Tecniche diagnostiche ottiche di Smart Materials, Materiali Compositi Nanostrutturati

Tecniche diagnostiche ottiche di Smart Materials, Materiali Compositi Nanostrutturati

Descrizione dell’attività di ricerca

Si sviluppano tematiche delle nanotecnologie e dei materiali e dispositivi fotonici, di nano sistemi a base polimerica e ibrido organico-inorganico, di metamateriali metallici, congiuntamente a tecniche ottiche e spettroscopiche per studiare le proprietà fisiche di materiali, caratterizzare dispositivi, analizzare processi dinamici. Le tecniche spettroscopiche sono strumenti essenziali per caratterizzazioni ad alta sensibilità ed accuratezza in molti settori ad elevato contenuto tecnologico (ottica integrata, biotecnologie, ottica non lineare, ottica quantistica, micro- e opto-elettronica, homeland-security, sensoristica), ma le rapide evoluzioni in questi settori richiedono un loro continuo adattamento flessibile a nuovi materiali, componenti e dispositivi oltre che miglioramento delle prestazioni (es. aumento della risoluzione). Ciò è di particolare rilevanza per caratterizzazioni affidabili di strutture micro- e nano-metriche che sono alla base dei suddetti dispositivi quali ad esempio nanobiosensori e dispositivi fotonici e optoelettronci. In particolare si caratterizzano otticamente Smart Materials e Materiali Compositi Nanostrutturati per la valutazione di proprietà di campo lontano e vicino mediante spettroscopia UV-Vis-NIR in trasmissione e riflessione, microscopia in campo oscuro, spettroscopia vibrazionale Raman e SERS (@785nm e 1064nm), microscopia ottica polarizzata; per la valutazione strutturale/morfologica mediante SEM, AFM e analisi Far Field diffraction.

Personale coinvolto

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

Collaborazioni Nazionali ed Internazionali

  • Dr. Stefano Morabito (Food safety, nutrition and Veterinary Public Health Department, Istituto Superiore di SanitĂ );
  • Dr. Giovanna Fusco (Director UOC Virologia, Istituto Zooprofilattico Sperimentale del Mezzogiorno);
  • Prof. J. Zyss (ENS-Cachan, France);
  • Prof. F. Simoni (Physics Dept. and Engineer of Materials of University of Marche);
  • Prof. M. Brigotti (Alma Mater Studiorum – UniversitĂ  di Bologna, Dipartimento di Medicina Specialistica, Diagnostica e Sperimentale (DIMES));
  • Prof. J. Zhou (Photonics dept. Of Ningbo University-China);
  • Prof. Weijie Song (Ningbo Institute of Material Technology and Engineering-CAS Cina);
  • Dr. Giuseppe Nenna (Nanomaterials and Devices Laboratory, Sustainable Materials Division, ENEA Portici Research Center);
  • Prof. Antonio De Luca (UniversitĂ  della Calabria);
  • Prof. Gustavo Ardila (Grenoble Alpes university);
  • Prof. Thomas Skotnicki (Warsaw University of Technology);
  • Dr. Maciej Haras (Warsaw University of Technology-CEZAMAT);
  • Dr. Mateusz Wlazlo (CENTRUM BADAN I ROZWOJU TECHNOLOGII DLA PRZEMYSLU SPOLKA AKCYJNA (CBRTP S.A.);
  • Dr. Frank Clayssen (CEDRAT TECHNOLOGIES SA (CTEC)).

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)
  • PULSE-COM project. FET Horizon 2020 Grant agreement No 863227. Duration: 12/2019-07/2023. PI: L. Petti