Robotic Lasers Battle: roboți laser pentru imprimare 3D și topire de metale
Lumina laser ultraintensă poate fi utilizată pentru topirea locală a metalelor. Prin topire, metalele pot fi sudate, găurite, tăiate sau marcate cu laser. Avantajul utilizării laserului este ușurința automatizării și rezoluția mare de procesare. În general, aceste operații de procesare se efectuează cu mașini cu control numeric (CNC)/roboți. Vă invităm în laboratorul nostru pentru a vedea de aproape laseri de mare putere, mașini CNC, pentru a înțelege modul lor de funcționare și pentru a descoperi obiecte produse prin procesări laser. Veți avea ocazia să vedeți la lucru o imprimantă 3D de mari dimensiuni pentru polimeri și veți descoperi cum se poate adapta tehnica pentru imprimare de metale.
Clone Drone in Danger Zone: bacterii din ape reziduale urmărite prin microscopie cu inteligență artificială
Suntem înconjurați de un univers microscopic la fel de infinit și necunoscut precum universul din afara spațiului terestru. Instrumentele speciale de laborator, precum microscoapele optice, pot fi acum accesibile și școlilor, elevilor sau oricărei persoane pasionată de știință.
Împreună cu un grup de elevi de liceu, am construit la INFLPR un microscop portabil pentru a detecta și transmite, inclusiv în mediul online, imagini în timp real cu microorganismele din apă: euglena verde, parameci sau chiar bacterii.
În plus, microscopul nostru este dotat cu inteligență artificială. Prin algoritmi software de recunoaștere de obiecte, microscopul poate detecta și urmării microorganismele din probele de apă.
Ciocanul LASER al lui Thor: simulator de radiație cosmică Aventura spre Marte
Misiunile în spațiul cosmic sunt afectate de multe primejdii. Cea mai mare amenințare pentru astronauți, dar și pentru echipamentele electronice de la bordul stațiilor orbitale sunt radiațiile cosmice, particule elementare încărcate electric (electroni și protoni) care circulă prin vid de la distanțe de mii de ani lumină.
La sol, în laboratoare speciale cu laseri de clasa PW (petawatt) cum este cel de la CETAL, adică o putere de un miliard de miliarde de ori mai mare decât a unui laser de tip pointer, fascicolul laser este concentrat pe ținte gazoase sau solide și accelerează electronii la viteze apropiate de viteza luminii. Astfel, în incinta vidată din laborator generăm radiație ionizantă similară cu radiația cosmică.
Vă vom povesti cum funcționează un laser de clasă PW, cum detectăm și măsurăm electronii accelerați de laserul PW și care sunt aplicațiile acestui tip de experiment.
Big Brother la microscop: celule canceroase vii observate în nano-acvarii
Vom face cunoștință cu metode de prelucrare laser a materialelor transparente pentru fabricarea nano-acvariilor, dispozitive cunoscute în literatura de specialitate sub denumirea generică de lab-on-a-chip. Apoi, vom urmări la microscop cum celule de cancer din organismul uman sunt crescute în nano-acvarii. Vom observa comportamentul celular în configurații tridimensionale complexe care reproduc micromediul din organism din punct de vedere arhitectural și funcțional.
Plasma speaker: controlarea descărcării corona prin amplificator audio
Dispozitivul experimental realizat în laborator oferă posibilitatea utilizării plasmei la presiune atmosferică în viața cotidiană.
Experimentul ne prezintă plasma obținută în urma cuplajul sistemului audio (telefon/laptop) cu descărcarea corona prin intermediul unui amplificator audio integrat. Descărcarea corona poate fi obținută prin aplicarea unei tensiuni de ordinul kV intre 2 electrozi, unul sau ambii electrozi având un vârf ascuțit. În jurul vârfului se formează plasma care se poate propaga până la celălalt electrod. Cunoașterea polarității electrodului este esențială, deoarece aceasta este ceea ce face diferența între o descărcare corona pozitivă și una negativă. Spre deosebire de cele pozitive, coroanele negative sunt concentrate doar in vârful elctrodului ascuțit.
Plasma jet cleaning: tratarea suprafețelor cu plasmă
Experimentul constă în producerea unui jet de plasmă în interiorul unei incinte de sticlă, ce are ca scop curațarea suprafeței unei probe.
Plasma, plasma everywhere: aplicații în medicină și senzoristică
În prezent, o mare parte din cercetările ce au loc au în vedere dezvoltarea de tehnologii de producere de filme subțiri cu aplicabilitate în diverse domenii se bazează pe studierea plasmelor produse în condiții experimentale variate. Pe lângă proprietățile interesante ale filmelor subțiri, acestea oferă posibilitatea miniaturizării tehnologiilor. O metodă larg folosită pentru obținerea filmelor subțiri, care s-a dovedit a fi una din cele mai bune, este pulverizarea în plasmă în câmp magnetic a materialelor. În urma producerii unei descărcări luminescente în gaz se formează ioni care bombardează o țintă solidă și scot atomi din suprafața acesteia. Atomii vor forma un stat subțire pe un substrat ce poate fi un suport de proteză medicală, o oglindă, un circuit electronic sau un senzor.
Cum poți amesteca teflonul cu argint folosind plasma
În cadrul experimentului li se va explica vizitatorilor cum se formează o plasmă care să conțină constituenți ai unor materiale din cele mai diverse, precum polimeri și metale, cum se pot obține combinații ale acestor materiale pe suporturi variate, și care sunt avantajele utilizării materialelor sub formă de filme subțiri, straturi multiple cu compoziție alternantă și materiale nanocompozite.
X-ray vision: cum vedem interiorul unui ou Kinder prin tomografie cu raze X
Vrei să afli ce jucărie supriză te așteaptă într-un ou Kinder înainte să îl desfaci?
În laboratorul de microtomografie de la INFLPR vei descoperi cum tomografia cu raze X ne ajută să vizualizăm interiorul obiectelor fără să le distrugem, cum obținem și cum interpretăm radiografiile digitale și cum le folosim să obținem un model 3D al obiectelor analizate.
Criptarea informației cu laserul
Sistemele laser cu dinamică haotică, cuplate optic și sincronizate dinamic, permit transmiterea criptată de informaţie și decriptarea acesteia utilizând o tehnică de mascare cu haos.
Microlaboratorul din picătură
Pornind de la formarea unei simple picături de lichid, vom afla cum putem genera picături complexe, realizate din emulsii sau spume și vom descoperii cum interacționează radiația laser cu acestea.
Credeți că putem levita o picătură de lichid? Oare putem realiza un laser într-o picătură? Vă așteptăm în cadrul laboratorului nostru pentru a afla răspunsul la aceste întrebări!
Coalescența picăturilor în spațiu
Înțelegerea ciocniri a două picături este de interes pentru multe domenii. Acestea joacă un rol important în formarea picăturilor de ploaie, în modelarea arderii combustibilului și de asemenea, în livrarea de picături inhalabile foarte mici care conțin medicamente în scopuri de tratament medical. În laboratorul nostru puteți vedea un experiment care va avea loc si pe Stația Spațială Internațională în 2024.
Generarea de noi compuși antimicrobieni cu laserul
Bacteriile devin rezistente dacă sunt tratate mereu cu aceleași medicamente și astfel tratamentele obișnuite ajung să devină ineficiente. Radiația laser ne ajută să obținem noi compuși cu efect antibacterian crescut. Noi iradiem cu laserul medicamentele des utilizate în tratamente, iar în anumite condiții, radiația laser face ca fragmente din moleculele de medicamente să se rupă, unele să se recombine, obținându-se noi compuși ce au acțiune împotriva unor bacterii rezistente la tratament.
Realizarea de suprafețe superhidrofobe cu ajutorul laserului
Vă așteptăm în laboratorul nostru să descoperiți cum putem reda elemente superhidrofobe din natură, ca de exemplu frunza de lotus, cu ajutorul laserului pentru o serie de aplicații: medicină, industria alimentară, industria navală, industria textilă, etc.
Înregistrarea hologramelor pe plăcuțe holografice cu ajutorul laserilor în vizibil
Te așteptăm în laboratorul nostru pentru a observa holograme înregistrate și redate cu ajutorul luminii coerente (laser). Vom discuta despre cum utilizam hologramele în viața de zi cu zi (ca elemente de siguranță de pe bancnote, CD-uri, DVD-uriu, etc.), dar și principiul holografiei optice.
Cum îți poți analiza propria respirație cu ajutorul unui laser
Vă invităm în laboratorul LLASEM să vedeți cum lumina poate fi transformată în sunet purtător de informație despre respirație. Vom descoperi împreună ce presupune această știință a analizei respirației cu ajutorul unei tehnologii bazată pe detecția de compuși organici volatili.
Sinteza de materiale cu laser pulsat
Vom învăța despre tehnologii cu laser pulsat pentru sinteza de filme subțiri nanostructurate, generarea și caracterizarea nanopulberilor, fabricarea aditivă cu laser/imprimarea 3D și modificarea suprafețelor pentru aplicații în inginerie tisulară, implanturi metalice biomimetice, spintronică.
Tehnologii laser de texturare a lagărelor cu alunecare
Experimentul constă în microtexturarea laser a bolțurilor din componența lagărului cu alunecare al articulației cilindru hidraulic/cupă de pe brațul de excavare al unui buldoexcavator. Montajul de micro-texturare laser, este format dintr-un sistem mixt translație-rotație-deflexie cu patru axe și un sistem laser. Montajul permite utilizatorului micro-texturarea laser a pieselor cu geometrie cilindrică utilizând tipare oricat de complexe, pe o lungime de pana la 200 mm, cu posibilitatea de extindere la 300 mm prin adăugarea unei măsuțe de translație motorizate.
Producere de nanopulberi magnetice folosind instalația de piroliză cu laser în domeniul infraroșu
Instalația se compune dintr-un reactor format din tuburi perpendiculare din sticlă în centrul căruia se introduce (pe la partea de jos folosind un injector tubular concentric) amestecul de gaze/vapori reactivi. Acesta se intersectează în zona de reacție cu un fascicol laser în domeniul infraroșu (invizibil cu ochiul liber) introdus lateral (printr-o fereastră transparentă) unde se formează o flacară din care rezultă nanoparticulele magnetice sub forma unui fum. Acesta se colectează pe filtrul ceramic în partea superioară, iar gazele purtătoare sunt extrase de o pompă de vid.
Bujia Laser
Știați că laserul poate fi folosit ca și “bujie”, pentru aprinderea combustibililor în motoarele cu ardere internă?
Cercetătorii din cadrul Laboratorului Electronică Cuantică a Solidului (ECS) au realizat dispozitive laser de tip bujie! Împreună cu colegi de la Renault Technologie Roumanie au utilizat astfel de dispozitive pentru a opera un motor de Dacia și apoi un autoturism Dacia. Proprietățile de operare ale unui astfel de motor aprins cu bujii laser au fost investigate împreună cu cercetători de la Universitatea Politehnică din București, Facultatea de Inginerie Mecanică și Mecatronică. În prezent, în Laboratorul ECS se studiază aprinderea amestecurilor de metan-aer și hidrogen-aer folosind dispozitiv laser cu patru puncte de aprindere.
Microscopie de forță atomică
Microscopia de Forță Atomică (_AFM – Atomic Force Microscopy_) se bazează pe măsurarea forțelor de interacțiune dintre un vârf foarte ascuțit și suprafața materialului studiat. El oferă o imagine tridimensională a suprafeței materialului studiat.
Microscopul pe care îl avem în laboratorul nostru este un model XE100 de la Park System. Are capacitatea de a scana mostrele în modul contact, modul fără contact și modul contact intermitent. Intervalul maxim de scanare orizontală este de aproximativ 50×50 μm2, iar mișcarea verticală maximă este de 8 μm. În funcție de modul de scanare, de natura suprafeței și de vârfurile pe care le folosim, se poate obține o rezoluție laterală de zeci de nanometri.
Emisia laser în bio-materiale noi
Demonstrarea experimentală a efectului laser într-un bio-material nou bazat pe ADN, anume ADN-CTMA dopat cu colorantul Rhodamină B, dizolvat în solventul butanol. În experimente se studiază proprietăţile de fotoluminiscenţă şi emisie laser (lungime de undă ajustabilă, prag de apariţie a efectului, eficienţă) induse de iluminarea cu radiaţia verde a unui laser de pompaj optic a acestui bio-material nou. Efectul laser obţinut în bio-materialul menţionat este comparat cu cel obţinut în soluţia Rhodamină B – butanol pentru evaluarea efectelor bio-polimerului ADN asupra emisiei laser.
Modificarea indicelui de refracție al unui material neliniar optic indusă de un fascicul laser
Fasciculul laser verde modifică local indicele de refracţie al materialului investigat (proba), dispus într-unul din braţele unui montaj interferometric. Franjele de interferenţă paralele şi echidistante produse de fasciculul laser roşu ce este incident în interferometru sunt distorsionate local când fasciculul verde iluminează proba. Franjele de interferenţă corespunzătoare celor două situaţii sunt prelucrate cu un program de calcul realizat în laborator, bazat pe un algoritm matematic special. Se obţine o hartă 3D a modificării indicelui de refracţie induse de lumină în materialul investigat.
Determinarea pragului de distrugere laser a materialelor
Fasciculele laser intense pot distruge parţial sau complet componentele optice (lentile, ferestre, oglinzi) cu care interacţionează. S-au dezvoltat metode de testare a acestor componente putându-se estima durata de viaţă a acestora în condiţiile concrete de funcţionare (putere laser, condiţii de temperatură şi de mediu ambiant). În INFLPR a fost realizată Staţia LIDT (Laser Induced Damage Threshold) cu pulsuri de ordinul nanosecundelor, dedicată testării / certificării materialelor supuse acţiunii fasciculelor laser de mare putere, în conformitate cu standardele internaţionale ISO.
Cristale laser: pentru a construi un laser cu mediu activ solid ai nevoie în primul rând de un cristal laser
Iată cum se poate obține
Cristalul laser constituie inima unui laser. Laboratorul ECS al INFLPR este singurul laborator din Romania unde se obțin cristale laser.
Pe scurt, topim într-un creuzet ansamblul componenților chimici ai cristalului de obținut, atingem suprafața materialului topit cu un germene prins de o tijă, pe care apoi îl tragem pe verticală în sus cu ajutorul tijei care în același timp se și rotește în jurul axei proprii. Altfel spus, solidificăm în mod controlat o parte a topiturii conținută în creuzet. Acest proces se numește “creșterea de cristale din topitură”.
Depuneri și caracterizări de straturi subțiri
