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Articolazione Regionale

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					DCSPI
Programmazione Operativa




      Articolazione
       Regionale
   delle attività del CNR

                    2008




 Consiglio Nazionale delle Ricerche
           DCSPI
           Programmazione Operativa




                                 REGIONE
        FRIULI – VENEZIA - GIULIA

Istituto esecutore di attività svolte nella Regione Friuli-Venezia-Giulia:
ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA DELLA MATERIA
(Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS)
DCSPI                      Articolazione regionale delle Attività 2008
Programmazione Operativa   Regione Friuli-Venezia-Giulia




     Provincia di Trieste
DCSPI                      Articolazione regionale delle Attività 2008
Programmazione Operativa   Regione Friuli-Venezia-Giulia
                DCSPI                                                 Articolazione regionale delle Attività 2008
                Programmazione Operativa                              Regione Friuli-Venezia-Giulia



Modellizzazione di sistemi a molti corpi classici e quantistici in presenza di forte correlazione
e disordine

Descrizione generale
Progetto:                     Sistemi e materiali complessi
Tipologia di ricerca:         Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:           Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:    Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:   Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:        SORELLA SANDRO

Risultati conseguiti
Nell’ anno in corso ci sono stati significativi progressi per la simulazione di sistemi fortemente correlati su
reticolo e su continuo. Le competenze acquisite nella simulazione numerica, riconosciute a livello
internazionale, sono state indirizzate principalmente per comprendere le affascinanti proprietà fisiche che
appaiono quando la correlazione elettronica diventa molto forte, come la superconduttività ad alta Tc, gli
isolanti di Mott, i liquidi di spin, liquidi e sistemi amorfi classici e le proprietà di piccole molecole basate
sull’atomo di Carbonio, che sono difficili da trattare con tecniche di campo medio quali l’ Hartree-Fock o l’
LDA nell’ambito della teoria del funzionale densità.
Tale attività è documentata da numerose pubblicazioni su riviste internazionali.
Risorse strumentali
Utilizziamo un cluster di computer Opteron per simulazioni di sistemi a molti corpi correlati, utilizzando anche
calcolo parallelo.
Punti critici
Avremmo potuto affrontare tematiche di ricerca ben più ambiziose con un adeguato sostegno finanziario. Non
abbiamo potuto bandire un assegno biennale. Inoltre i bandi sono in Italiano e non sono utilizzabili per la
stragrande maggioranza di candidati stranieri.
Collaborazioni
Collaborazioni in corso sono con
−    C. Umrigar (Cornell University),
−    D. Alfè (london College),
−    C. Filippi (Leiden Un.),
−    M. Casula (UIUC Usa),
−    C. Attaccalite (Un. San Sebastian),
−    L. Guidoni (Rome La Sapienza),
−    F. Mila (Losanna Univ.),
−    M. Capello (Toulouse Univ.).
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell’anno corrente
L’attività di ricerca potrebbe essere agevolata notevolmente con un maggior sostegno finanziario, che
consentirebbe l’acquisizione di due borse postdoc l’anno invece di una come avuta nel 2007 e di materiale
inventariabile necessario per la grande mole di calcolo numerico che si svolge in questa unità.
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                Programmazione Operativa                              Regione Friuli-Venezia-Giulia



Ottica e spettroscopia nell’intervallo spettrale UV-X soffici

Descrizione generale
Progetto:                     Ottica, Fotonica e Plasmi
Tipologia di ricerca:         Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:           Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:    Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:   Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:        NANNARONE STEFANO

Risultati conseguiti
−    Studio della prestazione ottica di strutture multistrato Si/Sc, Si/Si3N4/Sc/Si3N4.
−    Determinazione della rugosità di interfaccia in multistrati Mo/B4C/Si/B4C e sua dipendenza dalle
     condizioni di crescita.
−    Stabilità termica delle prestazioni ottiche di multistrati Mo/Si.
−    Costanti ottiche nell’intervallo Uv-raggi X soffici di Yb, Ce, Pr, Eu.
−    Proprietà dell’interfaccia sepolta Ru-Si.
−    Polarimetria nell’intervallo UV-raggi X soffici con ottiche multistrato.
−    Morfologia e struttura elettronica di fluoruri ultrasottili e filiformi su Si.
−    Morfologia e struttura elettronica di particelle di Ga.
−    Effetti di confinamento in strati sottili di polistirene.
−    Crescita strato per strato di La1-xSrxMn03 .
−    Misura del dicroismo magneto-ottico alla soglia Mn L2,3 in La1-xSrxMn03.
−    Modellizzazione del pentacene su Ag(111).
−    Modellizzazione della formazione di ossido di Ni su Pt(111) in processi industriali.
−    Modellizzazione della funzionalizzazione superficiale di elettrodi metallici.
−    Stati elettronici vuoti del SiC(100)3x2.
−    Messa in opera del canale di luminescenza su BEAR.
−    Fine del commissioning del sistema MBE OxidesMBE e sua piena operatività.
−    [si veda anche http://www.gfms.unimore.it/sl
Risorse strumentali
La Commessa gestisce la beamline INFM-CNR BEAR presso Elettra, l’apparato di crescita per MBE Oxides
MBE e l’apparato per fotoemissione inversa SIPE – entrambi presso il laboratorio nazionale TASC INFM-CNR.
La Commessa si avvale anche dell’apparato per spettroscopia elettronica di superfice presso il Dipartimento di
ingegneria dei materiali e dell’ambiente dell’Università di Modena e R.E..
Alcune attività sono svolte utilizzando facilities di luce di sincrotrone in aggiunta ad Elettra.
La Commessa si avvale inoltre dei servizi tecnici del laboratorio nazionale TASC e delle facilities strumentali da
ivi disponibili.
Si veda anche http://www.gfms.unimore.it/slos.htm.
Punti critici
L’attività della Commessa si è svolta secondo le linee ed il progetto scientifico e temporale previsto.
D’altra parte tale situazione è costantemente a rischio per la precarietà di ricercatori giovani professionalmente
formatesi nel corso degli anni.
Inoltre l’attività è fortemente dipendente dalle strutture tecniche del laboratorio nazionale TASC. Un punto di
elevata preoccupazione che può rapidamente tradursi in una criticità molto seria è costituito dalla precarietà
del personale tecnico amministartivo e della sostanziale impossibilità, con le attuali risorse, di poter procedere
ad un turn-over con la conseguente perdita di preziose competenze formatesi in anni di lavoro.
Collaborazioni
−    INFN Lab. Naz. Legnaro
−    Laboratoire de Chimie Physique - Matière et Rayonnement
−    UMR/CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Paris
−    Institure d’Optique, Groupe Systèmes et Composants Optiques, Equipe Optique X-UV, Palaiseau
−    Media Lario Technologies
−    LUXOR-INFM – Dip. Ing.dell’Informazione Univ. di Padova
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−   Dipartimento di Elettronica, Univ. di Pavia
−   Dipartimento di Fisica, Univ. Bologna
−   Ioffe Physico-Technical Institute, St Petersburg
−   Dipartimento di Fisica Università La Sapienza, Roma
−   Sincrotrone Trieste
−   European Synchrotron Radiation Facility
−   Institut de Ciencia de Materials de Barcelona (CSIC), Bellaterra
−   Dipartimento di Chimica, Univ. Firenze
−   Istituto di Struttura della Materia -CNR
−   Saha Institute of Nuclear Physics, Kolkata, India
−   Dipartimento Chimica, Univ. Modena e R. E.
−   IFW-Dresden,
−   Institute of Solid State Physics, TU Dresden
−   Instituto de Física Aplicada, CSIC, Madrid
−   Univ. di Roma – Tor Vergata, Dip. di Ingeneria Meccanica, Roma.
−   CNR- Istituto di Cibernetica "E. Caianiello", Pozzuoli
−   Dept. of Physics, Univ. of Illinois – Urbana/Champaign, USA.
−   Politecnico di Milano, Dip. di Fisica, Como (MI).
−   IFN-CNR Unità di Trento, Trento
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Studio della correlazione fra proprietà strutturali e morfologiche di film ultrasottili
(psudomorfismo, epitassia) e loro proprietà elettroniche e magnetiche

Descrizione generale
Progetto:                     Materiali, sistemi e dispositivi magnetici e superconduttori
Tipologia di ricerca:         Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:           Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:    Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:   Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:        PANACCIONE GIANCARLO

Risultati conseguiti
a) Misura delle caratteristiche Mott-Hubbard nell’interfaccia Sn/Si(111)
b) Analisi dell’evoluzione delle correlazioni elettroniche in cuprati (con drogaggio Pb)
c) Dimostrazione, tramite misura della superficie di fermi, del trasferimento di carica elettronica tra stati di
   superficie e di volume nel berillio
d) analisi dello strain magnetico nell’interfaccia MnAs/GaAs(111) e sua influenza su Tc.
I risultati dei punti a,b,c,d sono stati pubblicati in Phys. Rev. Letters. ,10 articoli sono stati pubblicati presso
riviste internazionali, 5 articoli sottomessi presso riviste internazionali, 2 Highlights pubblicati (ESRF ed
ELETTRA)
−     Misura degli effetti di screening non locale in electron-doped cuprates (film e cristalli di NCCO), manganiti,
      rutenati, vanadati.
−     Accoppiamento magnetico tra film sottili epitassiali e semiconduttori magnetici diluiti. In relazione ai
      risultati ottenuti, un brevetto è stato depositato in collaborazione con Università di Regensburg ed ETH di
      Zurigo (40% del brevetto è a carico di INFM).
−     Crescita ed analisi di perovskiti per epitassia.
−     Messa a punto e test dell’elettronica di acquisizione e controllo per spettroscopia STM/STS

Collaborazioni
Prescindendo dall’attività svolta da users esterni, che derivano dai proposals approvati (la beamline APE è
aperta agli utenti per il 70% del beamtime disponibile, con una media di 25 esperimenti/anno effettuati dopo
approvazione del review panel di ELETTRA), segue una lista delle collaborazioni nazionali ed internazionali
sviluppate su specifici soggetti.
−    Interfacce magnetiche (2D, < 2D)
     P. Torelli, Centro S3 – INFM - CNR Univ. Modena
     M. Marangolo, Univ. Paris VI, Francia
     X.F. Jin, Fudan Univ. Shangai, Cina
−    Ossidi complessi, ossidi ferromagnetici
     F. Offi Univ. Roma III, CNISM
     A. Vecchione, SuperMAT, Salerno
     A. Damascelli, UBC, Vancouver, Canada
     D.D. Sarma, IACS, India
−    Nanoaggregati, confinamento elettronico
     C. Carbone ISM- Sezione di Trieste
     D.L. Feng, Fudan University, Shanghai, China
−    Studio STM ed ARPES sul sistema Pentacene/Cu(119) stepped
     M.G. Betti, C. Mariani, Roma La Sapienza
     K. Sakamoto, Chiba Univ., Japan
−    Proprietà elettroniche di ossidi di metalli di transizione
     C. Fadley (Univ. Davis, CA, US))
     O. Tjernberg, KTH, Svezia
−    Semiconduttori Magnetici Diluiti
     C.H. Back, Univ. Regensburg, Germania
     D. Pescia, ETH-Zurich, Svizzera
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Sviluppo di strumentazione e di metodologie sperimentali avanzate per lo studio delle
proprieta strutturali dei materiali con raggi X da sincrotrone

Descrizione generale
Progetto:                       Materiali, sistemi e dispositivi magnetici e superconduttori
Tipologia di ricerca:           Progetti di sviluppo competenze
Istituto esecutore:             Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:      Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:     Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:          MOBILIO SETTIMIO

Risultati conseguiti
Si citano qui due studi che hanno fornito risultati notevoli.
−     Nanofili di GaAs drogati con Mn
      La crescita di nanofili di semiconduttore viene catalizzata depositando un sottile strato metallico (oro
      solitamente) prima del semiconduttore. In questo esempio l’uso della spettroscopia d’assorbimento di
      raggi X ha mostrato come, usando Mn come metallo catalizzatore, questo si inserisca nella matrice di GaAs
      dei nanofili creando dei legami chimici Mn-As. Ulteriori studi sono in corso per caratterizzare il sistema su
      diversi substrati, temperature di crescita e strati iniziali di manganese.
−     Proprietà termiche strutturali in cluster di Au .
      È stato studiato l’andamento in funzione della temperatura della distanza a primi vicini di cluster di Au in
      vari campioni di dimensioni nanometriche. I risultati hanno mostrato che la struttura anche alle
      dimensioni più piccole resta fcc come quella del metallo bulk e che il parametro reticolare mostra un
      andamento con la temperatura inferiore a quello del metallo bulk; alle dimensioni più piccole si osserva la
      presenza di una dilatazione termica negativa
Risorse strumentali
La commessa ha in carico la gestione complessiva della beamline GILDA e delle sue stazioni sperimentali.
Inoltre dispone di strumentazione complementare situata sia a Grenoble sia nelle sedi Universitarie che
collaborano al progetto; gli strumenti principali sono un diffrattomemtro per raggiX, una sorgente per cluster,
un AFM.
Punti critici
Il punto critico principale che la commessa incontra è la carenza del personale, in particolare del personale
tecnico. Inizialmente lavoravano nell’ambito della commessa un meccanico/progettista ed un elettronico a
tempo indeterminato e dun amministrativo a tempo parziale. Attualmente il meccanico ha ottenuto il
trasferimento a Palermo, l’ elettronico si occupa della amministrazione stante l’assenza dell’amministrativo a
tempo parziale. Una beamline complessa come GILDA ed un laboratorio di supportoall’utenza come l’OGG
non possono sopravvivere senza poter disporre di personale tecnico.
Altro punto critico è l’invecchianento di due elementi cruciali come il monocromatore ed il rpimo specchio
della linea. Per poter reggere la concorrenza scientifica sia delle altre linee di ESRF sia delle linee in via di
completamento sulle nuove macchine nazionali è assolutamente necessario che entro un paio di anni si
proceda allasostituzione di entrambi gli elementi con elementi moderni di nuova concezione.
Collaborazioni
La Commessa è basata su una pluriennale collaborazione istituzionalizzate che coinvolge il CNR, l’INFM-CNR
e l’Istituto do Fisica Nucleare. Le strutture che hanno collaborato alla realizzazione della strumentazione della
commessa sono i Laboratori Nazionali di Frascati dell’ INFN, l’ Istituto di Struttura della Materia del CNR, e di
Dipartimenti di Fisica di diverse Università e precisamente de L’Aquila, Roma TRE, Trento, Camerino, Parma,
Roma "La Sapienza", Roma TorVergata. Attualmente collaborano alla commessa i Dipartimenti di Bologna,
Roma TRE, Trento. La commessa fornisce anche supporto tecnico scientifico ai gruppi di varie Università tra
cui Bologna, Trento, Parma, Roma (I, II, TRE), Palermo, Catania, Torino, Padova, Venezia, Perugia, Genova,
Trieste, Modena, Firenze, l’Aquila, Camerino. L’OGG collabora inoltre con ESRF,ILL,Univ. Urbana, Univ.
Bath, ISIS, Univ. Madrid, ITS-Lisbona, LEPES-CNRS, LETI-CEA
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell’anno corrente
Non ci sono state rilevanti discostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate, si cita solo qui il disagio per il
ritardato arrivo dei finanziamenti sia interni sia esterni.
                DCSPI                                                 Articolazione regionale delle Attività 2008
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Studi su sistemi fermionici pesanti

Descrizione generale
Progetto:                       Materiali, sistemi e dispositivi magnetici e superconduttori
Tipologia di ricerca:           Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:             Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:      Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:     Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:          PARMIGIANI FULVIO

Risultati conseguiti
I risultati conseguiti sono riportati nelle segenti pubblicazioni
−     M. Finazzi et al, Surf. Sci. Reports 62 (2007), 337-371
−     V. Brouet, et al., Phys. Rev. B 76 (2007), 100403
−     B.P. Doyle et al., Phys. Rev. B 75 (2007), 235109
−     C. Cartier dit Moulin, et al. , Angewandte Chemie Intern. Edit. 46 (2007), 1287-1289
−     F. Bondino et al., Phys. Rev. B 75 (2007), 195106
−     L. Sangaletti et al., Phys. Rev. B 75 (2007), 153311
−     M. Zangrando, et al. , Phys. Rev. B 75 (2007), 233402
−     E. Carleschi et al.,Surf. Sci. (2007), in press
−     F. Bondino et al., J. Phys.: Cond. Mat. 19 (2007), 186219
−     K. Schulte et al., Adv. Materials (2007), in press
Risorse strumentali
−    Beamline BACH ed end-station relative.
−    Beamlne APE
−    Beamtime effutate a SLS, ESRF BESSY II.
Punti critici
Non si sono rivelati punti critici di particolare rilievo.
Collaborazioni
−    ARPES: Z.X. Shen, K. Shen– Stanford University (USA) Z. Hussain – ALS (USA) C. Fadley – UC Davis CA
     (USA)
−    SPETTROMETRO FLUORESCENZA D. Cocco – Sincrotrone Trieste (Italy)
−    MICROSCOPIE M. Kiskinova, B. Kaulich – Sincrotrone Trieste (Italy) E. Di Fabrizio – TASC-INFM (Italy)
−    RIXS Christof Woell Ruhr-Universitaet Bochum (Germany)
−    SILICIURI: D. Van der Marel (Dip. di Fisica- Università di Ginevra)
−    MANGANITI L. Malavasi, G. Flor – Dept. of Chemistry and Physics, University of Pavia (Italy)
−    FULLERENI A. Goldoni – Sincrotrone Trieste (Italy)
−    COBALTATI V. Brouet Laboratoire de physique des Solides Université Paris-Sud,Orsay (France)
−    RUTENATI: A. Damascelli University of British Columbia - Vancouver (Canada)
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell’anno corrente
non si sono verificati scostamenti significativi
                DCSPI                                                  Articolazione regionale delle Attività 2008
                Programmazione Operativa                               Regione Friuli-Venezia-Giulia



Proprietà elettroniche e strutturali di sistemi a bassa dimensionalità

Descrizione generale
Progetto:                      Nanoscienze e nanotecnologie
Tipologia di ricerca:          Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:            Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:     Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:    Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:         MORGANTE ALBERTO

Risultati conseguiti
Estensione dei risultati ottenuti per i film autoassemblati di alcantioli su Au(111) dal CH3S a catene più lunghe
(C6) e ruolo di adatomi e vacanze. Determinazione di tempi di trasferimento di carica per film di molecole di
PTCDA all’interfaccia con substrati semiconduttori e metallici; formazione di stati di interfaccia. Formazione di
nanofili di aminoacidi su Ag(111); creazione di reticoli periodici di nanofili e studio delle proprietà strutturali ed
elettroniche, determinazione delle stato chimico delle molecole. Caratterizzazione elettronica e morfologica
della interfaccia pentacene/rame. Individualizzazione delle molecole che interagiscono fortemente con il
substrato tramite visualizzazione STM delle modifiche dei orbitali molecolari. Studio dei conformeri della
prolina in funzione della temperatura e della struttura elettronica della fenilalanina, tiossina e criptofano.
Caratterizzazione delle basi del DNA in fase gassosa. Prime misure su cluster di carbonio selezionati in massa in
fascio supersonico. Parametri non dipolari nella fotoionizzazione delle shell di valenza di N2. Transizioni
proibite di dipolo in Xe e misure di vite medie in He con esperimenti di pump-probe.
Risorse strumentali
Per il conseguimento dei risultati scientifici riportati sono state ampiamente utilizzate tutte le risorse
sperimentali disponibili (principalmente le 3 beamline). L’ampia combinazione di tecniche sperimentali
utilizzabili nell’ambito della commessa si è rivelata cruciale per il raggiungimento di risultati scientifici
rilevanti. In particolare il nuovo rivelatore bidimensionale per l’analizzatore di elettroni si è rivelato
fondamentale per lo studio di sistemi organici altamente sensibili al danneggiamento da radiazione con la
spettroscopia di fotoemissione. Per gli studi su molecole di interesse biologico in fase gassosa si è rivelata
estremamente importante l’uso off-line di una camera sperimentale, attrezzata con una lampada ad He, che ha
permesso l’ottimizzazione delle condizioni per la produzione del fascio effusivo ed una preliminare
caratterizzazione.
Punti critici
Per sfruttare fino in fondo le possibilità di determinazione strutturale offerte dalla diffrazione di raggi X ad
incidenza radente è necessario ridurre i tempi di acquisizione dei cosiddetti rod scans in modo da ridurre
anche il flusso integrato necessario all’acquisizione di una misura completa. Infatti i sistemi organici somo
molto sensibili al danneggiamento da radiazione. P er raggiungere questo scopo si intende acquisire un
rivelatore per raggi X parallelo che dovrebbe ridurre i tempi di acquisizione di quasi un ordine di grandezza.
Per estendere il range energetico degli esperimenti di pump-probe con il laser accoppiato alla linea di
fotoemissione in fase gassosa è necessario acquisire un cristallo per la generazione della seconda armonica e
sviluppare un sistema di controllo della stabilità della lunghezza d’onda per esperimenti con lunghi tempi di
acquisizione.
Collaborazioni
Nanocenter della Columbia University New York. Università della British Columbia, Vancouver Canada;
Universitè Pierre et Marie Curie (Paris, F); University of Ljubljana (SLO); University of Nova Gorica (SLO);
Università di Princeton (USA); Università tecnica di Monaco. Università di Erlangen; Università Cattolica di
Brescia; Università di Genova; Università di Milano Bicocca; Università di Roma3, ICTP (Trieste); SISSA
(Trieste); Università di Firenze; Università di Milano; Università di Roma; CNR-IMIP; CNR-ISM, Università di
Trieste, CNRS-LCAM (Paris F), Inorganic Chemistry Laboratory-Oxford (GB), KTH Stockholm (S), Manchester
University (GB), State University of Aerospace Instrumentation ( St. Petersburg RU), ETH Zurigo; Università di
Zurigo; Università di Regensburg; Università di Perugia; SOLEIL.
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Nanoscienza per applicazioni Biomediche e Tecnologiche

Descrizione generale
Progetto:                      Nanoscienze e nanotecnologie
Tipologia di ricerca:          Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:            Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:     Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:    Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:         DI FABRIZIO ENZO MARIO

Risultati conseguiti
Finanziamenti: partecipazione a tre progetti europei FP7 (NANOSCALE e NAPANIL e studio di fattibilità NFFA,)
.
Risultati scientifici sono stati progettati e realizzati:
−    dispositivi nanofotonici e plasmonici per applicazioni nel campo della sensoristica medicale, delle
     telecomunicazioni e della fisica di base;
−    sistemi microfluidici per studi di cinetica delle reazioni chimiche su scala del microsecondo;
−    superfici nanostrutturate 3D per studi sulla bagnabilità delle superfici e ottiche diffrative-rifrattivi (3D) a
     contrasto di fase per microscopia a raggi X;
−    sensori MEMS per la rivelazione e lo studio di singole molecole con particolare attenzione ai nanotubi di
     carbonio.
−    molteplici setup basati su optical tweezers per applicazioni del campo biomedicale e loro uso integrato a
     sistemi spettroscopici micro-raman, micrio-SAXS ed a fluorescenza (misure di forze nel range dei pN; studi
     di stress e migrazione cellulare; studi su memebrane cellulari; analisi delle oscillazioni di microbolle come
     mezzo di contrasto durante analisi ecografiche; micro-dissection cellulare con laser UV).
−    un innovativo strumento per la litografia imprinting ultraveloce.
Risorse strumentali
−    Stepper a Raggi X
−    Dual beam(litografia elettronica e ionica)
−    Deep reactive ion etching ICP
−    Reactive Ion etcher (RIE)
−    Beamline a raggi X LILIT
−    UV Mask aligner
−    200 mq clean room a classe 10-1000
−    sistema sputtering per la deposizione di film metallici
−    Sistema di litografia elettronica
−    Facility per le litografie soft (nanoimprinting, micro contact printing e casting)
Punti critici
punti critici riguardano sia le attività di nanofabbricazione che quelle di caratterizzazione.
Per la nanofabbricazione, è essenziale ottenere un controllo nanometrico delle geometrie e delle superfici
costituenti la parte "sensibile" dei dispositivi. In tal senso è quindi necessario avere la strumentazione litografica
e di processing nelle condizioni ottimali. Pertanto si deve prevedere una copertura per i contratti di
manutenzione della strumentazione avanzata (litografia elettronica, ionica, raggi X e deep reactive ion etching) .
Inoltre sarà necessario realizzare uno scanner a raggi X per esposizioni oblique, completamente compatibile
con l’attuale stepper. Attualmente esiste un prototipo che è stato utilizzato con successo per la realizzazione dei
primi cristalli fotonici 3D.
Per le attività di caratterizzazione, si ritiene strategico investire ulteriormente sulla microscopia Optical
Tweezers e corredarlo sia di rivelatori per la fluorescenza, sia per una CCD ad alta sensibilità per le misure
Raman combinate col trapping ottico.
Acquisizione di una stazione per le misure di trasposrto per le nanostrutture < 10 nm
Collaborazioni
−    Progetto Europeo integrato NAPA TTCEE0005 "nuove tecnologia litografiche"
−    Collaborazione con 11 partners europei, in particolare con l’istituto MIC-DTU (Danimarca), il PSI
     (Svizzera), l’università di Linkoping (Svezia), Istituto Tyndall (Irlanda), VTT (Finlandia).
            DCSPI                                                Articolazione regionale delle Attività 2008
            Programmazione Operativa                             Regione Friuli-Venezia-Giulia



−   Progetto, nanoSPARC – Singapore NTU – Germania Max Plank Institute.
−   Progetto, Quantum light in Atronomia - Padova
−   Collaborazione, Progetto Europeo SAXIER( 2006-2008), Austrian Academy of science, 6 partners+6
    subcontract
−   Collaborazione Molecular Foundry, Lawrence Livermore Laboratory, Berkeley, Dr. Stefano Cabrini
−   Collaborazione con Università Bar-Ilan, Ramat-Gan 52900, Israele- Prof. Zeev Zalewsky
−   dr. Loredana Casalis (Elettra)
−   prof. G. Mistura, prof. M.Maggini, prof. A. Martucci, prof. R. Bozio, Prof. G. Brusatin (UNIPD)
−   prof. Paolo Ugo (UNIVE)
−   prof. Giorgio Stanta (ICGEB, Trieste)
−   prof. Giacinto Scoles, prof. Vincent Torre (elettra-CBM-SISSA)
−   prof. M. Prato, prof. S. Carrato (UNITS)
−   Elettra, Trieste (B. Kaulich); ESRF, Grenoble (C. Riekel); Twente Univ, NL (M. versluis); Medical Research
    Council, UK (B. Davletov)
                DCSPI                                                 Articolazione regionale delle Attività 2008
                Programmazione Operativa                              Regione Friuli-Venezia-Giulia



Sintesi e studio delle proprietà strutturali, ottiche ed elettroniche di sistemi aventi almeno
una dimensione nanometrica

Descrizione generale
Progetto:                     Nanoscienze e nanotecnologie
Tipologia di ricerca:         Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:           Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:    Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:   Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:        SORBA LUCIA

Risultati conseguiti
Crescita di nanofili di InAs, InGaAs, di GaAs e di strati di GaAsN e InGaAsN. PL da singoli fili e caratterizzazione
strutturale (mu-Raman e TEM).
Determinazione sperimentale e teorica di mappe composizionali superficiali di In in QR InAs/GaAs.
Osservazione dell’effetto Kondo in punti quantici a due elettroni attraverso misure di magnetotrasporto a
260mK.
Determinazione dell’anisotropia della mobilità in sistemi InGaAs/AlInAs con alto In.
Misure di XPS hanno permesso di studiare come l’interazione tra le particelle di catalizzatore ed il substrato
può influenzare la crescita di CNT. Studiata l’ossidazione in UHV di cluster di Ti e C ottenuti con una sorgente
supersonica.
Messa a punto di un metodo per lo studio della distribuzione di una specie chimica in una matrice cristallina
mediante l’utilizzo di contrasto Z in TEM e SEM.
Si è dimostrato che la superficie Sn/Si(111)-(sqrt(3)x sqrt(3)) ha una transizione di fase sotto i 70 K da uno stato
metallico 2D ad uno stato isolante. Preparazione e e caratterizzazione di superfici di interesse catalititico.
Caratterizzazione della struttura superficiale di film di allumina e del processo di forte ossidazione del rodio.
Risorse strumentali
−    Sistemi per epitassia a fasci molecolari: 3 sistemi MBE al TASC ed un CBE che verrà recentemente
     installato al NEST.
−    Apparato di micro-fotoluminescenza e micro-Raman.
−    Jeol 2010 F UHR TEM/STEM + Microanalisi EDS Oxford Inca 200.
−    Assottigliatore ionico.
−    Plasma cleaner.
−    SEM Jeol.
−    Sistemi criogenici uno a 1.4K e 7 Tesla e uno 260mK e 12T.
−    Microscopio C-AFM.
−    Sistema UHV di analisi e crescita tramite tecniche PECVD, e sorgente supersonica di cluster (Amphiro) la
     quale è recentemente installata, calibrata e collegata alla strumentazione già esistente.
−    Microscopio STM in UHV operante a 300 e 4K sviluppato al TASC.
−    Utilizzo di diverse linee di Luce ad Elettra: APE, Superesca, Spectromicroscpy e BAD-elph.
−    Utilizzo della linea di luce di spettromicroscopia ad Swiss Light Source e MAXII.
−    Laboratorio con STM dedicati: STM a temperatura variabile ad alta velocità di acquisizione e STM
     nanomanipolatore operante all’elio liquido.
−    Laboratorio di Fotoemissione e Diffrazione.

Punti critici
Mancanza di personale sulle varie attività di ricerca della commessa dovuto ad un budget limitato, a complicate
e lunghe procedure concorsuali e a dare prospettive credibili al personale precario.
Collaborazioni
−    CrS NEST INFM-CNR
−    IMEM-CNR
−    Lehigh University, Bethlehem, PA (USA)
−    Sincrotrone Elettra, Trieste
−    Università "La Sapienza", Roma
             DCSPI                                                  Articolazione regionale delle Attività 2008
             Programmazione Operativa                               Regione Friuli-Venezia-Giulia



−   Università di Padova
−   IFN-CNR
−   Max Planck Institut FKF (Stoccarda, Germania)
−   CEA (Grenoble, Francia)
−   Università di Cambridge (Regno Unito)
−   Università di Bologna
−   OGG-INFM-CNR (Grenoble, Francia)
−   Università di Brescia
−   Università di Milano
−   Fondazione don Gnocchi (Milano)
−   CrS S3 INFM-CNR e Università di Modena
−   Swiss Light Source (Svizzera)
−   EPFL, Losanna (Svizzera)
−   Università di Njimegen (NL)
−   Università di Firenze
−   Politecnico di Torino
−   Università di Pavia
−   Università di Leoben (Austria)
−   Università di Lund (Svezia)
−   Sissa
−   Università di Amburgo (Germania)

Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell’anno corrente
Il ridotto finanziamento non ha permesso l’acquisto di nuova strumentazione ed una limitata emissione di
bandi per borse ed assegni di ricerca.
Il PRIN sulla variabilità della reattività chimica attraverso il controllo della composizione e delle dimensioni
delle polveri attive dei catalizzatori non è stato finanziato pur avendo riportato come commento generale
"Progetto ben organizzato su temi di interesse potenzialmente rilevanti", vista la particolare ristrettezza delle
risorse messe a disposizione per i PRIN2006.
È stato ottenuto un finanziamento non previsto dalla Fondazione Cassa di Risparmio di Trieste. Il
finanziamento ammonta a 50.000 Euro all’anno per due anni
                DCSPI                                                 Articolazione regionale delle Attività 2008
                Programmazione Operativa                              Regione Friuli-Venezia-Giulia



Fluidi quantistici e sistemi elettronici fortemente correlati alla nanoscala e in dispositivi

Descrizione generale
Progetto:                     Nanoscienze e nanotecnologie
Tipologia di ricerca:         Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:           Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:    Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:   Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:        SENATORE GAETANO

Risultati conseguiti
−    Gas di elettroni in 2D (2DEG): predizione dell’effetto dell’asimmetria di massa sulla suscettività di
     elettroni in QW a base AlAs con un modello effettivo a massa isotropa; predizione dell’effetto di un
     disordine debole (perturbativo) in MOSFET. Messa a punto preliminare di un codice DMC in presenza
     interazioni spin-orbita di Dresselhaus Calcolo dell’equazione di stato con Shadow Wave Functions.
−    He: Studio dell’effetto isotopico sullo spettro rotazionale e sullo spostamento della banda vibrazionale di
     monossido di carbonio in clusters di 4He; uso di opportune funzioni di correlazione in tempo immaginario
     per un calcolo efficiente e caratterizzazione microscopica di linee spettrali deboli, applicato alla "banda
     satellite" osservata in gocce di elio drogate con diossido di carbonio. Proprietà di cluster di He-4 drogato
     con un atomo eccitato in uno stato di Rydberg ("scolium"): possibilità di solidificazione del cluster per
     effetto della pressione elettronica.
−    Struttura elettronica: implementazione (con qualche miglioramento) del metodo di Casula per trattare
     pseudopotenziali non locali nel quantum Monte Carlo, da usare per la minimizzazione dell’energia fixed-
     node.
Risorse strumentali
−    Presso il Dip. di Fisica Teorica (UniTS)
−    Cluster HP proliant con 28 cpus (14 nodi biprocessori xeon P4 a 3Ghz), esclusivamente dedicato alle
     attività della commessa
−    Presso il Cineca di Bologna (grants INFM-CNR)
−    Cluster linux IBM con 750cpus (nodi xeon P4 a 3Ghz)
−    Supercomputer IBM SPS a 512 processori (modello P5)
−    Presso il Dip. di Fisica (UniRM La Sapienza)
−    Cluster linux con 12 processori AMD Athlon XP 2800+
−    Presso il Livermore national Laboratory [Collaborazione con M. Kalos]
−    Cluster linux con 4096 cpus xeon P4 a 3Ghz
−    Presso Il Dipartimento di Fisica "Galileo Galieli" UniPD
−    Cluster linux con 24 cpus (xeon P4 a 3Ghz)
−    Presso Il Dipartimento di Fisica di UniTN Cluster con 24
−    processori AMD Opteron a 64 bit
Punti critici
−    Impossibilità di assumere personale: abbiamo atteso per 3 anni il bando per un ricercatore a tempo
     indeterminato (già assegnatoci) cruciale per l’attività della commessa sui sistemi elettronici fortemente
     correlati in dispositivi nanostrutturati e per il piano di sviluppo quinquennale del CRS; non è dato di
     sapere quando verrà effettuato il concorso.
−    Il regolamento missioni è inadeguato ad un ente di ricerca: non è possibile coprire le spese di missione di
     visitatori non appartenenti all’ente, per non parlare di stranieri. Non sono previsti onorari per seminari.
−    Il carico burocratico si è spaventosamento aggravato nel corso degli ultimi 12 mesi.
−    Non esistono strumenti adeguati per l’assunzione di "postdoc". Le borse di studio non sono competitive sul
     mercato internazionale. Gli assegni lo sono a malapena, ma non possono essere utilizzati per candidati
     stranieri che ovviamente non hanno alcuna intenzione di sobbarcarsi un costoso viaggio per sostenere un
     colloquio/esame di esito incerto. Servono borse di importo flessibile, assegnabili per soli titoli, disponibili
     nel resto del mondo.
             DCSPI                                                 Articolazione regionale delle Attività 2008
             Programmazione Operativa                              Regione Friuli-Venezia-Giulia



Collaborazioni
−   M. Kalos (Livermore)
−   W.A. Lester (Berkley)
−   C. Umrigar (Cornell)
−   M. Cole (PennState)
−   M. Barranco (Barcelona)
−   D. Ceperley (Urbana)
−   K. Schmidt (Arizona State)
−   D. Neilson (Camerino)
−   M Boninsegni (Edmonton)
−   C. Filippi (Leiden)
−   W. Jaeger e P.N.Roy (Edmonton)
−   G. Bachelet (Roma)
−   P. Gori-Giorgi (Parigi)
−   S.E. Hernandez (Buenos Aires)
−   F. Stienkemeier (Friburgo)
−   M. Casula (Urbana)
−   G. Vignale (Missouri)
−   K. Golden (Vermont)
−   M. Shayegan (Princeton).
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell’anno corrente
La dotazione del 2007 è stata notevolmente inferiore sia a quella del 2006, a sua volta notevolmente inferiore a
quella del 2005, sia a quanto previsto dal piano scientifico quinquennale approvato al momento della
costituzione del CRS. La situazione è stata resa meno grave dal recupero di fondi resisi liberi su una borsa di
dottorato. In assenza di un’inversione di tendenza ell’assegnazione dei fondi non si vede come l’attività
scientifica prevista per il 2008 potrà essere portata a termine.
                DCSPI                                                 Articolazione regionale delle Attività 2008
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Teoria, simulazione e progetto assistito dal calcolatore di materiali nanostrutturati

Descrizione generale
Progetto:                     Nanoscienze e nanotecnologie
Tipologia di ricerca:         Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:           Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:    Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:   Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:        BARONI STEFANO

Risultati conseguiti
−    La presenza di DEMOCRITOS sul campus sperimentale di Basovizza (laboratori Elettra e TASC) è stata
     rafforzata consolidando il gruppo teorico Theory@Elettra presso i laboratori. I risultati ottenuti dal gruppo
     sono stati oggetto di pubblicazioni su riviste internazionali ad alto impatto.
−    Il laboratorio di calcolo scientifico ad alte prestazioni "SISSA eLab" è stato cotituito grazie al contributo
     sostanziale dei ricercatori e tecnologi afferenti alla commessa.
−    L’attività di ingegnerizzazione di software per simulazione quantistica è stata rafforzata e consolidata con
     inclusione di nuovi algoritmi e con nuove distribuzioni pubbliche del pacchetto di calcolo Quantum
     ESPRESSO.
−    L’attività di sviluppo di codici per il calcolo di proprietà ottiche con i metodi TDDFT/GW/Bethe-Salpeter è
     stata iniziata e sono in corso test preliminari su sistemi modello.
−    I risultati conseguiti con le attività scientifiche previste nel 2006 sono stati oggetto di pubblicazione su
     giornali internazionali.

Risorse strumentali
−    presso la SISSA di Trieste: cluster Linux Cerbero.
−    Si tratta di un cluster linux di circa 200 cpus. La piattaforma è composta da diversi tipi di CPU (Opteron
     AMD a 64bit in configurazione dual e single core e Intel a 64 bit). Un sottoinsieme di nodi è connesso con
     rete veloce myrinet ed è particolarmente adatto per codici paralleli "thightly coupled".
−    presso il Cineca di Bologna:
−    Si sono principalmente utilizzate il supercomputer IBM SP5 a 512 processori (modello P5) e il cluster linux
     IBM denominato "clx" formato da 750 CPus Intel Xeon P4 a 3Ghz interconnesse con rete veloce myirinet.
−    La messa a disposizione e l’utilizzo di risorse computazionali presso il cineca è garantito dalla
     convenzione stipulata tra la SISSA, il centro DEMOCRITOS ed il CINECA.
−    presso il laboratorio ELETTRA:
−    Briareo un cluster dotato di 58 CPUs P3 1.4Ghz interconnesse con rete myrinet. La piattaforma anche se
     obsoleta nelle CPU, grazie alla sua rete ad alta velocità riesce ancora ad essere efficiente su codici "tightly
     coupled" e quindi a fornire una discreta potenza di calcolo.
Punti critici
−    Il maggiore punto critico è l’impossibilità di assumere personale a tempo determinato, di dar corso alla
     valutazione delle posizioni tenure track che ne hanno maturato il diritto (1) e di rispettare la
     programmazione del personale approvata al momento della costituzione del CRS. In particolare, c’è una
     posizione di tecnologo da bandire che è essenziale per l’attività di software engineering.
−    Il regolamento missioni è inadeguato ad un ente di ricerca. Non è possibile coprire le spese di missione di
     visitatori non appartenenti all’ente. Non sono previsti onorari per seminari.
−    Non esistono strumenti adeguati per l’assunzione di "postdoc". Le borse di studi non sono competitive sul
     mercato internazionale.
Collaborazioni
Università di Trieste, SISSA (Trieste), Laboratorio TASC CNR-INFM (Trieste), Laboratorio ELETTRA (Trieste),
CNR-ITAE (Messina), Max-Planck-Institut FKF (Stuttgart), CRS-S3 (Modena), ICTP (Trieste), Uni. Firenze,
University College London, Uni. Milano, Politecnico di Milano, Unità Nuovi Materiali dell’ENEA, Princeton
University, University of Tokyo, AIST-NEDO (Tsukuba), Uni. Stoccolma, University of Buenos Aires, University
of Minnesota, Università dell’Aquila, Laboratorio MDM (Agrate Brianza), Université Pierre et Marie Curie
(Parigi), Massachusetts Institute of Technology, University of California at Davis, Ecole Polytechnique Fédérale
de Lausanne, JNCASR (Bangalore, India), University of Minnesota.
                DCSPI                                                 Articolazione regionale delle Attività 2008
                Programmazione Operativa                              Regione Friuli-Venezia-Giulia



Modelizzazione molecolare di sistemi biologici

Descrizione generale
Progetto:                     Nanoscienze e nanotecnologie
Tipologia di ricerca:         Progetti relativi a linee tematiche a carattere strategico
Istituto esecutore:           Centro di responsabilità scientifica INFM
Sede svolgimento attività:    Laboratorio Nazionale TASC e CRS DEMOCRITOS
Dip. di prevista afferenza:   Materiali e Dispositivi
Responsabile indicato:        CARLONI PAOLO

Risultati conseguiti
−   Studi sul meccanismo di azione degli enzimi metallo beta lattamasi, enzimi che idrolizzano gli antibiotici
    comunemente utilizzati, per cui abbiamo caratterizzato il binding e il meccanismo di azione di CphA e
    BcII;
−   Studi sull’azione di farmaci antitumorali metallici studiando il loro binding e formulando ipotesi sulla loro
    interazione con enzimi riparatori, su antibiotici antitumorali di cui abbiamo studiato il meccanismo di
    sliding lungo il minor groove del DNA, su farmaci antimetastatici come il NAMI-A di cui abbiamo
    identificato il potenziale metabolita responsabile della sua attività farmacologica, su DNA cleavers che
    abbiamo caratterizzato, studiando anche la loro interazione con il DNA.
−   Studi di malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson, sullo studio di biomimetici dell’enzima
    nitrogenase per cui abbiamo rivelato l’importanza degli effetti di solvatazione anche in catalizzatori
    inorganici.
−   Predizione strutturale di recettori e canali ionici coinvolti nel senso dell’olfatto.
Da questi studi sono risultate circa 20 pubblicazioni su riviste internazionali di elevato fattore d’impatto.
Risorse strumentali
Gli studi basati su simulazioni di dinamica molecolare classica sono stati effettuati prevalentemente su risorse
locali del Democritos o della Scuola Internazionale di Studi Superiori Avanzati (SISSA) circa 20 workstation
linux biprocessore e un cluster linux opteron di 58 CPU.
Le simulazioni quantistiche e miste classiche e quantistiche sono state principalmente condotte presso il Cineca
di Bologna grazie a risorse comprate dalla SISSA (120000 ore/nodo) e grazie a dei grant CNR-INFM (100,000
ore/nodo).
I calcoli di bioinformatica strutturale sono stati effettuati su PC desktop.
Punti critici
Un punto critico per lo svolgimento dei nostri studi è stato l’utilizzo e lo sviluppo di tecniche computazionali
sempre più efficienti che permettano di estendere il time scale accessibile dalle nostre simulazioni e di simulare
eventi rari.
Tuttavia è di ogni tipo di studio e stato fortemente dipendente dalla disponibilità di risorse di calcolo che
permettano di simulare sistemi sempre più realistici per tempi sempre più lunghi.
Collaborazioni
−    Prof. G. Sava e A Alessio Università di Trieste
−    Prof J. Reedijk, Università di Leiden, Leiden, Paesi Bassi
−    Prof U Rothlisberger EPFL, Lausanne, Switzerland,
−    Prof M.L. Klein University of Pennsylvania, Philadelphia, USA
−    Prof. S. Gustincich and G. Legname, SISSA, Trieste
−    Prof. M. Parrinello, ETHZ, Zurich Switzerland,
−    Prof. M. Sprik, University of Chambridge, UK
−    Dr. A. Pastore, National Institure for Medical Research, London, UK
−    Dr. K. Spiegel, Novartis, UK
−    Prof. A.J. Vila Università di Rosario, Rosario, Argentina
−    Prof. C.O. Fernandez, Università di Rosario, Rosario, Argentina
Commento ad eventuali scostamenti tra le entrate previste e quelle realizzate nell’anno corrente
Non si sono avuti scostamenti fra le entrate e le uscite dell’anno corrente

				
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posted:2/11/2012
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