Descrizione previsione attività della commessa "Nuovi sistemi elettronici per il manufacturing (SP.P02.001)"

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Nuovi sistemi elettronici per il manufacturing (SP.P02.001)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • L'attività di prototipazione è coinvolta nel progetto PED4PV del Programma Industria 2015 del MSI nel quale è prevista la fabbricazione di moduli fotovoltaici dimostratori basati su CIGS. Nell'ambito del Consorzio MIST.E-R saranno avanzate proposte di ricerca ai programmi per l'innovazione della regione Emilia Romagna in compartecipazione con le aziende membri del Consorzio, anche nell'ambito del Tecnopolo AmbiMat. Sono in corso di valutazione i possibili coinvolgimenti delle attività della commessa nelle call di Horizon2020, il Programma Quadro Europeo per la Ricerca e l'Innovazione. Come già accennato nella sezione riservata alle problematiche, la difficoltà di reperire finanziamenti privati in un settore che si configura come di ricerca puramente fondamentale, rappresenta un problema enorme. Un'ulteriore difficoltà è dovuta ai ritardi nella valutazione dei progetti presentati, senza contare che la competizione per tali progetti è estremamente elevata ed il contributo ottenuto è sempre insufficiente per completare il programma di lavoro proposto. Dal punto di vista strategico, stiamo cercando di rafforzare le collaborazioni con i dipartimenti di Chimica e Fisica dell'Università di Parma, per creare un polo di competenze locale sui materiali multiferroici. Sono infatti maturate una serie di competenze complementari che vanno dalla sintesi di materiali in condizioni convenzionali e non (IMEM-CNR), caratterizzazione strutturale (Univ. Parma, Dip. Chimica) e caratterizzazione elettro-magnetica (IMEM-CNR + Univ. Parma, Dip. Fisica). La messa in comune di competenze e risorse umane e strumentali consente a Parma di ambire ad un ruolo di guida nello studio di questa importante classe di materiali, anche a livello progettuale, su vari livelli (iniziative regionali, nazionali, europee). (literal)
Punti critici
  • -Le principali criticità dell'attività di sviluppo di competenze nel settore della produzione di materiali innovativi risiedono nella capacità di individuare e realizzare materiali funzionalizzati per le specifiche applicazioni e predisporre prototipi di dispositivi che fungano da dimostratori. Tali obiettivi verranno perseguiti attraverso un approccio che prevede il feedback tra la preparazione dei materiali, la loro caratterizzazione chimico-fisica, la qualificazione funzionale e la tecnologia di fabbricazione dei prototipi. Questo approccio richiede in primo luogo un potenziamento dell'organico sa in termini di ricercatori (4) che di tecnici (1), oltre ad un adeguamento delle dotazioni strumentali alle mutate problematiche di ricerca derivanti dai nuovi materiali studiati. A questo fine l'attività verrà svolta cercando la collaborazione dell'industria manifatturiera anche nell'ambito di progetti regionali ed europei. Permane la necessità di rafforzare la modellizzazione e caratterizzazione circuitale in Si attraverso un potenziamento dello staff e della dotazione strumentale (e.g. generatore sinusoidale sintetizzato a frequenze di 1-10GHz). (literal)
Attività da svolgere
  • L'attività relativa ai materiali ibridi OI sarà volta alla preparazione di perovskiti ibride a base di alogenuri di Pb e Sn per celle solari dye sensitized ed alla sintesi solvotermale di HOI nanostrutturati basati su calcogenuri per applicazioni multifunzionali e a multi-trasduzione. Proseguirà lo studio relativo all'impiego di ibridi basati su calcogenuri per l'ottenimento di nanocristalli porosi di ZnO dei quali verranno studiate le proprietà funzionali nei settori del gas sensing e fotovoltaico. Proseguirà l'indagine volta alla sintesi solvotermale di nanostrutture di materiali ibridi O-I ed inorganici con proprietà utilizzabili in nuovi dispositivi multifunzionali di interesse per l'industria manifatturiera. Per quanto riguarda l'ibridizzazione di nanostrutture di ossidi metallici, verrà valutata la possibilità di utilizzare molecole e nanoparticelle organiche in processi sia di sensitizzazione umida che basati su fasci supersonici e per la realizzazione di dispositivi multifunzionali basati su nanocompositi. Proseguirà l'attività di prototipazione dei materiali che attualmente rappresenta la principale fonte di finanziamento della comessa. In particolare verrà sviluppata la tecnologia di fabbricazione di celle fotovoltaiche a base di CIGS nell'ambito del progetto PED4PV e verranno realizzati sensori di gas conduttometrici basati su nanostrutture (nanobelt, nanosheet, nanotetrapod) di ossidi metallici anche studiando l'effetto della funzionalizzazione con molecole organiche o con altri materiali inorganici (es. metalli). Proseguirà l'attività relativa alla fabbricazione di transistori elettrochimici per sensing in liquido da accoppiare ai tradizionali sensori di gas conduttometrici. Per quanto riguarda le sintesi HP/HT, compatibilmente con le risorse disponibili, si cercherà di intensificare l'attività di sintesi delle manganiti metastabili, sia con struttura a perovskite quadrupla che a perovskite doppia. Si intende proseguire l'attività di densificazione degli ossidi vetrosi e dei solfuri intercalati che mostrano interessanti variazioni di proprietà al variare della densità e sono alla base di consolidate collaborazioni internazionali, come pure l'impegno sui nuovi materiali superconduttori (in particolare nell'ambito della collaborazione con l'Università di Wellington, New Zealand). Proseguirà l'attività relativa allo sviluppo di una sensoristica in fase liquida ad alta sensibilità e multi-parametrica per sensing in fase liquida ed applicazioni bio-medicali. Verranno sviluppati OECT basati su PEDOT:PSS con layout innovativi dei contatti al fine di massimizzarne la sensibilità e la riproducibilità di sensing, con particolare attenzione alla rivelazione di processi al livello cellulare . L'attività di progettazione e realizzazione circuitale in Si sarà rivolta al completamento del progetto del convertitore A/D a basso consumo e risoluzione medio-alta da interfacciare ad un sensore con uscita in tensione. Nel settore fotovoltaico verranno studiate mediante termografia IR le celle realizzate all'IMEM per individuare l'origine di disuniformità nella distribuzione di corrente. Simulazione degli effetti osservati. (literal)
Risultati attesi
  • Definizione di procedure innovative per la sintesi di perovskiti ibride trialogenoplumbate con proprietà ottimizzate per l'impiego in celle solari DSSC ed ETA. Nuovi processi di sintesi solvotermale per la preparazione di materiali ibridi basati su calcogenuri e di nanostrutture di calcogenuri ed ossidi. Processi per la preparazione di nanostrutture di calcogenuri ed ossidi da precursori ibridi. Definizione delle caratteristiche funzionali dei materiali ottenuti e valutazione delle loro potenzialità per applicazioni in fotocatalisi, fotovoltaico e gas sensing Individuazione delle procedure per la sensitizzazione organica, inorganica ed ibrida di nanostrutture di ossidi metallici (SnO2, ZnO). Ottimizzazione delle tecnologie di processo per lo studio delle proprietà funzionali degli ibridi preparati. Correlazione tra le metodologie di preparazione dei materiali e le loro caratteristiche funzionali. Processi di fabbricazione di dispositivi dimostratori e di prototipi di impiego in gas sensing, fotovoltaico e sensing elettrochimico. Proseguiranno gli studi volti alla sintesi di nuovi materiali (in particolare metastabili, i condizioni HP/HT), per lo studio e comprensione dei fenomeni controversi quali i meccanismi di ordine (carica, orbitale e spin) la transizione metallo-isolante in manganiti, cuprati e solfuri, che sono alla base di interessanti proprietà elettroniche della materia, quali superconducibilità, multiferroismo, magnetoresistenza, etc. Tra gli aspetti più qualificanti della presente attività, vi è la sintesi HP/HT di un sistema di manganiti metastabili; la sostituzione chimica dei vari elementi, resa possibile dall'applicazione di una elevata pressioni esterna, dà luogo ad una nuova famiglia di materiali, accomunata dalla struttora perovskitica (perovskite doppia (formula generale A2BB'O6), o quadrupla (formula generale AA'3B4O12) stabilizzata dalla pressione esterna), ma caratterizzata da proprietà magnetiche ed elettroniche completamente nuove rispetto alle perovskiti tradizionali (ABO3). In particolare, verranno sintetizzati e caratterizzati nuovi materiali multiferroici, per l'importanza che stanno assumendo anche dal punto di vista applicativo, per la possibilità di controllare le proprietà dei materiali sia \"magneticamente\" che \"elettricamente\". Si prevede di completare lo studio del l'effetto del \"lone pair\" elettronico sul Pb (PbMn7O12) e la crescita di composti con altri elementi a valenza mista sul sito B (generalmente occupato dal Mn), quali Fe, Ti e V. La sintesi HP/HT sui rutenati tipo (Sr,Ca)2RuO4, consentirà la sintesi e lo studio dei membri successivi della seria omologa (fase 214, fase 327, etc.). L'interesse principale è legato al fatto che questi materiali sono contemporaneamente SPC e magnetici; il composto Ca-214 mostra una transizione SPC sotto pressione, mentre le fasi successive (Ca-327, Ca-439, etc), non sono state ancora ottenute. Gli ottimi risultati ottenuti, la recente ottimizzazione del processo di crescita di nuovi materiali (anche in forma di cristallo singolo) e la disponibilità di una vasta gamma di dati provenienti da numerose collaborazioni e dall'accesso frequente pressi o le grandi facilities internazionali (sorgente di neutroni, luce di sincrotrone, etc.), induce a prevedere una notevole produzione di pubblicazioni scientifiche. In presenza di fondi disponibili si ritiene di concludere il progetto di un nuovo convertitore in tecnologia CMOS a basso costo. Perfezionamento ed ottimizzazione della simulazione dei metodi di misura C-V, di spettri di ammettenza e DLTS; estensione del modello compatto di simulazione della cella al funzionamento in condizioni di luce; simulazione di alcuni meccanismi di degrado nella cella CIGS. (literal)
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