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Teoria di superfici di ossidi, interfacce, e cluster supportati

Cristiana Di Valentin, Livia Giordano, Sergio Tosoni, Gianfranco Pacchioni

La comprensione delle relazioni struttura-proprietà è di fondamentale importanza per la progettazione di nuovi materiali. Il nostro gruppo è specializzato nella determinazione della struttura elettronica di materiali inorganici di interesse nel campo delle energie rinnovabili con tecniche quantomeccaniche.

In particolare vengono studiati fenomeni e sistemi come chemisorbimento di atomi e molecole su superfici, proprietà di difetti di punto, impurezze in solidi, siti attivi o gruppi funzionali su superfici, film ultrasottili, cluster supportati, interazioni luce-materia. Il gruppo è specializzato nell’interpretazione di spettroscopie IR e Raman, di assorbimento ed emissione di raggi X, EPR e NMR, transizioni ottiche, STM ecc.

Film sottili di ossidi
Film ultrasottili di ossidi cresciuti su supporti metallici rappresentano una nuova classe di materiali con proprietà innovative. La nostra attività è orientata verso  la determinazione delle proprietà elettroniche e strutturali di questi sistemi, presenza di nano-cavità, strutture regolari di siti di adsorbimento, siti reattivi ecc.

Cluster supportati
Cluster  metallici di dimensioni nanometriche sono utilizzati come catalizzatori supportati. Noi studiamo l'interazione di cluster metallici con siti specifici del supporto, vacanze di ossigeno  ed  altri difetti e la loro reattività in reazioni catalitiche. Indaghiamo la possibile modificazione elettronica di cluster metallici deposti su film ultrasottili di isolanti dovuta a fenomeni di trasporto di elettroni dal supporto metallico (caricamento, modifica di forma e reattività, ecc...).

Gruppo Pacchioni


Superfici di ossidi
Studiamo struttura e proprietà di superfici di ossidi e la loro interazione con molecole adsorbite di interesse in catalisi. Ci occupiamo di solidi ionici come MgO e CaO, ossidi più covalenti come SiO2, e casi intermedi come TiO2 e WO3. Il gruppo è specializzato nello studio di chemisorbimento e reattività, specialmente su difetti, e nella caratterizzazione della morfologia superficiale.


Difetti e droganti negli ossidi

I difetti di punto negli ossidi sono rilevanti per la fotocatalisi, fotoelettrochimica, microelettronica, fibre ottiche, ecc. L'attività è diretta verso la determinazione di stabilità,  struttura  e  proprietà spettrali dei difetti di punto intrinseci ed estrinseci (vacanze, droganti metallici e non metallici, codroganti, gruppi idrossilici, elettroni intrappolati, ecc) e la loro interazione attraverso  processi di trasferimento di carica. Particolare attenzione è dedicata allo studio dell’assorbimento ottico per l'attivazione nella regione del visibile e a spettri di risonanza di spin elettronico per l’identificazione di centri paramagnetici. Tra i materiali studiati TiO2, ZnO, NiO, WO3, SiO2, ossidi alcalino-terrosi.