Nicolae BÂRSAN - Fizică
Membru de onoare, 2024
S-a născut la data de 22 februarie 1959 la Petroșani. După bacalaureatul obținut la Liceul „Nicolae Bălcescu” din București, a studiat la Facultatea de Fizică a Universității din București, pe care a absolvit-o în anul 1982. Cariera științifică și-a început-o în martie 1984 la Institutul de Fizica și Tehnologia Materialelor (în prezent, Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor, INCDFM) de pe platforma Măgurele, unde este cercetător științific (CS1), din anul 2005. A devenit doctor în fizica corpului solid la Institutul de Fizică Atomică în anul 1993, cu o cercetare coordonată de acad. Radu Grigorovici. La finalizarea doctoratului, în 1993, a fost cel mai tânăr doctor din istoria INCDFM. Din anul 1995 s-a alăturat grupului de cercetare al prof. Wolfgang Göpel, directorul Institutului de Chimie-Fizică al Universității din Tübingen. După moartea tragică a prof. Göpel, a înființat un nou grup de cercetare în cadrul aceluiași institut, iar din anul 2010 este conducător de doctorat la Universitatea din Tübingen.
A beneficiat de burse de cercetare conferite de Deutscher Akademischer Austauschdienst −DAAD și de Volkswagen Stiftung.
A fost interesat să verifice în mod practic validitatea ideilor sale. Pentru că era convins că ideile tehnologice la modă la sfârșitul anilor '90 erau greșite, adică miniaturizarea senzorilor de gaze este posibilă numai prin combinarea starturilor sensibile subțiri cu suporți MEMS, a propus și a realizat dispozitive hibride: strat sensibil gros pe substrat MEMS. Această abordare a constituit o schimbare de paradigmă în tehnologie și a stat la baza succesului comercial al start-up-ului cofondat de prof. Bârsan, care este, probabil, singurul cercetător academic ce a inventat un senzor de gaze existent acum pe piață în peste 60 de milioane de exemplare. Așadar, întreaga industrie i-a preluat ideile. În prezent continuă colaborarea cu firmele din industrie în calitate de director al centrului de transfer tehnologic, din cadrul Universității din Tübingen.
De asemenea, a contribuit la echiparea, la cel mai înalt nivel, a grupului de la Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor cu instalații care permit măsurători de lucru de ieșire prin metoda probei Kelvin pentru probe încălzite la temperaturi mari și operate la presiune ambiantă; aceste instalații se găsesc numai la Tübingen, Brescia, Italia, și la Măgurele. S-a implicat și în reorganizarea sistemului de cercetare din România, fiind membru al Comisiei pentru Inovare a Colegiului Consultativ pentru Cercetare-Dezvoltare și Inovare în perioada 2011-2014. În august 2024 a fost numit membru al Comisiei de evaluare a performanței pentru integrarea activității de cercetare științifică și dezvoltare tehnologică a organizațiilor de cercetare.
Domenii de cercetare:
A studiat modul în care reacțiile chimice de la suprafața oxizilor metalici semiconductori influențează proprietățile lor electrice și a introdus o nouă abordare de cercetare: examinarea fenomenelor responsabile de aceste efecte cu metode de investigare complexe, în condițiile în care acestea au loc, in operando, cât și folosirea rezultatelor pentru modelarea senzorilor de gaze bazați pe acest tip de materiale. Abordările anterioare erau diferite și prevedeau efectuarea de studii spectroscopice amănunțite pe probe idealizate și în condiții de vid avansat, la temperaturi joase, combinate cu măsurători ale efectelor de senzor realizate pe probe policristaline și în condițiile lor de operare. Abordarea propusă de prof. Bârsan a constituit o schimbare de paradigmă în domeniul sau de activitate și a întemeiat o nouă direcție. Cu ajutorul colaboratorilor săi de la Tübingen și din alte centre din Europa, a reușit să stabilească o serie de metode experimentale, capabile să livreze rezultate de calitatea celor obținute de fizica suprafețelor, însă în cu totul alte condiții și pe probe reale. Succesele obținute au transformat grupul de la Tübingen în centrul de referință al domeniului de cercetare și într-un magnet pentru cercetători academici și din industrie.
Conform Web of Science din martie 2025, are peste 19000 de citări pentru cele 233 de lucrări indexate pe care le-a publicat; 3 dintre acestea sunt citate de peste 1000 de ori, iar 43 dintre ele sunt citate de peste 100 de ori. Lucrarea „Conduction Model of Metal Oxide Gas Sensors” (peste 2200 citări), realizată în colaborare cu U. Weimar și publicată în „Journal of Electroceramics” (7, 3/2001;143-167), este cea mai citată lucrare originală din domeniul său de activitate și cea mai citată lucrare publicată în „Journal of Electroceramics”; indicele Hirsch este 70, media de citări pe lucrare este mai mare de 80.
Este coautorul a 2 cărți, a publicat 14 capitole în monografii la edituri internaționale de prestigiu și a editat un volum științific.
Cărți
2016 Chemical and Biochemical Sensors, 1. Fundamentals, în colaborare cu G. Gauglitz, A. Oprea, E. Ostertag, G. Proll, K. Rebner, K. Schierbaum, F. Schleifenbaum și U. Weimar, în seria
2016 Chemical and Biochemical Sensors, 2. Applications, în colaborare cu G. Gauglitz, A. Oprea, E. Ostertag, G. Proll, K. Rebner, K. Schierbaum, F. Schleifenbaum și U. Weimar, în seria Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.
Capitole în cărți
1992 Chemoresistive gas sensors, în colaborare cu A. Vancu și R. Ionescu, în volumul Thin film resistive sensors, editat de P. Ciureanu și S. Middelhoek, IOP Publishing Ltd.
2003 Multiple Feature Extraction Approach for Gas Sensing, în colaborare cu U. Weimar, în volumul Chemical Analysis Based on Nonlinearity, editat de S. Nakata, Nova Science Publishers, Inc. New York
2005 Gas sensors based on semiconducting metal oxides, în colaborare cu A.Gurlo și U.Weimar; în volumul Metal Oxides: Chemistry and Applications, editat de J.L.G.Fierro, CRC Press, Chemical Industries Series, vol. 108, New York
2008 Chemical Sensors Based on Catalytic Reactions, în colaborare cu K. D. Schierbaum și U. Weimar, în Handbook of Heterogeneous Catalysis, volum editat de G. Ertl, H. Knoezinger, F. Schueth și J. Weitkamp, Wiley-VCH Verlag
2013 Semiconducting Metal Oxides Based Gas Sensors, în colaborare cu K. Grossmann și U. Weimar, în volumul Oxide Semiconductors, editat de B. G. Svensson, S. J. Pearton, C. Jagadish, seria Semiconductors and Semimetals, volumul 88, Elsevier Academic Press, San Diego
2013 Conduction mechanisms in semiconducting metal oxides sensing films: impact on transduction, în colaborare cu M. Huebner și U. Weimar, în volumul Semiconductor gas sensors, editori R. Jaaniso și O. K. Tan, seria Electronics and Optical Materials, no. 38, Woodhead Publishing Limited
2017 Sensors, în colaborare cu Hudson W. P. Carvalho, David Degler și Jan-Dierk Grunwaldt, în volumul XAFS Techniques for Catalysts, Nanomaterials and Surfaces, editat de Yasuhiro Iwasawa, Kiyotaka Asakura și Mizuki Tada, Springer International Publishing
2019 Basics of semiconducting metal oxidebased gas sensors, în colaborare cu A. Oprea, D. Degler, A. Hemeryck și J. Rebholz, în volumul Gas Sensors Based on Conducting Metal Oxides, editat de N. Bârsan și K. Schierbaum, seria Metal Oxides, Elsevier Inc.
2019 Application of SMOX-based sensors, în colaborare cu K. Izawa, H. Ulmer, A. Staerz, U. Weimar, în volumul: Gas Sensors Based on Conducting Metal Oxides, editat de N. Bârsan și K. Schierbaum, seria Metal Oxides, Elsevier Inc.
2019 SnO2: The most important base material for semiconducting metal oxide-based materials, în colaborare cu A. Staerz, T. Suzuki, U. Weimar, în volumul Tin Oxide Materials, editat de M. Orlandi, seria Metal Oxides, Elsevier Inc.
2020 Conduction mechanisms in semiconducting metal oxides sensing films: impact on transduction, în colaborare cu M. Huebner și cu U. Weimar, în volumul Semiconductor gas sensors, ediția a II-a, volum editat de R. Jaaniso și O. K. Tan, seria Electronics and Optical Materials, no.38, Woodhead Publishing Limited
2020 Electronic Nose: Current Status and Future Trends, în colaborare cu Anna Staerz, Frank Roeck și UdoWeimar, în volumul Surface and Interface Science, volumul 8, Applications of Surface Science, editat de Klaus Wandelt, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
2021 Ceramic Sensors for Industrial Applications, în colaborare cu David Degler și Frank Allmendinger, în Encyclopedia of Materials: Technical Ceramics and Glasses, volumul 3
2023 Fabrication of metal oxide heterostructures for the applicationin chemoresistive gas sensors, în colaborare cu T. Russ, M. Zhang, T. Zhou, U. Weimar și T. Zhang, în volumul Metal Oxide-Based Heterostructures Fabrication and Applications, editat de N. Kumar și B. M. Soucase, Elsevier Inc.
Brevete
Apparatus for determining the alcoholemy, obținut împreună cu R. Grigorovici, R. Ionescu, A. Vancu, M. Cisu, M. Iosif. L. Brindus, Ro 97213 (B1)
Process for fixing electric terminals on insulating bodies, obținut împreună cu R. Ionescu, A. Vancu, Ro 98217 (B1)
Applicator device for locally applying viscous or liquid materials in defined quantity, obținut împreună cu S. Raible, U. Weimar, EP1136259
Aerosol particles detection in gases comprises sample heating and expansion in presence of gas detector, obținut împreună cu U. Weimar, N. Papamichail, DE 20011062278
Sensing module, method for detecting pollutants in air and vehicle ventilation system, obținut împreună cu T. Artursson, P. Holmberg, H. Ulmer, WO2006057550 (A1)
Sensing module and method for gas concentration measurement, obținut împreună cu R. Apello, T. Artursson, P. Holmberg, H. Ulmer, US 7725268 B2
Control module assembly for regulation of an automotive air conditioning system operates in conjunction with sensors and processor algorithm, obținut împreună cu H. Ulmer, M. Blaschke, T. Tille, DE102005006312
Fuel cell with selectively conducting anode componenet, obținut împreună cu F. Berretta, R. Fellows, H. Haas, Y. Hsieh, A. Leow, G. Pepin, J. Roberts, A. Yang, WO 2011076396 (A1) , WO2012006994 (A2)
Gas sensor and method for producing the same, obținut împreună cu Udo Weimar, Jens Kemmler, Lutz Maedler, Suman Pokhrel, CN103221809A, CN103221809B, DE102010027070A1, EP2593779A2, US9091669, US20130111974, WO2012006994A2, WO2012006994A3
Carbon Dioxide Gas Sensor, obținut împreună cu Takuya Suzuki, Udo Weimar, EP3751264A3
Volum editat
2019 Gas Sensors Based on Conducting Metal Oxides, editat în colaborare cu K. Schierbaum, Metal Oxides Series, Elsevier Inc.; cartea a fost tradusa în limba chineză.
Activitate editorială
Este coeditor pentru „Proceedings ale 6th International Symposium Olfaction and Electronic Nose in Sensors and Actuators” B: Chemical, Volume 69, Issue 3, 25 octombrie 2000
Director de proiect pentru proiecte naționale și internaționale, finanțate de organizații ca UE, DFG, BMBF, precum și proiecte care au prevăzut cooperări bilaterale cu industria, în valoare de peste 3 M€. În prezent coordonează două proiecte de cercetare, „DeepMixing II – Tailoring sensor properties of semiconducting metal oxide nanoparticle hetero-aggregates formed in an aerosol mixing zone” și „Pre-Ignition Fire Detection System”, în valoare de 400k€.
Din anul 2010 este conducător de doctorat la Universitatea din Tübingen și titular a trei cursuri (unul la nivelul studiilor de licență și două la nivel de masterat). A coordonat tezele a opt doctoranzi, iar în prezent coordonează activitatea altor șapte studenți la doctorat.
Unul din cursurile de masterat, care este accesibil participanților din lumea întreagă, a fost absolvit de peste 250 de cursanți, în cea mai mare parte doctoranzi, asistenți universitari, studenți la programe postdoctorale, profesori asociați și profesori universitari; a fost îndrumător pentru patru bursieri Humboldt (din Nepal, Argentina, Ucraina și Rusia) și pentru numeroși doctoranzi, studenți în programe postdoctorale și profesori din Japonia, China, Coreea de Sud, Malaysia, Thailanda, Africa de Sud, Statele Unite ale Americii, Argentina, Brazilia, Austria, Italia, Franța, Spania, Elveția, Rusia, Belarus, cât și de la multe universități, centre de cercetare și companii din Germania. Foștii săi colaboratori (doctoranzi, cercetători) continuă la noile lor locuri de muncă din toate lumea dezvoltarea ideilor sale.
A fost mentorul lui Koichi Suematsu, asistent universitar de la Universitatea din Kyushu, Japonia, în cadrul programului „Diversity and Super Global Training Program for Female and Young Faculty”; Koichi Suematsu este acum profesor asociat la Universitatea din Kyushu.
Din aprilie 2023 este visiting professor în cadrul International Advanced Science and Technology Research Organization (IROAST), la Universitatea din Kumamoto, Japonia.
- Membru fondator (mai 2008) și membru în Steering Committee of the International Society for Olfaction and Chemical Sensing (ISOCS)
- Membru al American Chemical Society
- Premiul „Radu Grigorovici” al Academiei Române, 2010
- Premiul „InnoSpace Masters” oferit de European Space Agency, categoria „Challenge by German Space Agency”, 2022