Descrizione della commessa "Sintesi e crescita di film e superfici nanostrutturate (PM.P05.004)"

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  • Descrizione della commessa "Sintesi e crescita di film e superfici nanostrutturate (PM.P05.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • L'impiego potenziale della commessa nel fornire risposte ai bisogni individuali e collettivi riguarda lo sviluppo di nuovi materiali nanostrutturati ad azione mirata ad esempio per la produzione di sensori nel settore biomedico o alimentare (es. analisi di prodotti caseari, presenza di antiossidanti nelle bevande, individuazione precoce di malattie neurodegenerative), così come lo sviluppo di nanoparticelle polimeriche e lipidiche solide per il trasporto modificato di farmaci (intrappolamento di farmaci per malattie degenerative). Di rilevante interesse in generale è poter offrire alla comunità nuovi sistemi e dispositivi che utilizzando materiali nanostrutturati estendano le potenzialità di soddisfazione dei bisogni collettivi dal settore della salute a quello delle comunicazioni, dell'elettronica, dal manifatturiero a quello dei beni culturali. Infatti, l'inibizione dei meccanismi di degrado di manufatti metallici antichi permette la affidabile valorizzazione e fruizione di queste importanti testimonianze artistiche e tecnologiche del passato. (literal)
Strumentazione
  • La Commessa dispone di un impianti per la crescita di film da fase vapore, in particolare di un impianto MOCVD per la deposizione di film ossidici e di un PECVD in grado di produrre film di DLC ed ossidici a bassa temperatura. Inoltre, la sintesi di sistemi nano-strutturati si avvale di laboratori chimici attrezzati ma da implementare per raggiungere pienamente gli obiettivi della commessa. La commessa dispone di un ampio parco di strumentazioni per la caratterizzazione di materiali e valutazione delle loro performance per vari di tipi di applicazione. Sono presenti, inoltre, apparecchiature avanzate di indagine fra cui AFM, FEG-SEM-EDS, XPS ad alta risoluzione in energia, AES-SAM, PL, DTA-TG-DSC, XRD, spettrofluorimetri, MO, micro-RAMAN, XRF e FTIR. Le suddette strumentazioni (in alcuni casi datate) andrebbero sostituite con modelli più recenti caratterizzati da prestazioni diagnostiche evolute. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Nell'ambito delle attività della Commessa PM-P05.004 sono realizzati, caratterizzati e validati: - film e materiali nanostrutturati per applicazioni tecnologiche innovative (per elettronica, avionica, meccanica, sensoristica, energetica, ambiente, salute e qualità della vita) ottenuti mediante tecniche di crescita, deposizioni a basso impatto ambientale, sintesi chimica e modifiche di superficie; - sistemi bio-funzionalizzati, sistemi ciclodestrinici e nanoparticelle organiche ed inorganiche per applicazioni bio-sensoristiche, per il drug delivery allo scopo di minimizzare gli effetti tossici e collaterali associati alle terapie; - materiali e metodi per l'inibizione \"attiva\" del degrado di manufatti antichi; - sistemi nano-strutturati inorganici ossidici da utilizzare come specie cataliticamente attive; - sistemi integrati per la realizzazione di sensori anche elettrochimici (bio e alimentari); - sistemi e strutture meso e nanoscopiche ottenute con organizzazione supramolecolare di porfirine. (literal)
Competenze
  • Il personale afferente alla commessa possiede avanzate competenze e pluridecennale esperienza nella progettazione, sintesi e caratterizzazione composizionale e funzionale delle superfici ed interfacce di materiali micro- e nano-strutturati ad azione mirata di elevato interesse tecnologico e produttivo per applicazioni in diversi settori, come manifatturiero avanzato, beni culturali, nano-medicina, avionica, energia, catalisi, elettronica, salute e qualità della vita, sensoristica e bio-diagnostica. All'interno della commessa sono presenti anche competenze nel modeling per lo sviluppo di materiali e dispositivi. Tali esperienze sono state maturate nell'ambito di progetti nazionali ed internazionali, in cui ha avuto anche ruoli di coordinazione, in collaborazione con altre Istituzioni ed Enti di ricerca, PMI ed Aziende produttive nazionali ed internazionali. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Lo sviluppo e l'utilizzo di materiali micro e nanostrutturati e dei relativi sistemi e dispositivi ad azione mirata sono di interesse per applicazioni microelettroniche (dispositivistica avionica) e tribologiche (rivestimenti antiusura a base di DLC, carburi e carbonitruri). Altri potenziali applicazioni di grande interesse riguardano la possibilità di produrre nuovi materiali e dispositivi per la salute e la qualità della vita, la chimica sostenibile, la produzione di energia, il drug delivery e per nuove terapie atossiche con ridotti effetti collaterali. Nel settore dell'inibizione del degrado, in particolare dei metalli, lo studio, la progettazione, la sintesi e la validazione di nuovi materiali potrebbe essere di grande interesse applicativo per la conservazione dei manufatti antichi. Deve essere anche sottolineato il sostegno che l'attività della Commessa offre all'economia del territorio legata al recupero di antiche tradizioni produttive artigianali, fra i quali possono essere annoverati i settori ceramico, orafo e metallurgico. (literal)
Tecnologie
  • L'orientamento del personale afferente alla commessa è quello di creare materiali con nuove funzionalità e proprietà finali partendo dalla funzionalità molecolare e controllando e/o modificando localmente la materia mediante la manipolazione, la funzionalizzazione e la modifica di superfici, interfacce e la realizzazione di film e aggregati micro e nano-particellari dando così origine a materiali nano-strutturati con proprietà finali mirate che in prospettiva permettano di fabbricare sistemi o dispositivi innovativi dotati di proprietà modulabili, specifiche, selettive e adattabili all'impiego selezionato. A tale scopo, tecnologie di deposizione, di sintesi, di manipolazione e intervento chimico-fisico sono utilizzate per la realizzazione e lo studio di superfici nano-strutturate e di sistemi nano-particellari per applicazioni nel settore dell'avionica, della biomedicina, della bio-diagnostica, dell'elettronica, dell'energetica, della meccanica, della sensoristica, della inibizione del degrado e della sicurezza ambientale. (literal)
Obiettivi
  • L'obiettivo generale che sarà perseguito nel triennio 2015-17, utilizzando le competenze e il patrimonio strumentale della Commessa, è quello di progettare e sviluppare materiali e dispositivi di interesse tecnologico attraverso lo sviluppo di nuovi materiali e metodologie di deposizione, manipolazioni e trattamenti chimico-fisici superficiali. Tali attività saranno supportate dall'impiego di tecniche di caratterizzazione avanzata su scala micro e nanometrica. Le attività della commessa, che dispone al suo interno di una vasta tipologia di competenze, saranno collocate nelle linee strategiche dell'ISMN. La commessa si pone l'obiettivo di rafforzare principalmente la produzione di nanomateriali e lo sviluppo di processi abilitanti per il manifatturiero sostenibile, di materiali e metodi per la protezione \"attiva\" nel settore dei beni culturali, lo sviluppo di sistemi nanostrutturati e dispositivi bioelettronici per la salute e la qualità della vita e di materiali e tecnologie per la sostenibilità ambientale e l'efficienza energetica. (literal)
Stato dell'arte
  • Lo sviluppo di sistemi complessi di rilevante ricaduta tecnologica nei settori del manifatturiero avanzato, dei beni culturali, della nano-medicina, della salute e qualità della vita, della produzione di energia da fonti rinnovabili, dell'elettronica e della chimica sostenibile dipende anche dalla capacità di costruire e controllare su scala nanometrica la natura chimica, strutturale e morfologica dei materiali. A livello internazionale l'orientamento è quello di sviluppare sistemi con nuove funzionalità e performance mediante introduzione di gruppi funzionali specifici ed il controllo della struttura su scala nano e micro-metrica con la prospettiva di fabbricare sistemi innovativi multifunzionali dotati di proprietà modulabili e adattabili. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le strumentazioni per lo studio delle proprietà nano- e micro-chimiche, strutturali e morfologiche sono affiancate da pluriennali competenze. Esse sono costituite da un ampio patrimonio che comprende apparecchiature avanzate di indagine, fra cui AFM, FEG-SEM-EDS, XPS ad alta risoluzione in energia, AES-SAM, PL, DTA-TG-DSC, XRD, spettrofluorimetri, MO, micro-RAMAN, XRF e FTIR. Le suddette tecniche di indagine, adoperate da personale con solide competenze e pluriennale esperienza, permettono di condurre attività di caratterizzazione avanzata per lo studio dei materiali nanostrutturati. (literal)
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