Dottorato in Scienza e Nanotecnologia dei Materiali, esame finale - Gruppo II
Evento
Dipartimento di Scienza dei Materiali
Atomi metallici isolati nel grafene: quando il tipo di metallo fa la differenza
Singoli atomi metallici confinati nel grafene si sono dimostrati eccezionali catalizzatori per diverse reazioni chimiche e candidati promettenti per applicazioni nella sensoristica di gas. Tuttavia, non è ancora chiaro se la loro attività chimica sia determinata dal tipo specifico di atomo metallico o sia una diretta conseguenza del confinamento stesso.
Caratterizzazione della struttura elettronica dei materiali tramite spettroscopie di fotoemissione
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La nostra attività di ricerca riguarda la caratterizzazione della struttura elettronica dei materiali tramite tecniche di spettroscopia di fotoelettroni. In questi esperimenti i campioni sono esposti a particolari sorgenti di luce monocromatica, come raggi X e UV, al fine di estrarre ed analizzare gli elettroni che compongono il materiale. Gli esperimenti sono realizzati in ambiente di ultra-alto vuoto (UHV, ultra high vacuum) e permettono di indagare con molta accuratezza la superfice dei campioni.
Spettroscopia di fotoelettroni a raggi X
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L’utilizzo dei raggi X nella spettroscopia di fotoemissione (XPS, X-ray photoelectron spectroscopy) consente l’identificazione delle specie atomiche sulle superfici e la natura del loro legame chimico. L’XPS è applicabile ad una grande varietà di materiali di interesse applicativo e di ricerca, come semiconduttori, ossidi, celle solari, sensori di gas, superfici funzionalizzate ed altro. Al momento l’XPS è una tecnica fondamentale per la caratterizzazione di materiali in campo fisico, chimico e di scienze dei materiali. Stiamo inoltre studiando come migliorare e velocizzare l’analisi dei dati XPS tramite machine learning.
Spettroscopia di fotoelettroni risolta in angolo
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La spettroscopia elettronica ottenuta tramite radiazione ultravioletta (UV photoelectron spectroscopy, UPS) permette di misurare con estrema precisione la densità degli stati nella banda di valenza, ovvero della regione di energia dove avviene il legame chimico. Questa tecnica è comunemente utilizzata per campioni cristallini, policristallini e per l’analisi di molecole depositate su superfici conduttive. L’utilizzo di un moderno analizzatore elettronico risolto in angolo (ARPES, angle resolved photoelectron spectroscopy) permette inoltre di ottenere la struttura delle bande elettroniche in materiali di grande interesse, come materiali 2D (e.g., grafene), isolanti topologici e superconduttori ad alta temperatura.
Laboratorio
Al momento stiamo progettando il sistema XPS-ARPES in modo che possa adattarsi ad un ampio spettro di materiali. Il sistema prevederà:
- un analizzatore ad alta risoluzione risolto in angolo, adatto sia all’XPS che all’ UPS/ARPES;
- un manipolatore meccanizzato a 5 assi con raffreddamento criogenico;
- sorgenti di raggi X multiple, sia monocromatiche che non-monocromatiche;
- sorgente UV (He I, He II);
- strumenti per la pulizia e per l’analisi di campioni isolanti;
- fast entry con glove-box, permettendo la misura di campioni sensibili all’ossidazione;
- espandibilità ad altre tecniche e compatibilità con altre camere UHV per la crescita in-situ.
Considereremo in futuro anche la possibilità di aggiungere facilities per l’analisi di campioni a pressione quasi ambientale (Near Ambient pressure XPS) e per lo studio dei campioni nel bulk tramite l’utilizzo di raggi X duri (Hard X-rays photoelectron spectroscopy, HAXPES).
Responsabile
Prof. Giovanni Drera
Nanocompositi scintillatori ad alta luminosità permettono la rivelazione ultraveloce di raggi gamma
I materiali scintillatori emettono impulsi di luce quando sono esposti a radiazioni ionizzanti o a particelle cariche ad alta energia. Oggigiorno, scintillatori sempre più veloci più luminosi sono sempre più ricercati per applicazioni avanzate dove è necessario acquisire dati con un elevato rapporto segnale/rumore in brevi finestre temporali, come per esempio nella tomografia a emissione di positroni a tempo di volo (ToF-PET) per l'imaging del cancro.
Proprietà termiche di silicene su argento e su stanene/argento
Il silicene, una forma di silicio bidimensionale, ha attirato un notevole interesse per il suo potenziale nello sviluppo di tecnologie avanzate. Simile al grafene, presenta una struttura unica che consente agli elettroni di muoversi in modi affascinanti, rendendolo anche compatibile con le tecnologie dei semiconduttori esistenti. Tuttavia, nonostante i progressi nella realizzazione e nello studio del silicene, permangono sfide significative, in particolare nell’identificazione di superfici adatte a supportarne la struttura senza intaccarne le proprietà.
Identificare e manipolare le zone elettro-conduttive per migliorare l'elettro-bonifica microbica del suolo e delle acque sotterranee
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