DIECI ALLA MENO NOVE CONSIGLIA LA LETTURA DELLA RIVISTA:

mercoledì 14 dicembre 2011

Nanocristalli di silicio e dendrimeri per un fotovoltaico di nuova generazione.



Fonte immagine: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Dendrimer_ChemEurJ_2002_3858.jpg/230px-Dendrimer_ChemEurJ_2002_3858.jpg


Nella fisica dei semiconduttori, una banda proibita indiretta, detta anche bandgap indiretta, è una banda proibita nella quale l'energia minima nella banda di conduzione è spostata di un vettore k relativo alla banda di valenza. I semiconduttori che posseggono una banda proibita indiretta sono inefficienti nell'emissione di luce, perché ogni elettrone presente nella banda di conduzione si assesta velocemente all'energia minima di quella banda, e pertanto l'elettrone non può riguadagnare la banda di valenza per ricombinazione radiante.
Quindi, per quanto detto, si può affermare che il silicio cristallino è un semiconduttore inefficiente per le applicazioni energetiche, quali quelle legate alla conversione fotovoltaica di radiazione solare in energia elettrica. Da qualche lustro la ricerca fondamentale ha individuato nuovi filoni di studio che potrebbero avviare lo sviluppo di una nuova tecnologia fotovoltaica di terza generazione a base silicio (così come una nuova tecnologia integrata micro-/opto-elettronica e fotonica). Questa prospettiva si basa sui fenomeni di confinamento spaziale della funzione d’onda elettronica, così come osservati in nano cristalli di silicio. Il confinamento spaziale modifica in modo radicale la struttura elettronica del nano-sistema, eliminando la presenza della gap elettronica indiretta. Questa eliminazione della gap elettronica indiretta contribuisce ad aumentare l’efficienza di assorbimento del materiale intrinseco. Per ottimizzare sia le proprietà elettriche che quelle ottiche del nuovo e futuribile materiale, si deve ricorrere ai dendrimeri. Il dendrimero [dal greco déndron, albero+méros, parte] è un tipo di polimero a struttura ramificata, tale da ricordare la parte superiore di un albero (la chioma privata delle foglie). La struttura dei dendrimeri si estende sulla scala nanometrica (tipicamente da 1 a 100 nm). L’interazione tra i due materiali descritti, ovvero i nano cristalli di silicio ed i dendrimeri, ha notevoli possibilità di esaltarne le rispettive proprietà, in modo da realizzare un materiale fotovoltaico con un’efficienza maggiore di quella attualmente disponibile, che si aggira solitamente attorno al 15%. I vantaggi di questa nuova generazione di fotovoltaico possono essere sintetizzati dall’ auspicabile miglioramento delle proprietà elettriche (trasporto e cariche) e ottiche (assorbimento e raccolta di luce) rispetto ai wafer di silicio attualmente utilizzati e commercializzati. Un altro vantaggio è l’utilizzo di materiali meno pericolosi, perché tra le possibili alternative per il solare di terza generazione, alcuni ricercatori stanno studiando l’utilizzo di nanocristalli di seleniuro di cadmio (CdSe), con la controindicazione ambientale che il cadmio a differenza del silicio è molto più tossico.


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martedì 13 dicembre 2011

Carbomat, conclusa la seconda edizione del workshop sulle nanotecnologie del CNN-IMM




Giunge alla redazione di Dieci alla meno nove un comunicato stammpa dalla INpress, un ufficio stampa costituito da una rete di freelance che si occupa di comunicazione aziendale in out-sourcing. La INpress nasce nel 2007 a Modica (RG), dall’esperienza pluriennale di giornalisti e di specialisti della comunicazione ed estende la propria attività alle province di Ragusa, Siracusa e Catania.

COMUNICATO STAMPA

Si è conclusa oggi al Museo Diocesano di Catania la seconda edizione di “Carbomat”, il workshop internazionale sulle nanotecnologie organizzato da Silvia Scalese e Antonino La Magna, ricercatori dell'Istituto per la Microelettronica e Microsistemi del Consiglio Nazionale delle Ricerche, sezione di Catania.

L’iniziativa ha offerto un'importante occasione di confronto e condivisione fra scienziati provenienti da tutto il mondo ma anche un'autorevole vetrina per istituzioni pubbliche e aziende private che operano nel comparto tecnologico.

Oltre cinquanta studiosi nelle loro relazioni hanno presentato una vasta panoramica sulle applicazioni dei nanotubi di carbonio in sensori ambientali ad alta sensibilità e hanno messo in luce le potenzialità tecniche, energetiche e ambientali dei sistemi di carbonio a bassa dimensionalità.

Soddisfatto per l'esito di “Carbomat” Antonino La Magna, uno dei promotori dell'iniziativa: «Anche quest'anno abbiamo avuto relatori di altissimo livello – ha commentato lo studioso del CNR-IMM – che hanno prodotto studi di notevole importanza per le applicazioni future».

Durante la “tre giorni” catanese sono emersi scenari fortemente innovativi capaci di mutare rapidamente il volto al mondo della tecnologia, della diagnostica e della medicina.

«Si è discusso di sensoristica ambientale ad alta sensibilità e di nanomedicina – ha continuato La Magna – non solo di “drug-delivery” (sistemi che consentono un rilascio controllato di medicinali in una specifica parte del corpo), ma anche di microchip impiantati nel corpo di malati cronici capaci di somministrare regolarmente il farmaco secondo le dosi prescritte».

Gli scienziati hanno posto l’accento sulla necessità di “fare sistema” con le industrie del settore distribuite sul territorio.

«Oltre alla ST Microelectronics – ha spiegato Silvia Scalese del CNR-IMM – abbiamo stretto rapporti di collaborazione con altre aziende e numerosi enti hanno mostrato interesse per le relazioni presentate durante il workshop. Rispetto allo scorso anno la ricerca teorica, comunque indispensabile per i nostri studi, è stata affiancata dalle applicazioni sperimentali che consentono anche ai non addetti ai lavori di apprezzare l'avanzamento delle ricerche».

Nel congedarsi, gli organizzatori hanno dato appuntamento per l'anno prossimo con una edizione completamente rinnovata che sarà distribuita su più città e coinvolgerà diversi poli universitari.

“Carbomat” si è svolto in collaborazione con DCA Instruments, Assing group e Sigma - Aldrich, con la partecipazione di Actinium Chemical Research srl e delle Università degli Studi di Catania, Messina, Cagliari, L'Aquila, Milano, Reggio Calabria, Roma Tor Vergata, Roma Sapienza e Trieste.


La redazione di Dieci alla meno nove esprime tutto il suo apprezzamento per la lodevole iniziativa scientifica.

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martedì 6 dicembre 2011

Ricerca nanotech tutta italiana svela una nuova proprietà del silicio

Una delle riviste scientifiche più prestigiose nel settore delle ricerca fisica su nuovi materiali – ha pubblicato un’importante scoperta che cambia quello che fin’ora si pensava di sapere sul silicio. Un gruppo di ricercatori afferenti al Civen - Coordinamento Interuniversitario Veneto per le Nanotecnologie, braccio scientifico di Veneto Nanotech - alle Università di Trento, di Brescia, di Modena e Reggio Emilia e alla Fondazione Bruno Kessler di Trento, coordinati dal Prof. Lorenzo Pavesi di Trento, ha dimostrato che deformando la struttura cristallina del silicio si inducono proprietà ottiche nuove. Tale pioneristica ricerca estende le potenzialità della Fotonica in Silicio (scienza che studia il modo di controllare la propagazione della luce) in direzioni finora ritenute impossibili. Il risultato della ricerca permetterà in futuro di rendere internet e le comunicazioni in generale più veloci poiché i punti di connessione e le centrali di elaborazione dati lavoreranno con performance irraggiungibili allo stato attuale.

Il silicio, uno degli elementi più abbondanti sulla crosta terrestre (presente in grande quantità per esempio nella sabbia e altri minerali), costituisce il materiale di base per la fabbricazione dei microprocessori dei PC, fotocamere digitali, elettronica di consumo in generale e panelli solari. La prossima frontiera dell’evoluzione dell’elettronica consiste nell’unione fra la fotonica e l’elettronica in modo da poter sfruttare al massimo le capacità di calcolo dell’elettronica con le velocità nella trasmissione di dati digitali propri della fotonica. L’elettronica, infatti, è la tecnologia alla base dei computer mentre la fotonica è la tecnologia alla base di internet. Avremo quindi la possibilità di accedere ad enormi quantità di dati elaborati e scambiati virtualmente alla velocità della luce.

Nel lavoro appena uscito in Nature Materials, il team di ricercatori ha aperto una nuova direzione di ricerca ribaltando un paradigma fino ad ora ritenuto solidissimo. E’ stato dimostrato, infatti, che una guida di luce in silicio deformata permette di creare luce (fotoni) di energia più alta (esattamente il doppio) rispetto alla luce inserita nella guida. Simulazioni della struttura al livello atomico mostrano che la pressione applicata trasforma la struttura atomica – rompendone la sua simmetria – e così lo fa diventare un materiale ottico non-lineare. Tale fenomeno è molto interessante poiché permette di produrre sorgenti di luce con colori che possono coprire regioni ottiche attualmente inesplorate, di abilitare dispositivi a controllo completamente ottico - dove la luce controlla la luce - e di ingegnerizzare interruttori ottici ad altissima velocità. Tutti dispositivi che potranno essere integrati nel silicio e quindi prodotti in numeri elevati a bassi costi.

Il gruppo condotto dal prof. Pavesi ha posto le basi per questa proficua collaborazione che oltre a svolgersi nei centri di ricerca trentini, ha coinvolto anche i ricercatori che lavorano a Venezia presso i laboratori Nanofab di Veneto Nanotech, i fisici teorici computazionali dell’Università di Modena e Reggio Emilia e gli ingegneri delle telecomunicazioni dell’Università di Brescia, formando in tal modo un team di scienziati in grado di coprire tutta la filiera della ricerca: dalla concezione dell’esperimento, alla fabbricazione del dispositivo, alla caratterizzazione e al test dello stesso fino alla completa comprensione del fenomeno fisico che è stato presentato ad una delle più prestigiose riviste scientifiche internazionali.

Tale contributo è stato reso possibile in primis da un finanziamento della Provincia Autonoma di Trento partito ancora nel 2008, che all’interno dell’ultimo Bando Grandi Progetti del Fondo Unico per la Ricerca PAT ha permesso di creare e finanziare una proficua collaborazione scientifica fra i due enti di ricerca territoriali. La collaborazione con Brescia ha avuto luogo nell’ambito di un progetto finanziato dalla Fondazione Cariplo.



Maggiori informazioni sullo studio – dal titolo “Second-harmonic generation in silicon waveguides strained by silicon nitride” – sono disponibili sul sito web di Nature Materials a partire dalle ore 19.00 di domenica, 4 dicembre (fino a quel momento la notizia è da considerarsi sotto embargo) http://www.nature.com/nmat/index.html


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