Film sottili e nanostrutturati

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1 Università Ca Foscari Venezia Film sottili e nanostrutturati Giancarlo Battaglin Elti Cattaruzza Francesco Gonella Riccardo Polloni 1 WORKSHOP INTERDIPARTIMENTALE 25 Ottobre 2006

2 Coppa di Licurgo (IV secolo D.C.)

3 Coppa di Licurgo (IV secolo D.C.) La coppa di Licurgo Questa straordinaria coppa, conservata al British Museum di Londra, è l unico esempio completamente integro di antico manufatto realizzato in un vetro capace di cambiare il suo colore al variare delle modalità di illuminazione (vetro dicroico). Il colore verde opaco si trasforma in un rosso intenso quando la luce - anziché esserne riflessa - attraversa il vetro stesso. Questa particolare proprietà ottica deriva dalla presenza, all interno del vetro, di piccole quantità ( in percentuale atomica) di oro ed argento presenti sotto la forma di nanoparticelle, ossia di precipitati di dimensione nanometrica. La scena riportata sulla coppa descrive un episodio del mito di Licurgo, re dei Traci verso l 8 secolo A.C., che fu uomo dal temperamento irascibile e violento. Egli attaccò il dio Dioniso (il Bacco dei Romani) ed una delle sue Mènadi (o Baccanti) di nome Ambrosia. Ella invocò l aiuto della Madre Terra, che la trasformò in una vite: la scena ritrae re Licurgo imprigionato dai tralci della vite, mentre Dioniso, un satiro ed un pan lo tormentano per vendicarsi del suo comportamento collerico. Altezza: 16.5 cm (compresa la moderna montatura metallica) Diametro: 13.2 cm

4 Argomento di ricerca: vetri nanostrutturati Perché vetri (silicati) nanostrutturati? Proprietà particolari * confinamento ottico * (non-linearità) ottiche *magnetiche Applicazioni * fotonica ed ottica integrata * optoelettronica * registrazione magnetica * catalisi *sensoristica *

5 Linee di ricerca Ricerca su film vetrosi compositi * guide di luce (ottica lineare) * materiali ottici non-lineari * materiali ottici attivi * materiali magnetici * scambio ionico M + M + A + A +

6 Linee di ricerca Ricerca su film vetrosi compositi * guide di luce (ottica lineare) * materiali ottici non-lineari * materiali ottici attivi * materiali magnetici * scambio ionico * diffusione elettroassistita

7 Linee di ricerca Ricerca su film vetrosi compositi * guide di luce (ottica lineare) * materiali ottici non-lineari * materiali ottici attivi * materiali magnetici * scambio ionico * diffusione elettroassistita * deposizione tramite RF magnetron sputtering

8 Linee di ricerca Ricerca su film vetrosi compositi * guide di luce (ottica lineare) * materiali ottici non-lineari * materiali ottici attivi * materiali magnetici * scambio ionico * diffusione elettroassistita * deposizione tramite RF magnetron sputtering * impianto ionico; sol-gel

9 Linee di ricerca Ricerca su film vetrosi compositi * guide di luce (ottica lineare) * materiali ottici non-lineari * materiali ottici attivi * materiali magnetici * scambio ionico * diffusione elettroassistita * deposizione tramite RF magnetron sputtering * impianto ionico; sol-gel Studio delle proprietà ottiche * indice di rifrazione non lineare (n = n 0 +n 2 I ) * misura tramite tecnica laser a fascio singolo Z-scan

10 Nanoparticelle metalliche in vetro Film di SiO 2 con nanoparticelle di lega Au-Cu (vedute in sezione) Immagini al microscopio elettronico in trasmissione (TEM)

11 Nanoparticelle metalliche in vetro Vetro silicato scambiato Ag Codeposizione SiO 2 +Au (vedute planari) (veduta in sezione) Immagini al microscopio elettronico in trasmissione (TEM)

12 Nanoparticelle metalliche in vetro Film di SiO2 con nanoparticelle d oro microscopio elettronico in trasmissione (TEM)

13 Materiali ottici non-lineari Effetto Kerr ottico ( n = n 0 +n 2 I ) I in canale non-lineare I out Accoppiatore direzionale

14 Materiali ottici non-lineari Effetto Kerr ottico (n= n 0 +n 2 I ) I in canale nonlineare I out I out I in 1 materiale lineare materiale non-lineare I in Interferometro di Mach-Zehnder

15 Problematiche scientifiche Diversi metodi di preparazione molti processi da descrivere diffusione nucleazione metodi allo stato solido metodi di deposizione fisica metodi chimici dinamiche di crescita i quali riguardano * ruolo dei parametri di preparazione * ruolo della chimica * ruolo della termodinamica allo scopo di controllare il processo di sintesi! ( su scala nanometrica, fisica applicata e fisica di base sono inseparabili )

16 Possibili argomenti di tesi Multistrati Er-Ag (-Au,-Cu) in SiO 2 tramite sputtering Erbio: amplificatori ottici per telecomunicazioni Nanoparticelle metalliche: favoriscono emissione Er Diffusione elettroassistita di Au (Ag,Cu,Er) in SLG Guide d onda (lineari e non-lineari) Dinamiche di diffusione (red-ox; difetti; struttura; ) Scambio ionico di Ag (Au,Cu) in vetri contenenti Er Erbio: amplificatori ottici per telecomunicazioni Nanoparticelle metalliche: favoriscono emissione Er Film di ossidi (Ir,Ru,Sn,mix) tramite sputtering Materiali per elettrocatalisi

17 Collaborazioni esterne Università di Padova Università di Trento Università di Ferrara Dipartimenti di: Fisica; Ingegneria dei Materiali; Scienze Chimiche Dipartimenti di: Fisica; Ingegneria dei Materiali Dipartimento di Chimica CIVEN (Mestre) CNRS (Grenoble) Istituto ILL (Grenoble) - INS Sincrotrone ESRF (Grenoble) GILDA, CNR Central Glass and Ceramic Res. Inst. (Calcutta)

18 Università Ca Foscari Venezia E. Cattaruzza and F. Gonella "Metal nanoclusters by ion implantation" Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology American Scientific Publishers, USA, 2004, Vol. 5, pp P. Mazzoldi, G. Mattei, C. Maurizio, E. Cattaruzza, and F. Gonella "Metal alloy nanoclusters by ion implantation in silica Engineering Thin Films and Nanostructures with Ion Beams CRC Press, Taylor & Francis Group, USA, 2005, pp F. Gonella and P. Mazzoldi Metal nanocluster composite glasses Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology Academic Press, USA, 2000, Vol. 4, pp Giancarlo Battaglin Elti Cattaruzza Francesco Gonella Riccardo Polloni 1 WORKSHOP INTERDIPARTIMENTALE 25 Ottobre 2006