Istituto officina dei materiali (IOM)

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  • Institute of materials (IOM) (literal)
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  • L’Istituto per l’Officina dei Materiali svolge ricerca interdisciplinare basata sulla conoscenza delle proprietà fisiche di materiali e sistemi complessi alla scala atomica e delle loro funzionalità. Le sue attività comprendono: - progettazione, simulazione numerica, sintesi e analisi avanzata di sistemi molecolari, di materiali nano strutturati e di dispositivi prototipo di interesse per nei campi dell'energia, della bio-medicina, delle nanotecnologie e della fabbricazione con precisione atomica. - utilizzo delle sorgenti di radiazione di sincrotrone e neutronica per l'analisi strutturale, energetica, e dinamica, dei materiali e dei sistemi complessi e per la loro nanostrutturazione - sviluppo di strumentazione avanzata e metodi per l’utilizzo delle sorgenti di radiazione di sincrotrone e neutronica - sviluppo e implementazione di nuovi metodi computazionali ed algoritmi numerici per lo studio di materiali e sistemi molecolari. (literal)
  • The Institute of Materials (IOM, Istituto Officina dei Materiali) of the Italian National Research Council (CNR, Consiglio Nazionale delle Ricerche) pursues the objective of studying and developing innovative materials and devices at the micro- and nano-scale. IOM can rely on a complete set of tools and methodologies to complete procedures of theoretical modelling, atom-by-atom synthesis, fine analysis, materials and device functionalization, and to face new multidisciplinary scientific issues and to develop additional technologies. A report about our activities can be downloaded here. For more and updated info or details, feel free to browse our site. The capability to focus on particularly relevant questions in many fields, such as hybrid materials (inorganic, organic, biologic), superconductivity, spintronics, energy conversion, sub-microscopic energy transportation and storage, DNA or proteins properties, makes the Institute a powerful knowledge generator and external project attractor, but also requires a challenging multi-sector study of physical, chemical and biological phenomena. Within the context of national and international initiatives, such as Open-Lab and NFFA (Nanoscience Foundries and Fine Analysis), IOM headquarters being located inside AREA Science Park has given greater relevance and strength in promoting a closer involvement of the industrial sector in research and innovation at European level. The afore-mentioned initiatives aim at fostering shared use of premises and laboratories located in the vicinity of major research facilities and infrastructures by scientific research groups and industrial development actors. The IOM is in charge of managing a great share of the CNR activities operating in the context of Italian and European large scale research infrastructures in the field of matter characterization. The Institute operates six beamlines at the Elettra laboratory as well as two beamlines at the ILL neutron source, and an X-ray beamline at the ESRF synchrotron, inside the scientific hub of Grenoble, France. Available beam time, which can be used by international research groups, is assigned following the review of international committees that select the most scientifically relevant proposals. The Institute relies also on electronic microscopy and scanning probe microscopy laboratories to expand the range of available experimental techniques for materials and nanostructure analysis. Besides fine analysis of Matter, IOM activities include new materials synthesis based on growth technologies via atomic beam deposition, including extremely high-purity deposition, and the manufacturing of devices based on nano- and micro-structuring through lithography (both electronic and X-ray, from a synchrotron beam, the latter being almost unique at European level). In addition to the experimental activities, the IOM carries out atomic-level numerical modelling applied to materials, biologic systems and physics of highly correlated systems. Research activities are combined to a strong commitment to the development of new computational methodologies to be used by an enlarged international scientific community. Moreover, the Institute played a noticeable role in developing, disseminating and promoting training associated to the Quantum ESPRESSO project, a high-level software platform for the simulation of materials first-principles and nanoscale modelling. (literal)
Istituto esecutore di
Ha afferente
Codice
  • IOM (literal)
Nome
  • Istituto officina dei materiali (IOM) (literal)
  • Institute of materials (IOM) (literal)
Parte di
Afferisce a
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#via
  • S.S. 14 - Km. 163,5 (literal)
Cap
  • 34149 (literal)
Città
  • Trieste (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#provincia
  • TS (literal)
Telefono
  • 040 3756411 (literal)
Codice CDS
  • 114 (literal)
Servizi
  • IOM fornisce servizi in vari campi delle tecnologie avanzate tra cui negli ultimi anni: - Crecita di campioni con tecnica MBE per altri istituti di ricerca per dispositivi quantistici; - processi nanotecnologici per lo sviluppo di dispositivi e sensori (in particolare per la biomedicina); - utilizzo di tecniche di microscopia e spettroscopia per l'analisi della struttura e composizione di campioni (per esempio in applicazioni mediche e per le tecnologie alimentari); - Tecniche avanzate di deposizione di film e misure di riflettività per lo sviluppo di specchi ad alta tecnologia; - Metodi di calcolo per modellare le molecole e le interazioni molecolari con solventi per applicazioni farmaceutiche; - Progettazione di infrastrutture di cloud computing e assistenza nel porting di software specifici in diverse infrastrutture HCP. IOM fornisce servizi scientifici e tecnici per gli utenti internazionali ai 6 linee di luce a Elettra e 3 linea di luce a Grenoble ogni esecuzione circa 3.500 ore all'anno. Nel 2011-2014 IOM ha gestito circa 30 accordi industriali con un fatturato di oltre 560 kEuro (literal)
Competenze
  • Laboratori e infrastrutture Una molteplicità di laboratori e infrastrutture di ricerca, anche aperti all’utenza internazionale, fanno parte delle strutture IOM. Questi costituiscono un ampio e completo insieme di strumenti e metodologie complementari per la sintesi a singolo atomo, l'analisi fine, la funzionalizzazione dei materiali e dei dispositivi, al fine di affrontare le questioni scientifiche multidisciplinari e di sviluppare nuove tecnologie. Servizi forniti all’utenza scientifica nazionale ed internazioanle. Linee di luce presso il Sincrotrone Elettra: ALOISA La linea, sviluppata per lo studio di superfici e film sottili, può svolgere su campioni cresciuti in-situ esperimenti con diverse tecniche complementari come assorbimento di raggi X e spettroscopie di fotoemissione, X-ray diffrazione di fotoelettroni, diffrazione di raggi X, Riflettività X- ray, Spettroscopia di Coincidenza Risolta in angolo di elettroni. APE Dedicata allo studio delle superfici solide e dei materiali nanostrutturati per mezzo di diverse tecniche spettroscopiche, come ARPES, XAS, Xmcd / LD, XPS, magnetometria Mott e anche accoppiata con sofisticati strumenti di preparazione / crescita e caratterizzazione off-line, come ad esempio STM, LEED-Auger, effetto Kerr magneto-ottico. BACH Beamline per lo studio spettroscopico delle proprietà elettroniche e magnetiche di materiali. Le teecniche disponibilie sono, nel range di energie del fotono 35 -1650 eV, HR-XPS veloce, RESPES, ARPES energia-dipendente e diffrazione di fotoelettroni, XMCD, XLD, XAS risolto in tempo, XES e RIXS possono essere eseguite nella stessa camera anche su campioni cresciuti in-situ. E’ disponibile anche Xmcd fino a ± 6.5 T BEAR La linea dispone di polarizzazione variabile della luce (lineare, destra / sinistra polarizzazione ellittica), un'ampia gamma energia del fotone, geometrie di scattering flessibili. Studia processi Photon-in fotoni-out e fotoni in elettroni- out per l’indagine spettroscopica di materiali, film sottili e materiali stratificati di interesse tecnologico e per la scienza di base. Gaph In particolare dedicata alla ricerca sui sistemi isolati in fase gassosa. Con approccio multi-tecnica per studiare le proprietà elettroniche di atomi liberi, molecole e cluster, i processi fondamentali di multi eccitazione e di multi ionizzazione di shell interne e processi chiave relativi a diverse aree della scienza e della tecnologia. LILIT LILIT (Laboratorio Interdisciplinare per litografia) linea di luce dedicata alla fabbricazione, per mezzo di litografia a raggi X, e-beam e nanoimprint, tecniche di deposizione di film sottili e incisione al plasma, di micro strutture con risoluzione a livello nanometrico, sfruttando l'alto brillantezza di Elettra Endstation per la spettroscopia a raggi X a ESRF:GILDA Linea di luce per spettroscopia di assorbimento (XAS) con raggi X duri. Le caratterisitche della linea sono: ampia gamma di energia, alta intensità e fascio di piccole dimensioni. Energia-risoluzione dei rivelatori di raggi X e camere di misura per XAS superficie. Questa linea di luce è particolarmente adatto per studi su elementi in traccia, film sottili, interfacce. Endstations per le tecniche di diffusione di neutroni ospitati presso Institut Laue-Langevin BRISP Utilizza la tecnica di Neutron Brillouin Scattering per studiare le dinamiche collettive in una vasta classe di sistemi disordinati (sistemi biologici e acquosa;, liquidi quantistici e metallici; vetri; liquidi confinati ...), così come la dinamica di spin a basso momento trasferito in materiali magnetici. IN13 Lo spettrometro di backscattering termico IN13presso l'Istituto Laue-Langevin è dedicato principalmente alle scienze della vita, in particolare allo studio delle caratteristiche dinamiche dei composti macromolecolari nella regione di energia ¼eV, ma applicazioni scientifiche si possono trovare anche nelle aree della scienza dei materiali, fisica dello stato solido, geofisica e chimica. Attrezzature disponibili @ TASC, Trieste: Microscopio elettronico a scansione: ZEISS SUPRA 40 SEM ad alta risoluzione a emissioni di campo (FEG) con la colonna GEMINI che fornisce eccellenti proprietà di imaging in combinazione con capacità analitiche è dotato di spettrometro di dispersione di energia dei raggi per la caratterizzazione chimica. Laboratori di ricerca: Unità di Ricerca di Perugia: Scattering di luce Brillouin (BLS) per gli studi in Ultra Alto Vuoto (UHV). Nel laboratorio si studiano principalmente la crescita di film sottili magnetici in Ultra alto vuoto mediante evaporatori e-beam, caratterizzati con un sistema LEED-Auger e un apparato per spettroscopia Brillouin di luce visibile. BLS convenzionale e con ¼Focus BLS convenzionale viene utilizzato per misurare la dispersione (frequenza vs vettore d'onda) delle onde di spin di nanostrutture magnetiche, mentre il micro-BLS viene applicato per mappare il profilo di intensità dell'onda di spin con risoluzione spaziale di circa 250 nm. Sistema per studi di correlazione fotonica. Il sistema dispone di un goniometro con una sistemazione speciale per i campioni in grado di ospitare soluzioni acquose, liquidi molecolari, polimeri e colle. Il sistema per spettrocopia di fotocorrelazione (PCS) è in grado di coprire una gamma dinamica di più di dieci decadi (25ns-1310S). Sede centrale, Trieste TASC: Laboratorio analitico Il laboratorio si occupa di crescita in ultra alto vuoto di film sottili mediante Chemical Vapour Deposition (CVD) e Plasma enhanced CVD (PECVD), di caratterizzazione con spettroscopia di fotoemissione con luce ultravioletta e raggi X (UPS e XPS), spettroscopia di elettroni Auger, lspettroscopia di perdita di energia di elettroni (EELS) e diffrazione di elettroni di bassa energia (LEED). Laboratorio SIPE La crescita di film sottili in ultra alto vuoto viene caratterizzata mediante Auger Electron Spectroscopy (AES), diffrazione di elettroni di bassa energia (LEED) e fotoemissione inversa, con rilevatori Geiger Mueller. Centro di Microscopia Elettronica (CME) Il laboratorio dispone di: un microscopio TEM JEOL 2010 UHR FEG TEM / STEM con EDXS per la mappatura elementare e quantificazione; preparazione del campione (frantumatori per diradamento meccanico, due stazioni per fresatura a fascio ionico e pulitore al plasma); codici di calcolo commerciali e sviluppati in casa per l'elaborazione digitale e la simulazione di immagini e spettri STM variabile e bassa temperatura Sistemi STM a temperatura variabile (140K-900K) e a bassa temperatura (2.5K-300K). Il sistema VT consente di visualizzare la struttura e la dinamica superficiale, fino al video-rate, anche sotto l'esposizione al gas reattivo. Il sistema LT permette di visualizzare ad alta risoluzione molecole organiche e su queste di svolgere misure di spettroscopia elettronica e vibrazionale locale. STS-STM a bassa temperatura. Il laboratorio dispone di: sistema Home made per spettroscopia e microscopia a scansione a effetto tunnel (STM e STS). Campo di temperatura 5-300 K. Strutture per la preparazione del campione e la caratterizzazione in UHV, bombardamento ionico, diffrazione di elettroni a bassa energia, spettroscopia Auger. Laboratorio manipolazione ottica Il laboratorio dispone di sistemi per la manipolazione ottica per mezzo di pinzette ottiche e microchirurgia laser, spettroscopia di forza atomica al picoN, microscopie TIRF e FRET applicate alla neurobiologia, biologia cellulare del cancro, e nanobiotecnologie. Laboratorio bio- nano-sensori. Il laboratorio si occupa di nanoscienza applicata a problemi biologici e medici: biosensori nanoelectromeccanici e plasmonici, origami di DNA e proprietà biomeccaniche a livello di singola cella e di singola molecola. Nanofabbricazione Il laboratorio dispone di: Nano-litografia (E-beam, Ion Beam, Nanoimprint, raggi X, raggi UV e Soft Lithography) deposizione di film sottili (per evaporazione termica e con e-gun, per sputtering, placcatura elettrolitica), incisione a secco (RIE, RIE-ICP), per micro- e nano-strutturazione 2D e 3D e fabbricazione di dispositivi (sensori, celle fotovoltaiche, microfluidica, dispositivi ottici e fotonici ...). Epitassia a fasci molecolari di semiconduttori ad Alta Mobilità (HMMBE) Il laboratorio HMMBE è dedicata alla crescita epitassiale di eterostrutture di semiconduttori III-V di elevata purezza per dispositivi di trasporto e fotonici, e di nanostrutture quantiche a bassa dimensionalità a sito controllato Epitassia a fasci molecolari di semiconduttori Crescita e caratterizzazione di strati epitassiali e nanofili basata su composti di semiconduttori III-V e II-VI per applicazioni elettroniche ed optoelettroniche. Epitassia a fasci molecolari di ossidi. Crescita epitassiale di eterostrutture di ossidi in UHV con un controllo allo strato atomico durante la creazione di interfacce utilizzando in situ-RHEED (diffrazione di elettroni ad alta energia in riflessione). I campioni possono essere trasferiti in UHV alla linea di fascio APE, e a camere che dispongono di strumenti per spettroscopia MOKE a temperatura variabile e HAXPES. (literal)
Email
  • mailto:istituto@iom.cnr.it (literal)
  • istituto@iom.cnr.it (literal)
Indirizzo
  • S.S. 14 - Km. 163,5 - 34149 Trieste (TS) (literal)
Direttore
Missione
  • L’Istituto per l’Officina dei Materiali svolge ricerca interdisciplinare basata sulla conoscenza delle proprietà fisiche di materiali e sistemi complessi alla scala atomica e delle loro funzionalità. Le sue attività comprendono: - progettazione, simulazione numerica, sintesi e analisi avanzata di sistemi molecolari, di materiali nano strutturati e di dispositivi prototipo di interesse per i campi dell'energia, della bio-medicina, delle nanotecnologie e della fabbricazione con precisione atomica. - utilizzo delle sorgenti di radiazione di sincrotrone e neutronica per l'analisi strutturale, energetica, e dinamica, dei materiali e dei sistemi complessi e per la loro nanostrutturazione - sviluppo di strumentazione avanzata e metodi per l’utilizzo delle sorgenti di radiazione di sincrotrone e neutronica - sviluppo e implementazione di nuovi metodi computazionali ed algoritmi numerici per lo studio di materiali e sistemi molecolari. (literal)
Attività di ricerca
  • Metodi avanzati e Strumentazione IOM sviluppa e implementa metodi avanzati sperimentali e teorici per lo studio della materia e nuova strumentazione. Nell’ambito di queste attività IOM dispone di una vasta gamma di competenze in molti campi diversi: Tecniche fisiche per i beni culturali e l'ambiente Utilizzo di X-ray Aborption Spectroscopy (XAS) per la speciazione e la determinazione della geometria locale dei cromofori in elementi del patrimonio culturale o traccia inquinanti in scienze ambientali. Sviluppo di tecniche di analisi avanzata dei dati XAS. Nanoarchitetture per lo sfruttamento dell’energia solare La morfologia di strati attivi nelle celle solari organiche o ibrida ha una profonda influenza sulle loro prestazioni come dispositivi. Utilizziamo vari metodi per ottenere un elevato livello di controllo della morfologia delle fasi donatore / accettore compenetrate alla scala di pochi nanometri. Spettrometria chiroottica nel range VIS-UV Sviluppiamo strumentazione innnovativa per la caratterizzazione ottica nel VIS-UV-FUV Sviluppo di metodi di microscopia elettronica La missione è quella di sviluppare nuovi metodi per la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e di scansione TEM (STEM) per studiare la struttura cristallina e la chimica, le proprietà magnetiche ed elettroniche della materia con la più alta risoluzione e precisione spaziale. Nanomanipolazione ottica per sistemi biologici Sviluppo di strumentazione innovativa per microscopia ottica e tecniche per le nanotecnologie, la biofisica e la biomedicina: intrappolamento ottico e manipolazione di micro e nano particelle, spettroscopia di forza al pN mediante pinzette ottiche, microchirurgia laser, olografia digitale e microscopia speckle, micro-spettroscopia Raman, TIRF ee fluorescenza FRET. Teoria e Simulazione La ricerca in teoria e simulazione è svolta presso i laboratori DEMOCRITOS e SLACS, che si trovano rispettivamente presso la Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) e presso l'Università di Cagliari,. La modellazione al computer viene utilizzata per fornire conscenze fondamentali su scala atomica alle frontiere tra nanoscienza, fisica della materia condensata, biochimica e scienza dei materiali. Le nostre simulazioni hanno lo scopo di caratterizzare, ingegnerizzare e individuare nuovi materiali per applicazioni innovative nel campo delle nanotecnologie, delle energie rinnovabili, dell’elettronica, dell’ottica, del magnetismo, della superconduttività, della catalisi, dei sistemi biologici e della progettazione di farmaci. Queste attività di ricerca constano nello sviluppo di nuove teorie e metodi numerici, in una loro efficiente implementazione nel software scientifico nonché nella ricerca di soluzioni ottimizzate per calcolo parallelo ad alte prestazioni. Ciò si riflette anche nel contributo al progetto Quantum ESPRESSO per la progettazione, l'ingegneria, la manutenzione, e la distribuzione di questo software di alta qualità per la simulazione quantistica dei materiali (vedi http://www.quantum-espresso.org). Inoltre, i ricercatori IOM forniscono un sostegno diretto alla sperimentazione attraverso lo sviluppo di nuovi strumenti teorici e di simulazione per spettroscopie computazionali e microscopie. La ricerca è organizzata secondo le seguenti linee generali: Materiali nano strutturati la modellazione al computer viene utilizzato per fornire una comprensione fondamentale su scala atomica dei processi fisici e chimici che regolano le proprietà funzionali dei materiali nano strutturati. La ricerca si concentra sui materiali per le energie rinnovabili, la catalisi e la superficie fisica, l'attrito e l'adesione, ferroelettrici e multiferroici Sistemi fortemente correlati Lo scopo principale è quello di sviluppare e applicare tecniche a molti corpi per comprendere le proprietà fondamentali che portano a nuovi paradigmi in materia condensata. I temi principali di questa ricerca si concentrano su sistemi fortemente correlati, come superconduttori ad alta temperatura, isolanti di Mott e topologici. Sistemi biologici Il computer modeling permette di indagare a livello atomistica il dettaglio dei meccanismi molecolari di sistemi biomolecolari complessi e il meccanismo di azione dei farmaci. Il nostro obiettivo principale è quello di applicare e sviluppare protocolli di calcolo, per studiare ecomprendere questi meccanismi in una varietà di problemi biologici. Infrastrutture HPC e software scientifico Come base comune condivisa da tutte le attività di calcolo questa linea di ricerca è dedicato alla messa a punto di ambienti computazionali all'avanguardia per aiutare a sfruttare al meglio gli strumenti hardware e software a disposizione. (literal)
Unità organizzativa di supporto

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