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Descrizione della commessa "Microscopia a Scansione a Sonda Locale su sistemi nanostrutturati e materiali biologici (MD.P06.006)"
- Type
- Label
- Descrizione della commessa "Microscopia a Scansione a Sonda Locale su sistemi nanostrutturati e materiali biologici (MD.P06.006)" (literal)
- Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
- Le attività di ricerca svolte nell'ambito della fisica delle superfici ed interfacce, pur essendo di carattere fondamentale, presentano un interesse applicativo poiché rivolte a materiali ad alto potenziale tecnologico:
- la nanostrutturazione del Si può avere importanti ricadute nel campo dell'optoelettronica. Inoltre, il controllo dell'epitassia del silicio su substrati non convenzionali potrebbe rappresentare un metodo di crescita per sistemi 2D di Si (graphene-like).
- I sistemi ibridi organico-inorganico, in particolare su substrati metallici, rappresentano importanti costituenti per dispositivi elettronici organici e applicazioni per il fotovoltaico.
- Le applicazioni su materiale biologico possono essere utili per la caratterizzazioni di danneggiamenti su molecole e tessuti biologici; Le ricerche in ambito bio-medico possono essere importanti per la comprensione dei meccanismi di uptake di impianti ortopedici ed odontoiatrici (literal)
- Strumentazione
- Camera da ultra alto vuoto per misure di fotoemissione da banda di valenza e livelli di core risolta in angolo.
Camera da ultra alto vuoto per misure a T variabile tra 3 K e temperatura ambiente mediante Microscopia ad Effetto Tunnel.
Microscopi STM, AFM e SNOM in vari ambienti (UHV, aria , liquido).
SNOM accoppiato a linea di luce FEL nell'infrarosso presso il Centro di Daresbury (UK).
Sistema di calcolo Grid del MegaLab dell'Area CNR di Tor Vergata
-Diffrattometro in Dispersione di Energia (Energy Dispersive X-Ray Diffraction), Microdurimento Vickers. (literal)
- Tematiche di ricerca
- - Interfacce ibride organico-inorganico, materiali 2D graphene-like con un particolare interesse allo sviluppo di opportuni substrati che consentano il controllo dell'interazione materiale-substrato
- Dinamiche indotte da invecchiamento e stress cellulare, l'effetto di campi magnetici di bassa frequenza su cellule in coltura, diagnosi precoce di tumori;
Accoppiamento dei campi E.M. con i Surface Plasmon Polaritons (SPPs) su nanostrutture con metallo sputterato ;
Determinazione delle proprietà strutturali, elettroniche ed ottiche di superfici, sistemi a bassa dimensionalità, molecole adsorbite e simulazione di immagini STM
- INTERAZIONE TRA NANOTUBI DI CARBONIO E CELLULE ENDOTELIALI: VALUTAZIONE DEI MECCANISMI ALLA BASE DI POSSIBILI EFFETTI SUL PROCESSO DI ATEROSCLEROSI
- Realizzazione di un laboratorio spettroscopie ultraveloci
- Fisica di macchina sul laser ad elettroni liberi FEL-SPARC.
-Realizzazione dei dispositivi nanometrici di terza generazione (rivestimenti e cementi iniettabili) in grado di ospitare e veicolare diversi tipi di cellule, farmaci e principi attivi e di attivare dei specifici geni (nanomedicina rigenerativa, tissue engineering). (literal)
- Competenze
- Caratterizzazione di sistemi biologici cellulari e sub-cellulari ovvero semiconduttori e substrati inorganici utilizzando tecniche di microscopia a scansione AFM/SNOM e di spettroscopia ottica. Sviluppo e messa a punto di microscopi a scansione di sonda. Misure di riflettività e fotoemissione risolta in angolo su materiali semiconduttori binari e variazioni delle caratteristiche elettroniche di superficie tramite evaporazione di materiali metallici; misure di microscopia e spettroscopia a scansione tunnel su superfici di materiali semiconduttori e metallici. Calcolo da principi primi (basato sulla teoria del funzionale densità, DFT, e sulla teoria delle perturbazioni a molti corpi, MBPT) per la determinazione delle proprietà strutturali, ed elettroniche ed ottiche di superfici e sistemi a bassa dimensionalità e la simulazione di immagini STM.
Deposizione e caratterizzazione di film nano strutturati per le applicazioni biomediche e non solo utilizzando le tecniche: PLD, XRD, FTIR, SEM-EDS, AFM e Microdurezza Vickers. Studi in situ risolti nel tempo tramite tecnica Energy Dispersive X-Ray Diffraction dei processi di trasformazione di biomateriali. (literal)
- Potenziale impiego per processi produttivi
- I microscopi a scansione a sonda locale (STM, AFM e SNOM) possono essere utilizzati per eventuali spin-off con industrie del settore bio-medico e di scienza dei materiali. Diagnostica avanzata su cellule cancerogene.
L'attività di laser ultraveloce può essere utilizzati per eventuali spin-off con industrie del settore bio-medico e di scienza dei materiali. (literal)
- Tecnologie
- Ultra Alto Vuoto, Basso Vuoto, Basse Temperature, sistemi di calcolo, spettroscopia di massa, diffrazione di elettroni, linee di luce di sincrotrone, MBE, Microscopie a scansione a sonda locale, -Diffrattometro in Dispersione di Energia (Energy Dispersive X-Ray Diffraction), Microdurimento Vickers. (literal)
- Obiettivi
- Preparazione e investigazione di interfacce ibride organico-inorganico ottenute dalla deposizione di ftalocianine su substrati metallici, grafite e grafene. Preparazione e studio di substrati opportuni per crescita di materiali 2D graphene-like non convenzionali.
Studia di dinamica nella scala temporale sub-ps
Realizzazione di nuovi microscopi a scansione a sonda locale per lo studio di nuovi materiali. Realizzazione di nanostrutture in ultra alto vuoto su superfici pulite di semiconduttori mediante overlayer metallici.
Studi ultrastrutturali di campioni biologici previa purificazione o preparazione di cellule in terreno di coltura vive o fissate con tecniche standard per AFM,SNOM,SEM e TEM.
Realizzazione di un laboratorio spettroscopie ultraveloci come infrastruttura di supporto per l'attività europea su Laser ad Elettroni Liberi (EUROFEL). (literal)
- Stato dell'arte
- L'interesse tecnologico si sta spostando verso il controllo della struttura elettronica e del rapporto morfologia-funzione dei biosistemi per modellare le caratteristiche del materiale alle necessità di sviluppo
di biotecnologia, elettronica e optoelettronica. La caratterizzazione di proprietà morfologiche ed elettroniche è un aspetto delle nanotecnologie in cui trovano applicazione tecniche di microscopia STM, AFM, SNOM e
tecniche di spettroscopia elettronica,ottica e spettromicroscopia.
La realizzazione del laboratorio laser ultraveloce servirà per il training di personale che andrà ad operare sul FEL di Frascati o su altri FEL nazionali ed europei. Servirà inoltre a operare i test di fattibilità di esperimenti da proporre su FEL nazionali ed internazionali.
La ricerca nel campo dei materiali per protesi è stata, nel passato, indirizzata verso materiali inerti, per esempio Titanio, sostitutivi dei tessuti del corpo umano. Negli ultimi anni la ricerca si è indirizzata verso i rivestimenti degli impianti metallici: dai ceramici più tradizionali, quali l'idrossiapatite e i fosfati di calcio in generale, ai biovetri e vetro-ceramici con le caratteristiche bioattive. (literal)
- Tecniche di indagine
- Microscopia STM, AFM e SNOM in vari ambienti (UHV, aria , liquido).
Riflettività ottica. Calcolo da principi primi per la determinazione delle proprietà strutturali ed elettroniche di superfici e sistemi a bassa dimensionalità e la simulazione di immagini STM
spettroscopie elettroniche ( fotoemissione integrata e risolta in angolo, fotoemissione inversa), microscopia ad effetto tunnel a 2 K, a forza atomica e ottica a campo vicino, MBE per evaporazioni di semiconduttori, metalli e molecole, analizzatore di elettroni a tempo di volo.
-Diffrattometro in Dispersione di Energia (Energy Dispersive X-Ray Diffraction), Microdurimento Vickers. (literal)
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