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PROGRAMMA DI RICERCA 2007

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
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Classificazione geografica
Parole Chiave
OPTOELETTRONICA E FOTONICA, SEMICONDUTTORI ORGANICI, MATERIALI FUNZIONALI MOLECOLARI E POLIMERICI, FOTOGENERAZIONE DI CARICA E FOTOCONDUZIONE, PROPRIETA' FUNZIONALI FOTOCORRELATE

Materiali Fotoattivi Molecolari e Polimerici per l'Optoelettronica e la Fotonica

Università della Calabria
Abstract
Nei settori della fotonica e della optoelettronica diverse tecnologie hanno già raggiunto, alcune da molto tempo, il livello per una produzione commerciale: le celle fotovoltaiche esistono da decenni. L’approccio ancora dominante si basa su materiali semiconduttori inorganici cristallini o amorfi, nei quali i processi di conduzione elettronica e di interazione con la radiazione elettromagnetica sono stati da tempo compresi. Molto più recenti sono invece gli sviluppi riguardanti materiali polimerici o molecolari, stimolati da una serie di considerazioni:
- La chimica del Carbonio permette di progettare e sintetizzare molecole con proprietà “su misura”.
- Forze intermolecolari non covalenti possono essere sfruttate per ottenere materiali funzionali complessi.
- Film sottili con una nanomorfologia controllata possono essere ottenuti con diverse tecniche, comprese quelle di stampa di tipo Ink-jet.
- Le tecniche di processo sono a bassa temperatura e compatibili con l’uso di substrati leggeri e soprattutto flessibili.
- I materiali ed i relativi processi sono potenzialmente a basso costo, se si considerano produzioni su larga scala.
Tuttavia la flessibilità strutturale, unita alla leggerezza ed al basso costo, poco conterebbero in assenza di una funzionalità di adeguata efficienza. Le proprietà meccaniche devono pertanto essere affiancate da opportune proprietà ottiche ed elettroniche. In questi ambiti le prestazioni dei materiali >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Attilio Golemme Università della CALABRIA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Le prestazioni di dispositivi optoelettronici o fotonici basati su materiali organici, se confrontate con quelle di dispositivi tradizionali che impiegano materiali inorganici, sono a tutt’oggi ancora insufficienti. Ciò è la diretta conseguenza del più basso livello di alcune delle funzionalità, come la mobilità di carica o l’efficienza di fotogenerazione. Lo scopo di questo progetto è la sintesi, lo studio sperimentale e teorico delle proprietà e dei requisiti fondamentali richiesti a materiali molecolari e polimerici per applicazioni in fotonica ed in optoelettronica. Funzionalità simili sono comuni a diverse applicazioni, pertanto i risultati attesi possono essere di interesse per più settori tecnologici quali quelli del fotovoltaico, dei transistor a film sottile organico (OTFT) e dei diodi elettroluminescenti (LED) e, più in generale, per tutti quelli che utilizzano materiali fotorifrattivi o con proprietà di ottica non lineare (NLO).
L’impiego di processi costruttivi complessi e laboriosi (è perciò costosi) per creare strutture multistrato che permettono a materiali con funzionalità diverse di lavorare in modo cooperativo e la scarsa conoscenza delle proprietà fisiche delle interfacce sono ulteriori elementi che incidono negativamente sulla diffusione dell’uso dei materiali organici. Per queste ragioni, lo sviluppo di materiali polifunzionali sarà un ulteriore obiettivo del progetto. Inoltre, sarà attentamente studiata la struttura e l’organizzazione dei >>>

Risultati parziali attesi
Negli ultimi decenni, i materiali organici di sintesi, spesso comunemente indicati come plastici, hanno enormemente trasformato la nostra vita quotidiana. Con il loro basso peso e le particolari proprietà meccaniche, sono plasmati e modellati in diversi prodotti in alte quantità e basso costo. Negli anni recenti, nuove funzionalità come quelle emissive, elettriche, elettroottiche e di “light harvesting” sono state incorporate nei materiali organici e polimerici. Gli sviluppi nella comprensione ed ottimizzazione di queste proprietà attraverso relazioni struttura-proprietà hanno alimentato la nascita di una nuova tecnologia che ha la potenzialità per portare ed una nuova rivoluzione industriale. A livello mondiale, ricercatori e ingegneri trovano nuove e rilevanti opportunità per le tecnologie informatiche in queste alternative al silicio di basso costo, grande superficie e flessibilità. Per esempio, display basati diodi organici emettitori di luce (OLED) sono diventati commerciali e guadagnano rapidamente nuovi mercati. Essendo auto-emittenti, gli OLED consumano meno energia dei comuni display a cristalli liquidi che richiedono retroilluminazione. Allo stesso modo, le celle fotovoltaiche organiche basate su semiconduttori organici sono al centro di intensa attenzione perché possono essere prodotte su substrati altamente flessibili e sottili. E ragionevole attendersi che le celle solari organiche, flessibili e leggere, trovino numerose applicazioni sul mercato.
La >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
I semiconduttori molecolari e polimerici sono oggetto di approfondite ricerche che hanno lo scopo di rendere disponibili materiali per l’elettronica, l’optoelettronica o la fotonica alternativi al Silicio o, più in generale, ai materiali completamente inorganici [1]. Le ragioni di un tale interesse derivano da un insieme di proprietà quali:
- ampia possibilità di introdurre modifiche strutturali;
- minore peso;
- minore costo;
- processabilità a bassa temperatura;
- lavorabilità con processi idonei alla preparazione di prodotti ad elevata area superficiale;
- lavorabilità da soluzioni;
- nanomorfologia controllabile su vasta area con idonei processi di stampaggio.
Inoltre, i materiali organici possono essere meglio adattati ad ogni singola applicazione tramite modifiche strutturali ottenute inserendo specifici gruppi funzionali e possono dare origine ad interazioni intermolecolari non-covalenti con alto valore aggiunto funzionale. Il fatto quindi che diverse tecnologie siano fortemente interessate all’impiego di materiali organici non sorprende e materiali per laser, diodi emettitori di luce (LED), transistor per elettronica flessibile, sensori e dispositivi fotovoltaici, sono oggi l’obiettivo di ricerche in ambito sia accademico che industriale. Anche altre importanti applicazioni, quali il trattamento delle immagini, l’immagazzinamento ed il trasferimento dei dati, in generale cioè tutte quelle in cui conduzione >>>