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Dipartimento di Fisica

Sei in »» » Laurea Triennale in Scienza dei Materiali Innovativi e per le Nanotecnologie » Tirocini Didattici

Controllo elettroforetico della densitÓ ionica locale nei processi di foto-riduzione a due fotoni di precursori metallici

  1. Dati del tirocinio

    Soggetto ospitante: Consiglio Nazionale delle Ricerche Istituto di Nanotecnologia - SS di Rende

    Luogo: Laboratori Beyond-Nano - Polo di Cosenza - Via P. Bucci, Cubo 31D, 87036 Rende (CS)

    Docente - Tutor accademico: Michele Giocondo

    Contatto: michele.giocondo@cnr.it

    Periodo: Ottobre 2017-Marzo 2018

    CFU: 6 CFU, corrispondenti a 150 ore di impegno totale

  2. Obiettivi formativi:

    Negli anni recenti si è assistito ad un enorme sviluppo dei processi di micro- e nano- fabbricazione, sia di tipo bottom-up (self-assembly) che di tipo top-down. Lo stato dell'arte in campo di materiali polimerici è dato dal 2-Photons Direct Laser Writing che consente la fabbricazione di oggetti 3D di complessità arbitraria con risoluzioni largamente sub-micron. Con l'intento di rispondere alle più recenti esigenze di materiali avanzati (compositi nano-strutturati metallo/dielettrico), da qualche tempo sono in corso presso il Laboratorio ospitante studi sui processi di fotoriduzione di precursori metallici (solidi ionici in soluzione) indotti da assorbimento di due fotoni (TPA). Tale processo consente la creazione in situ di nanoparticelle (NPs) metalliche (Au, Ag, Ni, Cu), all'interno del volume del fuoco di un fascio laser fortemente focalizzato, dove l'intensità della soglia del TPA è superata. Obiettivo della presente proposta di tirocinio è verificare la possibilità di controllare, in prossimità di un'interfaccia, la concentrazione ionica locale, mediante l'applicazione di campi elettrici. L'intento è quello di controllare in modo indipendente la densità ionica in fase di seeding e la cinetica del growing delle NPs. Entrambi i processi sono infatti influenzati dalla concentrazione del precursore metallico presente in forma ionica.

  3. Contenuti e programma:

    Parte Introduttiva

    La realizzazione del progetto richiede la messa in opera di varie tecniche di fabbricazione. Infatti, al fine di realizzare un controllo quanto più accurato sulla concentrazione ionica, sarà necessario realizzare una cella microfluidica all'interno della quale sia possibile far fluire soluzioni di precursore con diverse titolazioni, oltre alla possibilità di applicazione di campi elettrici. Una volta realizzata, la cella sarà utilizzata per eseguire esperimenti di foto-riduzione in varie soluzioni di HAuCl4, dove la concentrazione ionica in prossimità dell'interfaccia sarà controllata agendo sia sulla concentrazione di partenza della soluzione, sia dall'applicazione di campi elettrici, il cui potenziale deve però essere mantenuto al di sotto della soglia di attivazione di fenomeni elettrochimici sugli elettrodi.

    Con questa tecnica si prevede di ottenere un controllo fine della densità ionica sia in fase di seeding che in fase di crescita delle nano-particelle.

     

     

    Tecniche e materiali:

    Processi e materiali per UV lithography: photoresist negative/positive tone - Famiglia Microchem SU-8.

    Processi e materiali per soft lithography: Polydimethylsiloxane (PDMS)

    Tecniche di glass / PDMS bonding

    Tecniche di deposizione PVD plasma assisted (ITO/Al/Kr)

    Additive manufacturing: 2-Photons Direct Laser Writing

    Tecniche di caratterizzazione: AFM, Profilometria, SEM

     

    I processi ottici non lineari e loro implicazioni nei processi di nano-fabbricazione:

    Teoria di Goeppert-Mayer per i processi di assorbimento a due fotoni. Fasci gaussiani e beam waist. Oltre il limite di diffrazione. Implicazioni nei processi di nano-fabbricazione.

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