Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo (IMEM)

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  • Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo (IMEM) (literal)
  • Institute of materials for electronics and magnetism (IMEM) (literal)
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  • Nell'ambito della migliore tradizione del CNR, IMEM, erede di MASPEC (Istituto Materiali Speciali per l'Elettronica e Magnetismo) e dei Centri di Studio per la Fisica delle Superfici e Basse Temperature (Genova), per la Strutturistica Diffrattometrica (Parma) e delle unita' di Parma del Gruppo Nazionale di Struttura della Materia, sviluppa approcci di ricerca interdisciplinare nella scienza dei materiali, complementando raffinati metodi di crescita, sintesi e studio di materiali con modellazione teorica e prototipazione di dispositivi, concepiti con l'obiettivo di esplorare e dimostrare le proprieta' funzionali, implementare e sviluppare applicazioni ed aprire prospettive tecnologiche innovative. Con la nuova Direzione si e' avviato un processo di rivisitazione/ridefinizione delle linee strategiche che sta portando a focalizzare le attivita' e le interazioni verso materiali, processi e dispositivi per l'energetica e la sensoristica. Si tratta di un approccio pienamente consistente con l'affiliazione al Dipartimento Sistemi di Produzione ed alla forte partecipazione al Dipartimento Materiali e Dispositivi. L'ambizione e' quella di tenere insieme, in un forte e fertile rapporto, la ricerca motivata dalla curiosita', quella applicata insieme con lo sviluppo di tecnologie di base ed i rapporti con industrie ed imprese. La programmazione è volta a consolidare le linee strategiche e quindi rinnovare e focalizzare ricerche e interazioni/collaborazioni su materiali, processi e dispositivi per l'energia, la sensoristica e la biomedica con approcci innovativi alla crescita/sintesi, studio e controllo proprietà multifunzionali di materiali di nuova generazione e realizzazione di dimostratori e dispositivi prototipali che ne validano la praticabilità tecnologica. In questi ultimi anni il \"turn over\" del personale ha ulteriormente ringiovanito l'Istituto con il pensionamento di 2 colleghi e l'ingresso di 4 giovani ricercatori ed un CTER a TI. Ora solo 3 ricercatori hanno più di 60 anni mentre l'anzianità di servizio media è 10 anni. IMEM con 43 anni di storia, oggi conta su una compagine in gran parte rinnovata e fortemente motivata coadiuvata da un numero consistente di giovani (circa 25 tra assegnasti e dottorandi e 2 ricercatori a TD). Realtà di recente creazione/acquisizione (2011/2012/2013) quali la sede a Trento, quella presso il Politecnico di Torino e quella di Roma si confermano quali ulteriori elementi di integrazione di competenze con una migliorata capacità di azione su temi strategici e su progetti già in corso sviluppando una rinnovata progettualità negli ambiti regionale, nazionale ed europeo. Prosegue il consolidamento di collaborazioni operative che si vanno ad aggiungere ed integrare con quelle già in essere con i Dipartimenti di Chimica, Fisica ed Ingegneria dell'Università di Parma e dell'Università di Genova nonché con le realtà del sistema della ricerca trentina (STAR) di Trento. In questo contesto vengono promosse rilevanti attività congiunte nonché sinergie di spessore su materiali e processi per l'energia e la biomedica con progetti di rilievo avviati e la gestazione di proposte regionali, nazionali ed europee. La sinergia prodotta dall'ingresso di tre ricercatori esperti in materiali polimerici, vetri e dispositivi di nuova generazione quali i memristors e sistemi elettrochimici ben complementano le competenze già esistenti e che hanno portato a nuovi progetti quali Madelena (finanziato su base competitiva dalla PAT) così come il progetto STREP PhyChip finanziato dalla UE. Le commesse “Materiali e Processi per Energia (ENERTECH)” e “Nanoscienze: Crescita di materiali, funzionalizzazioni e dispositivi” hanno prodotto risultati rilevanti. ENERTECH ha messo a fattore comune competenze e risorse già presenti creando una progettualità rinnovata sull'energia a partire da materiali, processi e metodi originali per il fotovoltaico e materiali superconduttori, estendendola ai sistemi per la cogenerazione e l'uso efficiente dell'energia. Le iniziative in corso e le relazioni industriali avviate sono solide ed hanno portato alla stesura ed approvazione di progetti quali MACISTE in ambito \"Fabbrica del Futuro\" ed il progetto FIT-MISE \"CIGS THIN FILM\". La Commessa Nanoscienze include sia il gruppo MBE-Parma, con competenze di prim'ordine nella preparazione, controllo e studio di quantum dots sia quello trentino che ha sviluppato metodi innovativi di crescita da fasci supersonici. La Commessa ha una progettualità innovativa nella crescita, funzionalizzazione, caratterizzazione di nanostrutture e prototipazione di dispositivi. Si pone obiettivi ambiziosi nella ingegnerizzazione dei nanosistemi multifunzionali grazie alle sinergie di competenze e metodi originali, con visibilità internazionale, dei due gruppi di provenienza. Le attività sono finalizzate all'energia, bio-elettronica e fotonica con risultati di grande rilievo dei lavori su JACS e su JCP che dimostrano la sintesi a temperatura ambiente di SiC nanoscristallino. Si procederà a breve sulla base dei nuovi regolamenti alla revisione delle Commesse sulla base dello sviluppo e rifocalizzazione di competenze. IMEM e' già impegnato sulla biomedica e la bio-elettronica che rappresentano il terzo asse di valorizzazione delle competenze e sviluppi della ricerca sui materiali, coinvolgente diverse delle commesse esistenti. Queste attività beneficiano di progetti triennali, quale BIONIMED che ha prodotto risultati di rilievo cui si è aggiunta una crescente progettualità nazionale ed internazionale. Gli studi di crescita/sintesi di materiali multifunzionali di nuova generazione, ora arricchite dalle competenze dei tre ricercatori trasferitisi in IMEM: - Nanostrutture su superfici metalliche e ruolo di gradini e difetti sulle proprietà chimiche e sulle eccitazioni elettroniche (plasmone acustico di superficie) e dei siti favorevoli a reazioni chimiche enantio-selettive . Studio di dispositivi basati su eccitazioni plasmoniche, del Grafene sul SiC estesi alle interazioni e funzionalizzazioni di biomolecole su superficie che ha portato il finanziamento del progetto FIRB \"Beyond graphene\". - Materiali, sistemi e dispositivi magnetici e superconduttori. Studio dei meccanismi di ordinamento (carica, orbitale, spin) con risultati di rilievo e lo studio di nanostrutture e film con morfologia ottimizzata, confinamento laterale e di sistemi nanocomposti per implementare il concetto innovativo di media perpendicolare L10 FePt per la registrazione ad alta densita'. Sul magnetismo IMEM è stato sede e chair (F. Albertini) del maggior congresso europeo del settore JEMS 2013. Il controllo ed ottimizzazione dei materiali apre la prospettiva tecnologica della refrigerazione magnetica a temperatura ambiente, della sensoristica per automobili elettriche ad alta efficienza (Progetti europei ENIAC-JU.), dello sviluppo di materiali superconduttori e composti intermetallici multifunzionali. Si prevedono sviluppi di rilievo nella sintesi di nanosistemi sia di tipo magnetico con opportune funzionalizzazioni per il rilascio di farmaci, sia da nanofili di SiC funzionalizzati con porfirine per la terapia fotodinamica con progetti con interlocutori di rilievo per la ricerca medica. - Le competenze nella crescita e studio di una varietà di semiconduttori si focalizzano in particolare sul SiC (nanostrutture, processi di (multi)funzionalizzazione) finalizzati ad applicazioni energetiche, bio-mediche, bio-elettroniche e spaziali con il coinvolgimento di imprese ed agenzie (Gavazzi Spazio, ASI, Henesis), attività cui si affiancano sviluppi di competenze e metodologie diagnostiche con lo sviluppo di progetti europei, e la partecipazione a PRIN e FIRB.. - Si prevedono ulteriori importanti sviluppi nella sintesi e preparazione di materiali, fondate su capacità e competenze che hanno già consentito ad IMEM di entrare prontamente in aree innovative, quali lo studio della crescita di materiali in microgravità (in ambito ESA nostri ricercatori hanno ruoli di coordinamento) e la sintesi di nanostrutture di ossidi, sistemi molecolari e materiali ibridi organici/inorganici, grafene funzionalizzato ingegnerizzati alle diverse scale di lunghezza. Con il ruolo rilevante di capacità diagnostiche e di modellazione. La messa a punto di nuovi materiali prototipali, di grande impatto per studi fondamentali e per applicazioni innovative, sono promettenti anche per tecnologie innovative testimoniate dai prototipi di dispositivi/dimostratori realizzati, che includono: sensori di gas e per la sicurezza, rivelatori spettroscopici di radiazioni ad alta energia e per il controllo alimentare, ambientale, di processi industriali nonché del fotovoltaico di nuova generazione. Tali studi sono estesi alla sensoristica elettrochimica, integrando misure di spazio di testa con analisi in soluzione per l'esplorazione di sistemi biomedici, e dallo sviluppo di Memristors con importanti prospettive in ambito bio-medico della dio-elettronica nonché del e-textile. La riconosciuta tradizione su materiali con proprietà funzionali controllate e \"su misura\" complementata dalla prototipazione di dispositivi, saranno finalizzate a tecnologie di rilievo industriale. Lo spin-off Film4Sun è stata recentemente costituito ed è volto allo sviluppo ed industrializzazione di celle solari ad alta efficienza e basso costo, basate anche sulla tecnica PED per la deposizione di film CIGS (sviluppata e brevettata in IMEM) ed allo sviluppo di sistemi per l'efficienza energetica. Altre iniziative di ricerca industriale hanno già avuto il necessario sostegno di progetti finanziati e sono allo studio processi di industrializzazione, quali le attività sui rivelatori di raggi X basati su CdZnTe; - il progetto europeo E3CAR (Energy Efficient Electric CAR), vede IMEM insieme a STM e ad imprese operanti nell'elettronica e nell'automotive che sta portando a nuove rilevanti iniziative; Il termo-fotovoltaico (già parte accordo CNR-Regione Lombardia) prosegue con successo. Sono avviati progetti con ASI, INAF e partner industriali, per la sensoristica e per il fotovoltaico. Va ricordato che per l'impatto tecnologico/territoriale IMEM è tra i protagonisti nel consorzio MISTER, e garantisce il pieno sostegno alla costituzione del TECNOPOLO regionale AMBIMAT per il cui sviluppo e' fortemente impegnato con risorse umane e cofinanziamento reale e la realizzazione di nuovi laboratori. Sviluppi di rilievo confermano la validità del nostro approccio: - le ricerche sulle \"Nuove tecnologie e strumenti per l'efficienza energetica e l'uso di sorgenti rinnovabili\" nonché per la \"Ricerca di Sistema\" in campo energetico procedono con buoni risultati; - il progetto PED4PV, su \"Industria 2015 - PIIEE\", ha prodotto risultati di grande impatto, migliorando lo stato dell'arte internazionale, con rese PV-film sottile superiori al 16% e competitive per scalabilità industriale. E' tra i rari progetti Industria 2015 che ha evitato la perenzione. Si confermano quindi la strategie che impostate e la volontà di valorizzarle nella fase di riorganizzazione dell'Ente, l'avvio dei nuovi Dipartimenti e la collocazione di IMEM con una nuova organizzazione interna. (literal)
  • Within the best CNR tradition, IMEM (legacy of MASPEC with the aggregation of CFSBT) interprets an interdisciplinary vision and a research practice in material science, complementing refined growth synthesis and characterization methods with theoretical modelling and device prototyping aiming at exploring and demonstrating functional properties, applications and technological perspectives. The Institute envisions a tight interplay between curiosity driven basic and applied science with technological research, addressing and focusing more and more the activity and interactions towards materials, processes and devices for energetics and sensing. This approach is consistent with the affiliation to the SP Department and a strong participation to DMD (4 of the 8 \"Commesse\"). Major activities deal with investigating and tailoring properties of materials of new generation including: - Semiconductor quantum dot (QDot) nanostructures, established 15 years ago, now addressing: a) MBE preparation of InAs/InGaAs QDots], b) optical, electrical and structural properties of the structures and c) engineering of light emission properties for nanophotonic applications. Main achievements deal with the QDot strain engineering and barrier enhancing approach, used: i) to engineer band profiles that uses QDot strain and additional barriers for carriers confinement and ii) to redshift the light emission to the 1.6 µm, the best suited spectral band for light-wave communications. New approaches - based on QDot nanostructures - to photovoltaic (PV) conversion of solar energy and to imaging by IR sensors will take full advantage of the expertise developed so far. - Nanostructures on metal surfaces and in particular the role of steps and defects on chemical properties and electronic excitations (surface acoustic plasmon). The goal is to discover the sites where interesting catalytic processes take place and investigate the perspective of devices based on plasmonic excitations. - Magnetic and superconducting materials systems and devices. The understanding of basic phenomena concerning ordering mechanisms (charge, orbital, spin) has been achieved on model systems and on double perovskites single crystals synthesized in extreme conditions (HP/HT). The successful implementation of strategies aimed at growing and studying nanostructures and films with optimized morphology, lateral confinement and of exchanged coupled nanocomposite systems has contributed to pave the way to a new-concept perpendicular media L10FePt for high storage density recording. Our ability to control and optimize materials properties has opened viable technological application impacting on energetics including RT magnetic refrigeration (giant magnetocaloric effect) and sensing for energy efficient cars being presently developed in projects with major industries such as STM in european projects (ENIAC-JU). On the superconducting side, an innovative low cost process has been developed for 2° generation tapes based on industrial demands (Edison) and giving rise to 4 patents. Such an achievement was the fruit both of the state of the art understanding and know-how on superconducting material (IMEM leading the SCENET EU projects) and of the inputs coming from high impact fundamental studies involving supersonic beams, surface processes and interface phenomena. A very good example of fruitful cross-fertilization giving rise to technology developments. - The long lasting, internationally recognized, expertise in growing and finely characterizing a large variety of semiconductors has been extended to novel promising materials and systems including SiC, nanostructures and functionalization processes for sensing devices now being developed for aerospace and bio-medical applications with the direct involvement of agencies and industries (Gavazzi Space, ASI, etc.). - Relevant expertises in computational solid state physics have been further developed to study semiconductors, nanostructures stability and functionalization, and to achieve a microscopic understanding of solid/liquid interfaces, via first principles methods. Focus is on the theoretical analysis of ground and excited states of complex systems relevant for (bio-)sensing and PV applications. - Based on the wide and well-established expertises in materials preparation and synthesis, the Institute has promptly entered novel advanced materials areas, including the blossoming fields of oxides nanostructures, molecular and hybrid materials engineered at the different lenghtscale as well as the growth of materials in microgravity (within ESA projects). Well supported by appropriate diagnostic know how and instruments, as well as modelling this has resulted in successful realization of novel prototype materials with great impact for fundamental studies and for advanced applications. The functional properties have also been qualified, by realizing appropriate demonstrators, including gas sensors, high-energy radiation detectors, and photocatalytic activity probes. The perspective, starting this year, is to extend these studies to energetics and in particular to photovoltaics. From the instrumentation site it is worth mentioning the full operation of the new TEM (JEM 2200 FS - 200 KV with 0.19 nm resolution and analytic capabilities) that has been awarded to the Institute by CARIPARMA Foundation ob a competitive basis. The ability to develop materials with controlled and tailored functional properties, complemented recently by prototyping of devices, is becoming now a precious key toward innovative technological developments that are being explored with relevant industrial initiatives: - A first spin-off initiative, close to be formalized, is aimed at the industrialization of low-cost high efficient solar cells based on PED, a technology for CIGS thin films developed and patented in IMEM. Industrial partners to be involved are Salentec, Rial Vacuum and X-Group. This is an initiative that joins other already supported by financed projects that likely will give rise to industrialization processes as it is the case for the production of X-ray detectors based on CdZnTe and of other components for X-ray instrumentation (processes and devices already covered by our patents). Within a wide and consistent collaboration with industries some major agreements have been developed: - the E3CAR (Energy Efficient Electric CAR) European Project (ENIAC-JU) a new european project is taking off this year, involving several electronics and car industries, where IMEM is playing an important role; - it is suppose to start very soon a project FAR for developing magnetic refrigeration in collaboration with Zanotti Industries Srl; - new generation sensor devices for gas and VOC (Volatile Organic Compound) is being developed with the participation of RIAL-SKG SpA, VETEC and SOFTEC. - In the field of photovoltaics it is worth also mentioning the fruitful collaborations with Quantasol (UK) aimed at developing thin films photovoltaics. It is now in full development the activity on thermal photovoltaics financed by the CNR-Regione Lombardia agreement and industries such as Baltur SpA (FE). New projects are now in the startup phase supported by ASI and several industrial partners, in the field of sensing and photovoltaics. - IMEM is very active within the PRIITT Regional Programs: it is among the major players of the MISTER-PROMINER, ENVIREN and SITEIA Laboratories for developing together with a series of industrial partners, technologies for detector and devices for sensing and energetics. Two major recent developments confirm the validity of our approach to energetics: the approval of our research activity within the Lombardia Region Project \"New technologies and instruments for energy efficiency and the use of renewable sources\" and the official admission to financial support of a major (~14 M€) project PED4PV, where IMEM is the major research player, within the national program \"Industry 2015 - Call on Energetic Efficiency\". The success of this proposal, awarded on a very competitive basis, is a fruitful result of the novel strategy that the Institute is moving towards: - a tight collaboration among researchers within the Institute, bringing into projects complementary backgrounds and know-hows ranging from materials synthesis and modelling, preparation and characterization up to device and instrumentation prototyping and qualification; - focus on scientific and technological challenges relevant for main social and industrial demands; - promote interactions with dynamical and receptive industrial players. The success achieved represent a driving force to further promote this vision and successfully revise/redefine the Institute strategic research lines within the perspectives of the scientific community aiming at giving new answers to the needs of society. (literal)
Istituto esecutore di
Prodotto
Codice
  • IMEM (literal)
Nome
  • Istituto dei materiali per l'elettronica ed il magnetismo (IMEM) (literal)
  • Institute of materials for electronics and magnetism (IMEM) (literal)
Collaborazioni
  • Main collaborations - CNR INSTITUTES ISTEC, Faenza IMM, Bologna, Catania, Lecce ISMN, Roma, Bologna ISM, Roma IENI, Lecco IFN, Roma, Trento ICIS, Padova SPIN, Napoli, Genova, Salerno NANO, Pisa, Lecce, Modena IOM, Trieste - ACADEMIC GROUPS UNIVERSITIES: Piemonte Orientale, Alessandria (Ist. di Fisica) Bologna (Dip. di Fisica) Brescia (Dip. di: Chimica e Fisica per l'Ingegneria dei Materiali, Ingegneria) Ferrara (Dip. di: Fisica, Ingegneria) Firenze (Dip. di Fisica) Genova (Dip. di: Fisica, Chimica e Chimica Industriale) L'Aquila (Dip. di Fisica) Lecce (Dip. di Fisica) Milano-Bicocca (Dip. di: Fisica, Scienza dei Materiali) Modena e Reggio Emilia (Dip. di Fisica) Padova (Dip. di: Fisica, Ingegneria dell'informazione) Parma (Facoltà di Ingegneria, Dip. di: Chimica Generale e Inorganica Chimica Analitica Chimica Fisica, Fisica, Scienze Ambientali) Pavia (Dip. di Fisica) Perugia (Dip. di Fisica) Roma \"La Sapienza\" Roma \"Tor Vergata\" (Dip. di Scienze e Tecnologie Fisiche ed Energetiche) Salerno (Dip. di Fisica) Torino (Dip. di Neuroscienze) Trieste Scuola Normale Superiore, Pisa SISSA, Trieste Politecnico di Milano Politecnico di Torino INAF, Milano, Bologna INRiM, Torino LENS, Firenze - AGENCIES ASI, Roma ESA, Nordwick (NL) - INDUSTRIES Ansaldo, Genova ARENDI, Lainate (Milano) Barilla, Parma CESI Ricerca, Segrate (Milano) Chiesi Farmaceutici, Parma CORECOM, Milano Edison, Milano GNR Analytical Instruments Group, Agrate Conturbia (Novara) JABIL Circuit Italia, Bergamo MEMC Electronic Materials, Novara OIDA, Milano RIAL/SKG, Parma SACMI IMOLA, Imola (Bologna) SOFTEC Thecnology and Research, Bologna ST-Microelectronics, Catania VeneziaTecnologie, Porto Marghera (Venezia) Zanotti, Pegognaga (Mantova) NEXANS, Hurth (Germany) QUANTASOL, Londra (UK) 5N Plus, Quebec (Canada) - FOREIGNER UNIVERSITY/CENTRES Imperial College, London (UK) University of Sheffield (UK) University of Edinburgh (UK) University of Lancaster (UK) University of Leuven (Belgio) INMM-CSIC, Madrid (Spain) Ist. de Microelettronica de Spagna-CSIC, Madrid (Spain) ICMA-CSIC, Zaragoza (Spain) Universidad de Cadiz (Spain) Universidad de Zaragoza & INA (Spain) Universidad de Valencia (Spain) Universidad de Valladolid (Spain) Departmento de Fisica de Materiales, Universidad Autonoma, Madrid (Spain) Dep. de Física, Faculdade de Ciências, Universidad do Porto (Portugal) Université Paris Sud (France) Ecole Centrale Paris, Laboratoire Structures Proprieté et Modelisation des Solides, Paris (France) CRMCN-CNRS, Marseille (France) IKZ, Berlin (Germany) Freiburger Materialforschungszentrum, Freiburg (Germany) Kristallographisches Inst., Freiburg (Germany) Dept of Materials Science, Universitat of Erlangen (Germany) Technische Universitat Graz, Inst. fuer Chemie technologie organischer stoffe, Graz (Austria) SLS-PSI, Villigen (Switzerland) Physics Dept, EPFEL, Lausanne (Switzerland) Inst. of Electrical Engineering, Slovak Academy of Sciences, Bratislava (Slovak) Institute of Physics, Academy of Sciences of Praha, Praha (Czech) Research Inst. for Technical Physics and Material Science, Budapest (Hungary) Institute of Nuclear Research of the Hungarian Academy of Sciences Debrecen (Hungary) Russian Research Centre “Kurchatov Institute”, Moscow (Russia) V. Shubnikov’s Institute of Crystallography of Russian Academy of Sciences, Moscow (Russia) Institute of Physics and Technology of Russian Academy of Sciences, Moscow (Russia) Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Inst. of General and Inorganic Chemistry, Tashkent (Uzbekistan) Academy of Sciences of Moldova, Inst. of Applied Physics, Lab. of physical methods of solid-state investigation, Kishinev (Moldova) University of Thessaloniki, Dept of Physics, (Greece) Facultad de Fisica, La Habana (Cuba) CINVESTAV-IPN, Merida (Mexico) Universitaet Goettingen - IV. Physikalisches Institut, Goettingen (Germany) NIST, Gaithersburg (USA) Chemistry Dept, Princeton University, Princeton (USA) Nanjing Forestry University, Nanjing (China) National Inst. for Research in Inorganic Materials, Tsukuba, Ibaraki (Japan) Gakushuin University, Tokyo (Japan) Anna University, Crystal Group Center, Chennai (India) Indian Association for Cultivation of Science, Jadavpur (India) Indian Inst. of Science, Bangalore (India) (literal)
Attività di formazione
  • Within the research efforts developed by the Institute, training of students is considered as a particularly important activity. The major aim being the training focused on Material Science of high level young scientists for contributing to the formation of the future generation of researchers and of experts in competitive technologies, appealing for being employed in industries. In particular IMEM supports the development of the Parma University Courses in \"Material Science\" and \"Solid State Physics\" to which contributes with eight courses leaded by its senior researchers. More recently, has co-founded the doctorate course in Science and Technology of Innovative Materials, whose teachers, eight out of twenty, are researches or associates of the Institute. Similarly, IMEM researchers and associates of the Genova Operative Unite actively cooperate with the Physics and Chemistry Departments of the University of Genova, helding typically 10 courses/year for the degrees in Physics, Chemistry, Material Science, Engineering and SSIS. Moreover, IMEM guests every year several students for bachelor, master, and PhD theses. Finally, IMEM researchers organize and support National and International Schools related to material science such as the School on Superconducting Materials and Applications, the School on Superconductors and Functional Oxides Advanced, the School on Hybrid Nanostructured Materials for Photovoltaic Applications, the Nato Advanced Study Institute school on Magnetic Nanostructures for MEMS and Spintronic Applications, the Master in Material Science - Materials for Micro and Nano Technologies organized by IUSS, the Summer School of the International Master SERT-CHERM. (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#via
  • Parco Area delle Scienze 37/A (literal)
Cap
  • 43124 (literal)
Città
  • Parma (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#provincia
  • PR (literal)
Telefono
  • 05212691 - 0521251205 (literal)
Codice CDS
  • 052 (literal)
Servizi
  • - Cutting, orientation and polishing of crystals - Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis investigations of composition, composition uniformity and contaminants in solid materials - Individuation of magnetic phases, advice on bulk and nanostructured magnetic devices, - Characterization of single crystals by high resolution x-ray diffraction and double crystal x-ray topography - Realization and testing of specific components for X-ray optics based on crystal monocromators - Production of liquid Helium (at the Genova section of the institute) to support research activity - Stoichiometry determination of II-VI compounds by means of the Vapour scanning technique. - Preparation of targets for sputtering deposition. - Measurements of emission spectra from thermal sources. (literal)
Competenze
  • Le attività dell’Istituto coprono un ampio spettro di competenze nel campo delle Scienze e Tecnologia dei materiali. In particolare sono di rilievo: 1. Sintesi e/o crescita: - di cristalli da fuso (Czochralski, Bridgman), da fase vapore (sublimazione, trasporto), da soluzione (alta e bassa temperatura) e di film sottili. - di film da fasci molecolari (MBE) ed epitassia da fase vapore con l’uso di precursori metallorganici (MOVPE) per applicazioni nel campo dei semiconduttori composti (III-V, SiC): - di film di ossidi con tecniche di CVD, sol-gel e laser-ablation nonché lo sputtering per la preparazione di film di composti metallici. - di materiali con dimensioni sub-micrometriche quali ad esempio: i. Q-Dots via MBE di composti III-V con strain ingegnerizzato, ottenute, con emissioni a RT estesa fino a 1.51 micron; ii. nanostrutture magnetiche ad anisotropia magnetica perpendicolare, a base di ferro-platino ottenute via sputtering per la registrazione magnetica; iii.nanostrutture di SnO2 e ZnO prodotte per CVD per sensoristica, dispositivi piezoelettrici e optoelettronici e fotocatalisi; iv. film di composti ibridi organici/inorganici (ammine/alogenuri metallici). - di composti ceramici anche ad alta pressione (fino a 25 GPa, idrostaticamente), di leghe metalliche, e melt-spinning; v. crescita e sintesi da fasci supersonici inseminati di materiali molecolari, organici, nanostrutture e nanosistemi ibridi organici inorganici e per la funzionalizzazione di superfici e loro applicazioni ad elettronica, sensoristica e biomedica; vi. preparazione di film organici e polimerici con processi tipo Langmuir-Blodgett e Langmuir-Schaefer e loro applicazione a dispositivi memristivi ed applicazioni biomediche. 2. Studio e caratterizzazione delle proprietà elettriche, ottiche, magnetiche e strutturali dei materiali: - studio dei difetti cristallografici con diffrazione a raggi X (diffrattometria e topografia ad alta risoluzione, onde stazionarie) e tecniche di microscopia elettronica (trasmissione e scansione con catodoluminescenza ed EBIC); - analisi composizionali da microanalisi a raggi X, metodi elettrochimici, spettroscopia di assorbimento atomico e analisi termica differenziale; - studio di proprietà elettroniche ed elettriche (effetto Hall), della capacità (DLTS, C-V, spettroscopia di ammettenza, capacità termostimolata, profilo elettrochimico), della resistività elettrica (4-3000 K). - studio di proprietà ottiche quali fotoluminescenza (0.5-2 micron) e spettroscopia in UV, VIS e IR; - studio delle proprietà magnetiche con magnetometria (a campione vibrante, a gradiente di campo alternato, SQUID), misure di anisotropia, analisi termomagnetica, misure di suscettività magnetica e misure in alti campi magnetici pulsati; - studio di proprietà di superficie con tecniche di spettroscopia elettronica e foto-elettronica quali Auger, XPS (Xray photoelectron spectroscopy), UPS (UV photoelectron spectroscopy), nonché con diffrazione di elettroni a bassa energia (LEED) e diffrazione atomica. Studio di morfologia e struttura di superficie con sonde locali (quali AFM, STM) anche a basse temperature. L’Istituto è dotato inoltre della tecnologia per la realizzazione di: barriere Schottky, barre di Hall, strutture mesa, contatti chimici per la qualificazione funzionale dei materiali prodotti. 3. Processi: - strutture epitassiali basate su semiconduttori III-V, principalmente strutture a 0 e 2 dimensioni da utilizzare in applicazioni optoelettroniche (quantum well e quantum dots) e microelettriche (HBT e HEMT); - preparazione di nanofili di ossidi metallici per applicazioni sensoristiche e fotocatalisi; - produzione di singoli cristalli di CdTe ad alta resistività per rivelatori di raggi X e gamma; - realizzazione di film epitassiali di ferro-platino e di bistrati “exchange-spring” per registrazione magnetica; - preparazione di leghe intermetalliche per la refrigerazione magnetica; - deposizioni di film (absorber e TCO) per applicazioni nel settore del fotovoltaico a film sottile; - sviluppo e ottimizzazione di superconduttori ad alta Tc e di un’apparecchiatura per la produzione di nastri di seconda generazione, con lunghezza superiore al metro; - crescita di cristalli singoli in ambiente microgravitazionale (in collaborazione con ASI/ESA); - sviluppo di metodologie di indagine strutturali, ottiche ed elettriche non convenzionali con alta sensibilità e alta risoluzione laterale; - processi di sintesi e funzionalizzazione per attrazione cinetica da precursori in fascio supersonico per applicazioni (bio)-sensoristiche, fotovoltaico e bio-mediche. 4. Dispositivi: - celle e dispositivi fotovoltaici a film sottile ed ibridi organico-inorganico anche su substrati non convenzionali; - dispositivi per la sensoristica gas, volatili organici, in fase liquida e per le radiazioni e loro integrazione per applicazioni nella sicurezza, nella biomedica e nei processi industriali; - dispositivi elettronici basati su organici ed ibridi organico-inorganici (FET, OFET, OECT ed EGOFET) e loro applicazione alla bioelettronica, a processi di interesse agronomico ed industriale; - strumentazione per applicazioni in ambito di ricerca e potenzialità industriale nel campo della crescita di materiali e loro studio. (literal)
Email
  • direttore-imem@imem.cnr.it (literal)
  • mailto:direttore-imem@imem.cnr.it (literal)
Indirizzo
  • Parco Area delle Scienze 37/A - 43124 Parma (PR) (literal)
Missione
  • Nell'ambito della migliore tradizione del CNR, IMEM sviluppa approcci di ricerca interdisciplinare nella scienza dei materiali, complementando raffinati metodi di crescita, sintesi e studio di materiali con modellazione teorica e prototipazione di dispositivi. Questi ultimi concepiti con l'obiettivo di esplorare e dimostrare proprieta' (multi-)funzionali, implementare e sviluppare applicazioni ed aprire prospettive tecnologiche innovative. Le principali linee strategiche sono focalizzate su materiali, processi e dispositivi per l'energetica, la sensoristica, la bioelettronica e la nanomedicina. Si tratta di un approccio pienamente consistente con l'affiliazione al Dipartimento Ingegneria, ICT e Tecnologie per l'Energia e i Trasporti (DIITET), la rilevante partecipazione al Dipartimento Scienze Fisiche e Tecnologie della Materia (DSFTM) e le importanti interazioni e sinergie con il Dipartimento di Scienze Chimiche e Tecnologie dei Materiali (DSCTM). L'ambizione e' quella di tenere insieme, in un forte e fertile rapporto, la ricerca motivata dalla curiosita', quella applicata, lo sviluppo di tecnologie ed i rapporti con industrie ed imprese. Le attivita' principali si rivolgono alla crescita/sintesi, studio e controllo delle proprieta' multifunzionali di materiali di nuova generazione, tra cui: materiali, sistemi e dispositivi magnetici, semiconduttori e superconduttori; nanostrutture e processi di funzionalizzazione e multifunzionalizzazione per l'energia, sensoristica, per la bioelettronica e nanomedicina; sistemi molecolari e materiali ibridi organici/inorganici ingegnerizzati alle diverse scale di lunghezza; nanostrutture su superfici metalliche; nanostrutture semiconduttrici a punti quantici (QDot). Rilevante è l'attività di ricerca industriale che viene svolta in cooperazione con imprese ed il trasferimento tecnologico a partire dalla scala regionale nell'ambito della quale è co-fondatore del Tecnopolo AMBIMAT e del consorzio MISTER. Particolare attenzione viene data alla formazione di nuovo personale ricercatore, anche grazie all'importante contributo che viene dato a diverse scuole e corsi di Dottorato nazionali ed internazionali, a partire dal Dottorato in Scienze e Tecnologie dei Materiali dell'Universita' di Parma di cui IMEM è co-fondatore in base ad una convenzione ufficiale. (literal)
Attività di ricerca
  • L’IMEM rappresenta, con una buona visibilità internazionale, una delle realtà più significative nel campo della scienza e tecnologia dei materiali italiana. Al di là di considerazioni specifiche l’Istituto sviluppa dinamiche di ricerca orientate, oltre che su temi scientifico/tecnologici di base ed allo stato dell’arte internazionale, anche su temi più strettamente di rilievo per la ricerca industriale vera e propria. Di seguito si segnalano risultati significativi conseguiti nel periodo recente e che hanno prodotto numerose pubblicazioni scientifiche ed alcuni brevetti. 1) Nel settore delle nanotecnologie e bio-elettronica, particolare rilievo hanno avuto: - l'estensione del concetto di Quantum Dot strain engineering di nanostrutture di InAs/InGaAs tramite l'utilizzo di barriere di potenziale di InAlAs (barrier enhancing) per confinare maggiormente i portatori nei QDot e limitare l'escape termico degli stessi dai QDot; mediante questa ingegnerizzazione della struttura a bande di QDot é stato possibile realizzare mediante MBE nanostrutture con efficiente emissione a RT estesa fino a 1.59 um, nella finestra spettrale 1.3-1.6 um di grande interesse fotonico; - la progettazione e realizzazione, via MBE, di nanostrutture con emissione a RT estesa fino a 1.51 um e con proprietà ideali per lo studio e realizzazioni termoelettriche di applicazioni; - la realizzazione di nanostrutture magnetiche per la progettazione di microdispositivi e memorie, nonché per l'integrazione di sensori in tecnologia planare; - la modellizzazione e la realizzazione, via sputtering, di film metallici (Fe/FePt) nanostrutturati di tipo \"exchange spring\" ad anisotropia perpendicolare per impiego nella registrazione magnetica ad elevata densità e in MEMS magnetici; - la preparazione, mediante CVD, di nuove strutture nanocristalline di ZnO. Con opportune modifiche dei principali parametri di deposizione il materiale nanocristallino è stato ottenuto con diverse morfologie: nanowires, nanosheets, nanocombs, strutture colonnari. Questa varietà di forme dimostra che ZnO combinato con processi di funzionalizzazione e a-funzionalizzazione presenta probabilmente la più ampia famiglia di nanostrutture e con caratteristiche chimico-fisiche su cui IMEM sviluppa applicazioni di impatto nella sensoristica, dispositivi piezoelettrici, optoelettronici, in fotocatalisi e in scienze biomediche. - un terreno fecondo di sviluppi è quello dei nanosistemi per la biomedica nell'ambito del quale sono stati sviluppati sistemi e nanostrutture che permettono azioni multifunzionali nella terapia, in particolare di tumori, combinando metodi innovativi per il rilascio di farmaci, per la terapia fotodinamica nonché per l'ipertermia a RF e la visualizzazione ed il monitoraggio. 2) Nel settore dei materiali per l'energetica, vanno evidenziati i progressi conseguiti: - nello sviluppo di una tecnica innovativa per la tecnologia di film sottili per celle e sistemi fotovoltaici. dimostrando di ottenere celle con rendimenti del 16% con film di CIGS deposti con la tecnica PED (Pulsed Electron Deposition) da noi brevettata e che permette scalabilità e sviluppi industriali, anche su substrati non convenzionali e flessibili, su cui siamo già impegnati; - nell'individuazione della classe di materiali (leghe di Hausler e composti delle terre rare) con caratteristiche chimico-fisiche ottimali per l'effetto magnetocalorico \"gigante\" sulle quali sviluppano applicazioni nella refrigerazione magnetica; - nell'ottimizzazione di un processo di deposizione (co-evaporazione termica) di nastri superconduttori di II generazione (HTS-Coated Conductors) con elevate proprietà di trasporto (Jc>10e6A/cm2). I coated conductors con tali caratteristiche sono candidati a sostituire i materiali e le tecnologie attuali nel trasporto di corrente (cavi) e nelle applicazioni di potenza (motori, trasformatori, generatori, magneti,...) con evidenti vantaggi nelle prestazioni e riduzione di peso e volume; - nella definizione di una architettura innovativa per la realizzazione di un sistema termo-fotovoltaico di produzione di energia basato su celle fotovoltaiche di germanio ed emettitore selettivo di ossido di erbio in una matrice di fibre di allumina. - nella messa a punto di materiali organici ed ibridi con metodologie innovative per applicazioni fotovoltaiche 3) Nel settore di microelettronica sono di particolare rilevanza: - la messa a punto della metodologia di deposizione (MOCVD) di film di SiC policristallino cubico su substrati di silicio, da 2\", di qualità ottimizzata per la realizzazione di sensori e biosensori; Nel campo della sensoristica, si segnala: - il calcolo ab initio delle proprietà elettroniche e strutturali di sistemi complessi di semiconduttori nanostrutturati per impiego in sensoristica avanzata (bionanotecnologia); - la realizzazione di detectors, basati su CZT, nel range di energia 30/500 KV, di interesse particolare nel campo della \"security\", dello spazio e della medicina; - lo sviluppo di elettronica organica ed ibrida di nuova generazione, basata sia su oligomeri che su polimeri, ed orientata principalmente ad applicazioni bioelettroniche, bio-sensoristiche o biomediche; - lo studio e lo sviluppo di sistemi memristivi sia organici che a base di ossidi, in cui lo sviluppo dei materiali e dispositivi è orientato sia allo sviluppo di un'elettronica adattativa per la computazione non convenzionale, sia allo sviluppo di sistemi modello per le neuroscienze, sia per l'esplorazione di approcci potenzialmente dirompenti nella bioelettronica. 4) Nel settore dell'innovazione di materiali, si segnala: - la realizzazione di film ibridi organico-inorganici per ablazione termica e spin coating. Film a struttura cubica a base di stagno, metilaminina e alogeno hanno mostrato proprietà di trasporto di interesse per potenziali applicazioni in dispositivi FET. Ugualmente i composti a base di CuCl/ibrido presentano proprietà di fotoluminescenza nel UV estremamente interessanti per applicazioni in dispositivi optoelettronici. - La realizzazione di strutture ibride a base perovskitica di grande interesse per esempio per il fotovoltaico. Infine, nel settore della innovazione tecnologica, si segnala: - la messa a punto di una metodologia innovativa di crescita di cristalli (2\" di diametro) di CZT mediante solidificazione direzionale con l'impiego di ossido boro che evita gli effetti dell'interazione crogiolo/cristallo, comunemente presenti nelle usuali tecnologie. - la realizzazione di nastri superconduttori (HTS-CC) con struttura innovativa, caratterizzata da un singolo buffer layer (ceria drogata). L'architettura, così semplificata, comporta una consistente riduzione dei costi di produzione, pur mantenendo elevate proprietà strutturali (mismatch reticolare) e di \"effetto barriera\" alla diffusione ionica; - la realizzazione di un sistema innovativo per l'ossigenazione di YBCO nei nastri superconduttori. L'innovazione consiste nell'utilizzo di flussi gassosi supersonici nel processo di ossidazione dei nastri. Il procedimento (brevettato), basato sul semplice principio dell'espansione (supersonica) di un gas attraverso un ugello opportunamente dimensionato, può essere esteso a lavorazioni che richiedono elevate adesioni delle specie gassose; - la messa a punto di crescite ALD (Atomic Layer Deposition) ottimizzate per strati di ossidi dispositivi memristivi e per l'elettronica. La produzione scientifica, si posiziona a buoni livelli (tra i migliori in ambito CNR e non solo) con una produzione media che, dopo un calo negli anni 2007-2010 ha visto una consistente ripresa attestandosi intorno alle 80-90 pubblicazioni ISI/anno, frutto anche della maturazione di nuovi indirizzi di ricerca che hanno contestualmente portato anche ad una crescita molto significativa delle citazioni/anno che hanno superato le 550 l'anno scorso e nell'impatto medio delle riviste che si è attestato intorno a 4. L'Istituto è titolare di 5 brevetti attivi e ne ha in fase di deposito altri 3. L’organizzazione In coerenza con un’impostazione degli obiettivi di ricerca orientati sia alla ricerca di base che all’impatto sul sistema produttivo, IMEM ha organizzato la propria attività su 8 commesse che originariamente afferivano a due diversi Dipartimenti: Materiali e Dispositivi (DMD) ed Sistemi di Produzione (DSP). Al Dipartimento Scienze fisiche e tecnologie della materia (DSFTM) afferiscono: - Progettazione, preparazione e studio di materiali magnetici funzionali (resp.le Dr.ssa Franca Albertini) - Sviluppo, caratterizzazione strutturale e modelling di strutture avanzate per elettronica (resp.le Dr. Giancarlo Salviati) - Nanoscienze: crescita di materiali, funzionalizzazioni e dispositivi (resp.le Dr. Roberto Verucchi) - Proprietà delle superfici e dei cluster di materiali nanostrutturati (resp.le Dr.ssa Letizia Savio) Al Dipartimento Ingegneria, ICT e tecnologie per l'energia e i trasporti (DIITET) afferiscono: - Nuovi sistemi elettronici per il manufacturing (resp.le Dr. Roberto Mosca) - Materiali e processi per applicazioni in energia (resp.le Dr. Edmondo Gilioli) - Sistemi per la conversione di energia (resp.le Dr. Claudio Ferrari) - Acquisizione di Segnali (resp.le Dr. Andrea Zappettini) Con la riorganizzazione in corso dei Dipartimenti l'afferenza al DIITET nell'ambito del quale le attività hanno trovato collocazione andranno valorizzate con partecipazione diretta a progetti/programmi di altri Dipartimenti ed in particolare di DSFTM e DSCTM (Scienze chimiche e tecnologie dei materiali). L'organizzazione summenzionata per diversi aspetti richiederà una rivisitazione anche profonda con la definizione dei nuovi regolamenti che si presume modificheranno ruoli e modelli organizzativi. (literal)
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