Fotonica e cristalli e quasi-cristalli plasmonici: progettazione e fabbricazione

Fotonica e cristalli e quasi-cristalli plasmonici: progettazione e fabbricazione

Descrizione dell’attività di ricerca

Il Team possiede consolidata esperienza nel settore della simulazione e nanofabbricazione di quasi-cristalli fotonici, e metamateriali, e laboratori completamente attrezzati idonei per la preparazione di tali nanostrutture. Le strutture sono fabbricate con un processo ad altissima risoluzione di litografia a fascio elettronico (EBL) grazie alla Facility Raith 150 in dotazione all’Istituto ISASI-CNR, che eĚ€ essenziale per ottenere un ottimo controllo di dimensioni, forma, composizione e configurazione di nanostrutture plasmoniche. In dettaglio, il processo fabbricativo comprende: 1) deposizione su un substrato adatto di un materiale polimerico attraverso tecnica di spin coating; 2) l’esposizione del substrato al fascio elettronico per trasferire il pattern progettato sul polimero; 4) sputtering di film metallici e post-processing mediante tecnica lift-off per la realizzazione di nanostrutture oro. La possibilitĂ  di progettare array complessi di nanoparticelle metalliche con risonanze plasmoniche distintive che si estendono dal visibile al NIR può avere un impatto significativo sulla progettazione e fabbricazione di nuovi nanodispositivi basati sull’amplificazione plasmonica a larga banda. Con l’uso di PC e PQC, è possibile sintetizzare nuove strutture artificiali caratterizzate da una risposta EM altamente selettiva, sensibile e tunabile in frequenza. Si progettano, simulano e fabbricano anche nanostrutture ottupolari, chirali, metamateriali riconfigurabili e modulabili.

Personale coinvolto

M. Rippa | V. Marchesano | A. Vestri | D. Sagnelli | L. Petti

Collaborazioni Nazionali ed Internazionali

  • Prof. J. Zyss (ENS-Cachan, France),
  • Prof. F. Simoni (Physics Dept. and Engineer of Materials of University of Marche),
  • Prof. J. Zhou (Photonics dept. Of Ningbo University-China),
  • Dr. Giuseppe Nenna (Nanomaterials and Devices Laboratory, Sustainable Materials Division, ENEA Portici Research Center),
  • Prof. Antonio De Luca (UniversitĂ  della Calabria).

Attrezzature/strumentazioni

Il team coordinato dalla D.ssa Petti in ISASI-CNR è dotato di:

  • 1 IOL: laboratorio di ottica integrata che comprende un totale di 1 banco ottico completamente attrezzato,
  • 1 NanoFAB: laboratorio di Nanolitografia con camera bianca e completamente attrezzata con una Facility costituita da un sistema di litografia a fascio elettronico Raith 150,
  • 1 NanoSOFT: laboratorio Nanocompositi e Soft Matter, per la preparazione dei campioni,
  • 1 laboratorio Smart Materials (laboratorio di chimica).

A tali laboratori, caratterizzati da un patrimonio strumentale di elevato valore tecnologico, afferiscono le attività di ricerca di ricercatori strutturati, di post-doc e di ricercatori di altre Istituzioni, operanti nel campo della biologia e dell’ottica applicata per il controllo non distruttivo e l’analisi dei materiali, dell’interazione laser-materia, della fotonica e nano-fabbricazione, della sensoristica e della spettroscopia per lo studio e la caratterizzazione di materiali, nell’ambito di progetti di ricerca comuni.

In dettaglio le infrastutture includono:

  • Camera bianca per nanolitografia: Facility di litografia a fascio elettronico ad altissima risoluzione RAITH 150, con integrata microscopia a scansione elettronica (SEM).
  • Laboratorio di Ottica Integrata: sorgenti laser dal visibile al NIR: sorgente laser COHERENT VERDI G5 (max power 5 W, λ=532 nm), sorgente laser a luce Bianca NKT SuperK COMPACT (λRange = 450 nm – 2400 nm), sorgente laser DPSS a 532nm 2W in CW, sorgente laser a diodo a 457nm – 200Mw, sorgente laser @405nm-200mW, spettrometri UV-VIS Ocean Optics USB4000 e FLAME-T-VIS-NIR-ES Spectrometer Assembly 350-1000nm montati con diverse configurazioni (trasmissione e riflessione) e a diverse lunghezze d’onda (lampade a luce bianca e sorgenti monocromatiche); spettrofotometri Raman QEProRaman @785nm e NirQuest@1064nm integrati in microscopi ottici Olympus; microscopi ottici Olympus BX51M; microscopio a forza atomica NDTD; Tecnologie di microfabbricazione 3D (microMake-Laser micromachining system and Wedge UV UV sub-ns DPSS @ 266nm); Apparati sperimentali ottici per a) caratterizzazione lineare e nonlineare di film sottili, b) valutazione di risonanze plasmoniche di nanostrutture metalliche e c) analisi di diffrazione in campo lontano di nanostrututre periodiche e aperiodiche. Sistemi di movimentazione ad alta risoluzione e computerizzata; Analizzatori di spettro ottici; Sistemi di acquisizione ed analisi dati.
  • Laboratorio Soft Matter e Nanocompositi: laboratorio di preparazione campioni: Spin coater CaLCTec FR10KPA, cappa a flusso laminare, forno, microscopio ottico, hot stage, Quorum Sputterer, armadi di sicurezza etc.
  • Smart Materials Lab: Nel laboratorio Smart Materials si sintetizzano materiali liquidi cristallini e polimeri innovativi. Le infrastrutture includono: Cappe chimiche attrezzate per sintesi semplici, un rotovapor, una macchina “home made” per preparare celle reattori, bilancia, armadi di sicurezza per prodotti chimici etc.

Progetti e contratti attivi

  • Progetto H2OSafety: MIUR-PROOF OF CONCEPT- 467/Ric of 02.03.2018: “Progettazione e sviluppo di sensori ambientali per la ricerca di contaminanti microbiologici e chimici dannosi per la salute (POC01_00109)”. Durata: 07/2019-01/2023. PI: L. Petti
  • Progetto STADION: Photometric station for in vitro diagnostic analysis. Finanziamento su commessa ENEA (DFM.AD001.377) –