„Наноразмерни тънки филми ZnO – синтез, характеризиране и сензорни приложения”

за дисертационния труд на тема „Наноразмерни тънки филми ZnO – синтез, характеризиране и сензорни приложения” на Людмила Кръстева Кръстева

от доц. д-р Александър Елияс, Институт по катализ - БАН
Дисертационният труд, представен за присъждане на образователната и научна степен „доктор” по научна специалност 4.2. Химически науки (Химия на твърдото тяло), който ми беше предоставен за становище, тематично се намира в интердисциплинарната област между неорганичен синтез, приложения на полупроводниците в оптоелектрониката и биологията. Това изисква значителни познания от страна на дисертантката и в трите научни области – обучението на такъв разностранен специалист изисква време, но същевременно такъв специалист би бил много полезен и ценен в практиката след защитата на дисертационния си труд. Докторантката е била зачислена от 15.07.2011 г с решение на Факултетния съвет на основание Член 67 от Закона за висшето образование и Член 22 от Правилника за условията и реда за придобиване на научни степени и заемане на академични длъжности в СУ „Св. Климент Охридски“, т.е. спазени са всички законови изисквания.

Обекти на изследването в дисертацията са наноразмерни тънки филми от ZnO, както и ZnO филми, модифицирани с Cu и Fe като се цели от една страна получаването им, от друга страна – тяхното охарактеризиране и от трета страна тяхното използуване като газ-сензори и био-сензори.

Може да обобщим накратко изследователската работа по формулираната в дисертацията цел и произтичащите от нея задачи като една последователност от синтези по зол-гел метода и последващо химично отлагане на тънък слой, който се охарактеризира комплексно с набор от физични методи и като последен етап тестване на газ-сензорната и биосензорната ефективност. Тук специално трябва да се отбележи, че при синтезите зол-гел методът е модифициран с оглед на специфичните цели и задачи, а това също представлява принос на докторант-ката, който тя скромно е премълчала. Също така трябва да се отбележи, че при нанасянето на покритията са използувани две различни техники – както dip-coating така и spin-coating, което обогатява експерименталния опит и умения на дисертантката. Впечатляващ е наборът от физични методи за охарактеризиране на покритията – сканираща електронна микроскопия, рентгенова дифракция, енергиен дисперсионен анализ и измерване на контактен ъгъл на получените наноструктури, отложени върху стъклен или керамичен субстрат, измерване на потенциална разлика при тестването на сензорните свойства на контактни структури от чист ZnO и дотиран с желязо или мед ZnO. Овладяването и ползуването на всички тези методи, както и интерпретацията на данните, получени чрез тези методи, са допринесли в значителна степен за научното израстване но докторантката като изследовател. Задълбоченото изследване на тези слоеве и техните свойства, както и взаимодействието между два припокриващи се слоеве е важно от гледна точка на оптоелектрониката. В този смисъл, разработената в дисертационния труд тема би могла да намери приложение като иновационна разработка, тъй като предлага нови системи с подобрена газочувствителност (и по-конкретно системата ZnO/ZnO+Fe) и то при ниска температура, както и нови данни за техния фазов състав и кристална структура, различни морфологични форми и висока специфична повърхност. Постижение на дисертанката е създадения математичен модел, описващ действието на контактните структури ZnO/ZnO+Fe, който би могъл да се приложи след известно видоизменение и към други подобни контактни структури и да бъде полезен в практиката.

Всички тези аспекти в тяхната съвкупност съставляват една внушителна по обем експериментална работа, представена на високо ниво в настоящия дисертационен труд, обхващащ 84 фигури, 4 таблици и 44 уравнения с подробен коментар към тях, както и 118 литературни източника, с които дисертантката се е запозвала подробно.

Описаните в дисертацията изследвания са проведени на високо научно ниво, задълбочено и изчерпателно. Те имат интердисциплинарен характер и изискват познания и експертност в съвършено различни области.

Изводите на дисертацията показват, че докторантката се е справила много успешно с всички етапи на това изследване. Прегледът на литературните данни, представен в дисертационния труд, показва добра осведоменост на докторантката по темата. Литературният обзор, поне в своята химична газосензорна част, обхваща известните до момента литературни източници в областта, включително най-новите изследвания. Цитираната литература е описана в добра последователност, прецизно и избирателно, със съпътствуващ анализ и оценка на данните и с акцент върху тези от тях, които могат да подпомогнат изпълнението на поставените в дисертацията цели. Тя е успяла да намери верния начин за представяне на известната до момента информация за изучаваните обекти и отчетливо да акцентира върху собствените си изследвания и приноси към разработвания научен проблем. Специално искам да подчертая приложния аспект на дисертационното изследване, което е напълно в унисон с директивите заложени в 8-та Рамкова Програма на ЕС Хоризонт 2020.

Към представените в дисертацията изследвания имам следния коментар. При сравняването на зависимостта на чувствителността на два сензора с два и три модифицирани слоя към пари на етанол – напълно е възможно да се разкрият предимства на трислойно покритие в сравнение с двуслойното покритие, ако вместо пари на етанол като молекула- сонда се използува СО или СО2, които имат по-малък кинетичен диаметър. Това би елиминирало дифузионните ограничения при проникването в по-долен слой от покритието. По всяка вероятност, предвид на по-големия кинетичен диаметър на молекулата на етанола, се проявява дифузионно забавяне и в резултат на това се получава неяснота при сравняването на двуслойни и трислойни покрития. Този коментар има пожелателен характер и в никакъв случай не намалява достойнствата на представените изследвания, а само представлява препоръка за по-нататъшни бъдещи изследвания.

Стилът на изложението в дисертацията е ясен и точен, а дадените фигури и таблици са достатъчно информативни и илюстрират сполучливо същността на изследванията и резултатите от тях. Материалът от дисертацията е публикуван в 4 научни статии в Semiconductors, J. Nanomed. & Nanotechnol., Sensors and Actuators, ICNBME Novel Nanomaterials for Eletronic, Photonic and Biomedical Applications. Представен е на 3 конференции в страната и в чужбина. Авторефератът отразява коректно съдържанието на дисертационния труд.

Заключение. Представените в дисертационния труд на Людмила Кръстева Кръстева резултати са безспорен принос към неорганичния синтез на полупроводникови материали и тяхното приложение в оптоелектрониката и биологията. Те хвърлат светлина върху структурата, свойствата и чувствителността на нови газосензори и биосензори. Съществен резултат от проведените изследвания е получаването на сензори с висока чувствителност към присъствие на газове при ниски температури и бактерицидния ефект на контактните структури ZnO/ZnO+Fe в газова атмосфера.

На основата на направения по-горе анализ на научните изследвания в дисертационния труд, убедено препоръчвам на членовете на Почитаемото Научно Жури да гласуват „за” присъждането на научната и образователна степен „доктор” на Людмила Кръстева Кръстева.