Descrizione della commessa "Proprieta' elettroniche e strutturali di sistemi a bassa dimensionalita' (MD.P06.016)"

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  • Descrizione della commessa "Proprieta' elettroniche e strutturali di sistemi a bassa dimensionalita' (MD.P06.016)" (literal)
Strumentazione
  • Due linee principali di luce di sincrotrone per spettroscopia di elettroni con radiazione X e ultravioletta e per diffrazione di raggi X da superfici. Apparato di diffrazione di superficie di atomi di He allacciato a una linea derivata di Sincrotrone per misure spettroscopiche. Strumentazione da ultra-alto vuoto per spettroscopie di coincidenza elettrone-elettrone e elettrone-ione. Sistema UHV di analisi e crescita tramite tecniche PECVD, e sorgente supersonica di cluster (Amphiro). Apparato di crescita per Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, nonche SuperSonic Beam Cluster Deposition. Microscopio STM a temperatura variabile e Microscopio STM a bassa temperatura (4 K). Spettrometro per fluorescenza risolta in lunghezza d'onda (100-1000nm) , apparato a tempo di volo per spettrometria di massa. Sistema laser (700-1000 nm, durata impulsi 10ps/50fs, frequenza 80Mhz) accoppiato ad una linea di luce di sincrotrone. Sorgente a microplasma pulsato accoppiata ad una camara per produzione di fasci molecolari supersonici, per la produzione di cluster di metalli e di loro prodotti di reazione in volo. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Processi di adesione e ordinamento di film di molecole organiche poliaromatiche, biomimetiche e fullerenidi su superfici. Formazione del legame chimico tra molecole funzionali e superfici di conduttori e semiconduttori. Proprietà elettroniche e strutturali e loro correlazione in interfacce e strutture confinate mono- e bi-dimensionali. Caratterizzazione strutturale e spettroscopica di substrati e interfacce ad alta correlazione elettronica. Correlazioni elettroniche e strutturali in film etero-molecolari e diadi donore-accettore. Caratterizzazione spettroscopica di molecole inorganiche ad alta correlazione elettronica, di molecole organiche e biomolecole (amminoacidi e derivati) e di cluster (isolati e supportati). Studio dei processi di fotoassorbimento, fotodissociazione e fotoionizzazione singola e multipla in fase gassosa. Produzione di plasmi di ossidi, semiconduttori e metalli mediante ablazione laser e mediante sorgente supersonica a microplasma pulsato, e loro caratterizzazione spettroscopica. Strumentazione innovativa per misure risolte in tempo, ed esperimenti pump-probe. Sintesi e caratterizzazione di nanostrutture di carbonio (grafene, nanotubi, fibre, fullerenidi). (literal)
  • Processi di adesione e ordinamento di film di molecole organiche poliaromatiche, biomimetiche e fullerenidi su superfici. Formazione del legame chimico tra molecole funzionali e superfici di conduttori e semiconduttori. Proprietà elettroniche e strutturali e loro correlazione in interfacce e strutture confinate mono- e bi-dimensionali. Caratterizzazione strutturale e spettroscopica di substrati e interfacce ad alta correlazione elettronica. Correlazioni elettroniche e strutturali in film etero-molecolari e diadi donore-accettore. Caratterizzazione spettroscopica di molecole inorganiche ad alta correlazione elettronica, di molecole organiche e biomolecole (amminoacidi e derivati) e di cluster (isolati e supportati). Studio dei processi di fotoassorbimento, fotodissociazione e fotoionizzazione singola e multipla in fase gassosa. Produzione di plasmi di ossidi, semiconduttori e metalli mediante ablazione laser e mediante sorgente supersonica a microplasma pulsato, e loro caratterizzazione spettroscopica. Strumentazione innovativa per misure risolte in tempo, ed esperimenti pump-probe. Sintesi e caratterizzazione di nanostrutture di carbonio (grafene, nanotubi, fibre, fullerenidi). (literal)
Competenze
  • Processi di crescita su superfici. Interazione chimica tra molecole e superfici. Processi di adsorbimento. Determinazione delle proprietà di transizioni di fase di superficie strutturali ed elettroniche. Produzione di fasci atomici e molecolari. Sintesi di sistemi a dimensionalità ridotta mediante la tecnica di crescita PECVD. Microscopie a risoluzione atomica anche a temperatura variabile e con capacita' fast-acquistion. Sistemi di rivelazione per elettroni. Progettazione, costruzione e gestione di linee di luce di sincrotrone. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Film ultrasottili e nanostrutture di materiali organici sono componenti essenziali per lo sviluppo di nuovi dispositivi elettronici con l'obiettivo di giungere al transistor basato sulla singola molecola organica. Si prevedono applicazioni delle conoscenze acquisite in questi campi per l'impiego nell'elettronica molecolare che porterà ad un grado ancor più avanzato di miniaturizzazione e a ridurre i costi della strumentazione elettronica. Altre applicazioni includono celle fotovoltaiche molto piu' economiche di quelle basate sul silicio, LED organici, schermi flessibili. (literal)
  • Film ultrasottili e nanostrutture di materiali organici sono componenti essenziali per lo sviluppo di nuovi dispositivi elettronici con l'obiettivo di giungere al transistor basato sulla singola molecola organica. Si prevedono applicazioni delle conoscenze acquisite in questi campi per l'impiego nell'elettronica molecolare che porterà ad un grado ancor più avanzato di miniaturizzazione e a ridurre i costi della strumentazione elettronica. Altre applicazioni includono celle fotovoltaiche molto piu' economiche di quelle basate sul silicio, LED organici, schermi flessibili. (literal)
Tecnologie
  • Utilizzo di tecniche di crescita, quali MBE e PECVD, per la sintesi di nuovi materiali e sistemi con ridotta dimensionalità (quali nanofili a semiconduttore e nanofili di Carbonio). (literal)
Obiettivi
  • Misure di struttura elettronica di molecole isolate di interesse biologico in fasci effusivi. Determinazione dei meccanismi di formazione del legame chimico tra molecole funzionalizzabili (quali amminoacidi, alcantioli e loro derivati) e substrati di tipo metallico (tra cui Rame, Oro e Argento). Reazioni chimiche di superficie. Comprensione dei meccanismi di trasferimento della carica nelle giunzioni molecolari con elettrodi metallici. Determinazione delle proprietà di interfaccia film organico-substrato inorganico in collaborazione con gruppi teorici. Sviluppo di protocolli per la crescita ordinata di sistemi molecolari (2D e 1D) su vari substrati. Caratterizzazione delle proprieta' elettroniche di diadi molecolari, con particolare enfasi sulla comprensione delle dinamiche di trasferimento della carica in relazione alle possibili applicazioni di tipo fotovoltaico. Studio di nanofili e nanotubi funzionalizzati. Sviluppo e messa in opera di sorgente supersonica di Cluster. Sviluppo di tecniche pump-probe con radiazione di sincrotrone per misure di vite medie e studi di eccitazioni/ionizzazioni a due colori. Sviluppo di analizzatore TOF ad alta accettanza angolare. (literal)
  • Misure di struttura elettronica di molecole isolate di interesse biologico in fasci effusivi. Determinazione dei meccanismi di formazione del legame chimico tra molecole funzionalizzabili (quali amminoacidi, alcantioli e loro derivati) e substrati di tipo metallico (tra cui Rame, Oro e Argento). Reazioni chimiche di superficie. Comprensione dei meccanismi di trasferimento della carica nelle giunzioni molecolari con elettrodi metallici. Determinazione delle proprietà di interfaccia film organico-substrato inorganico in collaborazione con gruppi teorici. Sviluppo di protocolli per la crescita ordinata di sistemi molecolari (2D e 1D) su vari substrati. Caratterizzazione delle proprieta' elettroniche di diadi molecolari, con particolare enfasi sulla comprensione delle dinamiche di trasferimento della carica in relazione alle possibili applicazioni di tipo fotovoltaico. Studio di nanofili e nanotubi funzionalizzati. Sviluppo e messa in opera di sorgente supersonica di Cluster. Sviluppo di tecniche pump-probe con radiazione di sincrotrone per misure di vite medie e studi di eccitazioni/ionizzazioni a due colori. Sviluppo di analizzatore TOF ad alta accettanza angolare. (literal)
Stato dell'arte
  • La correlazione tra struttura atomico-cristallina e struttura elettronica è molto forte in sistemi a dimensionalità ridotta (2,1,0 D) ma molto meno compresa rispetto ai sistemi 3D. I film e le nanostrutture di organici hanno un vasto campo di applicazione potenziale, ma ancora non sono comprese a fondo le proprietà elettroniche di interfaccia e i meccanismi che guidano la formazione del legame con il substrato ed intermolecolare all'interno della struttura confinata. I meccanismi di autoassemblaggio possono essere molto complessi e tali da produrre strutture a bassa dimensionalità quali nanofili ma le \"driving force\" per questi processi sono ancora poco note. Anche i processi di trasferimento di carica alle interfacce tra materiale organico e substrato richiedono una caratterizzazione sistematica, cosi' da poter affinare le capacita' predittive dei modelli. In molti casi non sono noti nemmeno la struttura elettronica e i dati spettroscopici del sistema isolato, i quali costituiscono il dato di riferimento per la comprensione della formazione del legame con il substrato e dei meccanismi di autoassemblaggio. (literal)
  • La correlazione tra struttura atomico-cristallina e struttura elettronica è molto forte in sistemi a dimensionalità ridotta (2,1,0 D) ma molto meno compresa rispetto ai sistemi 3D. I film e le nanostrutture di organici hanno un vasto campo di applicazione potenziale, ma ancora non sono comprese a fondo le proprietà elettroniche di interfaccia e i meccanismi che guidano la formazione del legame con il substrato ed intermolecolare all'interno della struttura confinata. I meccanismi di autoassemblaggio possono essere molto complessi e tali da produrre strutture a bassa dimensionalità quali nanofili ma le \"driving force\" per questi processi sono ancora poco note. Anche i processi di trasferimento di carica alle interfacce tra materiale organico e substrato richiedono una caratterizzazione sistematica, cosi' da poter affinare le capacita' predittive dei modelli. In molti casi non sono noti nemmeno la struttura elettronica e i dati spettroscopici del sistema isolato, i quali costituiscono il dato di riferimento per la comprensione della formazione del legame con il substrato e dei meccanismi di autoassemblaggio. (literal)
Tecniche di indagine
  • Spettroscopie elettroniche ad alta risoluzione con radiazione ultravioletta, X per lo studio degli stati elettronici di core e di valenza di molecole e atomi in fase gassosa e adsorbiti su superfici. Spettroscopie di coincidenza per lo studio delle correlazioni elettroniche in fase gassosa e su superfici. Spettroscopie di fotoemissione risolta in angolo con raggi X, anche per determinazioni strutturali di superficie mediante diffrazione di fotoelettroni. Diffrazione di superficie di raggi X, elettroni e atomi di Elio. Spettroscopie elettroniche di assorbimento X. Spettroscopia di coincidenza fotoelettrone-elettrone Auger. Spettrometria di fluorescenza risolta in lunghezza d'onda (100-1000 nm). Tecniche di pump-probe con laser (700-1000 nm) e radiazione di sincrotrone. Tecniche di diffrazione con atomi neutri (He) e raggi X ad incidenza radente. Microscopie a effetto tunnel, anche in modalita' video-rate. (literal)
  • Spettroscopie elettroniche ad alta risoluzione con radiazione ultravioletta, X per lo studio degli stati elettronici di core e di valenza di molecole e atomi in fase gassosa e adsorbiti su superfici. Spettroscopie di coincidenza per lo studio delle correlazioni elettroniche in fase gassosa e su superfici. Spettroscopie di fotoemissione risolta in angolo con raggi X, anche per determinazioni strutturali di superficie mediante diffrazione di fotoelettroni. Diffrazione di superficie di raggi X, elettroni e atomi di Elio. Spettroscopie elettroniche di assorbimento X. Spettroscopia di coincidenza fotoelettrone-elettrone Auger. Spettrometria di fluorescenza risolta in lunghezza d'onda (100-1000 nm). Tecniche di pump-probe con laser (700-1000 nm) e radiazione di sincrotrone. Tecniche di diffrazione con atomi neutri (He) e raggi X ad incidenza radente. Microscopie a effetto tunnel, anche in modalita' video-rate. (literal)
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