Descrizione

Lo studio della MATERIA A PRESSIONI ESTREME, fino a milioni di atmosfere, e temperature di 10-6000 K mette radicalmente in discussione nostra visione tradizionale della tabella periodica degli elementi, come anche la suddivisione scolastica dei solidi in quattro classi: solidi covalenti, ionici, metallici e molecolari. Ad esempio, i solidi molecolari isolanti possono essere trasformati in metalli e persino in superconduttori, e viceversa. Si ottengono poi nuovi composti superconduttori a temperature prossime a quella ambiente, ed il “sacro Graal” in questo ambito consiste nella prospettiva di sintetizzare un superconduttore fatto di idrogeno puro. Le alte pressioni sono ottenute comprimendo la materia fra due incudini di diamante in opposizione, nella cella ad incudini di diamante. Questa cella è adoperata congiuntamente a tecniche di caratterizzazione dei materiali come la spettroscopia ottica e la diffrazione e le spettroscopie X presso luce di sincrotrone. I nostri campi di indagine prevalenti sono lo studio sperimentale dei diagrammi di fase delle sostanze molecolari semplici e dei sistemi elementali, nello stato solido, liquido o di fluido sovracritico, e la sintesi chimica di nuovi materiali esotici anche recuperabili in condizioni ambiente.

La ricerca sperimentale sulla DINAMICA DEI PROCESSI FISICI NEI LIQUIDI E NELLA MATERIA SOFFICE si focalizza sullo studio di materiali con proprietà intermedie tra lo stato liquido e quello solido (liquidi, vetri, cristalli liquidi, polimeri, colloidi, gel, membrane, soluzioni biologiche in acqua, ecc.). Questi sistemi, nonostante la loro varietà, condividono un’importante caratteristica fisica comune: le molecole si auto-organizzano su lunghezze spaziali mesoscopiche (dai nm ai micron) realizzando strutture ordinate e dinamiche coerenti. Struttura e dinamica della materia soffice vengono studiate con la spettroscopia laser non lineare risolta nel tempo, eccitando il campione in modo impulsivo. È possibile così seguire la risposta del campione su una scala temporale molto ampia, dai femtosecondi ai millisecondi, e studiare proprietà come: vibrazioni molecolari, rilassamento strutturale-rotazionale, propagazione elastica-acustica e diffusione termica a seconda degli esperimenti utilizzati. Setup sperimentali: (i) esperimento di effetto Kerr ottico transiente (HD-OKE), (ii) esperimento di reticolo transiente (HD-TG), (iii) spettroscopia terahertz nel dominio del tempo (THz-TDS), ed (iv) imaging a correlazione di fotoni (PCI).

La ricerca sulla DINAMICA DEI PROCESSI CHIMICO-FISICI si concentra sullo sviluppo e l’applicazione di tecniche spettroscopiche non lineari di tipo pump-probe 1D e 2D, sia nel visibile che nell’infrarosso, l’utilizzo delle quali consente di raccogliere informazioni sui processi di rilassamento elettronico e strutturale che si verificano nei sistemi fisici in esame. Le tecniche in questione sono: (i) la spettroscopia di assorbimento transiente, che segue l’evoluzione temporale dello stato eccitato di un campione prodotto da un breve impulso laser, (ii) la spettroscopia elettronica-2D, che monitora l’evoluzione temporale degli accoppiamenti tra diverse transizioni elettroniche e indaga fenomeni come la diffusione spettrale e l’allargamento della riga, (iii) la spettroscopia IR risolta nel tempo, foriera di informazioni sulle modifiche strutturali delle molecole che si verificano in seguito alla foto-eccitazione (sia visibile che IR), (iv) la spettroscopia IR 2D, che studia i cambiamenti strutturali su scale temporali dei picosecondi e l’accoppiamento tra modi vibrazionali, e (v) la spettroscopia transiente IR 2D, che acquisisce mappe 2D IR differenziali tra uno stato elettronico eccitato e lo stato fondamentale grazie a un impulso visibile precedentemente inviato al campione.

Staff INO

Gorelli Federico Aiace
Iagatti Alessandro
Riboli Francesco
Santoro Mario (Persona di riferimento)
Taschin Andrea

Personale non afferente INO

Agati Milo (LENS)
Bartolini Paolo (LENS)
Berni Selene (LENS)
Bini Roberto (LENS)
Boschetti Alice (LENS)
Bussotti Laura (LENS)
Caminiti Luigi (LENS)
Catalini Sara (LENS)
Ceppatelli Matteo (ICCOM-CNR)
Cinfrignini Pamela (LENS)
Di Donato Mariangela (ICCOM-CNR)
Doria Sandra (ICCOM-CNR)
Fanetti Samuele (ICCOM-CNR)
Foggi Paolo (LENS)
Lapini Andrea (LENS)
Romi Sebastiano (LENS)
Torre Renato (LENS)
Scelta Demetrio (ICCOM-CNR)
Venturi Sara (LENS)