Nell’ambito del progetto ministeriale “Dipartimenti di Eccellenza”, il DIFI si è proposto di creare un nuovo laboratorio di ricerca integrato denominato DIFILAB, attualmente in fase di allestimento presso il Polo di Valletta Puggia.
DIFILAB si propone di raccogliere e sviluppare le competenze sperimentali, strumentali e teoriche su rivelatori ad altissima sensibilità e nano-materiali per applicazioni bio-medicali.
DIFILAB è quindi il risultato sia dell’integrazione di strumentazione e competenze esistenti sia dell’acquisizione di nuova strumentazione e infrastrutture che verranno messe a disposizione dei ricercatori del DIFI e non solo.
In effetti DIFILAB si propone come un’interfaccia tra DIFI, enti di ricerca (INFN, CNR-IMEM, CNR-SPIN, IIT) e territorio, ed è aperto alla partecipazione di ricercatori di altri dipartimenti affini che vogliano condividere competenze ed apparati sperimentali importanti. Come tale, DIFILAB costituirà terreno fertile per la nascita di nuovi spin-off e start-up con ricadute immediate per il trasferimento tecnologico verso la realtà locale, ad esempio nei settori dei nuovi materiali e applicazioni bio-medicali.
Attività scientifica
L’attività scientifica di DIFILAB si articola su
- Sensori di radiazione ad altissima sensibilità e basso rumore. Negli ultimi anni è grandemente cresciuta la domanda di rivelatori di radiazioni ad altissima sensibilità, in particolare di singolo fotone, in ampi settori dello spettro elettromagnetico, e di rivelatori veloci, a grande area e molti pixel, inclusi quelli a stato solido, quali i rivelatori "4D". In particolare, tra le tecnologie che DIFILAB si propone di sviluppare abbiamo
- Dispositivi a semiconduttore
- Dispositivi quantistici ibridi
- Dispositivi a stato solido
- Nanomateriali per applicazioni bio-medicali. La comprensione e il controllo dei processi fisici che avvengono all’interfaccia tra i nano-materiali e l’ambiente biologico sono la chiave di importanti sviluppi tecnologici nel settore della nano-biomedicina, con ricadute sulla teragnostica di patologie neurodegenerative e oncologiche di forte impatto per la società. Tra le attività svolte in DIFILAB abbiamo
- Caratterizzazione delle interfacce nano-bio in condizioni fisio-patologiche
- Diagnostica non invasiva con nano e micro-dispositivi per biosensori intelligenti
Articolazione di DIFILAB
L’attività di DIFILAB si articola in diverse parti:
- Progettazione e fabbricazione;
- Caratterizzazione e modellizzazione;
- Integrazione;
- Sezione distaccata OARPAF.
Progettazione e fabbricazione
La progettazione di nuovi strumenti e dispositivi si svolge in sinergia con i gruppi teorici e con gli enti di ricerca operanti presso il DIFI. Per la parte di fabbricazione DIFILAB può contare anche sull’ausilio di un’officina meccanica attrezzata. Tra le attrezzature già presenti ricordiamo: un centro misura, una fresatrice 5 assi, una macchina per elettro-erosione a filo, torni a controllo numerico.
Alcune attività specifiche:
- Preparazione di materiali in forma di film sottili o etero-strutture depositati tramite diverse tecniche chimiche o fisiche (superconduttori, materiali quantistici, materiali 2D). Sono già disponibili al DIFI:
- sistemi di deposizione per ablazione laser di metalli e ossidi;
- alcuni sistemi di evaporazione.
- Preparazione e mantenimento di colture cellulari neuronali, preparazione di cristalli proteici, di nano-fibre proteiche e membrane bio-mimetiche.
E’ già disponibile al DIFI:
- un laboratorio chimico e biologico adeguatamente attrezzato.
- Nano-strutturazione di materiali e preparazione di nano-dispositivi (ad esempio a ridotta dimensionalità, quali dispositivi S/N/S, dispositivi nano-elettromeccanici, sensori a singolo fotone).
Sono già disponibili al DIFI
Caratterizzazione e modellizzazione
Una parte molto rilevante dell’attività di DIFILAB consiste nella caratterizzazione di dispositivi, sensori e materiali per una ricca varietà di applicazioni scientifiche. Sono disponibili al DIFI e saranno messi a disposizione di DIFILAB questi strumenti e infrastrutture:
- un sistema XPS/AES con sorgente monocromatizzata e sistema lead-lock
- un microscopio a scansione elettronica SEM
- due ellissometri spettroscopici (190-1700 nm)
- due microscopi confocali Raman
- microscopio confocale in fluorescenza a doppio fotone
- spettrofluorimetro e spettrofotometri
- due magnetometri SQUID per misura di proprietà magnetiche
- microscopi AFM e STM in aria, liquido e ultra-alto vuoto e un STM criogenico
- due diffrattometri a raggi X per film e cristalli singoli
- due sistemi per effetto Kerr microscopico
- apparato per misura di correnti ioniche
- un sistema criomagnetico per la misura delle proprietà di trasporto di materiali e dispositivi a bassa temperatura (2-400 K) e in campo magnetico (0-5 T)
- liquefattori di elio
- camere pulite di livello 1000 e 10000.
Sono inoltre state acquistate o sono in fase di acquisto ulteriori attrezzature
Integrazione
Si tratta specificamente delle attività tipiche di interfacciamento di sensori innovativi alla loro elettronica e ai supporti meccanici necessari per il loro assemblaggio e utilizzo. Per tali attività sono già disponibili al DIFI:
- 2 macchine semiautomatiche per wire-bonding;
- una macchina a raggi X per controllo qualità e una facility per irraggiamento; - una stampante 3D per manufatti plastici di piccole dimensioni.
Sono inoltre in fase di acquisto
OARPAF
L’Osservatorio Astronomico Regionale del Parco dell’Antola a Fascia (OARPAF) è sito in una zona a bassissimo inquinamento ottico nell’Appennino Ligure ed è equipaggiato con un telescopio ottico con specchio primario di 80 cm.
OARPAF rappresenta una sezione fisicamente distaccata, ma logicamente integrata, di DIFILab.
