to you buona la prima! proseguiamo...

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3 to you buona la prima! proseguiamo...

4 Imaging Interferometria Laser Materiali Modeling Sensoristica Spettroscopia Teoria Applicazioni Medicali e Industriali Accordi bilaterali per la formazione Collaborazioni scientifiche Distretto Tecnologico della Meccatronica Ricerca industriale Ricercatori enti pubblici R&D industriale Insegnanti FORMAZIONE

5 FORMAZIONE Laboratori hands-on Interazione Radiazione-Materia, Ottica Contenuti caratterizzanti Laser, Optoelettronica, Ottica non lineare, Spettroscopia, Stato Solido Possibilità di specializzazione Dispositivi, Onde, Ottica Quantistica Ricerca pubblica 33% (8 universitari, 5 CNR) Industria 30% (IBM, ST-Microelectronics, DataMat) Altro 37% (5 insegnanti, 15 altr0) IMPIEGO Dati su 40 laureati (circa il 40% del totale dei laureati in Fisica della Materia dal 90)

6 SVILUPPO INTERNAZIONALE E LOCALE Accordi bilaterali per la formazione di laureandi e dottorandi FRANCIA, GRAN BRETAGNA, STATI UNITI Distretto Tecnologico della Meccatronica della Regione Puglia CRF, BOSCH, GETRAG, SINTESI, MASMEC, MERMEC, ITEL

7 RICERCA MAPPA DELLE INTERAZIONI Materiali (caratterizzazione, processing ) Laser (design, fabrication, testing, applications) Imaging (classico e quantistico) Spettroscopia (fotoacustica, terahertz, ultrafast, Raman, fot0luminescenza) Teoria (ottica non lineare, entanglement) Sensori (spettroscopici, interferometrici) Modeling (effetti del feedback ottico, non linearità in fibra, effetti termici ed elettronici in QCL)

8 MATERIALI - IBRIDI ORGANICI-INORGANICI Campione da analizzare Enzimi, microorganismi Agenti immunitari, DNA Elettrochimico Ottico Piezoelettrico Segnale Elaborazione

9 MATERIALI - IBRIDI ORGANICI-INORGANICI bio- sensori elettronica flessibile celle solari organiche Occhiali con videocamera integrata e ottica zoom Massimo Marrazzo, Biodomotica Campione da analizzare Enzimi, microorganismi Agenti immunitari, DNA Elettrochimico Ottico Piezoelettrico Segnale Elaborazione Pannello solare formato A4, Fraunhofer ISE

10 MATERIALI - IBRIDI ORGANICI-INORGANICI Funzionalizzazione del Si con melanina fisica dell interfaccia (strati di 0,2-3nm) stabilizzazione delle interfacce proprietà di trasporto di carica in sistemi ambipolari bistabilità in funzione dell illuminazione

11 MATERIALI IBRIDI ORGANICI INORGANICI kicks you off INFO: Augelli, Ligonzo Collaborazioni scientifiche CNR Istituto di Chimica dei Composti Organo Metallici CNR Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi Dipartimento di Chimica Bari

12 LASER Ar+ (verde, cw) Kr+ (rosso, cw) Eccimeri (UV, ns) CO 2 (IR, cw) QCL (mid-ir, THz) a fibra (NIR, ps) Nd:YAG (NIR, ns) diodo, VCSELs (VIS, cw) Ti:zaffiro (NIR, fs) Sorgenti disponibili

13 LASER RICERCA kicks you off Ar+ (verde, cw) Kr+ (rosso, cw) Eccimeri (UV, ns) CO 2 (IR, cw) QCL (mid-ir, THz) a fibra (NIR, ps) Nd:YAG (NIR, ns) diodo, VCSELs (VIS, cw) Ti:zaffiro (NIR, fs) Sorgenti disponibili SVILUPPO

14 LASER QUANTUM CASCADE Spettroscopia di fotoluminescenza e Raman risolte spazialmente Trasferimento del calore su scala nano per l ottimizzazione del management termico in QCL

15 MODELING self-consistent di struttura a bande con analisi agli elementi finiti (FEM) degli effetti di dissipazione termica in dispositivi QCL

16 DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI FABBRICAZIONE & CARATTERIZZAZIONE Fabbricazione in camera pulita: fotolitografia Chemical Vapor Deposition wafer bonding cleaving - etching

17 DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI FABBRICAZIONE & CARATTERIZZAZIONE Caratterizzazione: Scanning Electron Microscopy profilometria L-I-V

18 Accordi bilaterali per la formazione Université Paris 7 Collaborazioni scientifiche CNR Istituto di Fotonica e Nanotecnologie Scuola Normale Superiore di Pisa University of Leeds UK University of Zurich CH Massacchuset Institute of Technology Boston Distretto Tecnologico della Meccatronica MEDIS Centro di Ricerca FIAT Valenzano Ricerca industriale New Tera Technology Torino LASER QUANTUM CASCADE TERAHERTZ INFO: Scamarcio, Di Franco kicks you off

19 Electron Temperature (ev) kicks you off LASER MATERIAL PROCESSING Welded Joint Position (mm) BREVETTO ITALIANO per il monitoraggio on-line della qualità della saldatura laser

20 LASER MATERIAL PROCESSING PRODOTTO ITALIANO TRWOC della T.E.R.N.I. Research

21 LASER MATERIAL PROCESSING cold Eccitazione portatori liberi hot Termalizzazione Ablazione Diffusione termica Risolidificazione

22 Effetti termici kicks you off LASER MATERIAL PROCESSING cold Eccitazione portatori liberi hot Termalizzazione Ablazione Diffusione termica Risolidificazione

23 Effetti non lineari Effetti termici kicks you off LASER MATERIAL PROCESSING cold Eccitazione portatori liberi hot Termalizzazione Ablazione Diffusione termica Risolidificazione

24 Effetti non lineari Effetti termici kicks you off LASER MATERIAL PROCESSING cold Eccitazione portatori liberi PRECISIONE hot Termalizzazione Ablazione Diffusione termica Risolidificazione

25 LASER SENSORISTICA PER MICROLAVORAZIONI 3 nuove sorgenti esperimento teoria Domanda di BREVETTO UNIBA

26 LASER MATERIAL PROCESSING kicks you off INFO: Ancona, Lugarà Collaborazioni scientifiche CNR Istituto di Fotonica e Nanotecnologie Fraunhofer Institute Jena Progetto Europeo 7FP CLET Distretto Tecnologico della Meccatronica - MEDIS Centro Ricerche FIAT Valenzano Sintesi SpA TERNI Research Centro Tecnologico CARTIF España

27 SENSORI beam-splitter separato rivelatore esterno braccio di riferimento stabilizzato kicks you off INTERFEROMETRO TRADIZIONALE frange simmetriche 2 letture in quadratura

28 SENSORI beam-splitter separato rivelatore esterno braccio di riferimento stabilizzato kicks you off INTERFEROMETRO TRADIZIONALE frange simmetriche 2 letture in quadratura rivelatore beam-splitter braccio di riferimento INTERFEROMETRO SELF-MIXING frange Asimmetriche 1 lettura differenziale

29 SENSORI beam-splitter separato rivelatore esterno braccio di riferimento stabilizzato kicks you off INTERFEROMETRO TRADIZIONALE frange simmetriche 2 letture in quadratura INTERFEROMETRO SELF-MIXING frange Asimmetriche anche in fibra - deformazioni 1 lettura differenziale

30 SENSORI laboratorio kicks you off

31 SENSORI laboratorio kicks you off prodotto industriale ENLAS LASDE MAX spostamento 1,5 m MAX distanza dal target 2,0 m Risoluzione 0,6 mm Risoluzione 0,5 mm Accuratezza 5 nm/mm Accuratezza 5 nm/mm MAX velocità > 1,5 m/s MAX velocità 4 mm/s Dimensioni 4x5x8 cm MAX deformazione ± 5 mm

32 APPLICAZIONI MEDICALI Ricostruzione della morfologia oculare tramite interferometria ottica bassa coerenza e del profilo di ablazione corneale con interferometria laser

33 INTERFEROMETRIA A RETROAZIONE SENSORISTICA OTTICA INFO: Dabbicco, Scamarcio Collaborazioni scientifiche CNR Istituto di Fotonica e Nanotecnologie CNR Istituto di Tecnologie Industriali e Automazione Institut National Polytechnique de Toulouse Ricerca Industriale Sintesi SpA Bari LIGI Tecnologie Medicali Taranto

34 SPETTROSCOPIA TERAHERTZ fs QCL

35 SPETTROSCOPIA FOTOACUSTICA SENSORI DI TRACCE GASSOSE

36 SPETTROSCOPIA FOTOACUSTICA SENSORI DI TRACCE GASSOSE Diapason di quarzo (1) (2) (5) (3) (4) (2) Laser (1)

37 SPETTROSCOPIA FOTOACUSTICA SENSORI DI TRACCE GASSOSE Diapason di quarzo (1) (2) (5) (2) Laser (1) (3) Fattore di qualità: Q ~ 10 4 Range dinamico: (4) ~ 10 9 Temperatura operativa: 2 ~ 700 K Costo < $1 Risonanza ~ 32.8 khz (2 15 ) Dimensioni < 1 mm 3

38 SPETTROSCOPIA FOTOACUSTICA SENSORI DI TRACCE GASSOSE INFO: Lugarà, Spagnolo Collaborazioni scientifiche Rice University Houston Ricerca Industriale Centro Ricerche FIAT Valenzano

39 SPETTROSCOPIA TERAHERTZ NEL DOMINIO DEI TEMPI Proprietà ottiche nella regione THz di: Sistemi nanostrutturati Materiali organici e inorganici Materiali di interesse biologico

40 SPETTROSCOPIA ULTRAFAST RETI DI LABORATORIO IN PROGRESS Processi di ricombinazione radiativa in materiali organici ed inorganici, nonché di interesse biologico; Dinamiche di trasferimenti di energia e di carica in aggregati di molecole organiche o in sistemi ibridi organico - inorganico; Spettroscopia Single Molecules supercontinuum generation di luce ( nm) per spettroscopia pump-probe risolta in tempo al femtosecondo Fluorescence Upconversion spectrometer con Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC)

41 SPETTROSCOPIA TERAHERTZ E ULTRAFAST kicks you off INFO: Tommasi Collaborazioni scientifiche CNR Istituto per i Processi Chimico-Fisici Dip. Biochimica, Biologia e Fisica Medica Bari

42 TEORIA OTTICA NON LINEARE NEL PROFILO TRASVERSALE kicks you off EQUAZIONE DI REAZIONE- DIFFUSIONE

43 TEORIA OTTICA NON LINEARE NEL PROFILO TRASVERSALE kicks you off EQUAZIONE DI REAZIONE- DIFFUSIONE IN OTTICA NON LINEARE BISTABILITA

44 CAVITA in regime LINEARE kicks you off Onda piana (holding beam) y k y x k x

45 CAVITA in regime NONlineare CAVITA in regime LINEARE kicks you off Onda piana (holding beam) + diffrazione e nonlinearità y x k y strutture delocalizzate k x aumenta la potenza y k y x k x

46 CAVITA in regime NONlineare CAVITA in regime LINEARE kicks you off Onda piana (holding beam) + diffrazione e nonlinearità y k y x strutture delocalizzate k x aumenta la potenza y k y si aggiunge impulso x strutture localizzate - CS y x k y k x k x

47 TEORIA OTTICA NON LINEARE NEL PROFILO TRASVERSALE kicks you off ESPERIMENTO di accensione e spegnimento di CS in cavità a semiconduttore

48 TEORIA OTTICA NON LINEARE NEL PROFILO TRASVERSALE kicks you off ESPERIMENTO di accensione e spegnimento di CS in cavità a semiconduttore SIMULAZIONE del moto spontaneo di un CS in un laser a SC con assorbitore saturabile (Soliton Force Microscope)

49 MODELING con CAD ottici commerciali con codici proprietari per lo studio degli effetti di retroazione ottica in diodi laser

50 OTTICA NONLINEARE EFFETTI DI AUTOCONFINAMENTO DELLA RADIAZIONE IN CAVITA RISONANTI INFO: Brambilla, Columbo Collaborazioni scientifiche Università dell Insubria Como Università degli Studi dell Aquila CNRS Institut Nonlineaire de Nice CNRS Laboratoire de Photonique et Nanostructures University of Strathclyde Glasgow

51 IMAGING - CLASSICO La risoluzione è limitata dalla diffrazione di Rayleigh: l/2!!!

52 IMAGING DIFFRAZIONE CON SORGENTI QUANTISTICHE ( x 1 x2) 0 ( p1 + p2) x 1,2 p1, 2 Pompa ( k p p, ) Signal, ) ( k s s s + i p ks + ki kp Idler, ) ( k i i

53 IMAGING DIFFRAZIONE CON SORGENTI QUANTISTICHE ( x 1 x2) 0 ( p1 + p2) x 1,2 p1, 2 Diffrazione con luce laser a 916 nm Pompa ( k p p, ) Signal, ) ( k s s Diffrazione con bi-fotoni entangled a 916 nm s + i p ks + ki kp Idler, ) ( k i i N-fotoni entangled superano il limite di diffrazione di un fattore N (l eff = l/n) SVILUPPO E STUDIO DELL AFFIDABILITA DI SORGENTI CON N>2

54 IMAGING QUANTISTICO REMOTO D 1 D 2 : Interferenza fantasma CC D 1 D 3 : Immagine fantasma

55 IMAGING QUANTISTICO REMOTO D 1 D 2 : Interferenza fantasma CC D 1 D 3 : Immagine fantasma sicurezza, biomedicina, monitoraggio di processo, imaging remoto computazionale ( 3-D senza scansione)

56 QUANTUM IMAGING IMAGING FANTASMA CON MUONI COSMICI

57 OTTICA QUANTISTICA AFFIDABILITA DI SORGENTI ENTANGLED E IMAGING QUANTISTICO INFO: D Angelo, Garuccio Accordi bilaterali per la formazione University of Maryland Baltimore Collaborazioni scientifiche Harvard Medical School Pohang State University Corea Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica Torino Museo Storico della Fisica, Centro Studi e Ricerche E. Fermi Roma

58 Discailmer: alcune immagini riprodotte in questa presentazione sono disponibili in rete e sono utilizzate a puro titolo esemplificativo senza aver richiesto il permesso all autore o alla persona rappresentata. Chiunque lo ritenga può chiedere la rimozione del contenuto offensivo a dabbicco@fisica.uniba.it