Le ricerche del Laboratorio di Nanoscienze riguardano principalmente tre settori: nanofotonica, caratterizzazione di materiali nanostrutturati, e nanobiotecnologie.

Nanofotonica. Lo sviluppo dell'indagine di fenomeni fotonici su scale nanometriche permette di comprendere e studiare effetti fisici nuovi che possono trovare applicazioni in dispositivi innovativi. In questa attività si studieranno le proprietà ottiche ed elettroniche di nanocristalli di semiconduttore al fine di produrre amplificatori ottici e sorgenti di luce innovativi. Quindi mediante litografia elettronica si produrranno cristalli fotonici bi e tridimensionali e li si caratterizzerà. L'ottica integrata in silicio apre scenari applicativi molto interessanti e particolare attenzione verrà data allo studio di switch ottici e di modulatori che permettono di instradare segnali ottici. L'integrazione di materiali nanostrutturati in cristalli fotonici realizzati in guida d'onda per ottenere dispositivi fotonici innovativi costituisce l'obiettivo finale di questa attività. Questi stessi materiali potranno essere poi utilizzati per realizzare sensori e trasduttori di biosegnali.

Caratterizzazione di materiali nanostrutturati. Lo sviluppo di materiali con proprietà funzionali intensificate costituisce un passo cruciale per applicazioni innovative della fisica dello stato solido, che spaziano dall'energetica alla micro- e opto-elettronica e che si basano sia su composti ionici che sistemi semiconduttori. Molti dei progressi recenti nella dispositivistica a stato solido sviluppata nell'ambito di questi settori applicativi sfruttano materiali compositi nanostrutturati, con proprietà fisiche che dipendono in modo critico dalla loro struttura. Da alcuni anni nell'ambito del dipartimento esiste un'attività' sperimentale di ricerca su film compositi nanostruturati che impiega alcune tecniche di spettroscopia vibrazionale (Raman e FT-IR). Finora tale attività ha riguardato principalmente lo studio di nanocluster metallici a di punti quantistici di semiconduttori e ossidi, precipitati all'interno di matrici dielettriche (bulk o film), e, negli ultimi tempi, anche di nanotubi di carbonio.

Nanobiotecnologie. L'obiettivo generale di questo specifico tema è la costruzione di nanodispositivi progettati a livello atomico, al fine di essere in grado di compiere operazioni ben definite grazie alla propria struttura tridimensionale, struttura che può contenere anche le informazioni per il controllo del nanodispositivo stesso. Poiché alcune di queste proprietà sono peculiari delle biomolecole la cui funzione è strettamente correlata alla struttura 3D, struttura capace in molti casi di attivare meccanismi di autoregolazione, l'inserimento di biomolecole in strutture nanometriche di vario tipo (quantum dots, etc), permette di ottenere nuove classi di dispositivi che possono funzionare ad esempio come nanosensori, come sistemi di trasporto, come fotoattivatori. Lo sviluppo di una linea di ricerca nel campo delle bionanotecnologie richiede specifiche competenze biomolecolari insieme alla capacità di interfacciarsi con competenze nel settore dei materiali e delle loro proprietà peculiari (ottiche, elettriche, magnetiche). E' attualmente in corso la messa a punto di un nanosensore ottico a silicio per il riconoscimento di patogeni (DNA e virale) e di un nanosistema foto-attivabile.

 

Componenti del gruppo

Coordinatore Lorenzo Pavesi
Professori Zeno GaburroLorenzo PavesiMarina Scarpa
Ricercatori Paolo Bettotti
Assegnisti Massimo BorghiMattia Mancinelli, Stefano Tondini
Dottorandi Stefano BiasiZahra BisadiClaudio CastellanTatevik ChalyanCecilia Ada Maestri (Scienze Biomolecolari)Sara PiccioneChiara PiottoStefano SignoriniAlessandro TrentiFabio Turri
Staff tecnico Giorgio FontanaEnrico Moser
Staff amministrativo Tatsiana Yatskevich