Università Ca’ Foscari Venezia
Film sottili e nanostrutturati
Giancarlo Battaglin
Elti Cattaruzza
Francesco Gonella
Riccardo Polloni
1° WORKSHOP INTERDIPARTIMENTALE – 25 Ottobre 2006
Coppa di Licurgo (IV secolo D.C.)
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 (0.01-0.1 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
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
* ………………
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+
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
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”
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
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 = n0 + n2 I )
* misura tramite tecnica laser a fascio singolo “Z-scan”
Nanoparticelle metalliche in vetro
Film di SiO2 con nanoparticelle di lega Au-Cu
(vedute in sezione)
Immagini al microscopio elettronico in trasmissione (TEM)
Nanoparticelle metalliche in vetro
Vetro silicato scambiato Ag
(vedute planari)
Codeposizione SiO2+Au
(veduta in sezione)
Immagini al microscopio elettronico in trasmissione (TEM)
Nanoparticelle metalliche in vetro
Film di SiO2 con nanoparticelle d’oro
microscopio elettronico in trasmissione (TEM)
Materiali ottici non-lineari
Effetto Kerr ottico
( n = n0 + n 2 I )
canale
non-lineare
Iin
Iout
Accoppiatore direzionale
Materiali ottici non-lineari
Effetto Kerr ottico
( n = n0 + n 2 I )
Iout
canale nonlineare
Iin
Iin
Iout
materiale
lineare
1
materiale
non-lineare
Interferometro di Mach-Zehnder
Iin
Problematiche scientifiche
Diversi metodi di preparazione…
metodi allo stato solido
metodi di deposizione fisica
metodi chimici
…molti processi da descrivere…
→ diffusione → nucleazione → 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…)
Possibili argomenti di tesi
•
Multistrati Er-Ag (-Au,-Cu) in SiO2 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
Collaborazioni esterne
Università di Padova
Dipartimenti di: Fisica; Ingegneria dei Materiali; Scienze Chimiche
Università di Trento
Dipartimenti di: Fisica; Ingegneria dei Materiali
Università di Ferrara
Dipartimento di Chimica
CIVEN (Mestre)
CNRS (Grenoble)
Istituto ILL (Grenoble) - INS
Sincrotrone ESRF (Grenoble) – GILDA, CNR
Central Glass and Ceramic Res. Inst. (Calcutta)
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. 369­385
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. 279-324
F. Gonella and P. Mazzoldi
“Metal nanocluster composite glasses”
Handbook of Nanostructured Materials and Nanotechnology
Academic Press, USA, 2000, Vol. 4, pp. 81-158
Giancarlo Battaglin ([email protected])
Elti Cattaruzza ([email protected])
Francesco Gonella ([email protected])
Riccardo Polloni ([email protected])
1° WORKSHOP INTERDIPARTIMENTALE – 25 Ottobre 2006
