I-Lamp 2024, premiati Elena Rolfi e Mattia Andrini

Il centro di ricerca I-Lamp - Interdisciplinary Laboratories For Advanced Materials Physics torna a premiare gli studenti di fisica che più di altri si sono distinti per gli esiti del lavoro di tesi magistrale.

L’edizione 2024, la prima sotto la direzione del professor Claudio Giannetti che eredita il testimone ultradecennale dal professor Gabriele Ferrini (direttore dal 2011 al 2023), ha premiato Elena Rolfi per il lavoro sulle "Strategie di funzionalizzazione di strati di grafene per sensori chemiresistivi e basati sui FET" e Mattia Andrini, la cui ricerca propone un modello in grado di sfruttare le proprietà ottiche delle nanoplastiche, per il riconoscimento e la caratterizzazione di queste ultime su scale nanometriche (diametro delle particelle minore di 1µm).

Il grafene, un materiale isolato vent'anni fa e caratterizzato da una struttura a reticolo bidimensionale di atomi di carbonio, ha eccezionali proprietà di trasporto delle cariche elettriche e si comporta come un semimetallo all’interno del quale le cariche possono muoversi ad altissima velocità. Per questo motivo risulta particolarmente interessante nell’ambito della costruzione di sensori. 

Premiata nella sede di via Garzetta dal professor Luigi Sangaletti, Elena Rolfi ha spiegato «Un limite difficile da superare nell’ambito dei sensori di gas basati sugli ossidi metallici - ad oggi la tipologia più diffusa - è l’alta temperatura a cui essi devono essere mantenuti per poter funzionare. Il grafene può invece fungere da sensore di gas a temperatura ambiente, permettendo un certo risparmio di energia. Aumentare la selettività del grafene verso determinati gas, rendendolo più sensibile ad alcuni tipi, è stato quindi l’ambito di lavoro della mia tesi. Per i test, sono stati impiegati due gas di riferimento: l'ammoniaca e il biossido di azoto. In uno dei nostri campioni abbiamo osservato l’aumento di selettività verso l’ammoniaca: una funzionalizzazione che potrebbe essere ulteriormente studiato in futuro».

Il lavoro di tesi di Mattia Andrini, di cui il dottorato in Science che lo vede attualmente impegnato è il diretto proseguo, è nato da una collaborazione tra il Dipartimento di Fisica della Cattolica e quello di Ingegneria dell’Università degli studi di Brescia.

«Attualmente non sono disponibili tecniche per il riconoscimento e la caratterizzazione di nanoplastiche su scale nanometriche (diametro delle particelle minore di 1µm). Il nostro obiettivo è colmare il gap sfruttando le proprietà ottiche delle nanoplastiche, ancora poco studiate su scale così piccole. La tesi propone quindi un modello in grado di riprodurre gli spettri ottici basandosi sull'indice di rifrazione del materiale e considerando la morfologia del campione, ed è stato testato su particelle standardizzate (beads, o sfere, di polistirene di raggio 50nm). L'indice di rifrazione delle beads a queste dimensioni potrebbe avere diverse applicazioni pratiche, aumentando quindi l'applicabilità del lavoro» ha raccontato il dottorando.

Del resto molta dell’attività teorica e sperimentale del Centro di ricerca in fisica della materia trova il suo output pratico nella vita quotidiana.

Il mondo “nano” trova infatti applicazione nei campi biomedicale (una ricerca del centro ha reso più avanzate le pellicole battericide necessarie negli ambienti sterili come le sale operatorie, in modo da poterle usare senza che il potenziale antibatterico si degradi al primo contatto) ambientale (uno studio ha mostrato come la combinazione tra nano-tecnologie e luce solare possa degradare le particelle inquinanti nelle falde accquifere), senza dimenticare tutto ciò che di tecnologico utilizziamo ogni giorno. 

Dai dispositivi cellulari, alla sensoristica di cancelli automatici, lettori QR Code e fotovoltaico. Per migliorare la velocità di risposta di questi strumenti il Centro I-Lamp ha infatti effettuato test su classi innovative di materiali, detti “superconduttori”.