Sviluppo di tecniche innovative per la fabbricazione di nanofili superconduttivi e caratterizzazione delle relative proprietà strutturali, magnetiche ed elettriche BANDO FIRB - PROGRAMMA "FUTURO IN RICERCA Anno 2008 Protocollo: RBFR08WT73 Linea di Intervento 1

Dati generali Tipologia del Progetto: BANDO FIRB - PROGRAMMA "FUTURO IN RICERCA Anno 2008 – Linea di Intervento 1 Coordinatrice del Progetto: Valentina Corato Ricercatrice t.d. presso ENEA Frascati, ROMA Durata del Progetto: 36 mesi Unità Operative: 1 – ENEA Frascati, Roma ( Divisione Superconduttività + Laboratorio per il Progetto Hydrogen and Fuel Cells ) 2 – CNR IMM Bologna (V. Morandi) Partner esterni: CNR ICB Pozzuoli Costo totale del Progetto: euro Finanziamento richiesto al MIUR: euro euro per contratti giovani ricercatori Costo totale dellUnità Operativa c/o IMM-BO: euro Finanziamento richiesto al MIUR per Unità Operativa c/o IMM-BO: euro

Descrizione complessiva del progetto 1.produzione di nanofili di materiale superconduttivo - MgB 2, Pb, Nb - tramite elettrosintesi ed elettrodeposizione, e deposizione per sputtering dc su matrici litografate con il microscopio a forza atomica (AFM). 2.caratterizzazione morfologica di cluster e di singoli nanofili tramite SEM e AFM per la messa a punto dei processi di sintesi. 3.analisi microstrutturale, microanalitica e composizionale tramite HREM, Nanodiffrazione, e Contrasto Z, EDX ed EELS al TEM e al SEM. 4.caratterizzazione magnetica in funzione della temperatura e del campo magnetico applicato tramite un magnetometro a campione vibrante (VSM). 5.misure di trasporto in funzione della temperatura e del campo magnetico esterno. 6.studio di fattibilità per una possibile applicazione dei nanofili superconduttivi nei campi biomedicale, sensoristico o per sistemi di rilevamento. Il progetto di ricerca ha l'obiettivo di produrre fili di diametro nanometrico con materiale superconduttore e di caratterizzarne le proprietà strutturali, elettriche e magnetiche con un'ampia gamma di tecniche diagnostiche, andando a studiare un campo della fisica dei solidi poco esplorato e potenzialmente in grado di presentare fenomeni rilevanti, sia da un punto di vista teorico che per le applicazioni nell'ambito dell'elettronica, dei rivelatori e dei bolometri superconduttivi.

Risultati attesi complessivi del progetto 1.produzione di campioni di nanofili in MgB 2, piombo e niobio con la corretta composizione e stechiometria (assenza di ossidi e fasi spurie) e struttura cristallografica uniforme; 2.sviluppo di protocolli sperimentali volti al controllo della dimensione dei diametri dei nanofili e del rapporto lunghezza/diametro; 3.osservazione delle transizioni di fase superconduttiva in funzione delle dimensioni dei nanofili e della composizione degli elettrodi e della loro resistenza nello stato normale (RN); 4.osservazione degli effetti di "Phase slip" dovuti ad attivazione termica o a tunneling quantistico macroscopico e confronto con i modelli teorici esistenti in letteratura; 5.implementazione di sensori basati su nanofili.

Gantt

Dati Unità di Ricerca IMM-Bologna Coordinatore dellUnità di Ricerca : Vittorio Morandi Durata dellattività dellUnità di Ricerca : 36 mesi Personale di Staff coinvolto: V. Morandi – 26 mesi uomo Personale a Contratto: 1 Assegnista di Ricerca – 3 anni Costo totale dellUnità di Ricerca: euro Cofinanziamento CNR: euro Finanziamento richiesto al MIUR per Unità di Ricerca : euro Incidenza del costo dellUnità di Ricerca sul totale del Progetto: 25 % Strumentazione che si prevede di acquistare: Sistema di Imaging Plates per TEM Costo stimato: euro Percentuale di ricaduta sul Progetto: 85 % euro

Compiti dellUnità di Ricerca IMM-Bologna 1.Caratterizzazione dei film sottili tramite HREM e Diffrazione Elettronica : step preliminare per guidare i processi tecnologici di realizzazione dei nanowires, ottimizzando il rendimento dei materiali in base alle loro caratteristiche strutturali e composizionali (composizione, uniformita' e dimensione degli strati, fasi cristallografiche, dimensioni dei cristalli e strain dei reticoli). 2.Caratterizzazione TEM dei nanowires volta allo studio delle proprieta' strutturali per lottimizzazione dei processi di sintesi e crescita (grado di cristallinita', l'uniformita' della composizione delle nanostrutture, misure delle dimensioni laterali e degli spessori, determinazione della forma, della dimensione e dell'orientazione cristallografica dei nanofili. 3.Caratterizzazione SEM – imaging e micoranalisi - dei nanowires volta allo studio delle proprieta' morfologiche e composizionali per l'ottimizzazione dei parametri di processo. 4.Analisi composizionale qualitativa e quantitativa dei nanofili tramite tecniche di imaging in Contrasto Z e tecniche spettroscopiche (EDX ed EELS). 5.Analisi complementari con tecniche interferometriche, in particolare olografia elettronica, per la verifica della presenza e la misura di microcampi elettrici e magnetici. Lo scopo finale dell'Unita' di Ricerca e' quello di caratterizzare, attraverso le diverse e complementari tecniche di microscopia elettronica che possono essere messe a disposizione, i materiali superconduttivi - MgB 2, Nb e Pb - sia nella forma preliminare di film sottili che in quella finale di nanofili.