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PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
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Parole Chiave
VETRI NANOCOMPOSITI; OTTICA INTEGRATA; VETRI SOL-GEL; GUIDE D'ONDA PLANARI ATTIVATE CON TERRE RARE; OTTICA NON-LINEARE; LUCE DI SINCROTRONE; IMPIANTAZIONE IONICA; SCAMBIO IONICO; R.F. SPUTTERING

Vetri nanocompositi per la fotonica

Università degli Studi di Trento
Abstract
Questo progetto riguarda lo studio della fisica di base di nuovi materiali nanostrutturati di interesse per applicazioni nel campo della fotonica, quali l'amplificazione ottica e la commutazione ottica non-lineare. I temi principali del progetto sono: a) preparazione di guide di luce planari in vetroceramiche nanocomposite attivate con terre rare, nella fase nanocristallina, per la produzione di amplificatori ottici e/o laser; b) preparazione di guide d'onda planari vetrose coattivate con erbio e nano- o subnano-cluster metallici e semiconduttori per aumentare l'efficienza di pompaggio dello ione erbio in laser o amplificatori; c) sintesi controllata di nanocristalli metallici o semiconduttori in matrici dielettriche per lo studio delle proprietà non-lineari.
Per la sintesi saranno usate le tecniche sol-gel, scambio ionico, r. f. sputtering e impianto ionico, spesso con metodologie a più fasi che utilizzano combinazioni di più di una tecnica. I film prodotti saranno assoggettati a trattamenti termici o irraggiamento di ioni leggeri per favorire la precipitazione di nanostrutture.
a) Le vetroceramiche, attivate con erbio, itterbio ed europio, saranno prodotte a partire da colloidi nanocristallini, sintetizzatiti col metodo sol-gel, che saranno dispersi in diverse matrici vetrose inorganiche e ibride. In una fase successiva si proverà anche ad ottenere materiali simili a partire da film depositati per sputtering o sol-gel e successivi trattamenti termici. Una >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Maurizio MONTAGNA Università degli Studi di TRENTO
Obiettivo del Programma di Ricerca
La costante crescita di domanda di telecomunicazione sta imponendo lo sviluppo della componentistica in guida planare vetrosa, compatibile con le fibre ottiche, al fine di ottenere sistemi di comunicazione completamente ottici. C'è bisogno di studiare nuovi materiali per aumentare l'efficienza e l'integrabilità di amplificatori e commutatori ottici, e per la produzione di memorie ottiche e circuiti logici a funzionamento totalmente ottico.
Questo progetto si propone di sviluppare nuovi materiali nanostrutturati per applicazioni nel campo della fotonica, quali amplificatori ottici e commutatori ottici non lineari. S'intende sfruttare il confinamento quantico su scala nanometrica per il controllo delle proprietà ottiche, spettroscopiche ed elettroniche dei materiali.
Il progetto è presentato da quattro gruppi con consolidata esperienza nella scienza dei materiali, esperienza che spazia dalla fisica e chimica di base, alle tecnologie produttive, alla modellazione dei dispositivi ed alla produzione di dimostratori. Si tratta di uno studio essenzialmente di base che necessita di competenze nei campi della dinamica vibrazione e delle proprietà ottiche e spettroscopiche di vetri, cristalli e nanocompositi e dei processi chimico-fisici, che permettono la manipolazione dell'architettura molecolare dei materiali. Saranno utilizzate diverse tecnologie produttive come la tecnica sol-gel, scambio ionico, deposizione per sputtering, impianto ionico, e successivi trattamenti >>>

Risultati parziali attesi
1) Sviluppo di un protocollo per la produzione di colloidi nanocristallini attivati con terre rare.
Comprensione dei meccanismi di trasferimento di energia tra Er eYb e tra Er e Eu nei nanocristall al fine di produrre campioni colle composizioni più promettenti per l'amplificazione.
Modellazione delle proprietà spettroscopiche dei nanocristalli attivi.
2 ) Sviluppo di un protocollo per la produzione di guide d'onda planari attivate con erbio e clusters metallici tramite deposizione sol-gel, scambio ionico e successivo trattamento termico o impianto con ioni leggeri.
Comprensione dei meccanismi di trasferimento allo ione erbio dell'energia assorbita dai nanocluster metallici in diversi stati di aggregazione.
3) Realizzazione tramite r.f. sputtering e successivo trattamento di film di silica e allumina contenenti nanoparticelle metalliche. Ottimizzazione dei processi di sintesi.
Produzione tramite scambio ionico e successivo trattamento termico in atmosfera controllata di film vetrosi contenenti nanocluster metallici. Ottimizzazione dei processi di sintesi.
Produzione tramite impianto ionico sequenziale di film vetrosi contenenti nanoclusters di leghe Au(x)-Ag(1-x) e Au(x)-Cu(1-x).
Confronto delle figure di merito, con misure Z-scan, dei nanocompositi costituiti da nanocristalli di leghe metalliche a diversa composizione, con aggiustamento e ottimizzazione dei parametri di preparazione.1) Sviluppo di un protocollo per la >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il recente sviluppo dei sistemi di telecomunicazione, che permettono l'erogazione di servizi multimediali con la completa integrazione di immagini in movimento, testi e suoni, in un ambiente interattivo facilmente fruibile dagli utenti, impone lo sviluppo di una rete ottica di servizi digitali integrati (ISDN), ad altissime prestazioni. Al fine di ottenere sistemi di comunicazione completamente ottici, uno dei maggiori obiettivi è sviluppare dispositivi passivi e attivi basati su vetro per l'ottica integrata che siano compatibili con la tecnologia delle fibre ottiche[1-4]. Le guide ottiche ed i componenti ottici integrati in vetro, potranno giocare un ruolo importante soprattutto nelle reti locali di comunicazione, Local Area Networks (LAN), nelle quali si desidera che il segnale rimanga nella forma ottica non solo nello stadio di trasmissione, ma anche in tutti gli stadi di elaborazione, compresa l'amplificazione e la rigenerazione nelle linee di trasmissione. Inoltre, lo sviluppo di materiali in grado di processare il segnale ottico permetterebbe lo sviluppo di dispositivi ottici per la limitazione e la commutazione del segnale fotonico e la realizzazione di memorie ottiche e circuiti logici a funzionamento totalmente ottico. Tutto ciò richiede l'uso di dispositivi in grado di controllare il flusso dei fotoni piuttosto che degli elettroni. Questo può essere ottenuto sfruttando le potenzialità offerte dal drogaggio di vetri ottici con nanocristalli e/o terre rare. In >>>