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alla Macro Area: NANO & BIO FOTONICAalla Linea di Ricerca: Nanostrutture per Sensori Chimici
Ossidi metallici quasi 1D per applicazioni avanzate

Le proprietà di ossidi metallici quasi 1D si adattano allo sviluppo di una generazione di dispositivi con proprietà innovative quali la rivelazione di gas con il meccanismo della ionizzazione superficiale. In aggiunta, il drogaggio delle nanostrutture è un parametro che permette di controllare le proprietà dei materiali e dei dispositivi, come ad esempio ottenere materiali termoelettrici in grado di lavorare ad elevate temperature.

RIVELAZIONE DI GAS MEDIANTE IL PRINCIPIO DI TRASDUZIONE A IONIZZAZIONE SUPERFICIALE
La rivelazione di gas mediante il fenomeno della ionizzazione superficiale (SI) è u meccanismo di sensing che coinvolge la formazione di ioni tramite l’adsorbimento di specie gassose sulla superficie di solidi conduttori (o semiconduttori) ad alte temperature, il trasferimento di cariche tra il materiale solido e le specie adsorbite, il rilascio delle specie adsorbite e ionizzate ad opera di un campo elettrico esterno. Questi dispositivi possono essere impiegati come sorgenti di ioni non radio-attive da impiegarsi in strumenti quali ad esempio Ion Mass Spectrometers. Quest’attività di ricerca è svolta in collaborazione con la sede tedesca di EADS.

NANOFILI DI OSSIDI METALLICI IMPIEGATI COME MATERIALI TERMOELETTRICI PER APPLICAZIONI AD ELEVATE TEMPERATURE
L’efficienza di conversione di generatori termoelettrici allo stato dell’arte è limitato a circa il 6%. La ricerca si sta muovendo verso lo sviluppo di materiali con migliori prestazioni, un peso ridotto e la capacità di lavorare a temperature elevate. È stato recentemente dimostrato che nanofili quasi monodimensioanli (1D) di silicio possono essere sfruttati per ottenere significativi miglioramenti in ermini di efficienza termoelettrica, ma solo a basse temperature (T<350K). Nanofili di ossidi metallici (MOX) quasi 1D offorno il vantaggio della ridotta dimensionalità congiuntamente alla loro elevata stabilità termica e sono quindi ottimi candidati per lo sviluppo di materiali termoelettrici ad elevata efficienza in grado di lavorare ad elevate temperature.
L’obiettivo di questa linea di ricerca riguarda lo studio delle prestazioni di nanofili MOX quasi 1D preparati mediante metodi semplici ed economici basati su processi di evaporazione e condensazione e lo sviluppo di moduli termoelettrici innovativi per l’impiego in generatori termoelettrici and nel campo dell’automotive per contribuire alla fuel-sconomy mediante il recupero di energia da dispersioni di calore. In aggiunta, questi dispositivi possono essere sviluppati per realizzare strumentazione elettronica portatile con ridotte esigenze di energia.


Schematica rappresentazione del layout di un sensore di gas basato sul meccanismo della ionizzazione superficiale

Curva di calibrazione nei confronti dell’NO2 di un sensore di gas basato sul meccanismo della ionizzazione superficiale
Personale INO:

Dipendenti: Baratto Camilla, Ponzoni Andrea

Ricercatori Associati: Cattabiani Nicola, Comini Elisabetta, Rigoni Federica

UOS/Laboratorio INO:
Sezione INO di Brescia "Sensor Lab" (Sensor Laboratory)

INO Group/Research Team: Sensor Lab UOS Brescia

Applicant Areas: Energia & Ambiente, Sicurezza, Metrologia & Sensori

Finanziamento da Progetti:
- Title: Laboratorio di microscopia sem con remotizzazione (Acronym: PREMIALE Linea 3 - Labsem)
- Title: Sniffer for concealed people discovery (Acronym: SNOOPY)
Principali Prodotti della Ricerca associati:
1) Magnetic gas sensing exploiting the magneto-optical Kerr effect on ZnO nanorods/Co layer system su Rsc Advances (2016) di oltre 10 autori inclusi: Baratto Camilla, Ponzoni Andrea, Sberveglieri Giorgio, Ferroni Matteo, Comini Elisabetta, Donarelli Maurizio (Articolo su Rivista JCR/ISI)
2) Vapour phase nucleation of ZnO nanowires on GaN: growth habit, interface study and optical properties su Rsc Advances (2016) di Baratto C., Ferroni M., Comini E., Faglia G., Kaciulis, Balijepalli S.K., Sberveglieri G. (Articolo su Rivista JCR/ISI)
3) Nanostructured ZnO chemical gas sensors su Ceramics International (2015) di Galstyan V., Comini E., Baratto C., Faglia G., Sberveglieri G. (Articolo su Rivista JCR/ISI)
4) Tungsten oxide nanowires for chemical detection su Analytical Methods (2015) di Zappa D., Bertuna A., Comini E., Molinari M., Poli N., Sberveglieri G. (Articolo su Rivista JCR/ISI)
5) Gas sensing study of ZnO nanowire heterostructured with NiO for detection of pollutant gases su Procedia Engineering (2014) di Baratto C., Kumar R., Comini E. , Faglia G., Sberveglieri G. (Articolo su Rivista JCR/ISI)

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