I materiali con dimensioni nanometriche (10-9m), come appunto le nanoparticelle (NPs), presentano proprietà ottiche che dipendono dalla loro dimensione e forma. Nelle NPs di metalli nobili l’azione di una radiazione UV-Vis determina un’eccitazione collettiva di elettroni (plasmone) definita Risonanza Plasmonica Localizzata Superficial-mente (LSPR) la cui frequenza di risonanza dipende dalle proprietà morfologiche delle NPs. Tale frequenza può tuttavia subire un cambiamento variando lo stato di aggrega-zione delle NPs o l’indice di rifrazione della materia che le circonda.  Le NPs, possono così essere sfruttate come sensori in grado di rilevare in modo altamente selettivo e sensibile la presenza di specifiche sostanze da rilevare (analiti) che possono determinare cambiamenti delle loro proprietà ottiche. In tale contesto l’ISM svolge attività di ricerca e sviluppo sia sulla generazione di NPs per la sensoristica chimica, ambientale e biosen-soristica che nella caratterizzazione delle loro proprietà con tecniche microscopiche e spettroscopiche ad alta risoluzione spaziale (HR-TEM) e temporale (femtosecondo) sia in fluorescenza (TCSPC e Up-conversion ) che in assorbimento (Pump&Probe).

Staff: A. Guarnaccio, D. Mollica, A. Morone, S. Orlando, G.P. Parisi, A. Santagata   
 

Questa tecnologia, oggetto di un brevetto, consiste in una indagine ottica di superfici di metalli o leghe metalliche per determinare la formazione di nanoparticelle. La loro presenza induce una modifica nello spettro vis/NIR aumentando la pendenza spettrale in specifiche regioni ed è associata ad una transizione di fase con formazione di martensite ed all’induri-mento del materiale. Questo è importante per diversi processi industriali e questa tecnica permette di monitorare l’indurimento in real time ed effettuare, anche in remoto e su un’intera linea di produzione, un controllo di qualità senza i limiti di analisi distruttive o a campione. L’impiego della tecnologia, si presta alla costruzione di strumenti per la misura di durezza superficiale con evidenti vantaggi in semplicità, economicità ed adattabilità a linee di produzione. L’analisi è limitata dalla penetrazione della luce che, per i metalli, è dell’ordine di qualche micron, dunque la misura produce essenzialmente un’analisi d’induri-mento superficiale dei materiali.

Staff: Marco Girasole, Giovanni Longo, Simone Dinarelli, Pierfrancesco Moretti 
 

Il gruppo di ricerca del laboratorio EFSL (Eurofel Support Laboratory) ha coniugato la sua esperienza nel campo dell'ottica ultrave-loce con la manipolazione dei nanomateriali attraverso processi plasmonici, con lo scopo di indagare e sviluppare nuovi metodi inno-vativi di nanofabbricazione.
L’approccio sperimentale consiste nell’utiliz-zare i laser ultraveloci per riscaldare termica-mente sistemi di nanoparticelle di metalli di transizione e guidarne in maniera controllata la loro fusione con lo scopo di creare nuove nanostrutture. Questo nuovo campo della termoplasmonica porterà certamente allo sviluppo di nuove tecniche di nanofabbri-cazione con applicazioni innovative in campi molto diversi, come i metamateriali, i sensori, la catalisi, la terapia fototermica, substrati per spettroscopie di superficie e per l'ottica non lineare.

Staff: D. Catone, P. O’Keeffe, A. Paladini, F. Toschi, S. Turchini  
 

La struttura chirale di molecole e di sistemi supramolecolari riveste importanza notevole nei campi della chimica, della biologia e della fisica. L’industria farmaceutica e quella agroalimentare presentano una crescente domanda di prodotti chirali di base per migliorare l’efficacia, la sicurezza sulla salute e l’ottimizzazione della resa finale del prodotto. 
Le metodologie di indagine spettroscopica e strutturale per questo tipo di molecole utilizzano radiazione circolarmente polarizzata e la dispersione ottica rotatoria ed il dicroismo circolare per gli studi di caratterizzazione elettronica e strutturale delle molecole stesse.
Recentemente si è sviluppato un crescente interesse nella deposizione di molecole chirali su superfici di metalli e semiconduttori, e i loro processi di self-assembling, per applicazioni in campi come l’ottica non-lineare e il riconosci-mento molecolare.
In questo caso il riconoscimento molecolare espresso a livello chimico o biologico dal sistema molecola/superficie o dall’ interfaccia chirale sono fenomeni di interesse nei campi della catalisi stereospecifica, della sensoristica .

Staff: Giorgio Contini, Daniele Catone, Stefano Turchini, Nicola Zema