului de electroni cu proba și informațiile oferite de electronii secundari și retroîmprăștiați
pregătească și să monteze probele, inclusiv în secțiune transversală, pentru observarea în vid
regleze tensiunea de accelerare, distanța de lucru, focalizarea și astigmatismul pentru a obține imagini clare
determine din imagini dimensiunile, forma și densitatea nanostructurilor
Microscopie de forță atomică (AFM)
Imagistica tridimensională a topografiei suprafețelor la scară nanometrică, cu moduri suplimentare pentru proprietățile electrice, magnetice și piezoelectrice locale (C-AFM, EFM, MFM, PFM).
Studenții învață să
se familiarizeze cu principalele componente constructive și principiul de funcționare al microscopului de forță atomică
înțeleagă interacțiunea vârf–probă și modurile de lucru contact și tapping
monteze și să regleze sonda și să aleagă parametrii de scanare
achiziționeze imagini de topografie și să le prelucreze (nivelare, filtrare, reprezentare 3D)
determine parametri cantitativi, precum rugozitatea, dimensiunea grăunților și înălțimea treptelor
Fotografii: site-ul MDEO, Facultatea de Fizică, Universitatea din București.
Activitate didactică anterioară
Cercetător postdoctoral, UCLouvain · 2012 – 2016
Metode fizice de depunere– Seminar & Laborator · Master, anul I
Asistent universitar, Universitatea din București · 2003 – 2006
Electronică generală– Seminar & Laborator · Licență, anul III
Circuite și dispozitive electronice– Seminar & Laborator · Licență, anul III
Materiale organice și dispozitive electronice– Laborator · Master, anul II
