Descrizione del modulo "MD.P04.007.001 Sviluppo di strumentazione e di metodologie sperimentali avanzate per lo studio delle proprieta strutturali dei materiali con raggi X da sincrotrone (MD.P04.007.002)"

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  • Descrizione del modulo "MD.P04.007.001 Sviluppo di strumentazione e di metodologie sperimentali avanzate per lo studio delle proprieta strutturali dei materiali con raggi X da sincrotrone (MD.P04.007.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La metodologia EXAFS sta acquisendo una notevole importanza nello studio di alcuni fenomeni di inquinamento per la sua capacita' di fornire la \"speciazione\" chimica delle impurezze inquinanti, cioè di determinarne la specie chimica sotto cui l'inquinante è presente nel materiale. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Sperimentazione basata su assorbimento e diffrazione di raggi X per l'analisi delle proprieta' strutturali, con particolare attenzione a quelle locali di metalli, semiconduttori e materiali magnetici, di materiali nanostrutturati, di sistemi biologici e catalizzatori di interesse industriale, di materiale di interesse della Scienza della Terra, Archeometria ed inquinamento ambientale. Sviluppo di metodologie sperimentali per l'utilizzo dei raggi X duri di sincrotrone, di nuove componenti ottiche e di rivelazione del segnale. Sviluppo di metodologie avanzate di analisi dei dati di spettri di assorbimento X. (literal)
Competenze
  • I partecipanti alla commessa hanno una approfondita conoscenza delle metodologie sperimentali per il focheggiamento, la monocromatizzazione e la misura di raggi X emessi da un sincrotrone. Hanno sviluppato una profonda conoscenza nelle problematiche relative alla realizzazione, collaudo ed utilizzazione di beamlines. Conoscono approfonditamente sia gli aspetti sperimentali sia gli aspetti relativi al trattamento ed alla analisi dei dati della spettroscopia di assorbimento di raggi X. Hanno competenze approfondite in alcuni campi della scienza dei materiali e precisamente i materiali nanostrutturati, le impurezze luminescenti in semiconduttori e vetri, i semiconduttori magnetici diluiti. Hanno competenze per fornire consulenza scientifica e tecnica in molti ambiti relativamente alle metodologie utilizzate. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Gli obiettivi scientifici della commessa sono rivolti allo studio di materiali di potenziale interesse applicativo in particolare materiali magnetici, materiali nanostrutturati, semiconduttori, materiali luminescenti e catalizzatori, con lo scopo di chiarire la interrelazione tra le proprieta' strutturali locali e le proprieta' fisiche dei sistemi. Di rilievo sono le indagini eseguite in ambito ambientale per la determinazione dei sito di fissaggio e della speciazione di inquinanti nei suoli, in particolato atmosferico ed in materiali vari. (literal)
Tecnologie
  • Le metodologie sperimentali principali utilizzate sono: la monocromatizzazione di raggi X duri mediante cristalli perfetti, il focheggiamento di raggi X duri mediante sia cristalli sia specchi ad incidenza radente, la misura della intensita' di raggi X duri con camere ad ionizzazione, rivelatori a stato solido ed a gas, sistemi di monitoraggio e controllo di fasci di raggi X, sistemi di misura delle luminescenza ottica di materiali eccitati da raggi X e di misura risolta in spazio della fluorescenza X, programmi per l'analisi di spettri XAS raccolti in riflessione totale. (literal)
Obiettivi
  • Sviluppare nuova strumentazione e nuove metodologie per la caratterizzazione strutturale di materiali avanzati cristallini, amorfi, soffici e biologici. Studiare e correlare le proprietà strutturali locali e complessive dei materiali con peculiari proprietà macroscopiche degli stessi. Sviluppare metodologie innovative di indagine utili in svariati campi tra cui l' archeometria, la chimica, la medicina, l'ambiente. (literal)
Stato dell'arte
  • I raggi X di sincrotrone sono una flessibile e potente sonda per lo studio delle proprietà strutturali, elettroniche, magnetiche e dinamiche della materia. Presso la facility di luce di sincrotrone europea ESRF sita a Grenoble sono disponibili decine di beamlines che sfruttano la estrema intensita' e collimazione dei raggi X emessi dal sincrotrone consentendo la realizzazione di esperimenti di scattering e di assorbimento altrimenti non realizzabili di interesse non solo per la Fisica e la Scienza dei Materiali ma anche per la Chimica, la Biologia, le Scienze della Terra, l'Ambiente, la Medicina. La beamline di luce di sincrotrone italiana GILDA e' oggi una delle piu' avanzate e potenti beamline esistenti per la misura del coefficiente di assorbimento su sistemi diluiti. Sia GILDA sia il laboratorio del Gruppo Operativo di Grenoble sono per la comunita' italiana le strutture di riferimento per l'accesso al sincrotrone europeo ESRF. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le metodiche sperimentali sono l'assorbimento di raggi X e la diffrazione da polveri. La spettroscopia di assorbimento di raggi X sia nella regione di soglia (XANES) sia nella regione estesa (EXAFS) e' un potente mezzo di indagine sulle proprieta' strutturali locali dei materiali, in particolare quando la struttura locale determina le proprieta' chimico fisiche di un materiale. Richiede l'uso della luce di sincrotrone opportunamente monocromatizzata e focheggiata, di rivelatori di raggi X per la misura della intensita' trasmessa da un campione o da esso emessa per fluorescenza; la difficolta' principale e' dovuta alla necessita' di misurare il coefficiente di assorbimento con un rapporto segnale rumore ed una linearita' dell'ordine di una parte su 100.000 . L'analisi dei dati e richiede l'uso di metodiche di analisi dei dati avanzate, che nella regione di soglia sono ancora in parte in via di sviluppo. (literal)
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