Transcript domeniul nanomaterialelor

Proiect cofinanțat din Fondul Social European
prin Programul Operațional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013
Investește în oameni!
Elaborarea și Implementarea Programelor de Masterat în
Domeniul Micro și Nanomaterialelor - ID 58146
ACTUALITATI SI PERSPECTIVE IN DOMENIUL MICRO SI
NANOMATERIALELOR
Micro
si
nanomaterialele
reprezinta un domeniu de varf al
cercetarii stiintifice mai ales prin
prisma aplicatiilor in domenii
emergente pe care le ofera.
DOMENIUL NANOMATERIALELOR
Domeniul nanomaterialelor a cunoscut o dezvoltare rapidă în ultimii ani
mai ales în următoarele 3 direcţii:
Integrarea materialelor organice şi biologice cu materiale polimerice şi
anorganice nanostructurate (domeniul bionanomaterialelor)
Incorporarea componentelor nanostructurate în materiale pentru a
creşte funcţionalitatea (domeniul nanocompozitelor)
Utilizarea proceselor de tip “top-down” (ex. Litografierea) şi “bottom-up”
(ex. Auto-organizarea) uneori chiar în combinaţie pentru a produce noi
nanostructuri (domeniul nanostructurilor funcţionale)
BIONANOMATERIALE
Bionanomaterialele se află la intersecţia dintre nanomateriale care
introduc efectul de scală pentru a influenţa funcţiunile materialului şi
biomateriale care introduc biologia în funcţiunile materialelor la varii
scale. Acest domeniu incorporează concepte, metode, materii prime şi
instrumente din nanoştiinţe şi nanotehnologii ca şi din biologie şi
bioinginerie pentru a dezvolta noi materiale funcţionale la nanoscală.
Aceste materiale sunt dezvoltate uneori printro abordare biomimetică în
special în cazul materialelor cu funcţiuni biologice cum ar fi încapsulările
pentru sisteme cu eliberare controlată a medicamentelor. Abordarea
biomimetică este de asemenea utilizată pentru dezvoltarea de aplicaţii
non-biologice cum ar fi de exemplu materialele electronice sau
optoelectronice sau chiar catalizatorii.
CERCETARE IN NANOMATERIALE
Rute de sinteză a nanomaterialelor
Metode de caracterizare la nanoscală
Nanomateriale pentru stocarea hidrogenului
Nanoparticule pentru aplicaţii biomedicale
Nanomedicină
Nanobiosenzori
Nanoacoperiri
Nanostructuri carbonice
Nanocompozite
Materiale nanostructurate pentru nanoelectronică şi fotonică
Filme subţiri nanostructurate
Nanodispozitive
Nanomateriale pentru cataliză
Modelarea la nivel de nanoscală
ETAPE IN DEZVOLTAREA NANOMATERIALELOR
Nanostructuri pasive (produse de generatia 1): 2000÷2005.
Ex: acoperiri, nanoparticule, metale nanostructurate, polimeri, ceramice
nanostructurate.
Nanostructuri active (produse de generatia 2): 2005÷2010.
Ex: tranzistori 3D, medicamente tintite, structuri adaptive, etc.
Nanosisteme: 2010→
Ex: asamblari ghidate, retele 3D si noi arhitecturi moleculare, robotica, etc.
Nanosisteme moleculare: 2015÷2020
Ex: dispozitive moleculare, design atomic.
La orizontul anului 2020 se estimeaza ca se va ajunge la Convergenta
Tehnologiilor:
Nano-Bio-Info la nanoscala; Tehnologii cognitive; Sisteme complexe extinse.
RATE DE CRESTERE IN DOMENIUL NANOMATERIALELOR
global
oameni
articole
brevete
piata
Fond.cerce
tare
2000
60.000
18085
1197
30 B $
1,2 B $
2008
400.000
65000
12776
200 B $
14 B $
2015
2.000.000
1000 B $
2020
6.000.000
3000 B #
DESCOPERIRI STIINTIFICE
In perioada 2000-2010 au fost realizate descoperiri stiintifice
remarcabile cum ar fi intelegerea mai buna a structuriilor vii
foarte mici, functionarea si functiunile materiei la nanoscala,
etc. Astfel au aparut noi domenii ale stiintei si ingineriei cum
ar fi: spintronica, plasmonica, metamateriale, nanotuburi de
carbon, design molecular, nanobiomedicina, etc. Totodata au
fost realizate descoperiri tehnologice importante in domenii
cum ar fi: materiale avansate, biomedicina, cataliza,
electronica si produse farmaceutice, filtrarea apei,
agricultura si paduri, etc.
2010 – PRODUSE
catalizatori;
tranzistori si dispozitive de memorare;
aplicatii structurale (acoperiri, materiale dure, etc.);
aplicatii biomedicale (detectie, implante, etc.);
tratarea cancerului si boli cronice;
stocarea energiei;
filtrarea apei;
video display;
litografie optica.
2010 – 2015
1) design molecular pentru autoasamblare;
Ex: biomateriale pentru reparatii in organismul uman: nervi, tesuturi,
rani.
2) noi nanomasini, arhitecturi DNA- robotice;
3) design molecular pentru obtinerea peretilor porosi;
4) procese de auto-asamblare pentru celule artificiale;
5) bloc-copolimeri pentru structuri 3D pe suprafete.
2020
La orizontul anului 2020 tehnologiile convergente vor duce la aparitia de
noi domenii transdisciplinare:
Stiinta informatiei cuantice (IT; Fizica nano si subatomica; Abordarea
sistemelor pentru procese dinamice/ probe balistice, etc)
Eco – bio – complexitate (Bio; Nano; Abordarea sistemelor pentru
intelegerea modului in care modelele macroscopice ecologice sunt
mentinute pe baza mecanismelor moleculare; interfata intre ecologie si
economie; dinamica epidemiologica)
Inginerie neuromorfica (Nano, Bio, IT, neurostiinte)
Sisteme biologice sintetice (IT, NT, Bio, etc)