Descrizione del modulo "Progettazione, preparazione e studio di materiali magnetici funzionali (MD.P04.002.001)"

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  • Descrizione del modulo "Progettazione, preparazione e studio di materiali magnetici funzionali (MD.P04.002.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Messa a punto di materiali per rispondere a bisogni individuali e collettivi nei seguenti settori strategici: -Tecnologie ecocompatibili e ad elevata efficienza energetica. -Nanomedicina -Information storage. -Sensoristica (sensore di corrente/campo magnetico da impiegarsi in dispositivi elettronici, auto elettrica, sensori di posizione, attuatori). (literal)
Tematiche di ricerca
  • -Preparazione e studio di film sottili, sistemi confinati lateralmente, multistrati e nanoparticelle magnetiche per il data storage, la sensoristica magnetica e magnetoplasmonica e la nanomedicina: ottimizzazione della composizione/microstruttura, delle tecniche diagnostiche e di preparazione e loro trasferimento. -Preparazione e studio di nuovi composti intermetallici per applicazioni energetiche: nuovi materiali con elevate caratteristiche magnetiche e magnetocaloriche per la refrigerazione magnetica a temperatura ambiente e la realizzazione di magneti permanenti ad elevate prestazioni. -Preparazione e studio di materiali e sistemi multifunzionali (multifferroici, magnetoelastici, a memoria di forma magnetica, magnetoplasmonici, magnetoottici, magnetodielettrici) con proprietà controllabili magneticamente. -Sviluppo di tecniche sperimentali ad alta sensibilità per la misura magnetica e magnetoottica, la microscopia a sonda in scansione, la nanolitografia e nanomanipolazione. Sviluppo di nuove metodologie di studio di sistemi magnetoottici e magnetoplasonici.Sviluppo di nuove metofdologie magnetiche per la nano medicina. (literal)
Competenze
  • Le competenze scientifiche del gruppo riguardano sia metodologie di preparazione di materiali nanostrutturati e massivi sia lo studio delle proprietà, mediante l'utilizzo di tecniche sperimentali di caratterizzazione magnetica, magnetoottica, di trasporto, calorimetrica, strutturale e morfologica. Ci sono competenze riguardanti la messa a punto di strumentazione e tecniche di misura innovative. Ci sono inoltre competenze specifiche riguardanti la simulazione numerica dei processi di magnetizzazione e del comporamento magnetico in nanostrutture. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Sviluppo di materiali di nuova concezione (nanocompositi, confinati lateralmente per autorganizzazione) e metodi di preparazione per la realizzazione di supporti magnetici ad alta densità di informazione -Messa a punto di metodologie diagnostiche e di preparazione di materiali magnetici da impiegare come microsensori di corrente e trasferimento. Integrazione della crescita di materiali magnetici con la tecnologia del silicio. -Sviluppo di nuove metodologie diagnostiche (es. caratterizzazione ipertermica e suscettività a.c.) per applicazioni nella nanomedicina -Sviluppo di nuovi materiali magnetici per applicazioni energetiche (refrigerazione magnetica a temperatura ambiente, applicazioni smart e magneti permanenti ad alte prestazioni) e messa a punto di tecnologie abilitanti. (literal)
Tecnologie
  • Nanolitografia e nanomanipolazione con microscopio a sonda in scansione (SPM). Tecnologie per la realizzazione di bobine per la generazione di campi magnetici intensi. Sistemi per metallizzazione e trattamenti termici. Trattamento di materiali (orientazione cristallografica, taglio, lappatura, polishing, compattazione di polveri). (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi riguardano: 1) Ottimizzazione di strati sottili, bistrati spring e nanostrutture per mezzi per la registrazione magnetica ad elevata densità, spintronica e sensoristica: ottimizzazione delle proprietà attraverso il controllo della morfologia e delle interface e del confinamento laterale; 2) Preparazione e studio di materiali e sistemi multifunzionali (multifferroici, magnetoelastici, a memoria di forma magnetica, magnetoplasmonici, magnetoottici, magnetodielettrici) con proprietà controllabili magneticamente. 3) Ottimizzazione delle proprietà dinamiche e ipertermiche di sistemi magnetici quali nanoparticelle o ferrofluidi per applicazioni biomediche 4) Preparazione e studio di nuovi materiali magnetici per l'energia: composti intermetallici con elevato effetto magnetocalorico e sviluppo di tecnologie abilitanti alla refrigerazione magnetica, materiali per magneti permanenti ad alte prestazioni con ridotto contenuto di elementi strategici. (literal)
Stato dell'arte
  • La fenomenologia dei materiali magnetici massivi e nanostrutturati può essere sfruttuata in uno svariato numero di applicazioni che vanno dal data storage alla nanomedicina, dalla sensoristica alla refrigerazione magnetica. I materiali nanostrutturati rivestono un sempre crescente interesse per la realizzazione di micro/nano dipostivi, memorie magnetiche, sensori e sistemi per applicazioni biomedicali. Nel campo della registrazione magnetica e della spintronica riveste particolare importanza la possibilità di controllare la morfologia, il confinamento laterale e la qualità delle interfacce. La realizzazione di microsensori di campo magnetico e di corrente sono obiettivi di punta nel settore della micro-nanoelettronica, dove l'integrazione dei materiali magnetici su Si è anche promettente per l'energy harvesting e per aumentare l'efficienza energetica in settori di punta (es. ITC). Altre importanti classi per applicazioni nel campo delle tecnologie ecocompatibili e ad alta efficienza energetica, oltre ai nuovi materiali per magneti permanenti, sono i materiali ad effetto magnetocalorico gigante per refrigerazione magnetica a RT e i materiali ferromagnetici a memoria di forma. (literal)
Tecniche di indagine
  • Tra le prinicipali tecniche: 1) Analisi termomagnetica per analisi di fase e studio delle transizioni magnetiche e strutturali in materiali magnetici e in ferromagneti a memoria di forma; 2)Singular Point Detection (SPD) per studio dell'anisotropia magnetocristallina in policristalli; 3) Caratterizzazione di proprietà fisiche in campo magnetico (magnetocaloriche, magnetottiche, di magnetotrasporto elettrico e termico…) e caratterizzazione delle proprietà magnetiche sotto elevate pressioni idrostatiche (10 Kbar); 4) Magnetometria e studio della struttura a domini in film sottili; 5) Diffrazione e riflettività X e microscopia elettronica e a sonda per lo studio di proprietà morfologiche, di interfaccia e strutturali;6) Sviluppo di software per l'interpretazione dei dati sperimentali relativamente a parametri critici delle transizioni di fase, diagrammi di fase di sistemi ad elevata anisotropia con transizioni magnetiche del primo e del secondo ordine, processi di magnetizzazione; 7) studio dell'ipertermia magnetica e suscettometria ac per lo studio delle proprietà dinamiche di sistemi magnetici quali nanoparticelle, ferrofluidi e colture cellulari (literal)
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