Cercetări de vârf ale unui beclenar publicate în prestigioasa revistă britanică Nature

Poate fi obţinută perfecţiunea din imperfecţiune? Ultimele cercetări stiinţifice ale unei echipe internaţionale de cercetători din Elveţia, Italia şi Cehia, conduse de un beclenar, publicate de prestigioasa revistă britanică Nature, par sa spună că da.

O echipă de cercetători de la Politehnica Federală din Zürich (ETH Zürich, Elveţia), Politehnica din Milano (Italia), Universitatea Milano-Bicocca (Italia), Universitatea Brno (Cehia) şi Centrul Elveţian de Electronicăşi Microtehnică (CSEM, Elveţia), condusă de cercetătorul român Ing. Dr. Claudiu V. Falub, a demonstrat recent că, în anumite condiţii, cristale perfecte, similare florilor de mină obţinute în natură, însă la scară invizibilă ochiului uman, pot fi obţinute pe o suprafaţă puternic deformată. Pentru a demonstra acest lucru ei au folosit un fascicul foarte intens de radiaţie X, focalizat la scară nanometrică (un nanometru este de un milion de ori mai mic decât un milimetru) pentru a studia în detaliu structura internă a unor cristale monolitice de germaniu crescute pe suporturi de siliciu.
Măsurătorile au fost efectuate în 2011 şi 2012 la sincrotronul „European Synchrotron Radiation Facility” (ESRF) din Grenoble, Franţa, un institut de cercetare multinaţional, finanţat de 18 ţări europene şi Israel. Din păcate România nu este un stat membru al ESRF, aşa că accesul direct al cercetătorilor români care nu lucrează în vreunul din cele 18 state membre este mai dificil. ESRF, cel mai mare sincrotron din lume la ora actuală, este de fapt un microscop gigant cu circumferinţa de aproximativ un kilometru care produce fascicule foarte intense de lumină sub formă de radiaţie X. Însă spre deosebire de aparatele Röntgen folosite în spitale, fasciculele de radiaţie X produse de un sincrotron sunt nu doar de milioane de ori mai intense, dar şi mult mai înguste.
Folosind un astfel de fascicul intens de radiaţie X, echipa de cercetători a arătat că, aproape de interfaţa cu suportul de siliciu, planele cristaline formate din atomii de germaniu sunt puternic curbate, datorită proprietăţilor termice diferite ale siliciului şi germaniului. Pe de altă parte, nepotrivirea distanţei dintre atomii de siliciu ai substratului şi cei de germaniu ai cristalului, a indus doar o foarte micăînclinare individuală aleatorie a acestor cristale.
Cel mai important însă, după ce au atins o înălțime suficientă, cristalele monolitice de germaniu au devenit imposibil de distins în raport cu cristalele perfecte. Rezultatele lor au fost prezentate în articolul „Perfect crystals grown from imperfect interfaces” de Claudiu V. Falub şi coautorii, publicat pe 24 Iulie 2013 în Scientific Reports, un jurnal stiinţific aparținând prestigioasei reviste britanice de ştiinţă Nature. Acest articol este o continuarea rezultatelor din 2102 publicate de aceşti cercetători în prestigioasa revistă americană Science, care datorită faptului că soluţionau o problemă veche de mai bine de 40 de ani din domeniul tehnologiei semiconductorilor, considerată pâna recent nerezolvabilă, au făcut obiectul copertei aceleaşi reviste. De fapt fusese doar a patra oară când nişte cercetători de la ETH Zürich realizau o copertă Science (prima dată cu rezultate în fizică), în istoria de 133 de ani a publicaţiei săptămânale americane. Ulterior, acele rezultate au avut un amplu feedback pe mapamond, în diverse publicaţii din Italia, Germania, Elveţia, Marea Britanie, China, Statele Unite, Australia, Brazilia, Cehia, etc.
Conceptul dezvoltat de aceşti cercetători ar putea fi cheia pentru multe dispozitive electronice şi optoelectronice care până acum au fost imposibil de realizat pe suporturi standard de siliciu, materialul primordial pentru microelectronică şi tehnologia IT. Astfel de aplicații ar putea cuprinde detectoare şi senzori de particule elementare şi radiaţii X sau gamma, foarte eficiente şi de înaltă rezoluţie, fabricate din cristale monolitice înalte de mai multe zeci de microni. Aceşti senzori ar avea o importanţă covârşitoare în special în medicină, unde s-ar putea face intervenţii chirurgicale pe retină, nervi, tumori, etc., folosind rezoluţii mult superioare şi, foarte important în acelaşi timp, doze de radiaţii mult inferioare celor folosite la ora actuală în radiologie, fără a se induce deci mutaţii genetice în structura ADN-ului uman. Alte posibile aplicaţii ar fi celule solare şi dispozitive termoelectrice de înaltă eficienţă, diode luminiscente (LED) de mare luminozitate şi tranzistori de putere, dispozitive ce ar putea fi fabricate în premieră direct pe suporturi de siliciu.
Nature, înfinţată în Anglia în 1869, este alături de Science, rivala de peste ocean, cea mai citată publicaţie stiinţifică din lume. Printre articolele majore din Nature se numară natura ondulatorie a materiei (C. Davisson, L.H. Germer, 1927), existenţa neutronului (J. Chadwick, 1932), fisiunea nucleară (L. Meitner, O.R. Frisch, 1939), structura ADN-ului (J.D. Watson, F.H.C. Crick, 1954), prima structură moleculară a unei proteine (J.C. Kendrew şi coautorii, 1958), mişcarea plăcilor tectonice (J. Tuzo Wilson, 1966), existenţa pulsarilor (A. Hewish şi coautorii, 1968), existenţa găurii de ozon (J.C. Farman şi coautorii, 1985), prima clonare a unui animal (I. Wilmut şi coautorii, 1997), descifrarea genomului uman (International Human Genome Sequencing Consortium, 2001), etc., multe din aceste descoperiri fiind răsplatite ulterior cu premii Nobel.

Ing. Dr. Claudiu V. Falub, născut în Beclean în 1972, a absolvit Liceul George Coşbuc, Năsăud, profilul matematică-fizică, în 1990 şi Facultatea de Fizică, secţia Fizică Tehnologică, a Universităţii Babeş-Bolyai, Cluj-Napoca, promoţia 1995, după care în perioada 1995-1996 a urmat cursuri postuniversitare la Politehnica Federală din Lausanne (EPFL), Elveţia. Între 1996 şi 1998 a fost asistent cercetare la Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Tehnologii Izotopice şi Moleculare (INCDTIM), Cluj-Napoca. În perioada 1998-2002 a urmat cursurile doctorale ale Universităţii Tehnologice din Delft (TU-Delft), Olanda, obţinând titlul de doctor în 2002 cu teza de doctorat „The Delft slow positron beam 2D-ACAR facility for analysis of nanocavities and quantum dots”. După doctorat, a fost cercetător postdoctoral, colaborator ştiinţific, cercetător asociat şi cercetător principal la importante instituţii ştiinţifice din Elveţia: Institutul Paul Scherrer (2002-2005), Politehnica Federală din Lausanne (2005-2007), Laboratoarele Empa (2007-2010) şi Politehnica Federală din Zürich (2010-2013). Din 2013 el este cercetător principal la OC Oerlikon Advanced Technologies, Liechtenstein, unul din liderii globali de echipamente high-tech şi soluţii inovatoare din industria producătoare de dispozitive semiconductoare. Claudiu V. Falub este autorul sau coautorul a mai mult de 60 de publicaţii în reviste internaţionale, a realizat în premieră românească o copertă a prestigioasei reviste americane Science, are peste 120 de prezentări la conferinţe ştiinţifice internaţionale, şi este posesorul a câtorva patente de inventator.Rezultatele menţionate în acest articol au fost obţinute în perioada în care Claudiu V. Falub a fost cercetător principal al Politehnicii Federale din Zürich, prestigioasa instituţie elveţiană de care sunt legate numele a 21 de laureaţi ai premiului Nobel (10 premii Nobel pentru chimie, 9 pentru fizică şi 2 pentru medicină), printre care Albert Einstein (premiul Nobel în 1921) ce a fost student şi profesor la instituţia amintită.

Link articol: http://www.nature.com/srep/2013/130724/srep02276/full/srep02276.html