Esperimenti

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