Descrizione previsione attività della commessa "Materiali Polimerici Compositi e Nanostrutture per Optoelettronica, Fotonica e Relativi Dispositivi (PM.P04.001)"

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Materiali Polimerici Compositi e Nanostrutture per Optoelettronica, Fotonica e Relativi Dispositivi (PM.P04.001)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • -Presentazioni di domande d'applicazione a progetti del programma Horizon 2020, a progetti nazionali, a Progetti Cariplo e regionali: - Presentazioni applicazioni per n. 2 progetti per il Bando Reg. Lombardia 2014 - Presentazioni di n. 2 applicazioni per progetti regionali (Fondazione Cariplo) - Stipula di n. 1 contratti di ricerca con azienda multinazionale e con azienda nazionale PMI - Presentazione di n. 1 progetto europeo Horizon 2020 H2020-PHC - Presentazione di n. 1 progetto europeo Horizon 2020 People H2020-MSCA-ITN - Stipula di n. 2 contratti di ricerca con azienda multinazionale e con azienda nazionale PMI - Proseguirà la collaborazione in atto con Explora (Mendrisio) per lo studio di molecole attive in farmaci, sia tal quali sia in pastiglie. - Proseguirà la collaborazione in atto con Combustion and Energy srl. (literal)
Punti critici
  • Si individuano i seguenti punti critici: - Design di nuovi polimeri coniugati semiconduttori di tipo n e/o p per celle solari a bulk-heterojunction. - Sintesi di coloranti e non metallici per celle solari ibride e a colorante con di ossidi metallici in presenza di nano tubi di carbonio. - Miglioramento dei trasferimenti di carica fotoindotti in compositi formati da oligomeri o polimeri accettori e fullereni o polimeri donatori. - Realizzazione di celle solari di tipo bulk-heterojunction con diverse architetture e bilayer utilizzando nuovi materiali in blends donatori/accettori - interfacciare in modo funzionale le nanostrutture ibride ed organiche con un dispositivo macroscopico dove necessitano iniezione, trasporto e/o collezione di cariche elettriche. - Il principale punto critico è legato al miglioramento della prestazioni dei dispositivi OLED con emissione nel visibile. Per poter sfruttare le potenzialità dei composti fosforescenti è necessario realizzare nuove matrici attive, sia polimeriche che piccole molecole, in grado di disperderli omogeneamente e allo stesso tempo possedere un livello di tripletto che non interferisca con l'emissione di fosforescenza. - È necessario, come già sviluppato per i dispositivi multistrato preparati in vuoto con piccole molecole, realizzare architetture multistrato polimeriche per confinare la zona di emissione lontano dagli elettrodi. Ciò è possibile utilizzando composti solubili in solventi ortogonali che permettano la deposizione successiva degli strati senza danneggiare lo strato sottostante. - Una terza criticità consiste nell'ottenere PLED con efficiente emissione nel vicino infrarosso (grazie alla dispersione di cromofori e sfruttando meccanismi di trasferimento di energia di tipo risonante). L'emissione infrarossa è di estremo interesse per applicazioni in campo medicale (terapia e diagnosi). -Il sensore per il monitoraggio dell'attività enzimatica dell'AChE funziona bene in soluzione, ma ha evidenziato una bassa intensità di fluorescenza una volta aggraffato alla superficie. -La mancanza della strumentazione di spettroscopia veloce per l'analisi dei decadimenti della luminescenza comporta l'utilizzo di strumenti attraverso collaborazioni esterne che allungano sensibilmente i tempi di sviluppo della ricerca. -Eccessiva variabilità del personale precario che appesantisce il lavoro sintetico. -Prossimo pensionamento di 3 ricercatori senior. Azioni da svolgere: - Assunzione a tempo indeterminato di n.1 giovane ricercatore con formazione di tipo chimico e di n.1 giovane ricercatore con formazione di tipo fisico/ingegneristico già assunti a tempo determinato dal CNR. -Assunzione di nuovo personale a tempo determinato ed indeterminato -Acquisizione di nuova strumentazione e sostituzione strumentazione obsoleta Sviluppare di strategie innovative di sintesi per l'ottenimento di monomeri e polimeri dotati di funzionalità mirate. Il primo approccio che si seguirà per risolvere il problema dell'interfacciamento tra strutture inorganiche/organiche con l' iniezione, trasporto e/o collezione di cariche elettriche sarà l'ottimizzazione della compatibilità delle nanostrutture in polimeri, realizzata grazie ad opportune funzionalizzazioni di zeoliti, silicati lamellari o nanoparticelle oppure sfruttando l'autoposizionamento con tecniche BF, oppure sfruttando polimeri ionici elettronicamente attivi i cui gruppi polari possono migliorare le interfaccie e/o agire come surfattanti . La dispersione omogenea dei nanoibridi in polmeri sarà quindi il primo passo verso l'utilizzo delle proprietà dei nanoibridi in dispositivi semplici, realizzati con monostrati di polimeri compositi. Su questi sistemi più semplici si sarà in grado di verificare la presenza di un link tra il polimero e le molecole attive nei nanoibridi non solo per eccitazione ottica ma anche per eccitazione elettrica. Per quanto riguarda gli OLED, per poter sfruttare le potenzialità dei composti fosforescenti è necessario realizzare nuove matrici in grado di disperderli omogeneamente e allo stesso tempo possedere un livello di tripletto che non interferisca con l'emissione di fosforescenza. È necessario, come già sviluppato per i dispositivi multistrato preparati in vuoto con piccole molecole, realizzare architetture multistrato per confinare la zona di emissione lontano dagli elettrodi. Una seconda criticità consiste nell'ottenere PLED con efficiente emissione nel vicino infrarosso (grazie alla dispersione di cromofori) e nel vicino ultravioletto. (literal)
Attività da svolgere
  • - materiali organici accettori di elettroni a base perilenica usati come alternativa del fullerene in celle solari organiche. - materiali polimerici e molecolari donatori di elettroni per celle solari organiche. - celle solari a base di dichetopirrolopirrolo e PCBM: strategia di protezione chimica dei siti di formazione dei legami H con funzionalità termolabili e la successiva rimozione. - coloranti organici per celle solari a colorante per celle con anodi MOx contenenti nano tubi di carbonio. - Celle solari organiche di tipo bulk heterojunction con architettura convenzionale o invertita e a bilayer, e loro caratterizzazione fotovoltaica. - Film emissivi patternati con tecniche BF e/o soft-litografiche con emissione estesa e ridotte perdite per guida d'onda, utilizzando più strati polimerici e diversi master. - Sviluppo di pattern di materiali biologici con tecniche di micro-printing per test biologici - Utlizzo di parilene per prototipi di display a cristalli liquidi - nanostrutture ibride (zeoliti, nanoparticelle, strutture di silicati a lamella) opportunamente funzionalizzate - film sottili di nanostrutture organiche ed ibride altamente emissive per concentratori solari luminescenti. - materiali compositi matrice (polimero o polimero coniugato) e guest inserito in sistemi nanostrutturati organici o ibridi per dispositivi OLED basati su processi FRET. - strutture a cristallo fotonico contenenti dyes per applicazioni nel campo optoelettronico. - selfassembly di nanoparticelle polimeriche in soluzione e in film utilizzando polimeri a base benzofulvenica e dyes fluorescenti - Polimeri di coordinazione MOF mono e bi-dimensionali con emissione di complessi di bismuto - sistemi nanocompositi di nanoparticelle d'oro e film organico per risonanza plasmonica. - Nuovi multilayer ottenuti per LBL con spessore tale da consentire di sviluppare prototipi di dispositivi. - Utilizzo di nuove nanoparticelle inorganiche e di complessi a base di Rame per minor impatto - Sensori su fibra ottica basati su film polimerici microstrutturati - lenti polimeriche submicrometriche come coating antiriflesso per concentratori solari - fibroina della seta come materiale polimerico biocompatibile per dispositivi optoelettronici - polimeri coniugati idrosolubili e loro possibile impiego per il coating di nanoparticelle e per la funzionalizzazione di fibroina della seta - sistemi coniugati polari o ionici come interfacce e per iniezione di carica in dispositivi organici da soluzione - metodi elettrochimici per la caratterizzazione e lo studio di stabilità di sistemi organici coniugati, sistemi ibridi e sistemi biologici. - sistemi fluorescenti di tipo host-guest con host biologico e guest organico solubili in acqua e processabili in film per mimare il processo di fotosintesi clorofilliana - sistemi semiconduttori a base di fluorene solubili in solventi acquosi some interfacce attive in dispositivi o come semiconduttori polimerici ionici per migliorare l'efficienza di dispositivi LED - nuovi leganti organici aventi come gruppo ancorante lo zolfo che consente di spostare l'assorbimento a basse energie ed ha elevata affinità con nano particelle inorganiche quali PbS. - Sviluppo di Host polimerici universali per lantanidi e Iridio e studio della loro efficacia nei dispositivi PhOLED per prevenire processi di roll-off . - dispositivi tipo OLED su sistemi nanocompositi di polimeri semiconduttori, quantum-dots, quantum rods e nanoparticelle core-shell di semiconduttori solubili con emissione visibiole, arancione, rossa o NIR -Sviluppo di dispositivi OLEDs con efficiente emissione circolarmente polarizzata per applicazioni medicali. - polimeri rod-coil, dove il rod è un polimero low-band-gap a base di ditienotiofene o carbazolo, per la realizzazione di celle fotovoltaiche ibride con percentuali variabili di nanocristalli di CdSe come accettore. - sintesi di polimeri low-band gap con catene laterali in grado da impartire la solubilità in soluzioni idroalcolico. - messa a punto delle condizioni sperimentali idonee sulla linea per film sottili organici del Sincrotrone di ELETTRA a Trieste per la valutazione quantitativa del grado di orientazione di macromolecole in film ultra-sottili (fino a 10 nm) mediante XRD in radenza - studi degli ibridi clay/dye/polimero per comprendere i vari tipi di aggregazione. - caratterizzazione morfologica (AFM e TEM) ed elettronica locale (KPFM e spreading resistance) di materiali polimerici - sviluppo di substrati adatti a successive deposizioni di molecole organiche per sublimazione OMBE-like. - Studio delle proprietà ottiche di polifenileni ramificati fluorescenti e di dendrimeri contenenti tripli legami con emissione nel blu e vicino ultravioletto. - dispositivi a singolo strato attivo, elettroluminescenti nel visibile a base di complessi organometallici di Iridio con fosforescenza di diverso colore. (literal)
Risultati attesi
  • - Nuovi materiali polimerici e molecolari accettori di elettroni con proprietà di semiconduzione elettrica di tipo n per celle solari organiche. - Materiali polimerici e molecolari donatori di elettroni con proprietà di semiconduzione elettrica di tipo p per celle solari organiche. -Strategie chimiche per favorire una migliore separazione di carica all'interfaccia donatore/ PCBM e assorbimento più efficiente della radiazione solare, per ottenere prestazioni delle celle più elevate. - Coloranti organici non metallici per celle solari ibride e a colorante - Studio dei trasferimenti di carica fotoindotti in sistemi compositi formati da nuovi materiali donatori ed accettori - Misure di mobilità su materiali organici donatori e/o accettori e sui blend fotoattivi. - Ottimizzazione di celle solari organiche realizzate con materiali innovativi. -Si migliorerà l'efficienza di emissione ed estrazione luminosa da superfici elettroluminescenti patternate su scala micrometrica utilizzando tecniche soft-litografiche con diversi master tra i quali anche strutture metalliche patternate. -Si sintetizzeranno nuovi sistemi (oligomeri e polimeri) in grado di coordinarsi a nano particelle. -Si otterranno dispositivi elettroluminescenti basati su nanoparticelle complesse utilizzando polimeri ionici solubili in solventi acquosi come interfacce attive -Si individueranno nuovi sistemi organici ed ibridi nanostrutturati di tipo host-guest per la conversione di energia al fine di realizzare prototipi di concentratori solari luminescenti. -Si comprenderà la natura dell'emissione in MOF bidimensionali e tridimensionali. -Si valuteranno le possibilità applicative delle nanoparticelle a base di polibenzofulvene nel campo optoelettronico e sensoristico. -Si metterà a punto la modificazione chimica della fibroina della seta per l'ottenimento di materiali ibridi funzionali. -Si otterrà la realizzazione di film trasparenti di fibroina o colorati tramite l'inserimento di opportuni dyes, patternati mediante tecnica BF per avere iridescenza totale o selettiva. -Si completerà la richiesta brevettuale per la realizzazione di convertritori di energia e per la realizzazione di lenti polimeriche submicrometriche come coating antiriflesso per concentratori solari -Si completerà il prototipo di un sistema automatizzato per la preparazione di film microporosi con la tecnica delle BF in condizioni controllate -Celle fotovoltaiche ibride con CdSe e polimeri rod-coil con rod di tipo low-band-gap - Polimeri low-band-gap solubili in soluzione idroalcolica. - Messa a punto di processi di eliminazione termica di catene laterali contenenti gruppi polari su polimeri coniugati -Conferma della validità del metodo di calcolo dell'orientamento nel poly([N,N'-bis(2-ottildodecil)-11naftalene-1,4,5,8-bis(dicarboximide)-2,6-diyl]-alt-5,5'-(2,2'-12 bitiofene)( N22) ed anche in sistemi ibridi fluoromica/dye-organico/polimero. - Indicazioni del tipo di aggregazione cristallina per sistemi polimerici anche polimorfi , dell'orientazione e della cristallinità lungo lo spessore del campione. -Dispositivi elettroluminescenti nel visibile ad elevata efficienza, processabili da soluzione, a base complessi organometallici di Iridio dispersi in matrici costituite da nuove piccole molecole coniugate a base di carbazoli. -Dispositivi LED con efficienza migliorata grazie ad architetture multistrato organiche e ibride, preparati da soluzione o da microcontact printing -Dispositivi elettroluminescenti con emissione del vicino infrarosso grazie a cromofori (complessi organometallici, piccole molecole, quantum dots) da testare in campo medicale sia per la diagnosi che per la terapia. -Si ottimizzerà il materiale attivo in modo da realizzare un sensore funzionante anche ancorato ad una superficie. (literal)
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