◉ Locul în care România a realizat primul laser, al patrulea din lume la acel moment
◉ Valea Morții – idei de cercetare interesante, care nu reușesc să treacă în zona industrială, pentru că sunt foarte costisitoare și nu produc profit imediat
◉ Câteva aplicații spectaculoase
◉ Comunicația sau internetul cuantic, în pregătire
◉ Cercetare, dezvoltare de tehnologii și transfer către industrie
◉ Diseminare publică gratuită pentru industrii finanțate serios
◉ Cercetarea fundamentală, mână în mână cu cea aplicată
@ Deși proiectele de cercetare și aplicațiile practice sunt la limita cunoașterii și peste, menținerea funcțională a tehnologiilor unice în România se face cu mari dificultăți @ Centrul pentru Tehnologii Laser Avansate – CETAL – ar avea nevoie anual, de circa 2 milioane de euro, pentru funcționarea facilității dedicate laserului de 1 PW
Întâlnirea recentă, de la Măgurele, la inițiativa deputatului PNL de Ilfov, George Tuță, a mai multor reprezentanți ai misiunilor diplomatice din Franța, Germania, Canada, Japonia etc în România, alături de cei ai administrațiilor prezidențiale, publice centrale, județene și locale, dar și ai institutelor de cercetare și dezvoltare, cu scopul de a promova proiectul investițional ”Măgurele Science Park” și oportunitățile generate de cercetarea din Măgurele pe plan intern și extern, ne-a dat impulsul de a discuta despre aceste oportunități cu directorul general al Institutului Național pentru Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației, Cristian Mihăilescu și cu Marian Zamfirescu, șeful departamentului CETAL – Centrul pentru Tehnologii Laser Avansate, din cadrul INFLPR.
Articol apărut în Jurnalul de Ilfov, nr. 587, ediția print
”Cercetare, ”Valea Morții”, industrie. Se caută aplicabilitate în industrie! Și finanțare pe măsură! Un laser de mare putere are nevoie undeva între 10-15% din investiția inițială. Deci, dacă toată clădirea CETAL înseamnă o investitiție de aproximativ 17 milioane de euro, ar trebui o finanțare asigurată anual, undeva la 2 milioane de euro, pentru a ține în funcțiune infrastructura, ca să se poată derula proiectele. Și vorbim, așadar, doar despre CETAL. Avem o rată de succes mare, și chiar dacă aducem proiecte, este foarte greu să ținem infrastructura în funcțiune. Proiectele îți asigură derularea experimentelor, însă aceste facilități ale noastre sunt extrem de costisitoare și au nevoie de finanțare specială. Vorbim aici de instalații de interes național, încă din 2015, de când s-a lansat oficial facilitatea. Este foarte greu să păstrezi ritmul cu cei din străinătate. Începutul de an este cel mai dificil, bugetul se votează târziu și există proiecte care sunt blocate, pentru că lichiditățile nu vin la timp. Da, nu putem ține ritmul Occidentului. O gură mică de oxigen, sperăm după pandemie, o avem pe partea de promovare – programele ”Școala Altfel”, ”Noaptea cercetătorilor” și mai nou – ”Artă și știință”, fără finanțare, dar cu vizibilitate”, ne-a spus Marian Zamfirescu.
Locul în care România a realizat primul laser, al patrulea din lume la acel moment
Tot ce se întâmplă astăzi în CETAL se bazează pe expertiza INFLPR, începând din anii ‛60. În acest institut, în 1962, a fost inventat primul laser din România, la acel moment al patrulea din lume. Apoi, din anii ‛75-’80, aici au fost dezvoltate foarte multe tipuri de lasere, iar după ce nu au mai fost căutate pe piață, specialiștii s-au axat pe dezvoltarea de aplicații cu laseri. Acum, dacă adăugăm și laserul de mare putere de la ELI-NP (de 10 PW), vorbim de o facilitate extrem de complexă.
„Exista întrebarea de ce este nevoie de două lasere de mare putere? Pentru că pregătirea și experimentele în sine, la 10 PW sunt foarte costisitoare, așa că începem de aici, de la 1 PW, optimizând astfel costurile. Apoi, experimentele se pot muta la puterea de 10 PW”, ne-a mai spus Marian Zamfirescu.
Valea Morții – idei de cercetare interesante, care nu reușesc să treacă în zona industrială, pentru că sunt foarte costisitoare și nu produc profit imediat
”Aici este pasul pe care vrem să-l facem. O serie de contacte pe zona de ortopedie, de exemplu, de la crearea unor anumite piese până la proteza efectivă, care ajunge la pacient. Însă este un demers de durată, pentru că orice tehnologie nouă trebuie validată prin multe teste, inclusiv de toxicitate. Noi am făcut acest lucru. Suntem, așadar, la început de drum, pentru aplicații biomedicale, testate, validate științific, iar acum ar trebui să găsim parteneri industriali interesați să preia astfel de tehnologii. Nu putem face noi producție de serie, nu acesta este scopul nostru. Dacă am face producție de serie am bloca cercetarea. Industria are însă o reținere în a investi bani în cercetare. Este o chestiune de piață – industria vrea ceva rapid, ieftin și bun, ori cercetarea nu este ieftină și nici rapidă. Și dacă totuși riscă, cum se calculează acest risc, investind în ceva nou, necunoscut? Inclusiv în Statele Unite, doar firmele foarte puternice – gen Google sau IBM – riscă să investească în tehnologii foarte noi și foarte avansate. Din păcate, sunt foarte multe idei din cercetare, foarte interesante, dar care nu ajung pe piață pentru că încă nu au fost validate din punct de vedere al eficienței financiare, chiar dacă științific sunt chestiuni extraordinare. Și atunci, multe tehnologii sunt ținute în loc și au nevoie – nu de cercetători, ci de ingineri care să găsească soluții ca noutățile tehnologice să pătrundă mai ușor pe piață”, a adăugat șeful CETAL.
Câteva aplicații spectaculoase
Alte câteva tipuri de tehnologii în zona aceasta de procesări cu laser sunt fabricația aditivă, litografie 3D cu laser, procesare cu laser cu femtosecunde, unde materialul se poate modifica la dimensiuni de sub un micrometru fără a afecta zona adiacentă, ceea ce înseamnă că este capabil să facă procesare cu rezoluție foarte mare, iar ca aplicații merge către zona de optică integrată, de inginerie tisulară. Cu acest tip de imprimantă 3D, să spunem cu un polimer mai special, se poate construi o structură tridimensională poroasă mai sofisticată. Specialiștii care lucrează la interfața dintre aplicațiile laser și biologie depun celule, care sunt cumva hrănite, în această geometrie, astfel încât să dezvolte un țesut artificial. Sunt deja făcute cercetări în zona aceasta – pentru țesut artificial epidermic, țesut artificial osos și se dorește a încerca, găsind colaboratori în zona de biologie, să se realizeze țesut artificial miocardic”, ne-a povestit Marian Zamfirescu.
Comunicația sau internetul cuantic, în pregătire
O altă aplicație interesantă este aceea în care se trasează în niște polimeri transparenți un fel de ghiduri de undă, un fel de fibre optice, dar miniaturizate.
”Pe un cip de sub un mm pătrat putem să facem multe canale – ghiduri de undă prin care să circule lumina. Cum în circuitele electronice clasice, prin niște fire metalice sau din semiconductori circulă electroni. Viitorul deja duce toată zona aceasta de tehnologie a informației către optică, adică informația să fie transportată nu de electroni, ci de fotoni. Atunci ai nevoie de aceste ghiduri de lumină transparente, iar cu laserul pe care-l avem aici, putem construi deja aceste ghiduri de undă. Iar dacă ne ducem într-o zonă și mai interesantă, putem vorbi de un subiect foarte actual – comunicația sau internetul cuantic. Imaginați-vă că am un ghid de undă care are o formă de Y, un fel de răscruce. Dacă trimit pe acel ghid de undă foton cu foton, când această particulă care este indivizibilă ajunge la punctul de ramificație, se pune întrebarea – merge spre stânga sau spre dreapta, în continuare? Aici apar problemele de fizică cuantică, și deja s-a ajuns la experimente care demonstrează teoriile de până acum pentru că totul se judecă în termeni de probabilitate. Important este că la ieșire poți să detectez din punct de vedere statistic pe unde a ales fotonul să o ia și de aici pot să complic cumva lucrurile și să fac niște ramificații de mai mulți Y și să formez 4 ieșiri, 8 ieșiri și așa mai departe. Asta înseamnă că, dacă la intrare am un foton, el poate să iasă oriunde, cu probabilitate egală și, în felul acesta, în funcție de cum iese, pot să generez un fel de număr aleator. Iar numerele aleatoare, în tot ce înseamnă informatica de astăzi, sunt create cu niște funcții, de fapt niște numere pseudoaleatoare. Informația criptată se face folosind numere pseudoaleatoare. Criptarea este o întreagă știință, iar folosind numere aleatoare este posibil ca după câteva milioane de iterații să pic exact pe aceeași secvență de numere aleatoare – iar asta este o mare slăbiciune, la acest moment, a criptării. Faptul că noi putem folosi principii cuantice înseamnă că pot genera niște numere aleatoare – real aleatoare – nu pseudoaleatoare, ridicând foarte mult gradul de securitate informatică. Așadar, o aplicație care acum este un boom pe zona asta de dezvoltare a internetului cuantic. Chei de criptare generate cuantic, cu numere aleatoare reale, evitând astfel spargerea codurilor generate de numerele pseudoaleatoare”, ne-a mai povestit specialistul, făcând în continuare referire la ”calculatorul cuantic” care ar putea să ”spargă” orice criptare clasică (folosită în operațiuni bancare, date medicale, securitate de stat etc). ”Într-o idee mai simplu punctată – începem aici să dezvoltăm tranzistorul pentru viitorul calculator cuantic”, a concluzionat șeful CETAL, referindu-se la una dintre aplicațiile practice ale laboratorului.
Cercetare, dezvoltare de tehnologii și transfer către industrie
La recenta întâlnire de la Măgurele, derulată sub genericul ”Our bet on science: Proiectul investițional Parc Științific și Tehnologic <<Măgurele Science Park>>”, un stand expozițional care a atras atenția a fost al INFLPR – Institutul Național pentru Fizica Laserilor, Plasmei și Radiației, directorul general al acestuia, Cristian Mihăilescu, vorbind participanților la eveniment despre activitatea și portofoliul dedicat rezultatelor aplicative și tehnologice ale institutului, făcând referire la ”tehnologii emergente cu câmpuri electromagnetice intense și plasmă pentru energie, științe ale vieții, mediu, comunicații și securitate”.
”La INFLPR s-a conturat o comunitate puternică și implicată de cercetători, care participă în fiecare an la activități de popularizare a științei, ca rezultat al activității de cercetare fundamentală și aplicativă în domeniul laserilor, interacţiei luminii cu materia, plasmei și/sau acceleratoarelor de electroni. Aplicațiile care rezultă din aceste cercetări sunt dezvoltate în parteneriat cu institute de cercetare, în cadrul programului național de cercetare, dar și cu parteneri industriali. Institutul este implicat într-o largă varietate de proiecte de cercetare cu alte instituții şi universități la nivel național și internațional și, prin instalațiile de interes național pe care le posedă și cunoștințele din domeniu, oferă comunității științifice naționale posibilitatea desfășurării de experimente complexe, interdisciplinare, aflate la frontiera cunoașterii.
Cartea de vizită a institutului este multi- si interdisciplinaritatea. Avem proiecte in domenii foarte diverse începând de la biotehnologii, nanotehnologii, micro-nanoprocesare pana la științe spațiale. Vorbind de producție, am putea spune că vorbim de Institut ca despre o companie. In acest sens, noi avem contracte economice cu firmele care vin la noi – însă nu doar pentru servicii sau pentru a dezvolta un anumit produs, ci și pentru a le demonstra concepte ori valida tehnologii. Încercăm să venim cu o soluție în întâmpinarea problemelor lor și, mai mult decât atât, estimăm costuri pentru ca o anumită tehnologie să poată fi implementată în industrie. Le putem astfel oferi și un standard de cost, începând de la instruirea personalului pentru a folosi instrumente complexe, de nișă”, ne-a declarat Cristian Mihăilescu.
Diseminare publică gratuită pentru industrii finanțate serios
Și acesta a punctat o serie de activități, pe arii de cercetare, făcând referire la, spre exemplu, în cazul laserilor de mare putere, la aplicații in biomedicină, micro și nanoprelucrare etc. În zona bio/nano fotonică și nanomateriale s-au menționat aplicații în sinteza de filme nanostructurate, spectroscopie, puncte cuantice, metamateriale, modelare micro și nano, iar în zona plasmei de fuziune și a tehnologiilor bazate pe plasmă s-au amintit captarea particulelor atomice, plasme fierbinți și fuziune nucleară, ingineria suprafeței cu plasmă, acoperiri cu plasmă, surse de plasmă etc.
”Din păcate, cam ce producem noi aici, în România, e doar diseminare publică. Nu avem o perspectivă națională în care ce producem în cercetare, se poate transfera către industrie, la un moment dat. In general, cerințele de indicatori științifici ai proiectelor finanțate de statul român pentru cercetare sunt reprezentate de lucrări științifice. Este un model de diseminare gratuită, iar cine vrea să implementeze aplicativ, poate găsi în articolele publicate o sursă de inspirație si implementare. Toate tehnologiile pe care le folosim în prezent sunt costisitoare, de la achiziție sau pentru menținerea echipamentelor în funcțiune, dar cel mai mult costă personalul calificat, o resursă umană de nișă, care „zboară” când nici nu te aștepți”, a mai spus directorul INFLPR.
Cercetarea fundamentală, mână în mână cu cea aplicată
Cristian Mihăilescu a concluzionat că cercetarea fundamentală și cea aplicată trebuie să meargă în paralel. „In general, expertiza de calitate în cercetare este inițial cre-ată odată cu studii de cercetare fundamentală, de la care nu se poate aștepta o aplicabilitate imediată. De aceea, cercetarea fundamentală și cercetarea aplicată trebuie finanțate în paralel, creând premisele ca cercetarea fundamentală să aibă o aplicabilitate cât mai rapidă. Acesta este, de fapt, trendul la nivel mondial”, a concluzionat directorul institutului.
