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

Abstract

Scopul lucrării constă în elaborarea și optimizarea condițiilor tehnologice de fabricare a structurilor de dimensiuni reduse în baza GaN, TiO2 și Ga2O3 cu proprietăți unice și stabilirea direcțiilor aplicative ale acestora în domeniul electronicii, mediului ambiant și în medicină. Obiectivele cercetării sânt: 1. Optimizarea procesului de fabricare a structurilor nanotubulare în baza oxidului de titan și nitrură de galiu și investigarea acestora ca micro- și nanomotoare în soluții apoase, dirijate prin intermediul sursei de lumină externă. 2. Studiul fotocatalitic al structurilor nanotubulare din TiO2 pentru degradarea compușilor organici. 3. Elaborarea și studiul circuitelor memristive în baza membranelor ultrasubțiri de GaN obținute prin tehnica litografiei cu sarcină de suprafață.

4. Elaborarea condițiilor tehnologice de fabricare a aeromaterialelor, precum aero-GaN și aero-Ga2O3, și caracterizarea fizico-chimică a acestora prin diferite tehnici. Un obiectiv specific este caracterizarea electrodinamică a aeromaterialelor în diapazonul de frecvențe THz, întrucât sistemele de comunicație actuale, precum și cele de viitor, lucrează sau urmează să lucreze în regim THz la frecvențe tot mai mari, ce vor permite transferul de date cu viteze ultra-înalte. Cu toate acestea, radiația THz poate avea efecte adverse asupra sănătății oamenilor sau asupra echipamentelor electronice utilizate în comunicație, datorită interferențelor, de aceea este important de a găsi metode de protecție împotriva la astfel de radiații. 5. Studiul interacțiunii nanoparticulelor de oxid de zinc sau nitrură de galiu cu proteinele în vederea elucidării influenței citotoxicității asupra celulelor vii.

The main aim of the work consists in the development and optimization of the technological conditions for the manufacture of small-sized structures based on GaN, TiO2 and Ga2O3 materials with unique properties and establishing their application directions in the field of electronics, the environment and in biomedicine. The main objectives of the research: 1. Optimization of the fabrication process of nanotubular structures based on TiO2 and GaN and their investigation as micro- and nanoengines in aqueous solutions, controlled by means of an external light source. 2. Photocatalytic study of TiO2 nanotubular structures for the degradation of organic compounds. 3. Development and study of memristive circuits based on ultrathin GaN membranes obtained by means of Surface Charge Lithography approach. 4. The optimization of technological conditions for manufacturing of the novel aeromaterials like aero-GaN and aero-Ga2O3 and the investigation of their physico-chemical characteristics through different techniques. A specific objective is the electrodynamic characterization of aeromaterials in the THz frequency range, since current and future communication systems work or will work in THz regime, which will allow high speed data transfer. However, THz radiation can have adverse effects on human health or on other electronic equipment used in communication systems due to interferences, so it is important to find methods of protection against such radiation. 5. Study of the interaction of ZnO and GaN nanoparticles with proteins for a better understanding of the impact of their toxicity upon living cells.

Цель диссертации - разработка технологических условий получения низкоразмерных структур на основе GaN, TiO2 и Ga2O3 с уникальными свойствами и возможность их пркатического применения в области электроники, экологии и медицины. Задачи работы: Разработка нанотрубчатых структур на основе оксида титана и нитрида галлия и изучене возможности применения полученных структур в водных растворах в качестве микро- и нано-моторов, управляемых внешним источником света. Фотокаталитическое исследование влияния нано-трубчатых структур TiO2 на разложение органических веществ. Разработка и исследование мемристивных схем на основе ультратонких мембран из GaN, полученных методом литографии поверхностного заряда. Разработка технологических условий производства таких аэроматериалов как аэро-GaN и аэро-Ga2O3 и их физико-химическая характеризация различными методами. Изучение влияния наночастиц оксида цинка и нитрида галлия на цитотоксичность живых клеток при взаимодействия наночастиц с белками.