Tirocinio 17: Progettazione, fabbricazione e caratterizzazione di metamateriali iperbolici per la fotonica e il sensing
Argomento: fisica, chimica
Divisione di riferimento: ML Materiali avanzati e scienze della vita
SSO: ML 01 Scienza e Tecnologia alla Nanoscala (NST)
Tutori: Federico Ferrarese Lupi, ricercatore - Luca Boarino, tecnologo - Roberto Rocci, collaboratore tecnico
Per informazioni: 011 3919 449, f.ferrareselupi@inrim.it
Possibilità di part-time: sì
Descrizione delle attività previste nel tirocinio:
I metamateriali iperbolici sono una particolare classe di materiali artificiali (isolanti, semi-isolanti e metalli) le cui componenti di permittività (ε) o permeabilità (μ) lungo un asse sono di segno opposto agli altri due assi dello spazio. Questa condizione porta a una dispersione parabolica delle onde elettromagnetiche che si propagano nel metamateriale, dando così origine a proprietà e caratteristiche non riscontrabili in natura, come ad esempio un indice di rifrazione negativo, oppure la possibilità di ottenere un’immagine ben al di là del limite di diffrazione ottica (iper-lenti).
Gli obiettivi di questa attività sono:
- la realizzazione di una guida d’onda planare di materiale iperbolico e lo studio delle proprietà ottiche;
- l’utilizzo della guida d’onda per migliorare l’efficienza di sorgenti a singolo fotone (es. quantum dot, centri di emissione in nano-diamanti, molecole luminescenti ecc.) per la realizzazione dell’unità di intensità luminosa, la Candela.
La fabbricazione di una guida d’onda in metamateriale richiede un controllo dei processi di litografia, di deposizione e di attacco chimico su scala nanometrica. La tecnologia che consente un controllo di strutture al di sotto dei 50 nanometri è stata sviluppata all'INRIM dal gruppo NST negli ultimi 10 anni ed è basata sul self-assembly di copolimeri a blocchi. Infiltrando selettivamente queste strutture polimeriche con ossidi metallici e metalli è possibile ottenere un metamateriale progettabile a priori e dalle caratteristiche innovative desiderate.
Le principali attività da svolgere nell’ambito del tirocinio sono:
- Sviluppo della conoscenza e dell’utilizzo degli impianti da vuoto per la deposizione e l’etching dei materiali necessari per la fabbricazione delle nanostrutture;
- Ottimizzazione dei processi di trattamento termico, di deposizione e di etching degli impianti da vuoto utilizzati per la realizzazione della guida d’onda;
- Progettazione e realizzazione di un sistema di elettrodeposizione e relativo software di controllo;
- Progettazione della cella elettrochimica e realizzazione delle messe in tavola 2D necessarie alla corretta realizzazione dei particolari meccanici;
- Progettazione e realizzazione del setup di misura e trasferimento del segnale elettrico alla cella;
- Messa a punto di un sistema di caratterizzazione ottica di guide d’onda.
La sede principale del tirocinio è il Laboratorio di Micro&NanoTecnologie QR dell’INRIM, oltre al laboratorio di fotonica.
Le attività saranno svolte sotto la supervisione di un tecnico altamente qualificato.
Riferimenti:
https://www.inrim.it/ricerca-sviluppo/dal-macro-al-nanomondo