Metodo per la formazione di nanocompositi mediante irragiamento con fascio laser

Formazione di nanocompositi via Laser

Descrizione

Metodo per la formazione, a temperatura e pressione ambiente, di nanocristalli* di semiconduttore** in una matrice polimerica, per la produzione di nanocompositi che trovano impiego nella nanoelettronica.

La formazione dei nanocristalli è indotta irraggiando con un fascio laser i precursori***  dispersi in un supporto plastico (pellicole, fibre, dischi, bottiglie, scatole ecc.). Il prodotto che si ottiene unisce le proprietà di lavorabilità tipiche dei polimeri alle proprietà elettro-ottiche delle nanoparticelle,

Vantaggi

Il metodo messo a punto consente di ottenere nanocristalli a temperatura e pressione ambiente. L’utilizzo del raggio laser permette di  formare nanocristalli di semiconduttore solo nelle regioni irraggiate, senza danneggiare il materiale di supporto, che altrimenti volatilizzerebbe  immediatamente per effetto dell’alta temperatura necessaria ad innescare il processo di formazione dei nanocristalli. Variando la potenza del laser è possibile ottenere nanocristalli di dimensioni diverse e quindi con proprietà elettriche, ottiche e catalitiche diverse. Il prodotto che si ottiene unisce le proprietà di lavorabilità tipiche dei polimeri alle proprietà elettro-ottiche delle nanoparticelle.

Il metodo messo a punto è molto versatile: consente di sintetizzare nanocristalli di materiali diversi, quali il solfuro di Cadmio, i metalli di transizione, i metalli terrosi e i metalli alcalini o alcalino terrosi; il fascio laser può essere sostituito con fascio di elettroni o con microscopi ad effetto tunnel;  il supporto può essere costituito anche da matrici inorganiche,  come materiali ceramici i vetrosi, o da matrici biologiche viventi, come le cellule.

Campo di applicazione

Questa tecnologia può essere impiegata per la preparazione di semiconduttori destinati all’elettronica e alla nanoelettronica, in funzione delle proprietà ottiche o elettriche dei nanocristalli che vengono prodotti.  Ad esempio, nella micro-elettronica e optoelettronica può essere impiegata per la realizzazione di dispositivi luminescenti , per la produzione di schermi innovativi per visualizzare immagini e per la creazione di carte di riconoscimento. Nelle industrie alimentari o tessili può essere impiegata nel campo del l’anticontraffazione e per favorire la tracciabilità mediante marcature su film (etichette difficili da imitare e facili da leggere).

Scheda tecnica

Il processo è stato messo a punto per la produzione  di nanocristalli diSolfuro di Cadmio in una matrice organica di polistirene. Il solfuro di cadmio viene disperso nella  matrice di polistirene e poi steso in un film sottile dello spessore dell’ordine dei nanometri. Il campione così preparato viene sottoposto ad irraggiamento. L’aumento di temperatura attiva un processo di termolisi che innesca la formazione dei nanocristalli solo nelle aree colpite dal fascio  laser. Variando la potenza del laser è possibile ottenere nanocristalli di dimensione diversa e quindi con proprietà elettriche, ottiche e catalitiche diverse.Si ottiene un prodotto che unisce le proprietà di lavorabilità tipiche dei polimeri alle proprietà elettro-ottiche delle nanoparticelle, che trova applicazione in molti settori industriali legati alla nanoelettronica.

Note

  • *I nanocristalli di semiconduttore sono particelle aventi dimensioni di 2-50 nm. Queste particelle, rispetto allo stesso materiale avente dimensioni non nanometriche (>100 nm) hanno ottime proprietà elettriche, ottiche e catalitiche. Tali proprietà possono essere modulate semplicemente cambiando la dimensione delle particelle senza cambiarne la composizione chimica.
  • **I semiconduttori sono materiali che hanno una conducibilità elettrica intermedia tra i conduttori e gli isolanti. Sono alla base di tutti i principali dispositivi elettronici e microelettronici a stato solido quali i transistor, i diodi e i LED
  • ** un precursore è una sostanza da cui si parte per produrne un'altra. In questo caso è il materiale semiconduttore che per riscaldamento con fascio laser genera nanocristalli.
Titolo BrevettoProcedimento di Formazione di Nanocompositi Indotta da Laser per Impieghi in Nanoelettronica
InventoriAntolini Francesco - Esposito Ciro - Tapfer Leander - Trave Enrico
Data Deposito15-06-2006
N° brevetto ENEA611
N Dom BrevMI2006A001156
Stato del brevettovigente
Paesi di vigenzaItalia
TitolareENEA
Contatti Francesco Antolini