TIROCINIO ESTIVO 2010 FBK - UNITA DI RICERCA PAM-SE (Plasma Advanced Materials and Surface Engineering research unit) La ricerca scientifica: metodi e strumenti per fare di un idea una realtà Il ruolo della superficie di un materiale nella definizione delle sue proprietà macroscopiche Stagiste: e Elisa Fezzi
Un laboratorio di ricerca visto da vicino: strumenti e metodi usati nei laboratori PAM-SE per studiare e sviluppare materiali innovativi. Tematiche di ricerca in corso creare film sottili funzionali; creare film protettivi (duri, resistenti agli urti...) manipolare superfici e nano strutture e studiarne le proprietà attraverso specifici strumenti; modifica delle superfici a livello nanometrico per determinare le proprietà (anche macroscopiche) del materiale; sviluppo di materiali innovativi in grado di ridurre i costi e aumentare l efficienza dei sistemi fotovoltaici di seconda e terza generazione; produrre rivestimenti antiattrito che migliorano le prestazioni meccaniche dei pezzi industriali o rivestimenti barriera per il packaging farmaceutico o alimentare che evitano le contaminazioni da gas atmosferici.
Plasma Plasma costituisce: Con esso si può: + del 90 % della materia nell'universo; Stato più energetico della materia. Depositare molecole sulle superfici dei materiali; Modificare superfici; Pulire le superfici rimuovendo molecole.
Laboratori Cluster Lab Cluster (=aggregato): Collegamento tra macchinari di deposizione e analisi in condizioni di UHV affinchè il campione da analizzare non venga contaminato dall'atmosfera. Reattore al plasma: Gli ioni e gli elettroni eccitati, agiscono o come trasportatori o come proiettili.
Elecro Lab Laboratori Analizzatore di film sottili per conoscere quantità e qualità degli elementi sulla superficie. Tecnica di analisi: AES, spettroscopia elettronica Auger; Campione colpito da elettroni emette elettroni secondari spettro energetico in cui il picco indica elemento, e l'ampiezza del picco la quantità in cui l'elemento è presente; Analisi in profondità con cannone ionico. Gli ioni erodono la superficie, la quale emette elettroni secondari.
Mechanical characterization lab per proprietà meccaniche Laboratori Open Platform: Microscopio ottico; AFM, microscopio a forza atomica; Scratch test; Nano indentatore. Profilometro controlla: Omogeneità superficie; Profondità film; Livello di stress.
Perché la superficie è così importante? Superficie = strato più esterno del materiale; Il suo studio serve per determinare proprietà chimiche e fisiche che influenzano il suo comportamento; Modifica superficiale: modifica le caratteristiche macroscopiche del materiale; I ricercatori con la tecnica del plasma, io con tecniche quotidiane modifica bagnabilità materiali, calcolata con la misura dell'angolo di contatto.
Angolo di contatto Grandezza formata dall'angolo tra un'interfaccia liquido-vapore e una liquido-solido; Viene misurato per determinare bagnabilità Angolo > 90 superficie non bagnabile (con acqua superficie idrofobica) Angolo < 90 superficie bagnabile (con acqua superficie idrofilica)
Esperimento finale Procedimento: Posizionare e analizzare 10 gocce da 1 µl su ogni campione Sporcare e pulire con varie tecniche il vetrino maggiore
Goccia su vetro Goccia su vetro sporco Goccia su vetro pulito con acqua Goccia su vetro pulito con acqua ed etanolo Goccia su vetro pulito con acqua e detergente Goccia su vetro pulito con acqua, detergente ed etanolo
Un GRAZIE a PAM-SE per l'opportunità