Descrizione dell iniziativa

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1 Il 14 ottobre 2008 la Compagnia di S. Paolo, attraverso i propri funzionari, comunicava la decisione di finanziare il progetto INRiM nanofacility Piemonte per un totale di Euro, per l acquisizione di un diffrattometro a raggi X, e due sistemi di microscopia elettronica avanzata, di cui un dual beam ionico ed elettronico, e di un microscopio elettronico a scansione dotato di microanalisi. L acquisto delle apparecchiature è stato portato a termine entro il 31 dicembre dello stesso anno, la scelta è caduta su un diffrattometro a raggi X della ditta PanAnalytical e su due microscopi della ditta FEI company, rispettivamente un Inspect F SEM FEG (Scanning Electron Microscope con Field Emission Gun) con sistema di microanalisi EDAX e un dual beam Quanta 3D ESEM FEG. L INRiM ha iniziato i lavori di ristrutturazione di alcuni locali presso il preesistente centro di microfabbricazione QR ed ha messo in bilancio, oltre alle spese relative alle infrastrutture, un investimento di circa 120 k all anno per tre anni in nuova strumentazione e circa 50 k annuale per materiali di consumo e manutenzioni La consegna delle apparecchiature è avvenuta nel marzo 2009, la consegna dei locali ristrutturati nel giugno dello stesso anno. Da fine maggio è iniziata l installazione del diffrattometro X, a cui sono seguite le altre due apparecchiature, a partire dal 15 giugno, il collaudo è stato concluso e firmato a fine settembre Le apparecchiature sono comunque operative e funzionanti gia da luglio, anche se il periodo di training è tuttora in svolgimento e durerà ancora per buona parte del All indirizzo sara attivo, dal 4 dicembre, il sito del laboratorio. Descrizione dell iniziativa L'obbiettivo di fondo del progetto è quello di elevare le capacità scientifiche e tecnologiche Piemontesi e nazionali nel controllo della materia su scala mesoscopica, tra le dimensioni micrometriche e quelle nanometriche (10-6 m e 10-9 m), al fine di realizzare dispositivi quantistici di nuova generazione e di proseguire gli studi fondamentali su sistemi a bassa dimensionalità condotti con successo in questi anni. Il conseguimento di tale obbiettivo rafforzerà il livello di competitività internazionale della nostra Regione, da un lato consentendo ai giovani ricercatori piemontesi di poter lavorare su tematiche di frontiera nel settore delle nanoscienze e nanotecnologie, dall altro di attrarre nella nostra Regione scienziati di altri Paesi grazie ad una risorsa tecnologica di eccellenza europea. Situazione INRiM Nell ambito della ricerca sulle nanotecnologie e nanoscienze, l Istituto vanta una decennale tradizione nella fisica dello stato solido, dei materiali e dei dispositivi, competenze e ricerca di base sulla Quantum Computation e sulla nanometrologia, ed è stata la prima realtà pubblica in Piemonte a dotarsi di un centro di micro e nanofabbricazione, il Laboratorio

2 QR, attivo dal Negli ultimi anni si sono sviluppate competenze nel campo nella fisica, chimica e biologia di interazione con l ambiente (gas e liquidi), nella funzionalizzazione delle micro e nanostrutture per la sensoristica e per dispositivi magnetoelettronici e spintronici. Particolari risorse sono state dedicate alla carattterizzazione avanzata su piccola area, grazie all allestimento di un laboratorio di microfotonica, di un laboratorio di misure elettriche criogeniche, e di un laboratorio di microscopia AFM/MFM. Il laboratorio QR dell INRiM possiede 200 m 2 di camere pulite in classe e di 20 m 2 in classe 100 con apparecchiature dedicate alla micro e nanofabbricazione, alla prima caratterizzazione e alla caratterizzazione avanzata. La camera pulita in classe 100 per processi di microlitografia ottica Laboratorio semiconduttori e processi elettrochimici obbiettivi qualitativi e quantitativi L acquisizione di una apparecchiatura a doppia colonna (SEM-FIB), ionica ed elettronica, costituisce una realtà unica nell Italia nordoccidentale, e grazie alle competenze sviluppate ed accumulate negli ultimi anni, verrà immediatamente utilizzata per le seguenti attività scientifiche: Dispositivi a singolo elettrone e nanostrutture a bassa dimensionalità, quali quantum wires e quantum dots (anche magnetici) Dispositivi innovativi in grafene Fabbricazione di nano-biosensori Realizzazione di dispositivi quantistici superconduttivi quali SQUIDs, giunzioni Josephson overdamped di nuovo tipo e schiere complete con alta uniformità DC e RF e tensioni quantizzate stabili con risoluzione del nv, SIS mixer con bassa temperatura

3 di rumore ed elevata integrazione. Rivelatori di singolo fotone operanti nel visibile vicino e nell infrarosso Studio della spintronica e della dinamica della magnetizzazione alle alte frequenze. Dispositivi e giunzioni per spintronica e magnetic storage. descrizione delle attività previste nell iniziativa. Realizzazione e sviluppo di dispositivi a singolo elettrone per la metrologia e di biosensori per le applicazioni ambientali, la biologia, la metrologia alimentare. Realizzazione di dispositivi quantistici superconduttivi quali SQUIDs (Superconductive Quantum Interference Devices) a nanobridge di MgB 2 Rivelatori di singolo fotone operanti nel visibile vicino e nell infrarosso. Giunzioni Josephson overdamped di nuovo tipo e schiere complete con alta uniformità DC e RF e tensioni quantizzate stabili con risoluzione del nv. Studio delle proprietà magnetiche e di magnetotrasporto nel limite nanometrico in materiali amorfi, nanocristallini e nanogranulari a singolo strato e compositi Sviluppo di dispositivi per spintronica e magnetoelettronica Interpretazione fisica dei fenomeni di perdita di energia in materiali magnetici da DC alle radiofrequenze e modelli fisici per i fenomeni di risonanza alle microonde in film sottili ed in nanogiunzioni attraversate da elettroni di conduzione a spin polarizzato (spin torque). SIS mixer con bassa temperatura di rumore ed elevata integrazione.

4 Nanofilo in allluminio per dispositivi phase-slip dispositivo in grafene transistor a singolo elettrone, layout (sx) e struttura in resist per l evaporazione angolata (dx)

5 Pattern per nanostrutture magnetiche (sx) Cantilevers realizzati mediante FIB (Focused Ion Beam) Logo dello sponsor inciso su chip di silicio mediante FIB (Focused Ion Beam) I locali di nanofacility Piemonte come si presentavano il 14 ottobre 2008

6 nanofacility Piemonte il 14 ottobre 2009 il sistema Dual Beam Quanta 3D ESEM FEG