Laboratorio Materiali

Micro e Nanostrutturati

www.nanolab.polimi.it

Dipartimento di EnergiaNEMAS – Center for NanoEngineered Materials and SurfacesPolitecnico di Milano

Docenti del gruppo di ricerca :

Responsabile:- Prof C.E. Bottani (Fisica dello Stato Solido)

Docenti:- Marco Beghi (Fisica della Materia -Tecnologia dei Materiali Nucleari) - Paolo Ossi (Plasmi nell’Ingegneria delle Superfici - Fisica dei Materiali Disordinati)- Andrea Li Bassi (Physics of Condensed Matter – Fisica dello Stato Solido)- Carlo S. Casari (Proprietà Fisiche dei Materiali)- Matteo Passoni (Fisica dei Plasmi – Fisica dello Stato Solido)

Laboratorio Materiali Micro e Nanostrutturati

• Pulsed Laser Deposition

• Sputtering

• Evaporation

• Self assembling

CharacterizationMorphology, structural and electronic properties

SynthesisGrowth of nanostructured thin films and nanoparticles

• Electron microscopy

• Scanning Probe microscopy

• Vibrational spectroscopies

theory and models

Attività di tesi

1.1 Sviluppo di fotoanodi per celle fotovoltaicheDeposizione mediante Pulsed Laser Deposition (PLD) e caratterizzazione morfologica e strutturale di fotoanodi nanostrutturati a base di TiO2 per celle fotovoltaiche di III generazione (DSSC, hybrid organic-inorganic).

1. Sintesi di materiali nanostrutturati

1.2 Sintesi di quantum dot per celle fotovoltaichePreparazione di quantum dot di semiconduttori (es. Si) e caratterizzazione ottica e strutturale. Preparazione di sistemi per quantum dot-sensitized solar cells.

1.3 Studio di materiali per sistemi a fusione nuclearePreparazione di specchi di Rh, Mo per sviluppo di diagnostiche del plasma in sistemi a fusione a confinamento magnetico (es. ITER).

(In collaborazione con IFP-CNR Milano-Bicocca e ENEA Frascati)

Andrea Li Bassi – andrea.libassi@polimi.it Carlo Casari – carlo.casari@polimi.it

Matteo Passoni – matteo.passoni@polimi.it

2.1 Preparazione e studio di sistemi nanostrutturati per catalisi modelloDeposizione mediante Pulsed Laser Deposition (PLD) ed evaporazione di cluster atomici di metalli nobili (Pd/PdO) su substrati ceramici modello Al2O3 e

caratterizzazione in situ della morfologia e delle proprietà elettroniche mediante Scanning Tunneling Microscopy e Spectroscopy (STM/STS).

2.2 Studio di superfici magneticheStudio mediante Scanning Tunneling Microscopy (STM) e Spectroscopy (STS), anche con polarizzazione di spin, di superfici magnetiche [es. isole di Fe/Au(111), Fe/W(110), Co/Au(111)]. Si prevede anche lo sviluppo e la caratterizzazione di punte STM magnetiche (Cr, Fe/W).

2. Studio di superfici alla scala nanometrica e atomica

2 nm

Andrea Li Bassi – andrea.libassi@polimi.it

Carlo Casari – carlo.casari@polimi.it

2. Studio di superfici alla scala nanometrica e atomica

2.3 Studio degli aspetti teorici della microscopia e della spettroscopia a effetto tunnel Sviluppo di modelli teorici per la descrizione della misura STS in termini delle proprietà elettroniche del sistema. Descrizione della corrente di tunnel in esperimenti Spin Polarized STM/STS, con inclusione degli effetti legati alla dipendenza dallo spin degli stati elettronici del sistema, e alla possibile differente magnetizzazione del campione e della sonda.

Matteo Passoni – matteo.passoni@polimi.it

2.4 Imaging molecolare di sistemi biologiciSviluppo di tecniche di Microscopia a Forza Atomica (AFM) e a scansione a effetto tunnel (STM) per lo studio di biomolecole (proteine, DNA). L’attività prevede anche lo sviluppo e la produzione di nuovi substrati per analisi AFM/STM.

Carlo Casari – carlo.casari@polimi.it

Andrea Li Bassi – andrea.libassi@polimi.itCarlo Casari – carlo.casari@polimi.it

1000 1500 2000 2500

Dried Ag np

After 3 months

As prepared

Solution

Inte

nsi

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. un

its)

Raman shift (cm-1)

3. Spettroscopia vibrazionale

3.1 Proprietà ottiche e vibrazionali di sistemi nanostrutturatiSpettroscopia Raman e caratterizzazioni ottiche di:• nanostrutture di carbonio (grafene, nanotubi, nanowire)• ossidi nanostrutturati (es. TiO2)• quantum dot di semiconduttori

Marco Beghi – marco.beghi@polimi.it

3.2 Proprietà nanomeccaniche di film e multistrati- Determinazione, mediante spettrometria Brillouin, delle caratteristiche elastiche di film sottili e di film multiustrato. Si tratta di film metallici o/e ceramici, tipicamente di interesse per applicazioni in campo energetico (film protettivi, barriere impermeabili o a permeabilità controllata).- Analisi della propagazione di onde elastiche in mezzi nanostrutturati, o aventi una struttura a scala mesoscopica. 

4.1 Sintesi controllata di nanoparticelle metalliche in ablazione laser e deposizione di strutture 2D con proprietà ottiche ad hoc

Energetica, dinamica di espansione e sintesi di NPs in piume di ablazioneDeposizione di assemblee di NPs e loro analisi strutturale-morfologicaStudio delle proprietà ottiche (SPR) (collaborazione CNR- IPFC ed Univ. Messina)

Paolo Ossi – paolo.ossi@polimi.it

4.2 Comportamento di zirconia stabilizzata con yttria (FSZ) sotto bombardamento ionico in regime di collisioni anelastiche

Irraggiamento nel range dello stopping power elettronico (ioni U, Pb da GeV) di film di FSZ policristalliniAnalisi delle modificazioni composizionali, microstrutturali, nanostrutturali per diverse dosi di irraggiamento

4. Interazione di plasmi e fasci energetici con superfici

Paolo Ossi – paolo.ossi@polimi.it

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160

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Particle size (nm)

Nu

mb

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icle

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d=1.8 ± 0.1 nn

Contatti:

Prof. Carlo E. Bottani carlo.bottani@polimi.it

tel. 02 2399 6352

Laboratorio Materiali Micro e NanostrutturatiDipartimento di Energia

NEMAS – Center for NanoEngineered Materials and Surfaces

Politecnico di Milano

Via Ponzio 34/4 20133 Milano, Italy