Descrizione della commessa "Studio della struttura elettronica e delle proprietà magnetiche di sistemi inorganici, organici e nanostrutturati (MD.P04.013)"

Type
Label
  • Descrizione della commessa "Studio della struttura elettronica e delle proprietà magnetiche di sistemi inorganici, organici e nanostrutturati (MD.P04.013)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Questi materiali sono alla base delle nuove tecnologie rigurdanti lo storage di informazione, le comunicazioni e l'energia. (literal)
  • Questi materiali sono alla base delle nuove tecnologie rigurdanti lo storage di informazione, le comunicazioni, la salute e l'energia. (literal)
Strumentazione
  • Per la strumentatione verrà perlopiù utilizzata la beamline BACH (che viene interamente gestita dal personale della commessa) con le sue endstations, i.e. XPS, RIXS, XAS, XMCD, XMLD e LEED con le relative camere per la preparazione di superfici e di campioni in situ. Inoltre vengono fatte misure spettroscopiche presso altre beamline come la beamline APE (misure ARPES), le altre beamlines INFM di Elettra, oltre che in altre facilities internazionali (APS, SLS, ESRF, SOLEIL..). Accanto a questo i laboratori di supporto del TASC sono routinariamente usati per caratterizzazione e sviluppo di metodologie avanzate. Inoltre sarà disponibile anche un sistema di fotoemissione risolta in tempo, basato su un laser Ti:zaffiro amplificato e uno spettrometro emisferico SPECS 225, manipolatore criostatico a 6-gradi di libertà e un spettrometro per elettroni a tempo di volo con spin detector. (literal)
  • Linea di luce di sincrotrone in grado di generare un flusso di fotoni temporalmente quasi-coerenti con energia variabile 40-1650 eV e con polarizzazione variabile (lineare e circolare) Sorgenti laser a impulsi ultra-brevi per lo studio delle dinamiche risolte in tempo e laser per lo studio della fotocatalisi. Stazioni sperimentali in UHV con criostato all'elio liquido e manipolatori a 4 gradi di libertà Analizzatore di elettroni Scienta3000 per misure di fotoemissione (UPS, XPS, RESPES, PhD), fotoemissione veloce e risolta in angolo ad alta risoluzione energetica (ARPES) anche risonante con luce polarizzata Interfaccia tra monocromatore, ondulatori e analizzatore Scienta R3000 per poter fare le misure in maniera automatizzata Setup per la spettroscopia di assorbimento da raggi X (XAS) RISOLTA IN TEMPO (psec) Celle per misure su liquidi Criomagnete superconduttore per misure di dicroismo magnetico circolare e dicroismo lineare con raggi X (XMCD, XLD) in campi magnetici elevati e basse temperature Spettrometro per spettroscopia di Emissione di raggi x (XES e RIXS) Strumenti per diffrazione da elettroni lenti (LEED) Stazioni/ strumenti per preparazione/crescita campioni in UHV (literal)
Tematiche di ricerca
  • -sintesi e caratterizzazione di sistemi basati su nanostrutture di grafene e materiali a singolo strato a struttura esagonale (progetti FIRB e ABNANOTEC finanziati) -studio della superficie ed interfaccie di eterostrutture di ossidi complessi per indagare l'effetto dello strain, della superficie e dell'interfaccia sulle proprietà orbitali e magnetiche -studio di sistemi inorganici e organici in fase liquida per caratterizzarne la struttura elettronica (progetto IOM startup finanziato) -sintesi e caratterizzazione di sistemi metalloorganici e inorganici nanostrutturati per l'indagine delle proprietà magnetiche ed elettroniche -studio delle dinamiche sistemi molecolari mediante tecniche spettroscopiche pump-probe e spettroscopie magnetiche in condizioni estreme (EXPROREL). -studio di dinamiche ultraveloci di risposta di composti inorganici a eccitazioni ottiche mediante una spettroscopia pump probe (progetto PRIN finanziato) -struttura e correlazione elettronica della banda di valenza di silicidi, isolanti topologici. -studio di nuovi materiali superconduttivi per l'indagine della struttura elettronica e della natura dei meccanismi superconduttivi (literal)
  • Le ricerche della commessa toccano alcuni dei punti di frontiera delle nostre attuali conoscenze nell'ambito della fisica della materia condensata. Per quanto riguarda lo studio dei materiali superconduttivi il nostro obiettivo riguarda l'indagine, tramite misure spettroscopiche della struttura elettronica, sulla natura dei meccanismi superconduttivi in sistemi a base di Fe e As, con particolare riferimento alla relazione tra transizione superconduttiva e proprietà magnetiche. Questi studi saranno anche usati come termine di paragone con i sistemi superconduttori a alta temperatura a base di ossido di rame. Le stesse tecniche spettroscopiche saranno anche utilizzate per lo studio delle proprietà magnetiche in interfacce Mn/semiconduttore e in leghe manganese semiconduttore e ossidi misti di manganese ( manganiti). In questo caso l'obiettivo riguarda lo studio delle proprietà magnetiche in questi sistemi e la correlazione tra le proprietà magnetiche e quelle di trasporto. Per quanto riguarda i sistemi a forte correlazione elettronica ( cuprati, rutenati e cobaltiti) intendiamo studiate la struttura elettronica della banda di valenza. (literal)
Competenze
  • I partecipanti condividono un forte background di ricerca con le tecniche spettroscopiche mediante raggi X, lavorando nelle facilities di luce di sincrotrone e grandi laboratori internazionali. Hanno una forte competenza nella costruzione, progettazione, utilizzo e gestione di linee di luce, spettrometri e sistemi UHV, crescita in situ e caratterizzazione di sistemi a bassa dimensionaità. Collaborazioni con diversi laboratori, conoscenza delle più moderne strumentazioni e tecniche spettroscopiche e forte coinvolgimento nello sviluppo di nuove competenze e strumentazione sono ingredienti fondamentali di questa commessa. I partecipanti sono esperti in fotoemissione elettronica, emissione e assorbimento di raggi x anche sfruttando le proprietà di polarizzazione lineare/circolare (XMCD, XLD), ARPES ad alta risoluzione energetica ed angolare e risonante, misure pump-probe anche combinando laser e luce di sincrotrone, criogenia e magneti superconduttori. Recentemente sono state acquisite competenze in microfabbricazione e SEM per lo sviluppo di membrane per la realizzazione di celle che permettono di studiare in sistemi in fase liquida utilizzando le camere sperimentali in UHV di BACH. (literal)
  • I partecipanti alla commessa condividono un forte background di ricerca con le tecniche affrontate, in particolare avendo tutti lavorato nelle \"facilities\" e presso laboratori di rilevanza internazionale e avendo esperienza nella gestione di beamline. Collaborazioni con diversi laboratori, conoscenza delle più moderne strumentazioni e forte coinvolgimento anche nello sviluppo di nuove competenze e strumentazione sono ingredienti fondamentali di questa commessa. Le tecniche usate sono l'emissione e l'assorbimento di raggi X, anche sfruttando le proprietà di polarizzazione lineare e circolare delle beamlines BACH e APE, fotoemissione elettronica, ARPES ad alta risoluzione energetica ed angolare. Misure di assorbimento e emissione X a temperature di ~ 2 K e in campi magnetici variabili fino a ± 7 T e alti campi, anche risolte in tempo, unitamente alla possibilità di preparare e crescere in situ i campioni costituiranno un elemento di unicità per quanto riguarda le tecniche strumentali a disposizione di questa commessa. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Lo studio dell'effetto dello strain e superfici su film sottili di ossidi aprela possibilità di controllare le prop elettroniche e magnetiche e chimiche (reattività chimica ecc.). La possibilità di studiare sistemi in fase liquida apre la strada a numerose applicazioni in campo bilogico (studio della struttura elettronica e reattività in fase liquida di DNA, proteine..) Lo studio dei materiali superconduttivi ha come potenziale impiego il loro utilizzo in dispositivi che sfuttano la superconduttività come proprietà funzionale. I film sottili ferromagnetici a temperatura ambiente cresciuti epitassialmente su semiconduttori come silicio hanno un potenziale importante impiego in dispositivi di spintronica. Questi riguardano sia dispositivi micro-elettronici sia dispositivi di trasporto di carica. Lo studio di film organici su superfici e nanostrutture ibride organiche inorganiche come nanotubi ed endoedri a base di carbonio hanno inoltre potenziali applicazioni biomediche, possibile utilizzo in nuovi sistemi fotovoltaici (celle solari), sensori per gas e dispositivi magnetoottici e permettono di catalizzare la reattività di particolari reazioni (literal)
  • Lo studio di questi materiali ha come potenziale impiego il loro utilizzo in dispositivi che sfruttano la superconduttività come proprietà funzionale oppure le proprietà magnetiche per quanto riguarda il loro impiego in dispositivi di spintronica. Questi riguardano sia dispositivi micro-elettronici sia dispositivi di trasporto di carica. Questi riguardano sia dispositivi micro-elettronici sia dispositivi di trasporto di carica. Lo studio di film organici su superfici ha sia applicazioni biomediche che potenziale uso in nuovi sistemi fotovoltaici. (literal)
Tecnologie
  • Per la strumentatione verrà per lo più utilizzata la beamline BACH (che viene gestita dal personale della commessa) con le sue due endstations. Inoltre vengono fatte misure spettroscopiche presso altre beamline come la beamline APE (misure ARPES), le altre beamlines INFM, oltre che facilities di luce di sincrotrone internazionali come SLS, APS, ESRF, SOLEIL. Accanto a questo i laboratori di supporto del TASC sono routinariamente usati per caratterizzazione e sviluppo di metodologie avanzate. Inoltre sarà disponibile anche un sistema di fotoemissione risolta in tempo, basato su un laser Ti:zaffiro amplificato e uno spettrometro emisferico SPECS 225, manipolatore criostatico a 6-gradi di libertà e un spettrometro per elettroni a tempo di volo con spin detector. Viene inoltre effettutata la crescita in situ di film, interfaccie di metalli, ossidi, nanostrutture e layer di molecole per deposizione controllata epitassiale su semiconduttori e metalli nella attuale stazione speriementale (XPS,XAS,XES) della beamline BACH. Nel triennio 2010-2012 sarà anche disponibile sulla beamline BACH una facility di pump-probe per misure XMCD e RIXS risolte in tempo con risoluzione temporale di ~50 ps. (literal)
  • Viene per lo più utilizzata la beamline BACH che viene gestita dal personale della commessa con le sue 3 endstations. Qui è possibile crescere in situ film, interfaccie di metalli, ossidi, nanostrutture e layer di molecole per deposizione controllata epitassiale su superfici e caratterizzare in situ le loro proprietà elettroniche e magnetiche con una stazione che permette di fare ARPES,UPS,XPS,PhD, XMCD,XLD,XES,RIXS, LEED. E' possibile anche misurare liquidi con celle sviluppate nei nostri laboratori. E' disponibile anche una facility di per misure XMCD 6.5 T 2K. E' anche disponibile una facility per misure XAS/XMCD risolte in tempo con tecnica pump probe risoluzione di ~70ps Inoltre vengono fatte misure spettroscopiche presso altre beamline di facilities di luce di sincrotrone internazionali come SLS, APS, ESRF, SOLEIL (misure XMCD, RIXS, XPS,ARPES). Accanto a questo i laboratori di supporto dello IOM sono usati per caratterizzazione e sviluppo di metodologie avanzate. (literal)
Obiettivi
  • Contribuire alla comprensione dei meccanismi superconduttivi nei composti a base di FeAs e allo studio dell'interplay tra superconduttività e magnetismo. Preparare e studiare la struttura elettronica e le proprietà magnetiche di materiali magnetici nuovi. Studiare i processi a forte correlazione elettronica in ossidi misti e interfaccie a base di rame, ferro, nickel, manganese, rodio, titanio, vanadio, rutenio e cobalto. (literal)
  • Studiare la reattività di materiali esagonali a singolo strato tipo grafene, modificati chimicamente o nanostrutturati cresciuti per self assemply o surface assisted coupling Crescere interfacce magnetiche nuove e studiarne la struttura elettronica, orbitale e le proprietà magnetiche. Studiare lo strain e i processi a forte correlazione elettronica in ossidi misti e interfaccie. Studiare le proprietà magnetiche di molecole e composti metallo-organici autoassemblati su superfici di metalli e semiconduttori per applicazioni in sensori e dispositivi spintronici. Studiare le proprietà elettroniche e stimare la velocità di charge transfer in sistemi nanostrutturati ibridi (organici/inorganici) per applicazioni nel footvoltaico e in sensori. Comprendere la dinamica elettronica in stati eccitati da eccitazioni ottiche per definire i tempi operativi e le scale temporali di semiconduttori e ossidi di metalli di transizione da utilizzare in dispositivi. Determinare la struttura elettronica del DNA e sistemi di interesse biologico nel loro ambiente fisiologico (literal)
Stato dell'arte
  • - Per lo studio dei sistemi in fase liquida con spettroscopie basate su luce di sincrotrone è stato sviluppato una nuovo apparato sperimentale dedicato alla beamline BACH - Per lo studio dei sistemi magnetici in condizioni estreme è stata sviluppata e installata su BACH una stazione sperimentale state-of-the-art che permette di fare misure spettroscopiche a bassissime temperature (2 K) e altissimi campi magnetici (6.5 T). -È stata costruita una stazione UHV per la preparazione/crescita campioni connessa alla stazione XMCD ad alti campi magnetici - L'analizzatore di elettroni risolto in angolo è uno strumento allo stato dell'arte per svolgere esperimenti di fotoemissione in un ampio spettro di energie con luce polarizzata della beamline BACH e utilizzata per misure quali resonant ARPES, resonant PES, cd-ARPES, photoelectron diffraction, ma anche per misure spettroscopiche molto veloci per lo studio della reattività chimica in tempo reale - Per le misure pump probe è stato sviluppata su BACH una nuovo setup sperimentale che sincronizza laser e luce di sincrotrone polarizzata di BACH (collab. CNR-Elettra) -E' disponibile gapscan per misure XAS, RESPES e PhD -XAS con 4 diff. detector (literal)
  • I superconduttori a base di Fe/As hanno suscitato un notevole interesse per quanto riguarda i meccanismi superconduttivi e le possibili interazioni magnetiche. I nostri studi hanno permesso di evidenziare significative differenze nel \"normal state\" tra questi sistemi e i superconduttori a base di ossido di rame, dimostrando che nei sistemi a base di Fe e As c'è una intensa densità di stati al livello di Fermi oltre la presenza di magnetismo itinerante. E' nostro intento approfondire questi studi e collocarli nel più ampio alveo della questione relativa alla coesistenza di fasi superconduttive e fasi magnetiche. Per quanto riguarda i sistemi a base di manganese/semiconduttori sono stati cresciuti e caratterizzati strati sottili e interfacce di Mn/Si, Mn/Ge e Mn/SiC alcune delle quali hanno mostrato ordine strutturale e proprietà ferromagnetiche a temperatura relativamente elevata e quindi interessanti per applicazioni per dispositivi spintronici. Lo studio dei cristalli singoli di cuprati, dei rutenati e delle cobaltiti si è concentrato soprattutto sulla misura della densità e della configurazione degli stati in prossimità dell'energia di Fermi. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche utilizzate si basano su sorgenti di luce di sincrotrone in grado di generare un flusso di fotoni temporalmente quasi-coerenti con energia variabile e con polarizzazione variabile (lineare e circolare). Inoltre sono utilizzate delle sorgenti laser a impulsi ultra-brevi per lo studio delle dinamiche risolte in tempo e laser per lo studio della fotocatalisi. Tecniche principali che utilizzano la polarizzazione ed energia variabile della beamline BACH (40 eV-1600 eV) e le stazioni sperimentali in UHV con criostato all'elio liquido e vari detector di fotoni e elettroni: - Fotoemissione con soft-x-rays (UPS, XPS, RESPES, PhD) - Spettroscopia di assorbimento da raggi X (XAS) ANCHE RISOLTA IN TEMPO (psec) e anche su liquidi - Dicroismo magnetico circolare e dicroismo lineare con raggi X (XMCD, XLD) - Spettroscopia di Emissione di raggi x (XES e RIXS) - Diffrazione da elettroni lenti (LEED) Inoltre presso altre beamline e laboratori (ELETTRA,ESRF,SLS,SOLEIL,APS..): - Fotoemissione risolta in angolo ad alta risoluzione energetica (ARPES) anche risonante e con luce polarizzata - XMCD, XMLD e XAS in campi magnetici elevati - Fotoemissione risolta in tempo (literal)
  • Le tecniche utilizzate si basano su sorgenti di luce di sincrotrone in grado di generare un flusso di fotoni spazialemnte coerenti e temporalmente quasi-coerenti con energia variabile e con polarizzazione variabile (lineare e circolare). Inoltre veranno utilizzate delle sorgenti laser a impulsi ultra-brevi per lo studio delle dinamiche risolte in tempo. Vengono utilizzate principalmente le seguenti tecniche che utilizzano la polarizzazione ed energia variabile della beamline BACH (40 eV-1600 eV) e le stazioni sperimentali in ultraalto vuoto con criostato a 4 gradi di libertà raffraddabile all'elio liquido: - Fotoemissione con soft-x-rays (UPS, XPS, RESPES) - Spettroscopia di assorbimento da raggi X (XAS) - Dicroismo magnetico circolare e dicroismo lineare con raggi X (XMCD, XLD) - Spettrocopia di Emissione di raggi x (XES e RIXS) - Diffrazione da elettroni lenti (LEED) Inoltre presso altre beamline e laboratori: - Fotoemissione risolta in angolo ad alta risoluzione energetica (ARPES) (temperatura variabile e polarizzazione variabile) - Fotemissione con hard-x-ray (HAXPES) (literal)
Descrizione di

Incoming links:


Descrizione
data.CNR.it