Nuovi metodi di costruzione della materia alla scala del nanometro usando sistemi computazionali e sintesi in laboratorio, per ottenere materiali da applicare in dispositivi ottici ed elettronici
E’ il nuovo progetto di Liberato Manna dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) finanziato dall’European Research Council (ERC) con una borsa “Advanced Grant” del valore di circa 2 milione e mezzo di euro per i prossimi cinque anni. I campi di prova dei nuovi materiali saranno quelli dell’energia e della sostenibilità, quali la conversione dell’anidride carbonica in materiali utili, il miglioramento della stabilità delle celle solari e la realizzazione di vetri per le finestre in grado di concentrare l’energia solare.
Liberato Manna è ricercatore responsabile del Nanochemistry Lab all’IIT di Genova Il suo progetto di ricerca NEHA (Nanoscale Epitaxial Heterostructures Involving Metal Halides) è tra i 14 progetti di eccellenza premiati oggi dall’ERC che si svolgeranno in Italia. Manna è al suo terzo finanziamento da parte dell’ente europeo, avendo ricevuto nel 2009 un Starting Grant e nel 2014 un Consolidator Grant. L’Advanced Grant è un riconoscimento che l’ERC assegna a ricercatori e ricercatrici con una comprovata esperienza scientifica e risultati scientifici significativi nell’ultimo decennio.
L’ERC ha annunciato oggi, infatti, l’assegnazione di 218 “Advanced Grant” in 20 paesi dell’Unione Europea, a ricercatori e ricercatrici di 27 nazionalità diverse, per un investimento totale di 544 milioni di euro nell’ambito del programma Horizon Europe.
Manna ha conseguito la laurea e il dottorato in Chimica presso l’Università di Bari, nel 1996 e 2001, rispettivamente. Negli anni 2001-2003 ha lavorato negli Stati Uniti presso il Lawrence Berkeley Lab, e negli anni 2003-2009 è stato ricercatore presso il National Nanotechnology Lab a Lecce, prima di trasferirsi presso l’IIT a Genova nel 2009.
Attraverso il progetto NEHA, Manna vuole individuare nuovi materiali controllandone la composizione e organizzazione spaziale a livello atomico e molecolare, con l’obiettivo di estendere la gamma di materiali solitamente utilizzati nei componenti ottici ed elettronici, andando così oltre ai semiconduttori più tradizionali.
“Un aspetto molto importante è dato dalla possibilità di accoppiare due materiali semiconduttori in modo che nella regione di interfaccia in cui essi si toccano vi è una corrispondenza perfetta nella disposizione degli atomi per i due componenti. Queste interfacce, dette epitassiali, garantiscono un flusso controllato e modulabile di elettroni fra i due componenti”, spiega Manna.
I materiali studiati e implementati sino a questo momento sono essenzialmente semiconduttori appartenenti ad una ristretta classe, quali ad esempio il silicio, il germanio e l’arseniuro di gallio. Manna vuole estendere la possibilità di creare interfacce epitassiali ad una gamma molto più ampia di materiali, che includa anche gli alogenuri metallici. Tra questi ultimi, gli esempi più noti sono il comune sale da cucina, o il materiale fotosensibile delle vecchie pellicole fotografiche.
Il progetto partirà da uno studio computazionale atto ad individuare tutte le potenziali coppie di candidati, seguito da una serie di sintesi avanzate che tenterà di fabbricare tali interfacce e da una loro attenta caratterizzazione con varie tecniche sperimentali.
L’aspetto finale del progetto sarà quello di testare tali interfacce in varie applicazioni.
“In una di esse, cercheremo di convertire l’anidride carbonica in molecole “utili”, in un’altra cercheremo di fabbricare nuovi concetti di rivelatori di radiazioni. Tali interfacce potranno anche servire ad aumentare la stabilità di celle solari e potranno essere anche inglobate nei comuni vetri delle finestre per realizzare dei concentratori solari”, conclude Manna.
