A) Proprietà elettroniche e vibrazionali di eterostrutture e nanostrutture basate su leghe silicio/germanio

Transcript

1 PROPOSTA DI ARGOMENTI PER LA PROVA FINALE E PER TESI DI LAUREA DA SVOLGERSI PRESSO IL DIPARTIMENTO DI SCIENZA DEI MATERIALI Prova finale (3 crediti). Qui di seguito vengono proposti possibili argomenti per la prova finale, corredati da una breve qualifica delle competenze che gli studenti possono acquisire durante questa limitata attività. Tesi di laurea magistrale (43 crediti). Gli argomenti per la tesi sono di massima quelli qui sotto elencati. Una presentazione più ampia dei temi proposti, entro il quadro delle ricerche in atto nei diversi gruppi del Dipartimento di Scienza dei Materiali, si trova nella relazione annuale del Dipartimento ovvero nel rendiconto della presentazione annuale organizzata dal CCD presente sul sito del corso di laurea. Michele CATTI Argomenti di tesi di laurea. A- Materiali per lo stoccaggio d'idrogeno: relazioni tra struttura e comportamento termodinamico. Sintesi di idruri inorganici e metallici in forma nanometrica. Identificazione e studio strutturale dei materiali preparati mediante diffrattometria di raggi X e di neutroni. Misure termodinamiche e cinetiche sulle reazioni di idrogenazione e deidrogenazione con apparecchiatura Sievert. B- Materiali al litio per applicazioni energetiche. Sintesi di materiali ceramici con tecniche allo stato solido, idrotermali, e altre. Processi di litiazione per scambio ionico. Determinazione delle proprietà strutturali con tecniche di diffrazione X e di neutroni. Misure di conducibilità ionica e/o di funzionalità elettrodica in batterie al litio in collaborazione con il laboratorio del prof. Mari. C Simulazioni ab initio su elettroliti solidi e materiali elettrodici Attività di tipo: teorico-computazionale. Applicazione di programmi di calcolo quanto-meccanici per solidi periodici alla simulazione della mobilità ionica e dei potenziali elettrochimici. Calcolo di barriere energetiche nei processi di trasporto ionico e diffusione nei solidi. Sviluppo di modelli per le reazioni di intercalazione e deintercalazione del litio negli elettrodi di batterie al litio. Emiliano BONERA, Emanuele GRILLI, Mario GUZZI, Stefano SANGUINETTI SPETTROSCOPIA OTTICA DI SEMICONDUTTORI A) Proprietà elettroniche e vibrazionali di eterostrutture e nanostrutture basate su leghe silicio/germanio Le leghe di silicio e germanio e le relative strutture a confinamento quantico presentano un forte interesse scientifico, in quanto costituiscono un sistema con struttura a bande ingegnerizzabile basato sui più semplici e noti semiconduttori elementali. Tali leghe sono inoltre di grande interesse applicativo perché potrebbero aprire la via a sistemi optoelettronici compatibili con la tecnologia della microelettronica. Lo studio delle loro proprietà elettroniche e vibrazionali con tecniche spettroscopiche (assorbimento ottico, fotoluminescenza, Raman) e

2 microspettroscopiche è condotto in stretta collaborazione con gruppi capaci di crescere queste strutture con tecnologie avanzate e di caratterizzarne le proprietà morfologiche e strutturali. B) Proprietà elettroniche di nanostrutture di semiconduttori III-V con confinamento quantistico dei portatori quantici cresciuti con tecniche innovative Il nostro gruppo è attivo da tempo nello studio di semiconduttori III-V e delle relative strutture a confinamento quantico di larga applicazione nell optoelettronica. Sono diffusi laser a stato solido che sfruttano l alta efficienza di ricombinazione radiativa dovuta alla natura diretta dell energy gap. Tecniche di crescita innovative, che si stanno implementando presso i laboratori del Centro Interuniversitario L-NESS consentiranno la realizzazione di strutture quantiche non convenzionali, di cui verranno studiate la proprietà elettroniche con tecniche spettroscopiche e microspettroscopiche. Impiego della spettroscopia ottica per lo studio delle proprietà di semiconduttori e nanostrutture. Studio sperimentale di proprietà elettroniche e vibrazionali di nanostrutture a semiconduttore. Marco FANCIULLI Fisica e tecnologia dei semiconduttori Laboratorio Materiali e Spettroscopie per la Nanoelettronica e la Spintronica (MPNS Lab.) A) Crescita e caratterizzazione di materiali per dispositivi nanoelettronici e spintronici 1) Crescita mediante MBE o ALD e caratterizzazione in-situ di ossidi ad alta costante dielettrica su substrati ad alta mobilità (Ge, GaAs) 2) Crescita e caratterizzazione di ossidi su silicio per applicazioni in memorie non volatili innovative 3) Crescita mediante ALD di ossidi e metalli per la realizzazione di strutture tunnel magnetiche (MTJ) e loro caratterizzazione funzionale 4) Realizzazione e caratterizzazione mediante processi top-down di nanofili di semiconduttori del IV gruppo 5) Tunneling inelastico e risonanza di spin elettronico per lo studio di difetti di punto in ossidi ultrasottili ed alla interfaccia ossido/semiconduttore B) Spettroscopia di risonanza di spin elettronico e magnetotrasporto in nanostrutture di silicio per elettronica a singolo atomo e computazione quantistica 1) Studio di donori in silicio ed in nanostrutture di silicio (quantum dots e quantum wires) 2) Determinazione dei tempi di coerenza di donori ed altre impurezze in silicio mediante risonanza di spin elettronico pulsata 3) Tunneling risonante in nanostrutture di silicio (Fin-Fets) in presenza di alti campi magnetici (12T), a basse temperature (300mK) ed in presenza di micro-onde. 4) Calcolo delle proprietà elettroniche di donori in nanostrutture di silicio e teorica conoscenze relative alla crescita di materilai ossidi, anche magnetici, ed alle tecniche di caratterizzazione morfologica, strutturale, magnetica ed elettrica ed al funzionamento di dispositivi innovativi nanoelettronici e spintronici. Comprensione dell impiego di diverse tecniche sperimentali basate su campi magnetici e criogenia per lo studio delle proprietà di di trasporto anche dipendente dallo spin in semiconduttori e nanostrutture. Processi per la realizzazione di nanostrutture.

3 Maurizio ACCIARRI, Simona BINETTI Materiali e dispositivi per la conversione fotovoltaica Crescita mediante tecniche di sputtering ed evaporazione di film sottili di CIGS (CuInGaSe 2 ) e loro caratterizzazione Caratterizzazione di prototipi di celle solari ad alta efficienza basati su multigiunzione o a quantum dots Sviluppi di metodi innovativi (i.e. down shifting or upconverter) per aumentare l efficienza di celle a silicio cristallino o a film sottili di CIGS Caratterizzazione elettrica ed ottiche di silicio multicristallino per applicazioni fotovoltaiche Lo studente potrà acquisire conoscenze di proprietà ottiche e di trasporto elettronico dei semiconduttori con particolare riferimento a materiali per applicazioni fotovoltaiche. L attività sarà svolta in collaborazione con il Centro MIBSOLAR Centro Milano-Bicocca per lo Studio di Materiali, Processi e Dispositivi per l Energia Solare( Dario NARDUCCI A. Materiali per la conversione termoelettrica Studio dell effetto del confinamento fononico sulle proprietà di trasporto (coefficiente Seebeck, conducibilità elettrica e termica) di nanofili e nanostrati di silicio policristallino Analisi delle proprietà di trasporto (coefficiente Seebeck e conducibilità elettrica) di film di silicio policristallino degenere Sviluppo di generatori termoelettrici a film sottile metodi sperimentali nello studio dei coefficienti di trasporto di carica e di energia; competenze nei processi di trasporto in sistemi a ridotta dimensionalità e in silicio degenere. L attività verrà svolta in collaborazione con l Istituto di Materiali per la Microelettronica del CNR (Bologna), il Dipartimento di Fisica dell Università di Modena, la Fondazione Bruno Kessler (Trento) e il Centro nazionale di Ricerca Demokritos (Salonicco, Grecia) nell ambito delle attività coordinate dal Consorzio DeltaTi Research. B. Superfici di silicio Modificazione di superfici di silicio per immobilizzazione di molecole organiche Spettroscopia vibrazionale di nanocavità ottenute per impiantazione ionica in silicio monocristallino tecniche di funzionalizzazione di superfici, utilizzo di spettroscopia infrarossa in Riflessione Totale Attenuata (ATR), competenze nella reattività di superfici di Si e sul comportamento di difetti in Si massivo. Attività condotta in collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell Università di Modena. Adele SASSELLA, Alessandro BORGHESI A - Deposizione di film sottili molecolari L'attività si svolgerà effettuando la crescita di film sottili ed eterostrutture epitassiali di materiali molecolari organici e studiando il processo di crescita con una tecnica ottica applicata in-situ

4 - conoscenze nell ambito della fisica dei solidi molecolari - utilizzo di tecniche di deposizione in ultra-alto vuoto - utlizzo di tecniche ottiche in-situ B - Studio della morfologia di cristalli e film sottili molecolari Lo studio di morfologia e struttura di film sottili, eterostrutture epitassiali e cristalli singoli di materiali molecolari organici si affianca alla crescita di tali campioni e verrà condotto tramite varie tecniche di microscopia - conoscenze nell ambito della fisica dei solidi molecolari - utilizzo di tecniche di microscopia ottica e microscopie a stilo C - Studio delle proprietà ottiche di cristalli e film sottili molecolari L'attività consisterà nello studio delle proprietà ottiche di film sottili, eterostrutture epitassiali e cristalli singoli di materiali molecolari organici e verrà condotto tramite varie tecniche di spettroscopia ottica. - conoscenze nell ambito della fisica dei solidi molecolari - utilizzo di tecniche di spettroscopia ottica Antonio PAPAGNI (Temi di ricerca condotti in collaborazione con A. Borghesi, A. Sassella, M. Moret e S. Tavazzi) 1) Sintesi di derivati rubrenici e tetracenici per applicazioni in optoelettronica (laser a stato solido) e nel fotovoltaico 2) Sintesi di sistemi aromatici fluorurati con proprietà di semiconduttori organici di tipo n. 3) Sintesi di semiconduttori paramagnetici organici basati su sistemi policoniugati paramagnetici per applicazioni in magnetismo molecolare e spintronica 4) Sintesi di semiconduttori organici funzionalizzati per la preparazione di superfici nanostrutturate ibride organico-inorganiche conoscenze e/o abilità acquisite: Lo studente acquisirà la giusta manualità per condurre correttamente sintesi organiche dalla loro fase di conduzione delle reazioni chimiche coinvolte fino al recupero, purificazione e caratterizzazione dei prodotti ottenuti in laboratorio. Inoltre, lo studente avrà l opportunità di partecipare attivamente alla discussione, elaborazione delle strategie di sintesi e delle finalità della ricerca condotta. Silvia TAVAZZI, Antonio PAPAGNI A - Crescita e studio delle proprietà ottiche di monocristalli di tetrafenilbutadiene in vista del loro utilizzo per la realizzazione di cavità laser - competenze nella crescita di monocristalli molecolari - competenze nell utilizzo di tecniche e strumentazione di spettroscopia ottica (trasmissione, riflessione, ellissometria, emissione) - conoscenze nell ambito delle proprietà foto-fisiche di solidi molecolari

5 B - Studio delle proprietà ottiche di microcavità monocristalline a geometria verticale di tetracene /teorica - competenze nell utilizzo di tecniche e strumentazione di spettroscopia ottica (trasmissione, riflessione, emissione) - conoscenze nell ambito dell ottica dei cristalli e nell ambito delle microcavità laser C - Realizzazione di eterostrutture ibride di molecole organiche intercalate in matrici inorganiche e studio delle loro proprietà ottiche - competenze nell utilizzo di tecniche chimiche per la realizzazione e la caratterizzazione di eterostrutture ibride - competenze nell utilizzo di tecniche e strumentazione di spettroscopia ottica (trasmissione, riflessione, emissione) Luca BEVERINA A) Materiali organici a base eteroaromatica per celle fotovoltaiche e fotorivelatori organici B) Materiali luminescenti per concentratori di fluorescenza C) Sintesi e caratterizzazione di materiali organici conduttori elettrocromici sia polimerici sia a basso peso molecolare D) Sintesi di chelati di lantanidi per amplificatori ottici e collettori di fluorescenza conoscenze e/o abilità acquisite: sintesi di molecole organiche coniugate, loro caratterizzazione spettroscopica identificativa (NMR, IR, UV-Vis) e caratterizzazione elettrochimica (voltammetria ciclica, spettroelettrochimica). Tecniche di deposizione di materiali organici in forma di film sottile (spin coating, dip coating, casting). Tecniche di preparazione di lastre di materiali polimerici drogate da emettitori organici. Sintesi organica promossa da microonde. Alessandro ABBOTTO ( A) Materiali organici molecolari e polimerici per celle fotovoltaiche di terza generazione B) Preparazione e caratterizzazione di dispositivi fotovoltaici di terza generazione C) Sensori ottici ed elettrici per esplosivi Ricerca bibliografica e brevettuale on line; sintesi di molecole e materiali organici incluso tecniche in atmosfera inerte e altre metodologie avanzate; caratterizzazione molecolare (NMR, spettroscopia di assorbimento ed emissione elettronica, infrarosso, stabilità, ecc.); elementi di sicurezza in laboratori chimici; lavoro in team (group-meeting) e capacità di esposizione orale e scritta; contatti con gruppi interdisciplinari.

6 Alberto PALEARI Proprietà funzionali ottiche, lineari e non lineari, in vetri nanostrutturati per applicazioni optoelettroniche a) Proprietà di emissione ottica per foto eccitazione o per iniezione di portatori di carica in silicati nanostrutturati contenenti nanostrutture cristalline o amorfe ad ampio gap e drogaggi con ioni otticamente attivi. b) Proprietà di non linearità ottica del secondo e del terzo ordine in vetri silicati contenenti nanostrutture cristalline ossidiche ad ampio gap e nanometalli processi di funzionalizzazione mediante poling e fotovariazione di indice di rifrazione in sistemi nanostrutturati. Proprietà ottiche in sistemi cristallini di interesse gemmologico L'attività è di carattere sperimentale e riguarda la spettroscopia ottica di impurezze e difetti otticamente attivi in ossidi naturali, sintetici (corindone,berillo,quarzo), e in diamante. Attività di tipo:sperimentale conoscenze e/o abilità acquisite: utilizzo di apparecchiature di caratterizzazione ottica. Anna VEDDA Proprieta' di cristalli e vetri luminescenti per applicazioni nel campo della scintillazione Proprieta' ottiche di materiali scintillatori Conoscenze e/o abilita' acquisite: utilizzo di strumentazione e tecniche di radio-fotoluminescenza e di termoluminescenza. Franco MEINARDI, Riccardo TUBINO A -Nuove sorgenti di luce nel vicino infrarosso per applicazioni TELECOM Attività di tipo: Sperimentale con modellizzazione preparazione campioni, spettroscopia di fotoluminescenza e Raman con sorgenti laser in continua e a impulsi, misure ottiche in campi magnetici intensi (5T), microscopia ottica confocale, modelli interpretativi. B - Nanostrutture ibride organico-inorganico a base di nanocanali e loro applicazioni fotofisiche Attività di tipo: Sperimentale con modellizzazione fabbricazione di nanostrutture per self assembly, spettroscopia di fotoluminescenza e Raman con sorgenti laser in continua e a impulsi, misure ottiche in campi magnetici intensi (5T), microscopia ottica confocale, modelli interpretativi. C - Cristalli fotonici monodimensionali per applicazioni in laser organici DFB Attività di tipo: Sperimentale con modellizzazione preparazione cristalli fotonici, spettroscopia di

7 fotoluminescenza e Raman con sorgenti laser in continua e a impulsi, misure ottiche in campi magnetici intensi (5T), microscopia ottica confocale, modelli interpretativi. D -Superradianza e fenomeni coerenti in semiconduttori organici E - Aspetti fotofisici della terapia fotodinamica Attività di tipo: Sperimentale con modellizzazione preparazione campioni, spettroscopia di fotoluminescenza e Raman con sorgenti laser in continua e a impulsi, misure ottiche in campi magnetici intensi (5T), microscopia ottica confocale, modelli interpretativi. Gianfranco PACCHIONI, Cristiana DI VALENTIN, Livia GIORDANO A - Cluster metallici supportati su superfici e film sottili di ossidi Verranno effettuate simulazioni quantistiche di nanoparticelle metalliche prodotte alla superficie di ossidi inorganici. Verranno studiate l attività chimica, gli spettri ottici, immagini STM e altre proprietà. Il lavoro teorico, condotto in stretta collaborazione con alcuni centri di ricerca e in particolare con i gruppi sperimentali del Frtiz Haber Institut di Berlino, è volto alla caratterizzazione di sistemi rilevanti in nanocatalisi. Attività di tipo: teorico computazionale lo studente familiarizzerà con ambiente Linux e prenderà contatto con metodi di lavoro in cui una forte integrazione di teoria ed esperimento consentono di pervenire a risultati rilevanti nel campo delle nanotecnologie. B - Proprietà elettroniche di film ultrasottili di ossidi su metalli Risultati recenti hanno mostrato come film ultrasottili di materiali isolanti, di pochi strati atomici, deposti in modo epitassiale su metalli possano produrre proprietà del tutto nuove di interesse nel campo delle nanotecnologie. Verranno effettuate simulazioni quantistiche per studiare modificazioni di funzione lavoro, formazione di nanostrutture e disposizione regolare di difetti. Come per la tematica precedente, il lavoro teorico è condotto in stretta collaborazione con il Frtiz Haber Institut di Berlino. Attività di tipo: teorico computazionale lo studente familiarizzerà con ambiente Linux e prenderà contatto con metodi di lavoro in cui una forte integrazione di teoria ed esperimento consentono di pervenire a risultati rilevanti nel campo delle nanotecnologie. C - Difetti e droganti in ossidi isolanti e semiconduttori Il lavoro è volto alla identificazione di difetti di punto in materiali ceramici di interesse in catalisi e fotocatalisi. Tra questi vacanze, atomi inseriti nella struttura per modificarne le proprietà, trappole elettroniche, ecc. Questi centri sono rilevanti per le proprietà chimiche e fotochimiche degli ossidi. Tra i materiali studiati ossidi ionici (MgO, CaO, BaO), ossidi covalenti (SiO 2 ) e ossidi di metalli di transizione (NiO, TiO 2 ). Calcoli quantistici verranno effettuati per riprodurre proprietà spettroscopiche quali spettri IR, EPR, NMR, UV-vis. Il lavoro teorico è condotto in stretta collaborazione con l Università di Torino in cui viene svolta la parte sperimentale. Attività di tipo: teorico computazionale lo studente familiarizzerà con ambiente Linux e prenderà contatto con metodi di lavoro in cui una forte integrazione di teoria ed esperimento consentono di pervenire a risultati rilevanti nel campo delle drogaggio e dell ingegneria dei difetti.

8 Leo MIGLIO e Francesco MONTALENTI A - Simulazione e modelling dei processi di crescita epitassiale Utilizzo di semplici programmi di simulazione Montecarlo per studiare aspetti termodinamici e cinetici della crescita epitassiale di film sottili di metalli e di semiconduttori. B - Simulazione e modelling della termodinamica di nanostrutture epitassiali Utilizzo di programmi applicativi per la simulazione della termodinamica di nanostrutture epitassiali su semiconduttori, con particolare riguardo alla dipendenza dalla forma, composizione e posizione. Attività di tipo: teorico, computazionale introduzione alle problematiche della crescita epitassiale, con cui vengono realizzati i moderni dispositivi per microelettronica e optoelettronica; capacità di adoperare alcuni semplici programmi di simulazione, atomistica o del continuo, e di interpretarne i risultati. Marco BERNASCONI Simulazioni di dinamica molecolare ab-initio di materiali a cambiamento di fase per memorie non volatili Tesi teorico/computazionale sullo studio ab-initio con tecniche di simulazione Car-Parrinello delle proprieta' strutturali, elettroniche e vibrazionali di semiconduttori GeSbTe per memorie non volatili di nuova concezione. Attività di tipo: teorico, computazionale introduzione agli aspetti teorici e pratici delle tecniche di calcolo di struttura elettronica basate sulla teoria del funzionale densita' e loro applicazione a problemi di fisica dello stato solido. Gian Paolo BRIVIO A - Proprietà opto-magnetiche e di trasporto del grafene con impurezze di atomi di tipo d. (Ref. Prof. Brivio) Il grafene è un materiale dalle inaspettata ed uniche proprietà chimico-fisiche (elevatissima conducibilità e resistenza allo sforzo meccanico,...). Tramite simulazioni basate sulla teoria del funzionale densità di equilibrio e di non-equilibrio si vogliono determinare gli effetti magnetici e la conducibilità di uno strato 2D di grafene con impurezze di tipo d. In particolare come tali impurezze possano generare effetti di magnetoresistenza, effetti spintronici e favorire o meno il passaggio di corrente. Attività di tipo: teorico-computazionale B - Tempi di vita di eccitazioni in molecole organiche adsorbite su materiali per l'effetto foto-voltaico organico. (Ref. Prof. Brivio) La competizione tra il tempo di decadimento di uno stato molecolare eccitato dalla luce (LUMO) e quello di trasferimento dell'elettrone ad uno degli elettrodi è di fondamentale importanza per l'effetto foto-voltaico organico (OPV). Tramite simulazioni di teoria del funzionale densità in sistemi continui si vuole determinare la vita media di uno stato LUMO per varie molecole ed ottimizzare così la loro scelta nell'opv. Attività di tipo: teorico-computazionale.

9 fondamenti della meccanica quantistica, fisica-chimica dei materiali, conoscenza di base dei calcoli ab-initio delle proprietà elettroniche. Roberto SIMONUTTI A - Sintesi di Copolimeri a Blocchi Il lavoro di tesi consisterà nella sintesi di copolimeri a blocchi di tipo ABC, ABA, ABCD utilizzando tecniche innovative di copolimerizzazione quali la RAFT (Reversible addition fragmentation chain transfer polymerization) e la ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) basate sulla polimerizzazione radicalica vivente. Durante la tesi lo studente potrà acquisire conoscenze relative alla sintesi e caratterizzazione di polimeri, nonché la manualità necessaria per lavorare in ambiente inerte e con molecole estremamente reattive. B - Sintesi di nanocompositi polimerici Il lavoro di tesi consisterà nella sintesi di nanocompositi monolitici a partire da dispersioni colloidali di nanoparticelle in monomero liquido. Particolare attenzione sarà posta nella funzionalizzazione della superficie delle nanoparticelle in modo da migliorarne la loro dispersione nel monomero. Durante la tesi lo studente potrà acquisire conoscenze relative alla sintesi di polimeri ed alla caratterizzazione di nanocompositi, in particolare mediante tecniche meccaniche e microscopie elettroniche. C - Studio della morfologia di polimeri e blend polimerici utilizzando la risonanza magnetica nucleare nel dominio del tempo (TD NMR) Il lavoro di tesi consisterà nello studio mediante TD-NMR di rilevanti problemi morfologici (grado di cristallinità, dimensione dei cristalliti, grado di reticolazione,.) in polimeri e blend polimerici di utilizzo industriale (poliammidi, gomme etilene-propilene, polipropilene isotattico, ). Particolare attenzione sarà posta nell implementazione e validazione di nuove sequenze d impulso. Durante la tesi lo studente potrà acquisire conoscenze approfondite relative alla Risonanza Magnetica Nucleare dello stato solido. Piero SOZZANI Le attività proposte riguardano la preparazione di silici mesoporose ad ordine periodico e organosilici ibride nanostrutturate. Queste costituiranno l ambiente di reazione per le polimerizzazioni allo stato confinato e l ottenimento di materiali polimerici e fibre di carbonio di morfologia innovativa. Le nuove morfologie potranno produrre nano-oggetti e materiali nanoporosi ad altissima area superficiale per applicazioni in svariati campi, fra cui la preparazione di nanocompositi innovativi e la separazione di gas e vapori. Le spettroscopie avanzate di NMR allo stato solido ad alta risoluzione costituiranno uno dei punti chiave per la caratterizzazione completa dei materiali ottenuti. In particolare gli argomenti di tesi offerti sono: A- Nuovi materiali ibridi mesoporosi per il confinamento di gas e monomeri B- Polimerizzazione allo stato confinato in nanocanali C- Replica di nano-oggetti da materiali compositi a materiali polimerici

10 D- NMR ad alta risoluzione per la descrizione di interfacce eterogenee in nanocompositi polimerici E- Reticolazione radiativa per pneumatici ad alte prestazioni conoscenze sulla preparazione, sui fenomeni termici, sulle transizioni calorimetriche e sull applicazione della spettroscopia NMR dello stato solido ai materiali. In alcune attività di tesi dedicate saranno acquisite abilità di operare sullo spettrometro NMR dello stato solido ad alta risoluzione. Franca MORAZZONI, Roberto SCOTTI, Massimiliano D ARIENZO A - Ossidi nanostrutturati, meso e macro porosi per sensori di gas L attività comprende la preparazione di ossidi semiconduttori (SnO 2, TiO 2 ), puri e misti a metalli di transizione, nanostrutturati e con morfologia di cristallo fotonico. Questi materiali sono ottimali per la messa a punto di sensori di gas ad elevata sensibilità e piccole dimensioni. La sintesi è associata alla caratterizzazione morfologica (SEM,TEM), alla identificazione dei difetti di ossigeno mediante EPR, alle misure di funzionalità elettrica preliminari alla messa a punto del dispositivo. Le misure elettriche vengono eseguite su strato sottile interdigitato. -Tecniche di sintesi di ossidi inorganici nanostrutturati a partire da soluzioni (sol-gel, sol-gel assistito da templanti) -Conoscenze nell ambito della risposta elettrica ad una reazione chimica gas solido alla superficie dei materiali -Principi base per la messa a punto dei dispositivi di rivelazione dei gas tossici, riducenti ed ossidanti B - TiO2 nanostrutturato per superfici autopulenti L attività comprende la sintesi di TiO 2 mediante processo sol-gel assistito da templante, nelle fasi rutilo e anatasio, in miscela a composizione desiderata; la caratterizzazione strutturale (XRD) e morfologica (SEM,TEM) dei materiali; la identificazione mediante EPR dei siti fotoattivati e dei radicali da essi prodotti durante il processo di attivazione ossidativa, lo studio dei meccanismi di fotocatalisi che caratterizzano la capacità di promuovere reazioni di ossidazione in fase liquida e gassosa (comportamento autopulente dei materiali stessi). -Capacità di sintetizzare fasi miste di ossidi a composizione controllata -Impiego delle tecniche di caratterizzazione spettroscopiche e morfologiche, nonché della tecnica di spin trap per la identificazione dei radicali -Conoscenza dei meccanismi di funzionamento dei formulati con proprietà autopulenti. Angiolina COMOTTI Materiali nanoporosi inorganici, ibridi organico-inorganici e metallo-organici, e identificazione di strutture supramolecolari per l immagazzinamento di gas per applicazioni energetico-ambientali L attività di ricerca consiste nella preparazione di strutture supramolecolari cristalline autoassemblate e caratterizzazione con tecniche di diffrazione dei raggi-x, metodi chimico-fisici per l assorbimento di gas e vapori e determinazione dei parametri termodinamici (per es. energie di interazione gas-matrice). L attività di ricerca è svolta in stretta collaborazione con gruppi di ricerca internazionali presso la New York University, Strasbourg University and Kyoto University. Esperimenti avanzati di diffrazione dei raggi-x con luce di sincrotrone e con

11 neutroni verranno svolti presso le Facilities Europee quali Rutherford Laboratories ISIS (UK) and ESRF di Grenoble. Lo studente acquisirà competenze per la preparazione dei materiali mediante autoassemblaggio e caratterizzazione con tecniche diffrattometriche. Marco MARTINI, Emanuela SIBILIA a) Studio delle proprietà ottiche di vetri archeologici b) Caratterizzazione e datazione di forni e scorie di metallurgia (Ruanda, X-XVIII secolo) c) Messa a punto di una linea di grafitizzazione dei carbonati per la datazione C- 14 con AMS (Accelerator Mass Spectrometry) comprensione dei meccanismi fondamentali dei processi di luminescenza in minerali naturali, conoscenza delle principali tecniche di datazione assolute in campo archeologico. Claudio Maria MARI, Riccardo RUFFO a) Materiali per dispositivi elettrocromi Attività: elettropolimerizzazione di monomeri con centri di colore per la modulazione delle proprietà ottiche. Caratterizzazione elettrochimica e spettroelettrochimica dei polimeri. uso di strumentazione (potenziostato, galvanostato) e di tecniche elettrochimiche (voltammetria ciclica, cronopotenziometria o cronoamperometria). Utilizzo della spettroscopia UV-visibile accoppiata alle tecniche elettrochimiche. b) Materiali per celle solari organiche Attività: elettropolimerizzazione di monomeri con centri donori e accettori per la modulazione dei livelli elettronici. Caratterizzazione elettrochimica e morfologica dei polimeri. uso di strumentazione (potenziostato, galvanostato) e di tecniche elettrochimiche (voltammetria ciclica, cronopotenziometria o cronoamperometria). Utilizzo di microscopia elettronica. c) Materiali per celle a combustibile Attività: caratterizzazione elettrica ed elettrochimica di materiali e di interfacce elettrodiche per celle a combustibile a ossidi solidi. principi e utilizzo della spettroscopia di impedenza, utilizzo dell'analizzatore in risposta di frequenza, uso di strumentazione e di tecniche elettrochimiche (voltammetria ciclica, cronopotenziometria o cronoamperometria). d) Materiali elettrodici per celle ricaricabili Attività: preparazione e caratterizzazione morfologica ed elettrochimica di materiali a intercalazione di metalli alcalini per applicazione in batterie ricaricabili. preparazione via sol-gel e via stato solido di ossidi e/o ossidi misti. Uso di strumentazione (potenziostato, galvanostato) e di tecniche elettrochimiche (voltammetria ciclica, cronopotenziometria o cronoamperometria). Metodi per la caratterizzazione di elettrodi a intercalazione (spettroscopia di potenziale, titolazione galvanostatica, spettroscopia di impedenza elettrochimica) e determinazione delle loro proprietà cinetiche e termodinamiche.