Proiect prioritar, Program MATNANTECH, 2003-2004 Raport: 30 iulie 2004

1. STRATEGIA DE CERCETARE-DEZVOLTARE IN DOMENIILE MATERIALE NOI, MICRO SI NANOTEHNOLOGII, IN PERSPECTIVA INTEGRARII IN SPATIUL DE CERCETARE EUROPEAN Proiect prioritar, Program MATNANTECH, 2003-2004 Raport: 30 iulie 2004

2. Consortiul:coordonator:INCD pentru Microtehnologie, IMT Bucuresti;parteneri: ICPE - Cercetari Avansate, ICPE-CA Bucuresti;  INCD in Sudura si Incercari de Materiale, ISIM Timisoara; Fundatia “C. D. Nenitescu”; Institutul de Metale Rare si Neferoase, IMNR Bucuresti.Colaborari: Institutul de Chimie Fizica al Academiei Romane INCD Fizica Laserilor Plasmei si Radiatiilor, Magurele Institutul de Chimie Macromoleculara “Petru Poni”, IasiInstitutul de Cercetare Materie Condensata, Timisoara Universitatea Politehnica Timisoara Centrul National pentru Ingineria Sistemelor cu Fluide Complexe, Filiala Academiei Romane, Timisoara AUTORI Sprijin:Director Executiv MATNANTECH, ing. Cornel Trisca-Rusu (matnantech@chim.upb.ro; ctrisca@mail.xnet.ro)

3. CUPRINS I. Introducere II. Strategia de C-D in domeniul “Materiale noi, micro si nanotehnologii”  Microtehnologii  Nanotehnologii  Materiale noi  Directiile de cercetare dezvoltare care pot asigura avantaje competitive pentru Romania  Cooperarea internationala/ Nise de colaborare si integrare tehnologica la nivel international  Potentialul si infrastructura de cd necesare pentru atingerea obiectivelor propuse  Utilizarea cercetarii/ Retele tehnologice integrate, realizatorii potentiali ai obiectivelor propuse III. Concluzii

4.  Puncte de plecare/ asigurarea bazei de cunoastere I. INTRODUCERE  formarea colectivului de autori  evaluarea situatiei pe plan intern  analiza contextului international

5. Colectivul de autori (1) ►11 institutii / 28 de specialisti ►resposabilitati/ competente:  IMT Bucuresti- coordonator general si responsabil/ autor pentru domeniul “micro- si nanotehnologii”;  ICPE-CA Bucuresti - coordonator pentru domeniul “materiale noi” si responsabil/ autor pentru subdomeniile de materiale ceramice si compozite, oteluri si superaliaje speciale, pulberi si metalurgia pulberilor, materiale si sisteme magnetice cu proprietati controlate, materiale compozite lemnoase, sinteza si modificarea polimerilor, materiale carbonice avansate, materiale de sinteza si carbonice, monocristale si materiale ordonate; ISIM Timisoara -coordonator pentru zona de vest si responsabil/ autor pentru subdomeniile de materiale biocompatibile, materiale cu memoria formei, nanoparticule, fluide magnetice;

6. Colectivul de autori (2)  Fundatia “C. D. Nenitescu” - responsabil/ autor pentru subdomeniile de materiale compozite ceramice, sticle şi materiale cvasicristaline avansate, performante, lianţi şi sisteme performante lianti; IMNR Bucuresti - responsabil/ autor pentru subdomeniile de nanomateriale pe baza de aliaje neferoase, compozite si ceramice, materiale pentru acoperiri si straturi cu proprietati controlate;  ICF Bucuresti - domeniul nanomaterialelor oxidice si hibride;  INCDFLPR Magurele - domeniul tehnologiilor pe baza de laseri si plasma pentru obtinerea de materiale nano si microstructurate;  ICMPP Iasi - domeniul utilizarii polimerilor si interactiilor acestora ca materiale noi in micro si nanotehnologii; ICMC Timisoara - nanomateriale/ nanostructuri cu functionalitati multiple;  U P Timisoara - materiale multifunctionale inteligente, materiale cu memoria formei;  CNlSFC Timisoara - fluide complexe magnetizabile, nanomateriale si nanostructuri magnetice.

7. Institute page Centre page Specialist page Project page Equipment page  Bazele de date - organizare . Evaluarea situatiei existente pe plan intern Identificarea competentelor si a resurselor  Informatii suplimentare privind localizarea si accesul la resurse Identificarea conexiunilor/ colaborarilor

8.  Bazele de date – modul de completare (1)  Institutii ► 33 de inregistrari Centre de Competenta ► 56 de inregistrari Specialisti ► 107 de inregistrari Proiecte ► 36 inregistrari (proiecte internationale)  Echipamente► 61 de inregistrari

9.  Bazele de date – modul de completare (2) Comentariu:Nu toti factorii anchetati au raspuns solicitarii de a completa bazele de date. Lipsa unor inregistrari a fost partial suplinita prin inscrierea in tabelele centralizatoare si a altor date provenite de la retelele de excelenta, date disponibile la nivelul IMT si al partenerilor de proiect. Pe langa aceasta, autorii Strategiei au utilizat si alte informatii din baza proprie de cunoastere a domeniului, in care dansii detin pozitia de specialist reprezentativ. In acest fel, bazele de date ale proiectului nu cuprind statistica reala a informatiilor utilizate efectiv la realizarea Strategiei.

10.  Contextul national  Reforma activitatii de C-D din tara noastra Prioritatile activitatii C-D pentru primul deceniu al mileniului III  consolidarea societatii bazata pe inovare, cu un nivel de dezvoltare ridicat;  generalizarea integrarii in economie si societate a rezultatelor C-D;  asigurarea cresterii calitatii vietii la nivel national.  Programul MATNANTECH (2001-2006) Suport pentru dezvoltarea domeniului  Identifica domeniile “materiale noi, micro si nanotehnologii” ca domenii c-d prioritare (domeniu cu potenţial important în inovarea şi cresterea competitivitãţii produselor);  Concentrarea unor competenţe şi resurse din domeniul ştiinţei si tehnologiei in jurul unor problematici cu puternic caracter interdisciplinar;  Participarea mai eficienta a cercetarii romanesti la programele UE ► corelarea cu PC6 si cu tendintele cele mai recente (cooptarea in programul MNT ERA-NET; propunere de extindere).  CNCSIS  Abordeaza tematica de nanostiinta si nanoinginerie (2004).

11. . Analiza contextului international  Programul national al SUA de dezvoltare in domeniul nanotehnologiilor – aprilie 2004  Strategii ale UE pentru nanotehnologie  Tematica Programelor Cadru de cercetare promovate de CE (Prioritatea 3, in PC 6)  “Catre o Strategie Europeana pentru Nanotehnologie”- comunicare CE, mai 2004  Nanoelectronica, in centrul schimbarilor. Viziune 2020. O strategie pe termen lung pentru Europa - iunie 2004

12.  Evolutia domeniului la nivel mondial  Dezvoltarea la nivel mondial a domeniilor “materiale noi, micro si nanotehnologii” este impulsionata de evolutia in domeniul“nanotehnologiilor” care s-a impus ca domeniul, cu cea mai mare dinamica si cu un impact “disruptiv/ revolutionar” asupra industriei si societatii pentru urmatoarele decenii.  Se considera ca nanotehnologia va patrunde in toate sectoarele tehnologice. Abordarea noua, interdisciplinara, va conduce la inovatii ce pot contribui la rezolvarea multelor probleme care privesc societatea de astazi.  Se estimeaza ca piata pentru produsele care incorporeaza nanotehnologii este actualmente de 2,5 miliarde Є, ca se poate ridica la sute de miliarde de Є in 2010 si ulterior la o mie de miliarde de Є.  Se estimeaza ca nanotehnologia are potentialul de a crea 7 milioane de locuri de munca pana in 2015 pe piata mondiala. Finantarea pentru c-d in nanotehnologie, in ultima decada ►investitia publica 400 milioane Є in 1997 peste 3 miliarde Є azi (SUA, Japonia, UE, Coreea de Sud, China, Taiwan)

13. Oportunitati pentru Romania privind integrarea in spatiul de cercetare european, in domeniul nanotehnologiilor  Moment de inceput al dezvoltarii unui nou domeniu ► sansele fiecaruia sunt relativ echilibrate.  “Necesitatea imperioasa” a unui efort concertat la nivel european ►context favorabil pentru valorificarea potentialului fiecarei tari.  Primul capital ca importanta in dezvoltarea nanotehnologiilor este cunoasterea/ resursele umane ►Romania are cotatii bune si foarte bune in aceasta privinta.  Necesitatea unor investitii majore, la nivel european ►tarile cu forta de munca inalt calificata, puternic motivata si ieftina, ca Romania, reprezinta o varianta pentru plasarea unor astfel de investitii.  Necesitatea asigurarii competitiei/ creerea la nivel european a mai multor poli de excelenta ►competenta recunoscuta a Romaniei in domeniul nanotehnologiilor, reprezinta o sansa reala pentru dezvoltarea in Romania a unui pol de excelenta de nivel european.

14. II. STRATEGIA DE C-D IN DOMENIUL “MATERIALE NOI, MICRO SI NANOTEHNOLOGII” Microtehnologii Nanotehnologii Materiale noi  Directiile de cercetare dezvoltare care pot asigura avantaje competitive pentru Romania  Cooperarea internationala/ Nise de colaborare si integrare tehnologica la nivel international  Potentialul si infrastructura de cd necesare pentru atingerea obiectivelor stabilite  Utilizarea cercetarii/ Retele tehnologice integrate, care sa cuprinda realizatorii potentialiai obiectivelor stabilite  Elementele de strategie politica si/sau economica generala sau la nivel sectorial

15.  Elaborarea unei strategii comune pentru domeniile materiale noi,micro si nanotehnologii  Domeniile “Micro” si “Nano”  Abordarea nanotehnologiilor “de sus in jos”, de la micro spre nano, continua sa reprezinte principala cale de generare a inovatiei in domeniul nanotehnologiilor;  Traspunerea inovatiei din domeniul „nano” in aplicatii concrete se face de cele mai multe ori prin produse fabricate cu microtehnologii; Nanotehnologiile deschid un camp vast pentru dezvoltarea microsistemelor. Diverse nanostructuri/ nanomateriale se regasesc in componenta unor microsisteme asigurand realizarea unor functii noi, complexe.  Domeniile “Materialelor noi” si domeniile “Micro-, Nano”  In 2015, „jumatate din procesele de manufacturare vor fi realizate prin utilizarea controlului la scara nano”.  O serie de materiale noi, avansate, care confera performante deosebite unor aplicatii noi, nu vor fi materiale nanostructurate; diversitatea directiilor de dezvoltare si pluridisciplinaritatea implicata fac sa fie greu si oricum neproductiv de tras o linie de demarcatie pe criterii „nano” intre sectoare.

16.  Directii de cercetare-dezvoltare care pot asigura avantaje competitive pentru Romania  Detalieri pe subdomenii (in acord cu resursele existente/ rezultatele obtinute si dezvoltarile/ colaborarile posibile pe plan international): ► pe tipuri de microsisteme, microstructuri, familii de dispozitive, inclusiv cu nanostructuri/ nanomateriale incorporate; ► pe subdomenii de nanotehnologii/ nanomateriale; ► pe subdomenii de materiale noi, avansate.

17.  Principalele directii de cercetare-dezvoltare (1) (directii comune pentru domeniile “micro”,”nano” si “materiale noi” ): 1.Nanostiinta si nanotehnologiile. Explorarea proceselor, fenomenelor, principiilor la scara nano. Instrumentarul pentru manipulari si caracterizare la scara nano si utilizarea acestuia pentru intelegerea fenomenelor. Noi procese de nanoinginerie. 2. Micro si nanoelectronica. Optoelectronica. Dispozitive pentru microunde. Dispozitive pentru producerea, conversia, stocarea, transportul si controlul energiei electrice. Electronica de putere. Microsisteme incorporand nanostructuri sau nanomateriale. 3. Detectori de substante, senzori integrati, microstructuri si microsisteme pentru detectia si monitorizarea agentilor chimici, biologici, radiologici si a explozibililor cu aplicatii in protectia mediului si a apei, in agricultura si industria alimentara, in asigurarea securitatii oamenilor, in procesele industriale. Metode si procese de remediu, pentru imbunatatirea mediului. Procese de functionalizare a suprafetelor pentru fixarea moleculelor. Nanobiomateriale cu aplicatii in industrie;

18.  Principalele directii de cercetare-dezvoltare (2)(directii comune pentru domeniile “micro”,”nano” si “materiale noi” ) 4. Micro, nano si biotehnologii pentru ingrijirea sanatatii si calitatea vietii. Noi instrumente in medicina. Seturi de diagnosticare implantate. Instrumente de caracterizare a proceselor din interiorul celulei. Imbunatatirea bioactivitatii si biocompatibilitatii implanturilor. Noi medicamente, medicamente cu administrare “la tinta”. Cresterea potentialului uman, capacitatile cognitive si senzoriale. 5. Utilizarea proprietatilor noi ale unor nanomateriale (proprietati fizice, chimice, electrice, magnetice, mecanice, de suprafata, de interfatare, de autoasamblare) pentru realizarea de dispozitive, nanostructuri si microsisteme cu functii noi sau performante. 6. Tehnologia informatiei. Medii de stocare a datelor cu densitati foarte mari de inregistrare. Tehnologii pentru afisaje flexibile. Nanoelectronica moleculara sau biomoleculara.

19.  Principalele directii de cercetare-dezvoltare (3)  Sistematizare matriciala a directiilor de cercetare pentru domeniul “materiale noi” - directii de c-d pecategorii de materiale; - incadrare pe principaleledomenii de aplicatii si in corelare cu celelalte programe PNCDI: tehnologia informatiei/ micro-, nanoelectronica; tehnica biomedicala; medicina; energetica; aeronautica; transporturi; constructii; mediu.

20.  Cooperarea internationala/ Nişe de colaborare şi integrare tehnologică în cercetarea europeană (1)  Importanta cooperarilor internationale in domeniu ►masa critica ►complementaritatea ►pluridisciplinaritatea  Parteneriatul international in domeniu ►foarte larg, cu institutii de renume din Europa. ►Cadru de dezvoltare in continuare ► proiecte internationale: WAPITI, AMICOM, PATENT, PHOREMOST, STEPS, 4M, NANOFUN-POLY, NANO2LIFE, INSIDE-PORES, POLYSACCAHRIDES, SOFTCOMP, ASSEMIC, BIOMAHE ►Exemple:  Realizare nanomateriale magnetice inteligente cu proprietăţi de fluid ► Centrul Naţional pentru Ingineria Sistemelor cu Fluide Complexe din Timişoara, Laboratorul Van’t Hoff-Universitatea Utrecht; Laboratorul Frank –IUCN Dubna; Budapest Neutron Center-Institutul de Fizica Solidului si Optica al Academiei de Stiinte din Ungaria; Geesthacht Neutron Center-GKSS; Institutul de Fizica Experimentala din Kosice al Academiei de Stiinte din Slovacia;INEGI-CEMACOM-UniversitateaPorto; Universitateadin Szeged - Departamentul de Chimia Coloizilor.  Realizarea RF MEMS ► IMT, LAAS Toulouse Franta; FORTH Heraklion Grecia; ITC IRST Trento Italia; CNR – M2T - Microwave Microsystem Technology, Italia; Universitatea Tor Vergata, Italia; ITC-IRST Trento, Italia; HAS-MFA, Ungaria. .

21.  Coperarea internationala/ Nişe de colaborare şi integrare tehnologică în cercetarea europeană (2)

23. Estimarea potentialului si a infrastructurii necesare pentru atingerea obiectivelor propuse (1)  Infrastructura ► Existenta  echipamente moderne, performante; unele insuficient cunoscute/ utilizate ► exemplu BCUM  proiecte de infrastructura ► desfiintate in momentul in care si-au demonstrat utilitatea ► Propuneri  Implementarea conceptelor noi: concentrarea dotarilor;  parcuri tehnologice;  consortii pentru activitati complementare;  Completari de dotare, la principalii parteneri din retelele nationale ► cresteri semnificative ale eficientei si vizibilitatii;  Finantare pentru realizarea unei facilitati de interes national in domeniul micro-nanotehnologiilor  Microtehnologiile asigura transpunerea in produse concrete a realizarilor nanotehnologiilor;  Componenta “nano” reprezinta principalul factor de dezvoltare in domeniul microsistemelor.

24.  Estimarea potentialului si a infrastructurii necesare pentru atingerea obiectivelor propuse (2)  Potentialul uman  Principala resursa ► competente recunoscute la nivel international  Masuri  Perfectionarea permanenta ► dinamica deosebita a domeniului;  Angrenarea tineretului ► masuri si programe speciale;  Proces de invatamant fundamentat la scara nanometrica;  Constientizarea publicului larg.

25.  Utilizarea cercetarii/ Retele tehnologice integrate, realizatorii potentiali ai obiectivelor propuse (1)  Multidisciplinaritatea, complementaritatea domeniului ► parteneriate complexe, cu ramificatii multiple ale conexiunilor;  Este formata mentalitatea de colaborare, urmare a proiectelor nationale multidisciplinare si a retelelor nationale ► importanta finantarii in continuare a retelelor de excelenta;  Perfectionarea managementului proiectelor de cercetare ► imbunatatirea eficientei privind valorificarea rezultatelor cercetarii  Masuri de sprijin pentru dezvoltarea IMM-urilor ► Parcuri tehnologice  Analiza SWOT a rezultatelor anchetei pentru zona de vest  puncte taripuncte slabeoportunităţiameninţări

26.  Utilizarea cercetarii/ Retele tehnologice integrate, realizatorii potentiali ai obiectivelor propuse (2) ►Pentru toate subdomeniile propuse, exista in tara unitatile competente pentru asigurarea intregului lant de activitati de c-d, de la cercetarea fundamentala pana la transferul tehnologic si punerea in fabricatie (nu intotdeauna exista dotarea completa sau de cea mai inalta performanta). ► Exemple  Realizarea de dispozitive micro- si nanofotonice ► se evidentiaza multidisciplinaritatea colaborarilor: dezvoltarea de noi materiale - INCDFM, INCDFLPR, ICF, Inst. “Petru Poni”, Univ. Babes Bolyai; dezvoltarea de noi procese si aplicatii - IMT in colaborare cu INCDFLPR si INCDFM; inovarea/ proiectarea de noi componente - IMT in colaborare cu CCO; caracterizari de materiale si procese- INCDFM, INCDFLPR, ICF, Inst. Petru Poni, Univ. Babes Bolyai, CMMPI; caracterizarile de componente - CCO, IMT si INCDFLPR.  Dezvoltarea de senzori cu aplicatii biomedicale si de mediu ► realizarea de materiale si de straturi senzitive - Institutul de Biologie al Academiei Romane si ICF; realizarea de dispozitive -  IMT si INCDFM.  Dispozitive de afisare si emisie pe baza de materiale organice ► cercetari de material - Inst. Petru Poni, ICEPALV, INCDFM ; dezvoltare tehnologica - IMT, INCDFM ; dezvoltare de produse - IMT, INCDFM; caracterizare de material -INCDFM, INCDFLPR, ICF, I. Petru Poni, Univ. Babes Bolyai, CMMPI ; caracterizari dispozitive - CCO, IMT, INCDFLPR.

27. III. CONCLUZII (1)  Situatia existenta ►competente recunoscute la nivel international ► participare buna la PC6, in domeniile/ subdomeniile legate de MATNANTECH  Context international favorabil ► dezvoltarea domeniului nanotehnologiilor la nivel mondial ► actiuni concertate la nivel european ► oportunitati deosebite pentru Romania

28. III. CONCLUZII (2)  Propuneri privind strategia de C-D  Infrastructura  Completari de dotare;  Investitie nationala pentru nanotehnologii;  Implementarea unor concepte noi.  Potentialul uman  Perfectionarea permanenta;  Masuri si programe speciale pentru angrenarea tineretului;  Proces de invatamant fundamentat la scara nano.  Directiile de C-D/ Nise de integrare europeana  Sistematizare legata de domeniile mari de aplicatii (fara linii de demarcatie “Micro”- “Nano”-”Materiale noi”)