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Dipartimento di Ingegneria – Università del Sannio

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Presentazione sul tema: "Dipartimento di Ingegneria – Università del Sannio"— Transcript della presentazione:

1 Analisi e caratterizzazione di materiali nanostrutturati per dispositivi e sensori
Dipartimento di Ingegneria – Università del Sannio CNR-INFM Coherentia, Napoli Distretto dei Materiali Polimerici IMAST, Portici Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

2 OUTLINE Cosa si intende per materiale nanostrutturato
Realizzazione di materiali nanostrutturati in matrici polimeriche Caratterizzazione Possibili applicazioni Conclusioni Appendice: Bismuto Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

3 Cosa si intende per materiale nanostrutturato
Un solido le cui dimensioni siano nell’ordine delle centinaia di nanometri ( m) o meno I Metalli in particolare su questa scala di dimensioni possono essere caratterizzati da nuove proprietà fisiche: Abbassamento del punto di fusione Superparamagnetismo Proprietà ottiche non-lineari Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

4 Utilità ??? Dobbiamo far si che le proprietà “nano” diventino macroscopiche Inseriamo il nanomateriale in una matrice polimerica Cerchiamo di ottenere una distribuzione uniforme di nanocariche Otteniamo un materiale ibrido Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

5 Realizzazione di materiali nanostrutturati in matrici polimeriche
Si utilizzano precursori metallici aggiunti alla matrice polimerica Mercaptidi: sono composti solfo-organici la cui struttura è costituita da un atomo metallico legato ad uno o più atomi di zolfo Sono caratterizzati da una sintesi piuttosto semplice e da un’elevata compatibilità con i polimeri Come metallo è stato impiegato Ferro Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

6 Mercaptidi Mercaptide ferroso: Fe(SC12H25)2 Fe(II)
Mercaptide ferrico: Fe(SC12H25)3 Fe(III) Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

7 Matrici polimeriche Polistirene e Polivinilcarbazolo (PVK)
Entrambi solidi a T amb e trasparenti alla luce inoltre il polistirene è termoplastico polistirene PVK Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

8 Realizzazione: fase finale
Mercaptide e polimero vengo sciolti in cloroformio e miscelati Trattati con ultrasuoni Trattati termicamente a 250° Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

9 Campioni Più o meno trasparenti a seconda della durata del trattamento
termico Dello spessore di qualche decimo di mm Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

10 Spin coating Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

11 Caratterizzazione Strutturale: Microscopia a trasmissione elettronica (TEM) - Diffrattometria a raggi X Ottica: Spettrofotometria Magnetica: Magnetomentro a campione vibrante (VSM) Magneto-Ottica: Pump-probe (working in progress) Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

12 TEM La Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM) permette di ottenere immagini d’elevata risoluzione (circa 3Ǻ) prodotte da elettroni ad alta energia (100 KeV) trasmessi su uno schermo fluorescente o su una lastra fotografica. Tali elettroni incidenti, altamente energetici, interagiscono con gli atomi del campione producendo una radiazione caratteristica, le particelle risultanti forniscono informazioni sulla caratterizzazione del materiale. L’ informazione è ottenuta dagli elettroni trasmessi, sia deviati sia non deviati, dagli elettroni secondari e retrodiffusi, e dai fotoni emessi Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

13 TEM Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

14 TEM polistirene-Fe(II)
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

15 TEM polistirene-Fe(III)
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

16 Diffrattometria a raggi X
In questa tecnica un fascio di raggi X (collimato da una o più fenditure) viene inviato sul campione da studiare ad un certo angolo di incidenza; dopo aver interagito con il materiale, i raggi X vengono poi raccolti dalla parte opposta rispetto al campione, con un opportuno rivelatore. Per effetto della diffrazione il fascio in uscita presenta dei massimi di intensità per alcuni angoli di incidenza/uscita che contengono informazioni sulla composizione e sulle fasi cristallografiche del materiale, sulle dimensioni dei cristalli, sugli strain del reticolo, sulle caratteristiche di bordo grano Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

17 Diffrattometria a raggi X
Polistirene - Fe(II) Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

18 Diffrattometria a raggi X
Polistirene - Fe(III) Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

19 Magnetite Fe3O4 2θ Nanocomposito (dǺ) Bulk Fe3O4 (dǺ) V. Pagliarulo
35.360 2.53 – 2.54 2.532 30.105 2.96 – 2.97 2.967 43.150 2.09 – 2.1 2.099 53.570 1.71 – 1.72 1.715 57.045 1.61 – 1.62 1.616 62.445 1.48 – 1.49 1.485 Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

20 Magnetite Fe3O4 Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

21 Spettrofotometria legge di Lambert-Beer V. Pagliarulo
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

22 Spettrofotometria polistirene-Fe(II)
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

23 Spettrofotometria polistirene-Fe(III)
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

24 Magnetometro a campione vibrante
Il campione è posto in un campo magnetico uniforme ( max 2 Tesla ) H induce nel campione un momento magnetico m Il campione viene fatto vibrare al una frequenza di qualche decina di Hz A causa di questa oscillazione una tensione viene indotta ai capi di apposite bobine di acquisizione poste a ridosso del campione medesimo. Questa tensione ha un valore proporzionale alla magnetizzazione M=nm Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

25 Magnetometro a campione vibrante
Pick-up coil Asta vibrante con campione Elettromagnete Sonda di Hall Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

26 Magnetometro a campione vibrante
Curva di isteresi Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

27 Magnetometro a campione vibrante
VSM Lake Shore 7404 Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

28 Magnetometro a campione vibrante
Polistirene Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

29 Magnetometro a campione vibrante Polistirene Fe(II) 3% in peso
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

30 Magnetometro a campione vibrante Polistirene Fe(II) 5% in peso
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

31 Magnetometro a campione vibrante Polistirene Fe(II) 10% in peso
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

32 Magnetometro a campione vibrante
Polistirene Fe(III) Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

33 Pump-probe Campione Linea di ritardo Beam-splitter Sorgente laser Pump
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

34 Pump-probe Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

35 Pump-probe MOKE Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

36 Applicazioni: rotazione di Faraday
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

37 Isolatore ottico – Modulatore ottico
45° Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

38 Isolatore ottico – Modulatore ottico
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

39 Conclusioni magnetiche
E’ stata messa a punto una tecnica per realizzare plastiche magnetiche I campioni realizzati hanno avuto un’ampia caratterizzazione E’ in corso la caratterizzazione di campioni con diversa matrice polimerica I materiali realizzati si prestano a molteplici impieghi nel campo della magneto-ottica Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

40 Bismuto Mercaptide di Bismuto Curva di magnetizzazione PS-Bi
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

41 Effetto Seebeck Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo

42 Contatti Vpagliar@unisannio.it 0824305579 0817682584 V. Pagliarulo
Benevento 13 dicembre 2007 V. Pagliarulo


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