Descrizione del modulo "Fotonica a raggi X (MD.P03.006.001)"

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  • Descrizione del modulo "Fotonica a raggi X (MD.P03.006.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Free electron laser: per consentire studi di nuova concezione basati sull'impiego di radiazione coerente, pulsata, estremamente intensa, collimata e monocromatica. Gli impieghi sono innumerevoli e spaziano dall'olografia di oggetti microscopici, agli studi ad alta risoluzione temporale di fenomeni veloci (femtochimica e femtofisica), di oggetti debolmente interagenti con i raggi X, di processi e strutture biologiche (single protein cristallography). (literal)
Tematiche di ricerca
  • 1. Laser ad Elettroni liberi nella banda dei raggi X. 2. Caratterizzazione del funzionamento e miglioramento delle prestazioni di materiali e dispositivi di interesse tecnologico. 3. Sviluppo delle tecniche di indagine strutturale e morfologica in situ. 4. Costruzione ed uso di nuove linee e apparecchiature a raggi X. 5. Studio delle problematiche relative a misure ad alta risoluzione temporale (pump&probe). 6. Estensione della strumentazione del laboratorio per lo sviluppo di metodologie di indagine con tecniche spettroscopiche complementari alla diffrazione. 7. Studio di soluzioni innovative per una linea di neutroni dedicata alla diffrazione e alla tomografia a contrasto di fase. (literal)
Competenze
  • 1. Competenza nelle tematiche riguardanti apparecchiature per la produzione di raggi X 2. Competenza nello studio della struttura bulk dei materiali in qualunque stato diaggregazione: solido (cristallino, microcristallino, nanocristallino, semicristallino e amorfo), liquido . 3. Esperienza nello studio di superfici ed interfacce, con particolare riguardo a mezzi stratificati (film e superreticoli). 4. Competenza nell'uso di materiali per impieghi tecnologici, come componenti attivi di dispositivi 5. Competenza nel campo delle spettroscopie neutroniche, Raman e infrarosse. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • 1. Celle a combustibile: per la produzione di energia rinnovabile ed ecocompatibile 2. Sensori di gas: per il rilevamento di agenti inquinanti e gas serra 3. Studio di minerali per l'individuazione della loro composizione e struttura 4. Film elettroacustici: per la realizzazione di trasduttori più veloci ed efficienti 5. Polimeri conduttori compositi: per la realizzazione di celle solari (literal)
Obiettivi
  • - Miglioramento delle prestazioni di materiali e dispositivi di interesse tecnologico. - Perfezionamento delle tecniche di indagine strutturale e morfologica in situ e risolte temporalmente - Realizzazione ed utilizzazione di nuove linee e apparecchiature a raggi X. - Esecuzione di misure ad alta risoluzione temporale (pump&probe) - Sviluppo di nuove metodologie di indagine con raggi X (literal)
Stato dell'arte
  • 1. La sorgente FEL realizzata presso i laboratori nazionali di Frascati dell'INFN, permetterà lo sviluppo di tecniche e metodologie sperimentali che non hanno corrispettivo nei laser convenzionali, coniugando le caratteristiche di questi e delle migliori sorgenti di raggi X. Il nostro contributo sta riguardando sia lo sviluppo di linee di luce che di tecniche e metodologie connesse all'uso di raggi X prodotti da FEL. 2. Lo studio di materiali di fuel cells, possibile soluzione a molti problemi energetici e ambientali, è di fondamentale importanza per garantirne durata e affidabilità. Gli studi sinora condotti da questa commessa concorrono al miglioramento delle prestazioni, consentendo di comprendere alcuni dei meccanismi a cui è legata la perdita di efficienza delle celle stesse. 3. Gli studi che si svolgono nell'ambito dei nanomateriali consentiranno di realizzare dispositivi di nuova generazione elettroacustici, magnetici, metallo-organici, biocompatibili. 4. Studio delle due nuove sorgenti di Raggi X basate sugli effetti laser-plasma e Compton inverso, in corso di ultimazione nel bunker che accoglie il FEL Sparc (literal)
Tecniche di indagine
  • 1. Tecniche a raggi X: - Diffrattometria a dispersione angolare (ADXD) ed energetica (EDXD) - Riflettometria a dispersione angolare (ADXR) ed energetica (EDXR) - Spettroscopie a dispersione energetica (in fluorescenza, EDXF, e in assorbimento, EDXA) - Diffusione a bassi momenti scambiati (SAXS), sia a dispersione angolare (AD-SAXS), che energetica (ED-SAXS) - Diffrazione e diffusione di basso angolo in geometria radente (GIXRD e GISAXS) - Diffrazione e diffusione di basso angolo ad alata energia (HE-XRD e HE-GISAXS) - Tomografia (XRT). 2. Tecniche di spettroscopia neutronica: - Elastica coerente (diffrazione) - Anelastica coerente (moti collettivi) - Anelastica incoerente (moti localizzati) - Diffusione di basso momento (SANS) 3. Tecniche microscopiche: - a Forza Atomica (AFM) - elettronica (SEM) - Auger. 4. Tecniche di spettroscopia ottica: - Interferometria infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) - Raman (literal)
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