Tematiche di ricerca del Dottorato in Scienza e Tecnologia dei Materiali

1. Materiali magnetici

Materiali magnetici nanostrutturati e massivi per applicazioni nel campo della registrazione magnetica ad alta densità, della sensoristica e della refrigerazione magnetica: preparazione e caratterizzazione. Studio dell’influenza delle proprietà morfologiche e della micro- e nano-strutturazione sulle proprietà magnetiche, magnetocaloriche e di magnetotrasporto
Materiali magnetici a dimensionalità ridotta: multistrati magnetici, nano-magneti molecolari

2. Materiali ad alta correlazione elettronica

Superconduttività, magnetismo, materiali multiferroici
Sintesi e caratterizzazioni di materiali metastabili ad alta correlazione elettronica in condizioni di alta pressione (piston-cylinder, multi-anvil, hydrothermal)
Sistemi modello per lo studio dei meccanismi di ordinamento (carica, orbitale, spin)
Correlazione struttura-proprietà

3. Tecniche di nanodiagnostica

Sviluppo di metodologie diagnostiche di tipo analitico, di immagine, litografiche e di manipolazione per lo studio su scala nanometrica delle proprietà strutturali, ottiche, di trasporto, magnetiche e chimiche di materiali per applicazioni nel campo delle nanoscienze

4. Materiali nanostrutturati

Materiali ibridi organico-inorganici nanostrutturati: preparazione, studio e funzionalizzazione. Ottimizzazione delle proprietà funzionali attraverso la realizzazione e la caratterizzazione di prototipi di dispositivi di test
Crescita di strutture nanometriche auto-organizzate monodimensionali per applicazioni (bio-) sensoristiche, fotovoltaiche, optoelettroniche, nano-elettroniche: nanostrutture di ossidi metallici, nanofili di carburo di silicio. Caratterizzazione morfologica, chimica, strutturale, magnetica, ottica ed elettrica
Materiali nanostrutturati a base di carbonio: nanotubi, fullereni e grafeni

5. Dispositivi fotovoltaici innovativi

Dispositivi ottenuti mediante crescita epitassiale e tecniche di deposizione di films sottili: crescita epitassiale di strutture a base di germanio cristallino per generatori termofotovoltaici e per celle fotovoltaiche a giunzione multipla ad alta efficienza. Crescita mediante tecnica di deposizione a fasci di elettroni pulsati di dispositivi a film sottile basati su CuGaInSe. Sviluppo di tecniche basate su fotoluminescenza e microscopia elettronica per la misura dell'efficienza quantica, dei tempi di vita dei portatori e della velocità di ricombinazione superficiale
Tecnologie fotovoltaiche nel campo della microgenerazione distribuita
Celle solari sensibilizzate a coloranti (dye-sensitized solar cells, DSSC): tecniche di deposizione di semiconduttori ceramici nanostrutturati su substrati rigidi e flessibili; nuovi materiali nanostrutturati per anodi, elettroliti e catodi; sistemi di sealing

6. Cristalli massivi di composti semiconduttori (quali CdTe e CdZnTe)

Crescita e caratterizzazione delle proprietà ottiche, elettriche e fotoconduttive
Studio delle proprietà dei contatti elettrici
Preparazione e caratterizzazione di dispositivi prototipi, in particolare per la rivelazione di raggi X

7. Semiconduttori ad ampia banda proibita per applicazioni fotovoltaiche, fotoelettriche e di elettronica di potenza

Deposizione epitassiale (MOVPE) di ossidi semiconduttori (epsilon-Ga₂O₃) e metodi di drogaggio (tipo n)
Studio dei contatti elettrici in ossidi semiconduttori (epsilon-Ga₂O₃) as-grown e intenzionalmente drogati
Studio delle proprietà ottiche, elettriche e di trasporto in ossidi semiconduttori as-grown e intenzionalmente drogati (epsilon-Ga2O3 tipo-n)
Studio di film sottili di 4H-SiC, drogati per impiantazione ionica con conducibilità di tipo p ed n, e dispositivi a giunzione
Semiconduttori a coordinazione tetraedrica per applicazioni fotovoltaiche

8. Polimeri autoassemblanti

Design e sintesi di materiali polimerici reversibili la cui formazione/frammentazione sia attivabile via self-assembly bimodale di tipo coordinativo (o H-bonding) e via interazioni host-guest
Studio di proprietà autoriparanti di tali composti e della possibilità di ottenere materiali auxettici, ovvero materiali che presentano la proprietà di espandersi lateralmente sotto stiramento longitudinale (rapporto di Poisson negativo)

9. Sensori integrati su silicio

Sensori integrati di cavitandi chimossalinici/MOS su wafers di Si per il monitoraggio ambientale del benzene
Sensori fluorescenti a riconoscimento molecolare per la rilevazione selettiva di alcoli in miscele complesse
Molecular printboards di cavitandi fosfonati su Si per la rilevazione di proteine

10. Nuovi materiali molecolari supportati (ibridi organici-inorganici) o autoassemblati

Progettazione, sintesi
studio delle proprietà come catalizzatori per processi sintetici eco-compatibili o quali dispositivi supramolecolari per applicazioni nelle nanoscienze e nano(bio)tecnologie

11. Materiali molecolari funzionali

Fenomeni di bistabilità e multistabilità in materiali molecolari: analisi spettroscopica e modellizzazione di sistemi molecolari a trasferimento di carica intra e/o intermolecolare. Interazione elettrone-vibrazione come sorgente di multistabilità. Transizioni di fase, coesistenza di fasi, domini, metastabilità. Transizioni di fase fotoindotte
Materiali molecolari per applicazioni in fotonica ed elettronica. Caratterizzazione spettroscopica e modellizzazione di materiali molecolari funzionali. Interazioni supramolecolari e di intorno. Fenomeni cooperativi e collettivi
Spettroscopia ottica elettronica (assorbimento e fluorescenza) e vibrazionale (micro)IR e micro-Raman anche a bassa temperatura o in cella ad incudine di diamante

12. Biomateriali

Progettazione, sintesi e caratterizzazione di polveri e processi per la produzione di bioceramica e materiali compositi per le seguenti applicazioni: impianti per rigenerazione di ossa, vascolare e di organi molli; ceramiche per protesi; materiali nanocompositi ibridi per la rigenerazione di regioni anatomiche multifunzionali; sistemi per il drug delivery; trasformazioni biomorfe; cementi ossei, applicazioni antibatteriche

13. Materiali ceramici e compositi per l'energia e l'ambiente

Progettazione e ottimizzazione di processi per celle a combustibile ad ossido solido (SOFC) e solid oxide electrolyzer cells (SOEC)
Materiali e membrane di alta temperatura per la cattura del carbonio e la separazione di gas (O₂, CO₂ e H₂)
Sistemi piezoelettrici e multiferroici per l'immagazzinamento e il rilevamento dell'energia
Assorbitori solari ultrarefrattari per impianti CSP.

14. Ceramiche funzionali high tech, industriali, strutturali e funzionali

Strutture, film e superfici con proprietà funzionali: porosità multiscala controllata, superidrofobicità, anticongelamento, anti incrostazione, antibatteriche, autopulenti, foto-catalitiche, etc.
Nanosicurezza: nanostrumenti per la sicurezza e biocatalitici.
Progettazione, sintesi e caratterizzazione di ceramiche strutturali (polveri, monoliti, composite, fibrorinforzate, ...) per applicazioni meccaniche (anti-usura, utensili da taglio, protezioni balistiche), applicazioni ad ultra alta temperatura e in ambiente estremo (sistemi di protezione termica, ceramiche anti-corrosione e resistenti all'ablazione).
Ceramiche trasparenti per laser a stato solido, finestre per la spettroscopia e sensori IR, tecnologia di armatura trasparente
Ceramiche geopolimeriche e chimicamente legate quali filtri, supporti catalitici, scambiatori di calore, pannelli isolanti, e per la valorizzazione dei rifiuti
Pigmenti ceramici e decorazione digitale
Processo tecnologico e processo tecnico, materie prime e riciclaggio dei rifiuti
Archeometria, diagnostica e conservazione: materiali e tecniche innovative