RETI di LABORATORI - [Nuovi Materiali] SINTESI

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RETI di LABORATORI - [Nuovi Materiali] SINTESI

  1. 1. Laboratorio Regionale di Sintesi e Caratterizzazione di Nuovi Materiali Organici e Nanostrutturati per Elettronica, Fotonica e Tecnologie Avanzate (Codice Progetto: 20) Coordinatore scientifico Francesco Babudri Dipartimento di Chimica Università degli Studi Aldo Moro di Bari
  2. 2. Le unità di ricerca Unità di ricerca Responsabile U1. Dipartimento di Chimica Università degli Studi Aldo Moro di Bari Prof. Francesco Babudri U2. Dipartimento di Farmacia-Scienza del Farmaco (ex Dipartimento Farmaco-Chimico) Università degli Studi Aldo Moro di Bari Prof. Renzo Luisi U3. Dipartimento dell’Ingegneria dell’Innovazione Università del Salento Lecce Dr. Giuseppe Ciccarella U4. CNR Istituto di Metodologie Inorganiche e dei Plasmi (IMIP) Dr. Giovanni Bruno U5 Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell`Informazione DEI (ex Dipartimento dei Elettrotecnica ed Elettronica) Politecnico di Bari Prof. Vincenzo Petruzzelli
  3. 3. Obbiettivo della Rete 1) Sintesi di materiali organici, nanomateriali di differenti tipologie finalizzati all’impiego come semiconduttori in applicazioni in dispositivi optoelettronici e fotonici (Organic Light Emitting Diodes OLEDs-dispositivi fotovoltaici) a) polimeri ed oligomeri coniugati b) complessi organometallici c) nanoparticelle metalliche Caratterizzazione molecolare e morfologica allo stato solido Caratterizzazione funzionale (elettronica, ottica ed altre proprietà) 2) Sintesi di materiali nanostrutturati per applicazioni nel settore ambientale e dell’Health Care 3) Sviluppo di processi di sintesi in continuo a più basso costo e ridotto impatto ambientale Settori di impatto a) innovazione nell’elettronica e nella fotonica b) utilizzo di dispositivi elettronici in molteplici applicazioni (arredamento, produzione di energia da fonti rinnovabili, risparmio energetico) c) nanotecnologie molecolari (NMT) applicabili a segmenti del mercato dell’ambiente e della salute dell’uomo. d) processi di sintesi a basso impatto ambientale
  4. 4. Domanda di innovazione del sistema produttivo Offerta tecnologica della Rete Ø Film sottili di materiali organici, compositi e metallici depositati per spin-coating ed evaporazione termica. Ø Prototipi di dispositivi elettroluminescenti, fotovoltaici e guide d’onda. Ø Analisi ottica ed elettrica dei dispositivi. ØAnalisi morfologica dei film sottili mediante microscopia elettronica. Ø Studio degli stati eccitati e dei tempi di vita per campioni in soluzione sia per quelli allo stato solido. Ø Studio del trasferimento di carica mediante spettroscopia ultraveloce e risolta nel tempo. Ø Sintesi e caratterizzazione di sistemi nanoparticellari metallici e ibridi applicazioni in catalisi, conversione di energia, protezione di beni culturali, additivi per materiali polimerici. Ø Nuove tecnologie di produzione Sorgenti di illuminazione LEDs plastiche (OLEDs); Celle solari plastiche basate su nuovi materiali ibridi organici-inorganici; Dispositivi Fotovoltacromici basati su tecnologia ibrida organica/inorganica. Tali dispositivi costituiscono le tecnologie del futuro nei settori dell’illuminazione e della produzione/gestione di energia da fonte rinnovabile. Sviluppo di nuove metodologie di produzione Sviluppo di processi sostenibili
  5. 5. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 1. Molecular NAnotechnology for HeAlth and EnvironmenT (MAAT) Risultati raggiunti Complessi dell’Iridio e polimeri fluorurati da utilizzare come materiali emettitori in OLED Polimeri per coordinazione con struttura base dell’antrachinone e zinco come materiali fotocromici Nanocristalli colloidali di PbS con assorbimento nel NIR Ricadute industriali I materiali ottenuti saranno valutati per l’impiego nella realizzazione degli obbiettivi del progetto: a) smart panel semitrasparenti di colore modulabile in cui sono combinate funzionalità di produzione di energia (celle solari), d’illuminazione (OLEDs) e di schermatura controllata (fotovoltacromico); b) lab-on-Chips (LOCs) di basso costo in cui sorgenti di eccitazione OLEDs sono integrate direttamente nel dispositivo Altri risultati Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Tozzi Renewable Energy (T.R.E.) Partner di progetto ST Microelectronic ssrl Partner di progetto
  6. 6. Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi,prodotti,impianti pilota) Complessi dell’Iridio luminescenti Polimeri fluorurati elettroluminescenti Polimeri elettrocromici N N N N F F FF F F F F F F F F N Ir 2 N N N N F F FF F F F F F F F N Ir 2 F F F F F Zn O O N N O O O n O poliZnAQ O O F F nn F F n S F F n F F F F F F
  7. 7. Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi,prodotti,impianti pilota) TEM micrograph of PbS quantum dots Absorption spectrum of PbS QDs in comparison with CdSe QDs: extension in the NIR All inorganic Solar Cells fabricated with PbS QDs in collaboration with CNR- Nano Lecce. Complete Room Temperature Processing Efficiency of 3.6% on glass and 1,8% on flexible substrates Energy Environ. Sci., 6 (2013), 1565– 1572 400 600 800 1000 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 absorbance/a.u. wavelength/nm CdSe PbS
  8. 8. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 2. Materiali innovativi per il fotovoltaico organico ed ibrido Risultati raggiunti Ricadute industriali • Nuove classi di materiali (polimeri push-pull fluorurati, polimeri con struttura benzofulvenica) utilizzabili nella realizzazione di celle fotovoltaiche bulk-heterojunction Altri risultati • Pubblicazioni scientifiche su riviste a diffusione internazionale relative alla sintesi di polimeri coniugati per celle fotovoltaiche. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto
  9. 9. Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi,prodotti,impianti pilota) Prototipo di OPV Simulatore di luce solare Glove box con evaporatore per metalli
  10. 10. Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi,prodotti,impianti pilota) sistema di spettroscopia di assorbimento ultrafast Profilometro Spin coater
  11. 11. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servi zio 3. NAno / MIcro STrutturazione nei materiali per l’Edilizia ed altri settori produttivi (NAMISTE) Risultati raggiunti Ricadute industriali Sviluppo di metodologie sintetiche di nanocristalli applicabili a livello industriale. Prototipi e analisi chimico-fisiche. Scale up in impianto pilota per la sintesi dei componenti nanostrutturati. Sviluppo di materiali refrattari Altri risultati Sintesi di ossidi di metalli nanocristallini (tipicamente usati come additivi di prodotti per l’edilizia) con controllo di forma e dimensioni Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Green Chemlab s.r.l. Partner di progetto Laboratori, studi di progettazione A.R.Chi.Mede s.r.l. Partner di progetto Lab s.r.l. Partner di progetto Refrasud International s.r.l. Partner di progetto
  12. 12. Immagini (foto delle strumentazioni e/o di prototipi,prodotti,impianti pilota) Sintesi di nanoparticelle di TiO2 Modulazione delle dimensioni di nanoparticelle di TiO2 Spray dryer TA5 TA6 TA1 TA2 TA3 TA4
  13. 13. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 4. Sviluppo di nuovi processi produttivi mediante l’uso di microtecnologie Risultati raggiunti Ricadute industriali • Lo sviluppo di processi in continuo a più basso costo e ridotto impatto ambientale di fondamentale importanza per le industrie chimiche. • La validità della tecnologia è un ulteriore aspetto che ha ricaduta su quelle industrie che al momento mostrano scetticismo verso i dispositivi microfluidici o che non sposano l’approccio «high risk – high gain». Altri risultati Visibilità a livello nazionale e internazionale del laboratorio di sintesi microfluidica. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto Itelpharma Ruvo di Puglia Interesse a sviluppare nuovi processi di sintesi Incontri informali Sanofi Aventis Brindisi Interesse a sviluppare nuovi processi di sintesi Incontri informali FIS Vicenza Custom synthesis di API Incontri informali Thalesnano Budapest Sviluppo tecnologie di produzione Incontri informali
  14. 14. Immagini Strumentazione per il monitoraggio «in-line» di processi sintetici. Consente di ridurre i tempi per lo sviluppo di un processo La strumentazione è parte integrante del laboratorio FLAME-Lab di recente istituzione presso il Dipartimento di Farmacia. Tale laboratorio, unico nel meridione, si pone l’obiettivo di offrire alle aziende know-how e supporto tecnologico per lo sviluppo di processi di sintesi più sostenibili e nuove metodologie di produzione. Strumentazione per lo sviluppo di sintesi in flusso continuo attraverso l’uso di microchip in vetro. Consente la produzione di molecole in maniera più sostenibile e conveniente.
  15. 15. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servizio 5. MEM4WIN “Ultrathin Glass Membranes for Advanced, Adjustable and Affordable Qudruple Glazing Windows for 0-Energy Buildings” ) Risultati raggiunti Sviluppo di tecniche per l’ottenimento di film di grafeni mediante deposizione chimica da fase vapore Ricadute industriali Fabbricazione di finestre con membrane di vetro ultrasottili ed a bassa dispersione termica, integrate con celle fotovoltaiche per la generazione di energia elettrica e collettore di energia termica solare per produzione di acqua calda, per edilizia a Energia Quasi Zero Altri risultati Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto LISEC (Austria) Partner di progetto PROFACTOR (Austria) Partner di progetto ENERGYGLAS (Germania) Partner di progetto DURST PHOTECHNIK (I) Partner di progetto TIGER COATINGS (Austria) Partner di progetto AIXTRON (UK) Partner di progetto
  16. 16. Spettroscopia ellissometrica Spettro ellissometrico del coefficiente di estinsione e del coefficiente di assorbimento del polimero PDTBTV fluorurato e non fluorurato mescolato (rapporto 1.1) Ellissometro spettroscopico per misure ex-situ delle proprietà ottiche di suoerfici e film sottili. Spettro ellissometrico del coefficiente di estinsione nel controllo delle proprietà plasmoniche di nanoparticelle di oro per l’applicazione nel fotovoltaico e nella SERS (Surface ehnanced Raman spectroscopy)
  17. 17. Ellissometro spettroscopico assemblato su reattore plasmochimico, per il monitoraggio dei processi di trattamento delle superfici e crescita di materiali. Monitoraggio in tempo reale del processo di fluorurazione del grafene a fluorografene con processo plasmochimico. RF cathode anode RF source Gas Graphene substrate Vacuum pump PLASMA SE light beam Spettroscopia ellissometrica Fn F-atoms
  18. 18. Le attività svolte al 31/12/2013 Attività/progetto/servi zio 6. Fabbricazione e caratterizzazione di film ottici sottili Risultati raggiunti Ricadute industriali • Sperimentazione di circuiti stampati optoelettronici in guide d’onda polimeriche per l’Optical Interconnection on Chip. • Caratterizzazione delle proprietà ottiche di riflessione di nano-strutture periodiche in oro su substrato di Silicio cristallino per la valutazione della “sensitivity” di sensori ottici plasmonici. Altri risultati • n.7 pubblicazioni sulle conoscenze sviluppate nell’attività di ricerca utilizzando le strumentazioni acquisite con il Progetto delle reti. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto IIT Lecce Interessata ai risultati della caratterizzazione ottica, realizza componenti nanostrutturati. Regolari contatti. US Army RDECOM Interessata alla progettazione di sensori ottici plasmonici Regolari contatti.
  19. 19. Fabbricazione di guide d’onda polimeriche Spin coater per guide d’onda polimeriche Microscopio ottico Guide d’onda polimeriche eccitate. Banco ottico Profilometro
  20. 20. Imprese coinvolte Tipo di contatto Frequenza di contatto MER MEC SpA Monopoli Partner interessato ai risultati del progetto. Regolari contatti. MASMEC SpA Modugno Partner interessato ai risultati del progetto. Regolari contatti. AVIO SpA Brindisi Partner interessato ai risultati del progetto. Regolari contatti. Attività/progetto/servi zio 7. Progettazione e implementazione di un inclinometro ottico in tecnologia plasmonica. PON MASSIME Risultati raggiunti Ricadute industriali • Sviluppo di strutture plasmoniche composte da array di aperture in uno strato metallico poste reciprocamente ad una determinata distanza per la realizzazione di sensori plasmonici. Altri risultati • n.7 pubblicazioni sulle conoscenze sviluppate nell’attività di ricerca utilizzando le strumentazioni acquisite con il Progetto delle reti. • Progetto di un inclinometro plasmonico. • Fabbricazione e caratterizzazione delle strutture plasmoniche realizzate.
  21. 21. INCLINOMETRO OTTICO IN TECNOLOGIA PLASMONICA Schema di principio dell’inclinometro n tecnologia plasmonica Array di nanoparticelle di oro depositato su Si Contorno periodico Contorno assorbente Au Aria Onda Piana λ = 622.5 nm λ = 788 nmλ = 607.5 nm Modi plasmonici accoppiati Modo plasmonico sull’interfaccia di Risonanza di apertura
  22. 22. Sito web della Rete: http:// di prossima attivazione Attività promozionali svolte Presentazione della rete al convegno internazionale FUTURMAT2 Riva Marina Resort 16-20 settembre 2012 Presentazione della rete allo SMART PUGLIA EXPO- SMAU Business Bari 6-7 febbraio 2013
  23. 23. Attività programmate • Progetto: • Celle Solari Polimeriche Processabili da Mezzi Acquosi: Dai Materiali Ai Moduli Fotovoltaici (Aqua-Sol) • AQUA-SOL si propone di contribuire al progresso del fotovoltaico organico (OPV) sviluppando materiali, metodi di caratterizzazione e processi per la fabbricazione di dispositivi fotovoltaici polimerici processabili da mezzo acquoso.
  24. 24. PUBBLICAZIONI L Carroccia, B Musio, L Degennaro, G Romanazzi, R. Luisi (2013). “Microreactor-Mediated Organocatalysis: Towards the Development of Sustainable Domino Reactions” Journal of Flow Chemistry, vol. 4, 29, (2013). Giovine, B. Musio, L. Degennaro, A. Falcicchio, A. Nagaki, J. Yoshida, R. Luisi “Synthesis of 1,2,3,4-Tetrahydroisoquinolines by Microreactor-Mediated Thermal Isomerization of Laterally Lithiated Arylaziridines” Chemistry-A European Journal, 19, 1872, (2013) G. V. Bianco , M. M. Giangregorio , M. Losurdo , P. Capezzuto , G. Bruno “Supported Faceted Gold Nanoparticles with Tunable Surface Plasmon Resonance for NIR-SERS” Advanced Funcional Materials, 22, 5081, (2012) H. Xu, R. A. Picca, L. De Marco, C. Carlucci, A. Scrascia, P. Papadia, B. F. Scremin, E. Carlino, C. Giannini, C. Malitesta, M. Mazzeo, G. Gigli, G. Ciccarella “Nonhydrolytic Route to Boron-Doped TiO2 Nanocrystals” European Journal of Inorganic Chemistry 1, 364, (2013) Ying-Cen Guo, Filippo De Angelis, Fabio Della Sala, Roberto Cingolani, Giuseppe Gigli, and Giuseppe Ciccarella, “Organic Dyes Containing A Triple Bond Spacer for Dye Sensitized Solar Cells: a Combined Experimental and Theoretical Investigation” Current Organic Chemistry, 15, 3535, (2011) N. Depalo, R. Comparelli, J. Huskens, M. J. W. Ludden, A. Perl, A. Agostiano, M. Striccoli, M. L. Curri "Phase Transfer of CdS Nanocrystals Mediated by Heptamine β-Cyclodextrin" Langmuir, 28, 8711,(2012) N. Depalo, P. Carrieri, R. Comparelli, M. Striccoli, A. Agostiano, L. Bertinetti, C. Innocenti, C. Sangregorio, M. L. Curri "Biofunctionalization of Anisotropic Nanocrystalline SemiconductorMagnetic Heterostructures" Langmuir, 27, 6962, (2011)
  25. 25. PUBBLICAZIONI Operamolla , S. Colella, R. Musio, A. Loiudice, O. Hassan Omar, G. Melcarne, Marco Mazzeo, Giuseppe Gigli, Gianluca M. Farinola, F. Babudri “Low band gap poly(1,4-arylene-2,5-thienylene)s with benzothiadiazole units: Synthesis, haracterization and application in polymer solar cells” Solar Energy Materials & Solar Cells 95 3490, (2011) G. Calò, A. Farinola, V. Petruzzelli, "Equalization in photonic bandgap multiwavelength filters by the Newton binomial distribution," J. Opt. Soc. Am. B 28, 1668 (2011). G. Calò, A. Farinola, V. Petruzzelli, ”Design and Optimization of High Sensitivity Photonic Interferometric Biosensor on Polymeric Waveguides” Progress in Electromagnetic Research Letters, 33, 151 (2012). G. Calò, D. Alexandropoulos, V. Petruzzelli, “Active WDM filters on dilute nitride quantum well photonic bad gap waveguide” Progress in Electromagnetic Research Letters, 35, 37 (2012). G Calò, M. Grande, D. Alexandropoulos, V. Petruzzelli, "Photonic band gap waveguide filters based on dilute nitrides" Physica Status Solidi C, 10, 567 (2013). G. Calò, V. Petruzzelli, “WDM Performances of two- and three- waveguide Mach-Zehnder switches assembled into 4x4 matrix router” Progress in Electromagnetic Research Letters, 38, page 1 (2013).
  26. 26. Contatti Prof. Francesco Babudri Dipartimento di Chimica Università degli Studi di Bari Aldo Moro Via Orabona 4 70125 Bari Tel 0805442075 e-mail francesco.babudri@uniba.it

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