[IFN] Istituto di fotonica e nanotecnologie

RIFERIMENTI

Andrea Notargiacomo (IFN – CNR UOS di Roma) Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Maurizio Ferrari (IFN-UOS Trento) Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Silvia M. Pietralunga (IFN-UOS Milano) Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Sito web dell’Istituto: www.ifn.cnr.it

PRINCIPALI ATTIVITA’ NEL SETTORE ENERGIA

IFN-Roma svolge attività di ricerca per applicazioni in ambito energia con particolare riferimento al recupero di energia meccanica mediante dispositivi basati su nano strutture piezoelettriche di ossido di zinco (ZnO).
La ricerca si articola su differenti tematiche:
• Crescita per sintesi chimica di nanofili (nanowires) e micro-strutture di ZnO su diverse tipologie di substrati, tra cui silicio, monoscristalli di ZnO, plastiche;
• Nano-lavorazioni per la realizzazione di template per la crescita localizzata e direzionale di nanofili e micro-strutture di ZnO;
• Messa a punto di tecniche di litografia e attacco su film e substrati cristallini di ZnO;
• Nanostrutturazione di film sottili e cristalli bulk di ZnO per la realizzazione di nanopillars e microstrutture di ZnO mediante fascio ionico (Dual Beam-FIB);
• Caratterizzazione elettrica e piezoelettrica di singole nanostrutture di ZnO mediante Conductive-AFM, e nano-manipolatori in ambiante da vuoto.

Presso IFN-Milano la ricerca si articola sulle seguenti tematiche principali:
• Studio e realizzazione di nano-antenne plasmoniche per potenziare la resa di dispositivi fotovoltaici;
• Sviluppo di nuove nanostrutture quantiche per migliorare la resa di celle fotovoltaiche in GaAs e altri materiali semiconduttori, anche per applicazioni spaziali e progetto delle celle solari;
• Progettazione e realizzazione di concentratori ottici per moduli fotovoltaici innovativi;
• Caratterizzazioni ultraveloci delle dinamiche elettroniche locali di materiali anche micro e nanostrutturati, inorganici, organici ed ibridi, includendo materiali 2D e fenomeni di confinamento quantico;
• Sviluppo di teorie e modelli interpretativi delle dinamiche elettroniche nei materiali per conversione energetica;
• Caratterizzazione di materiali semiconduttori organici e inorganici ed ibridi micro e nanostrutturati (morfologica, chimica, ottica, spettroscopica con particolare riferimento alle dinamiche di risposta elettronica).

IFN-Trento progetta, sviluppa e caratterizza materiali e strutture fotoniche in vetro per applicazioni nel campo dell’energia solare ed in particolare con l’obiettivo di elaborare le caratteristiche della radiazione solare incidente, al fine di aumentare la diffusione e l’assorbimento della luce da parte del dispositivo di conversione energetica, per incrementarne la resa.
L’attività di ricerca riguarda:
• Lo sviluppo di materiali vetrosi che permettano di convertire la lunghezza d’onda della radiazione ottica solare (conversione di frequenza per down-conversion e quantum cutting) per favorirne l’assorbimento e l’utilizzo da parte del materiale di cui è fatto il dispositivo;
• Lo sviluppo di strutture tridimensionali colloidali metallo-dielettriche (ad es. opali artificiali) per il controllo della radiazione;
• La realizzazione di nanostrutture metalliche ad effetto plasmonico, integrate in superficie con il dispositivo solare;
• La sintesi di nanostrutture di ossidi metallici quali ZnO, HfO2, SnO2 etc. e di nanostrutture metalliche con tecniche ecologiche (sol-gel, sonochemical). Questi nano-oggetti sono caratterizzati in termini di proprietà morfologiche e strutturali e trovano diretta applicazione nell’immagazzinamento dell’energia termica negli impianti di nuova generazione per la generazione di energia elettrica e termica.

Progetti in corso

Progetti Nazionali:
1) BANDO FIRB - FUTURO IN RICERCA Anno 2010 “Nanogeneratori di ossido di zinco ad altissima efficienza per l'alimentazione di microsistemi impiantabili e di reti wireless di sensori”, Unità CNR RIF. RBFR10VB42_004, responsabile scientifico Dr. Andrea Notargiacomo (Progetto in corso con scadenza: Settembre 2016).
2) Accordo Quadro Regione Lombardia and Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR): (Programma 16/07/2012, D. Reg. n. 3667 - 29/04/2013) - Progetto TIMES - "Tecnologie e materiali per l’utilizzo efficiente dell’energia solare”, Coordinatore di Progetto: Gianluca Galzerano IFN Milano, Responsabile Scientifico WP2-Fotovoltaico Inorganico: Silvia M. Pietralunga IFN-Milano (Progetto in corso con scadenza: Luglio 2015).
3) Accordo Bilaterale CNR-CNRST (2014-2015) “Nanoparticelle e ioni di terre rare per migliorare l’efficienza di conversione di celle solari a film sottile”.
4) MAE 2015 “La plasmonica per una migliore efficienza delle celle solari”.

Progetti Internazionali:
1) Bando 2014 “Galileo” Italia-Francia Funding Call for Scientific collborations between France and Italy; TITLE: “Surface-Plasmon enhanced Intersubband Cells (SPICE)”, Responsabile Scientifico: Monica Bollani IFN-MILANO (Progetto in corso con scadenza: Dicembre 2015).
2) STAGE-STE FP7 “Synthesis and structural assessment of metallic and metal oxides nano-objects for Thermal Energy Storage”.

INFRASTRUTTURE E STRUMENTAZIONE

IFN-Roma, IFN-Milano e IFN-Trento hanno a disposizione infrastrutture per la crescita di materiali micro e nanostrutturati per applicazioni energetiche e la loro caratterizzazione dal punto di vista delle proprietà fondamentali chimiche, fisiche, ottiche ed elettroniche, nonché la fabbricazione e la caratterizzazione di dispositivi per la conversione energetica fotovoltaica, termoelettrica, piezoelettrica. Specificando, si tratta di:
- Camere bianche di classe ISO4 ISO5 e ISO6, con apparati per la crescita e la lavorazione di materiali inorganici ed organici: sistemi di evaporazione termica e a cannone elettronico, RF sputtering, PECVD, sintesi chimiche, processi chimici di micro/nano-lavorazione.

- Apparati di fabbricazione di micro e nanostrutture in materiali inorganici ed organici, sia per litografia che mediante sistemi laser impulsati ultraveloci.

- Strumentazione avanzata di nano-diagnostica morfologica, strutturale, chimica ed elettrica per la caratterizzazione di base e funzionale dei materiali realizzati e dell’efficienza di conversione energetica in materiali attivi e dispositivi.

CNR-IFN inoltre collabora con Enti di ricerca, quali ENEA, il Politecnico di Milano, l’Università La Sapienza- Roma, Università di Roma TRE, FBK (Trento), CIFE (Milano), unendo competenze ed attrezzature in attività sinergiche di ricerca, sviluppo ed innovazione di materiali, dispositivi e moduli di conversione energetica, sia nel settore fotovoltaico e del solare termico, che nella sintesi di nano-materiali piezoelettrici per applicazioni di Mechanical Energy Harvesting.

TEMATICHE/SETTORI DI INTERVENTO

- Efficienza energetica
- Produzione di energia da fonti rinnovabili
- Ricerca energetica di frontiera