LABORATORIO PROGETTUALE AA 2016-2017
Codice Laboratorio
Responsabile Descrizione
Sede
Semestre
Modalità
Posti
E-mail
disponibili
4
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11
Fisica degli
M.Nisoli
impulsi ad
attosecondi e
loro applicazioni
Nel laboratorio di "Impulsi ultrabrevi nell'XUV" lo studente affronterà le seguenti tematiche:
- generazione di impulsi di alta energia mediante tecniche di compressione ottica;
- generazione di impulsi con durate <3 fs nella regione spettrale dell'ultravioletto;
- generazione di impulsi ultrabrevi (dai femtosecondi agli attosecondi) nella regione spettrale dell'ultravioletto estremo mediante
generazione di armoniche di ordine elevato in gas nobili;
- caratterizzazione temporale completa di impulsi a femtosecondi.
- verranno inoltre analizzate varie applicazioni degli impulsi ad attosecondi allo studio delle dinamiche elettroniche in molecole,
nanoparticelle e molecole di interesse biologico.
Dopo un breve periodo di formazione lo studente sarà in grado di utilizzare l’apparato sperimentale e di comprenderne i principi di
funzionamento.
Milano Leonardo
2° AA 2016- concentrata
2017
12
Interazione di
S.Stagira
impulsi laser
ultrabrevi ed
intensi con
molecole in fase
gassosa
In questo laboratorio lo studente affronterà le seguenti tematiche:
- tecniche sperimentali di allineamento ed orientamento di molecole in fase gassosa mediante l'impiego di impulsi laser intensi;
- modelli classici e quantistici dell'allineamento ed orientamento molecolare indotto dall'interazione laser-molecola;
- confronto dei dati sperimentali con i modelli teorici.
Durante un breve periodo di formazione lo studente sarà in grado di utilizzare l’apparato sperimentale e di comprenderne i principi di
funzionamento; egli realizzerà gli esperimenti di interazione tra impulsi laser e gas molecolari finalizzata all'allineamento od
orientamento di molecole nello spazio, analizzerà i dati raccolti e li confronterà con la teoria.
Milano Leonardo
2° AA 2016- concentrata
2017
4
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13
Risposta ottica
ultraveloce di
nanomateriali
rivelata con
tecniche
spettroscopiche
In questo laboratorio verranno appresi i fondamenti della spettroscopia ottica ultraveloce dei nanomateriali, che consente di
misurarne la risposta ottica sulla scala temporale dei femtosecondi (1 fs = 10^-15 s), non accessibile con alcuna altra tecnica
sperimentale e di estremo interesse per applicazioni all’optoelettronica.
Lo studente apprenderà una o più delle seguenti tecniche sperimentali:
- Generazione di impulsi a femtosecondi accordabili tramite effetti ottici nonlineari (amplificazione ottica parametrica);
- Caratterizazzione della durata degli impulsi a femtosecondi mediante tecnica di autocorrelazione ottica nonlineare;
- Spettroscopia a trasformata di Fourier, che consente di misurare lo spettro della luce (coerente o incoerente)
- Studio della risposta ottica ultraveloce di materiali nanostrutturati, quali nanoparticelle di metallo o semiconduttore, grafene e altri
materiali bidimensionali, mediante tecniche di spettroscopia risolta in tempo a due e tre impulsi. Studio della chilarità di molecole.
Milano Leonardo
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected]
14
Materiali e
G.Lanzani,
dispositivi per la F.Scotognella
fotonica
La proposta riguarda due attività. 1) la realizzazione di dispositivi per la conversione dell’energia, che comprende tecniche di
Milano deposizione di materiali nanostrutturati organici, ibridi e ossidi, e tecniche di caratterizzazione dei dispositivi; 2) lo studio con tecniche Leonardo
spettroscopiche delle proprietà elettroniche di materiali per applicazioni in fotonica, optoelettronica e biologia.
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected],
francesco. [email protected]
G. Cerullo
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Codice Laboratorio
Responsabile Descrizione
Sede
Semestre
Modalità
Posti
E-mail
disponibili
4
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21
Monitoraggio
M.Marangoni
laser ed analisi
spettroscopica
del contenuto di
NO e CO2
nell'espirato
umano
L'analisi chimica dell'espirato umano si fonda sulla correlazione tra stato patologico di un paziente e concentrazione di determinate
Polo di
Lecco
specie molecolari che agisono come bio-marcatori delle patologie stesse. Nel corso del lavoro di tesi lo studente si occuperà della
caretterizzazione ottica di uno spettrometro laser operante nel medio-infrarosso capace di rivelare ossido di azoto (NO) nell'espirato
umano con sensibilità al di sotto della parte per miliardo, quale biomarcatore di stati infiammatori. Specificatamente l'attività di tesi
riguarderà: i) allineamento di una cella multi-passo di tipo Herriott; ii) beam profiling del laser a cascata quantica utilizzato per le
misure di assorbimento; iii) implementazione e caratterizzazione della tecnica di spettroscopia WMS ('wavelength--modulationspectroscopy'); iv) caratterizzazione della sensibilità dello strumento rispetto a NO e CO2; v) test sperimentali su volontari; vi) raccolta
ed analisi dei dati.
2° AA 2016- concentrata
2017
22
Laser e
amplificatori a
stato solido nel
vicino e medio
infrarosso
L’attività di laboratorio si concentra sulla realizzazione e sulla successiva caratterizzazione/validazione di una sorgente laser (o di
amplificatore ottico) con emissione nel vicino/medio infrarosso. Lo studente affronta le seguenti problematiche relative a:
- progettazione e realizzazione del sistema di pompa;
- progettazione e realizzazione di un risonatore ottico stabile;
- caratterizzazione del materiale attivo (misure di assorbimento e di fluorescenza);
- misura delle principali prestazioni del laser (potenza media di uscita, efficienza differenziale, guadagno, accordabilità della
lunghezza d’onda di emissione, spettro di emissione);
Lo studente utilizza (dopo breve formazione) gli strumenti disponibili nel laboratorio, predispone e realizza gli esperimenti, analizza in
modo autonomo i dati e discute la validità dei risultati.
Milano Leonardo
2° AA 2016- concentrata
2017
4
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23
Studio teorico e G.Della Valle,
modellistico di
S.Longhi
processi quantomeccanici ed
elettromagnetici
Il laboratorio modellistico riguarda lo studio teorico e la simulazione numerica di semplici problemi di meccanica quantistica e
Milano Leonardo
ottica/elettromagnetismo. Esempi includono: diffrazione di pacchetti d'onda e applicazione ai fasci di Airy, le scatole di Einstein e lo
splitting della funzione d'onda, passaggio adiabatico rapido in fisica atomica e analogie classiche, potenziali reflectionless e
supersimmetria in meccanica quantistica, onde in mezzi localmente periodici, riflettori di Bragg e moderni sviluppi in ottica, dinamica e
localizzazione/delocalizzazione in reticoli lineari di tipo tight-binding.
Requisiti richiesti:
- conoscenza di programmazione MatLab e di elementi di calcolo numerico
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected],
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24
Spettroscopia
molecolare
L'attività sperimentale proposta riguarda l'utilizzo di un sistema di spettroscopia molecolare di precisione nella regione spettrale del
Milano Leonardo
medio infrarosso (8-9um), basato su un Laser a Cascata Quantica (QCL) in singla frequenza accoppiato ad una sorgente laser
impulsata (in regime di mode-locking) e in configurazione di Pettine di Frequenze Ottiche (COMB).
Verranno in particolare affrontate le seguenti problematiche:
- studio e caratterizzazione delle sorgenti ottiche attraverso la strumentazione disponibile in laboratorio.
- studio e caratterizzazione del sistema elettronico di sincronizzazione tra le due sorgenti laser.
- applicazione del sistema per lo studio di transizioni molecolari ultra-strette (spettroscopia sub-doppler) di molecole in fase gassosa.
L'esperienza consentirà allo studente non solo di utilizzare e acquisire dimestichezza con il funzionamento di un complesso apparato
spettroscopico facente uso di sistemi laser all'avanguardia, ma anche di approfondire tematiche legate all'impiego di tale sistema sia
nell'ambito della fisica di base che delle possibili applicazioni tecnologiche.
2° AA 2016- concentrata
2017
4
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G.Galzerano
A.Gambetta
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Codice Laboratorio
Responsabile Descrizione
31
Microscopia
ottica
A. Bassi
Nel laboratorio di microscopia ottica gli studenti affrontano uno o più dei seguenti problemi relativi all'imaging di campioni biologici: (1) Milano realizzazione di un illuminatore di Kohler per microscopia ottica in campo chiaro (2) progettazione e realizzazione di un sistema laser Leonardo
per microscopia a foglio di luce; (3) sviluppo sistema di sincronismo e controllo harware per l'acquisizione di immagini tridimensionali
di campioni fluorescenti, utilizzando una lente con focale variabile elettronicamente; (3) sviluppo di un algoritmo di processamento per
la fusione di immagini acquisite a diversi angoli e la compressione dei dati.
2° AA 2016- concentrata
2017
32
Neurofotonica
D.Contini,
A.Torricelli
Nel laboratorio Neurofotonica lo studente affronta le problematiche relative a:
- modellistica fisica della propagazione di impulsi laser in strutture otticamente diffondenti ed eterogenee quali la testa e il muscolo
dell'uomo;
- misura delle perturbazioni indotte su tali impulsi dalla variazione delle proprietà' ottiche delle varie regioni del mezzo attraversato
utilizzando sistemi modello (fantocci calibrati);
- applicazione a misure in vivo (es. su muscolo e testa) durante protocolli di esercizi muscolari (studio della fatica neuromuscolare) o
di stimolazione cerebrale (es. stimoli cognitivi, motori).
Lo studente utilizza (dopo breve formazione) gli strumenti disponibili nel laboratorio, predispone e realizza gli esperimenti, analizza i
dati e discute la validità' dei risultati (il tutto possibilmente in modo autonomo, ovvero non da semplice spettatore).
Milano Leonardo
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected],
[email protected]
33
Spettroscopia
A.Pifferi
ottica diffusa nel
dominio del
tempo
Il laboratorio sfrutterà l'unicità della strumentazione sviluppata in Dipartimento per ricavare lo spettro di assorbimento e scattering di
Milano materiali fortemente diffondenti tramite tecniche di riflettanza diffusa risolta nel tempo. Gli studenti verranno messi in grado di gestire Leonardo
autonomamente la strumentazione e le tecniche di analisi. Sotta la guida del docente, ogni studente potrà individuare un materiale di
interesse (es. tessuti biologici, plastiche, materiali ceramici,.. ) che verrà caratterizato e discusso criticamente. Attività previste:
- definizione della problematica;
- utilizzo di strumentazione per spettroscopia risolta nel tempo a singolo fotone basata su generazione di supercontinuo;
- misura di campioni solidi di riferimento;
- caratterizzazione del materiale individuato;- modellazione fisica ed analisi dei dati.
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected]
34
Fotonica per i
Beni Culturali
Nel laboratorio ArtIS lo studente si occuperà di caratterizzare le proprietà ottiche di stesure pittoriche realizzate con pigmenti
Milano Leonardo
luminescenti (in particolare con pigmenti moderni a base di ZnO, TiO2, CdS). Le analisi verranno condotte sia su stesure modello,
sia su micro-campioni prelevati da dipinti. Per lo scopo verrà impiegato un sistema di foto-luminescenza risolto in tempo accoppiato a
uno spettrometro o a un microscopio.
In dettaglio lo studente si occuperà di:
- caratterizzare le proprietà di fotoluminescenza indotta da eccitazione laser, in termini di proprietà spettrali e di cinetica di
decadimento;
- correlazione delle proprietà di fotoemissione con la composizione del materiale/stesura pittorica, con le sue proprietà cristalline e
con la presenza di difetti nella struttura cristallina.
Lo studente utilizza (dopo breve formazione) gli strumenti disponibili nel laboratorio, predispone e realizza gli esperimenti, analizza i
dati e discute un possibile modello interpretativo sulla base di dati di letteratura e risultati di altre analisi complementari (fornite dal
relatore).
2° AA 2016- concentrata
2017
solo nel
periodo 1223 Giugno
4
[email protected]
D.Comelli
Sede
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Semestre
Modalità
Posti
E-mail
disponibili
4
[email protected]
LABORATORIO PROGETTUALE AA 2016-2017
Codice Laboratorio
Responsabile Descrizione
Sede
Semestre
Modalità
Posti
E-mail
disponibili
4
[email protected],
[email protected]
41
Fotoemissione di F. Bottegoni,
elettroni
F.Ciccacci
polarizzati in spin
Nel laboratorio lo studente affronta le problematiche relative a:
- tecniche di ultra alto vuoto (UHV) e di ottica per particellle cariche;
- allestimento apparato ottico per produzione di fasci monocromatici con polarizzazione circolare nel vicino infrarosso;
- preparazione in UHV di fotocatodi a affinità elettronica negativa basati su semiconduttori III-V;
- fotoemissione di elttroni da tali fotocatodi con studio dell'efficienza quantica in funzione dell'energia del fotone;
- utilizzo di un polarimetro di spin basato sullo scattering Mott;
- misura della polarizzazione in spin degli elettrroni fotoemessi in funzione dell'energia del fotone.
Lo studente utilizza (dopo breve formazione) gli strumenti disponibili nel laboratorio, predispone e realizza gli esperimenti, analizza i
dati e discute la validità' dei risultati (il tutto possibilmente in modo autonomo, ovvero non da semplice spettatore).
Milano Leonardo
2° AA 2016- concentrata
2017
42
Nanobiotecnologie e
spintronica
Nei laboratori di Nano-Biotecnologie e Spintronica vengono svolte attività di fabbricazione e caratterizzazione di eterostrutture e
dispositivi per applicazioni in nano-biotecnologia ed elettronica di spin. Lo studente affronterà le problematiche relative a tali attività,
ed in modo particolare quelle connesse alla caratterizzazione dei dispositivi mediante misure magnetiche ed elettriche. Le principali
attività che potrebbero essere oggetto del laboratorio progettuale sono:
- sviluppo di sensori magnetici per bio-sensing;
- sviluppo di dispositivi per magnonica;
- misure di trasporto su dispositivi spintronici basati su materiali antiferromagnetici e semiconduttori;
- misure su dispositivi basati su multiferroici artificiali e accoppiamento magneto-ionico per applicazioni in memorie magnetiche di
nuova generazione.
Milano Leonardo
(Polifab)
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected],
[email protected]
43
Nanostrutture di R.Sordan
grafene
Studio sperimentale di dispositivi nanoelettronici basati su grafene tramite le seguenti attività:
1. Fabbricazione tramite litografia elettronica di dispositivi nanoelettronici con grafene CVD
2. Fabbricazione di dispositivi bidimensionali basati su stack di grafene/nitruro di boro
3. Integrazione di grafene con semiconduttori convenzionali (SiGe) per la produzione di dispositivi elettronici
4. Caratterizzazione tramite tecniche di microscopia elettronica (SEM) e a forza atomica (AFM) dei dispositivi fabbricati
5. Caratterizzazione elettrica di dispositivi e circuiti in grafene
Centro
LNESS,
Como
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected]
44
Nanostrutture in G.Isella,
D.Chrastina
materiale
semiconduttore
Nel corso del laboratorio lo studente lo studente affronterà le problematiche relative a :
Centro
LNESS,
1) Fabbricazione tramite litografia ottica di fotorivelatori di tipo metal-semiconductor-metal e p-i-n. Caratterizzazione elettrica dei
Como
dispositivi fabbricati: misura della barriera Schottky. Caratterizzazione ottica: spettroscopia di fotocorrente e misure di
elettroassorbimento. Oltre ad avere un'esperienza diretta dei processi fotolitografici lo studente sarà in grado di estrarre alcuni
caratteristiche fisiche rilevanti di materiali semiconduttori sia in forma “bulk” che nanostrutturati quali: misura della gap ottica, natura
(diretta o indiretta) della gap ed effetti di confinamento quantistico sull'assorbimento ottico;
2) Misura tramite diffrazione di raggi X di nanostrutture in silicio-germanio: misura del contenuto di germanio, mappatura dello spazio
reciproco e determinazione della deformazione elastica. Misura di super-reticoli artificiali. Lo studente apprenderà le diverse tecniche
di caratterizzazione tramite diffrazione X (omega-2tetha, rocking curve e riflettoemtria) e le procedure necessarie per estrarre dai dati
ottenuti le caratteristiche fisiche del campione. Entrambe le attività riguarderanno etero-strutture in materiale semiconduttore
cresciute epitassialmente presso il laboratorio LNESS.
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected],
[email protected]
45
Fabbricazione e M.Bollani,
caratterizzazione G.Isella
di nano e micro
dispositivi
semiconduttori e
dielettrici
Nei laboratori LNESS lo studente affronterà le problematiche relative alla fabbricazione e caratterizzazione a livello microscopico di
materiali dielettrici e semiconduttori nano e micro strutturati. In particolare verrà utilizzata la tecnica a microscopia a forza atomica
(AFM) per studiare la morfologia delle superfici dei dispositivi, analizzando e simulando la topografia dopo i processi di crescita e
fabbricazione. Tramite attacchi chimici in soluzione, verranno messi a punto trattamenti per evidenziarne la nanostrutturazione o
difettistica del materiale la cui caratterizzazione verrà eseguita nuovamente tramite microscopia AFM.
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected],
[email protected]
M.Cantoni,
D.Petti,
R.Bertacco
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Centro
LNESS,
Como
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Codice Laboratorio
Responsabile Descrizione
Sede
Semestre
Modalità
Posti
E-mail
disponibili
4%
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51
Superconduttori: G. Ghiringhelli,
proprietà di
C. Dallera
trasporto e
magnetiche
Vengono studiate le proprietà macroscopiche dei superconduttori ad alta temperatura. Utilizzando strumentazione standard
Milano Leonardo
(alimentatore DC, misuratore di tensione, generatore di funzione, amplificatore lock-in) si determina la temperatura critica
superconduttiva (Tc) di un campione di YBCO o BSCCO. La Tc è ottenuta misurando la resistività e la suscettività magnetica in
funzione di T. Le misure sono eseguite anche in presenza di un campo magnetico, per studiarne gli effetti su Tc. Infine viene
osservato il fenomeno della levitazione magnetica dovuta all’effetto Meissner, con una determinazione semi-quantitativa dell’energia
magnetica in gioco.
2° AA 2016- concentrata
2017
52
Laboratorio di
G. Bussetti,
microscopia in
L. Duò
interfaccia solidoliquido
(SoLINano)
Il laboratorio di microscopia in interfaccia solido-liquido (SoLINano) si dedica allo studio di superfici cristalline (grafite, rame, oro, ecc.) Milano Leonardo
quando immerse in liquido (tipicamente sostanze corrosive o con possibili soluti da far depositare sul cristallo stesso). Questo
permette un'analisi delle superfici in ambienti più "reali", così come si osservano intorno a noi. In particolare, l'attività del laboratorio è
ora incentrata sulla delaminazione della grafite in liquido, primo passo verso la produzione di grafene tramite tecniche di
intercalazione molecolare. I microscopi in dotazione presso il laboratorio sono due: il primo a forza atomica (AFM), mentre il secondo
sfrutta l'effetto tunnel (STM), riuscendo quindi a studiare i processi su scala atomica. Lo studente, dopo breve formazione, sarà
messo in grado di affrontare le seguenti problematiche: 1) preparazione e purificazione del liquido nel quale si immergono i cristalli.
Caratterizzazione con tecnica ciclo-voltammetrica (curve tensione-corrente) della soluzione preparata. Studio dei processi di scambio
all'interfaccia solido-liquido; 2) misure AFM (STM) in liquido sulla superficie del cristallo. In particolare, la morfologia (e la struttura)
della superficie del campione sarà studiata in funzione dei potenziali applicati per attivare processi di particolare interesse. L'effetto
degli ioni sulla qualità della superficie saranno monitorati in funzione del tempo.
2° AA 2016- concentrata
2017
4
[email protected],
[email protected]
53
Fisica dei
dispositivi a
semiconduttore
Nel laboratorio di fisica dei semiconduttori si fanno esperimenti su alcuni fenomeni di fisica dello stato solido particolarmente rilevanti Milano Leonardo
per i dispositivi elettronici:
- generazione e ricombinazione di portatori di carica (elettroni e lacune) in funzione della temperatura;
- moto di diffusione di elettroni e lacune all’interno dei dispositivi, dipendenza dalla temperatura ed effetto sui transitori;
- fluttuazioni casuali e rumore nei dispositivi elettronici.
Dopo una breve introduzione del docente ai fenomeni fisici e al funzionamento degli strumenti di laboratorio, gli studenti faranno gli
esperimenti, raccoglieranno e analizzeranno i risultati in maniera totalmente autonoma, così da sperimentare di persona le varie fasi
della ricerca scientifica.
2° AA 2016- concentrata
2017
4
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E.Pinotti
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Codice Laboratorio
Responsabile Descrizione
Sede
Semestre
61
V.Magni
Milano Leonardo
2° AA 2016- concentrata
2017
Esperimenti di
ottica e fisica
moderna
Nel laboratorio lo studente è coinvolto in vari esperimenti riguardanti l’ottica fisica, l’elettromagnetismo e le basi della fisica
quantistica: emissione termoelettronica e fotoelettrica, effetto Hall in semiconduttori, polarizzazione e coerenza della luce laser,
risonanza paramagnetica di spin elettronico (ESR), esperimento di Franck-Hertz. Verosimilmente lo studente avrà già conosciuto
parte della strumentazione e degli esperimenti durante i laboratori didattici. Qui avrà modo di ampliare la propria esperienza, per poi
approfondire alcuni aspetti specifici in vista della relazione da presentare in sede d’esame di laurea.
Lo studente utilizza con ampia autonomia (dopo breve formazione) gli strumenti disponibili nel laboratorio, predispone e realizza gli
esperimenti, analizza i dati, e discute la validità dei risultati, confrontandoli con opportuni modelli delle situazioni fisiche esaminate.
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Modalità
Posti
E-mail
disponibili
16
[email protected]
