RICERCA ITALIANA     

Nano- e micro-spettroscopia mediante radiazione di sincrotrone integrata con sistemi STM/AFM avanzati per lo studio di materiali funzionali artificiali su scala atomica

Sincrotrone Trieste SCpA

Abstract

In questi ultimi anni, la scienza e la tecnologia delle nano-strutture sono state oggetto di uno straordinario sviluppo. Mentre la valutazione dell'importanza delle nano-tecnologie e' ormai evidente, le potenzialita' dei nuovi processi per realizzare questi materiali e dispositivi sono ancora agli inizi.
I blocchi base del "nanostructuring" sono atomi, molecole, clusters e nanoparticelle. La dimensione utile di questi blocchi dipende dalle proprieta' che devono essere ingegnerizzate, in quanto le dimensioni critiche dipendono dalla particolare funzionalita' che si vuole ottenere. Per applicazioni multifunzionali, si dovrebbero percio' considerare diverse scale a seconda delle diverse proprieta' considerate. Ogni proprieta' ha percio' una scala critica e se i blocchi base hanno una dimensione inferiore, i comportamenti fisici, e quindi le proprieta', cambiano. Modificando le dimensioni di questi blocchi, controllando la composizione chimica e la superficie e controllando il loro assemblaggio, e' possibile ingegnerizzare le proprieta' e le funzioni in modi che non potevano essere nemmeno immaginati solo pochi anni fa.
Per ottenere questo, molte delle piu' attuali strategie di produzione integrano i processi di sintesi con l'assemblaggio in un singolo processo, che diventa caratterizzante la sintesi chimica dei materiali nanostrutturati. Il livello di controllo richiesto sulle dimensioni dei componenti della nanostruttura e la loro distribuzione e la natura dei>>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

FULVIO PARMIGIANI, SINCROTRONE TRIESTE

Obiettivo del Finanziamento

Con l`avvento della microscopia a scansione a effetto tunnel e' diventato possibile effettuare manipolazioni controllate di atomi e molecole fino al punto di rendere attuabile la sintesi e lo studio di sistemi artificiali opportunamente assemblati. Questa importante acquisizione della moderna scienza dei materiali trova la sua controparte nello studio delle proprieta' elettroniche e chimico-fisiche in generale di questi nanosistemi, con le tecniche di nano-spettro-microscopia che sono oggi disponibili presso le sorgenti di radiazione di luce di sincrotrone di terza generazione. Tuttavia, la sintesi tra questi due aspetti dello studio e della manipolazione dei nanosistemi e' stata realizzata finora solo in modo marginale poiche' richiede la integrazione tra tecniche e culture sperimentali differenti e estremamente avanzate e di particolare impegno, come la realizzazione di interfacce tra le stazioni sperimentali di nano- e micro-spettroscopia presso il laboratorio di luce di sincrotrone e sistemi STM/AFM. Per realizzare questo ambizioso obbiettivo occorre quindi operare con sorgenti di luce di sincrotrone estremamente brillanti che permettono studi di nano/micro spettroscopia e realizzare o adattare sistemi per la manipolazione e caratterizzazione di materiali nanostrutturati. Il laboratorio Elettra della Sincrotrone Trieste S.C.p.A. e' internazionalmente riconosciuto tra i laboratori piu' avanzati nel campo degli studi di nano/micro spettroscopia. Le linee di luce di. L'evoluzione del film sottile dalla formazione ai primi nuclei stabili, l'aumento della densita', la crescita fino alla formazione del film potranno essere seguite per la prima volta nello spazio reale.

3) Manipolazione di atomi, molecole organiche e di nano sistemi mediate STM/AFM per applicazioni in nano-dispositivi elettronici (UdR INSTM2-Padova)
L'obiettivo che l'UdR si propone di raggiungere nell'ambito del progetto e' quello di sviluppare e mettere a punto, tramite affinamento delle opportune metodologie sintetiche, la preparazione di superfici di materiali inorganici ed ibridi "funzionalizzate" con aggregati nanometrici e con singole molecole. L'unita' eseguira' inoltre la loro dettagliata caratterizzazione chimico-fisica tramite l'impiego delle tecniche di nano/micro spectroscopia. Infine si occupera' della manipolazione e caratterizzazione a livello nanoscopico di nanosistemi, atomi e molecole opportunamente supportati e dello studio della loro reattivita'.

4) Manipolazione meccanica e chimica e caratterizzazione di nanotubi e monostrati di fullereni (UdR Elettra-Trieste)
Questa unita' si propone lo studio di monostrati di fasi stabile di C60 e dei suoi derivati e di studiare le proprieta' superconduttive e di trasposto di questi materiali. I sistemi di C60, oltre che essere studiati sotto forma di monostrati depositati su vari monocristalli metallici, saranno anche manipolati e predisposti in opportune configurazioni geometriche, al fine di mettere in relazione le proprieta' funzionali con la geometria del sistema. Le proprieta' di struttura elettronica saranno quindi indagate mediante nano- e micro-spettroscopie con luce di sincrotrone. Oltre al C60 e ai suoi derivati saranno studiati nanotubi di carbonio. Scopo di questa ricerca è quello di correlare le proprietà elettroniche dei nanotubi di C con le proprietà dielettriche e di trasporto. L'unita' di ricerca di Elettra ha anche il compito di sostenere le attività sperimentali del progetto presso le linee di luce di nano e micro-spettroscopia e quello di modificare e adattare le linee a tali esperimenti. Infine, tra i compiti di supporto di questa unita' c'e' quello di sviluppo e costruzione dell'elettronica di controllo e analisi degli strumenti STM e AFM sviluppati nell'ambito del progetto.

5) Sviluppo Strumentale (UdR APE Res.-Trieste)
L'unita' APE Research ha come obiettivo l'attivita' di ricerca e sviluppo della strumentazione STM e AFM partendo da tecnologie disponibili. APE Reserch ha un'esperienza consolidata nella progettazione e realizzazione di sistemi STM e AFM in UHV e controllati in temperatura. Questa unita' ha anche come obiettivo la stretta collaborazione con il laboratorio di elettronica veloce e rivelatori di Elettra per lo sviluppo dell' elettronica di controllo e di processo dei segnali dei sistemi STM/AFM. In questo ambito curera' anche l'accoppiamento sia meccanico che elettronico del laser ultraveloce con un STM, in collaborazione con l'UdR di Trieste.]>>>

Durata

36 mesi