Scienze fisiche

Settori scientifico disciplinari compresi nell'area 2:

  • FIS/01 FISICA SPERIMENTALE
  • FIS/02 FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
  • FIS/03 FISICA DELLA MATERIA
  • FIS/04 FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
  • FIS/05 ASTRONOMIA E ASTROFISICA
  • FIS/06 FISICA PER IL SISTEMA TERRA E IL MEZZO CIRCUMTERRESTRE
  • FIS/07 FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
  • FIS/08 DIDATTICA E STORIA DELLA FISICA

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Recent Submissions

Now showing 1 - 5 of 134
  • Publication
    Development of quantum well structures for multi band photon detection
    (Università degli studi di Trieste, 2015-03-25)
    Ganbold, Tamiraa
    ;
    Biasiol, Giorgio
    La ricerca qui presentata è incentrata sullo sviluppo di tecnologie innovative per la produzione di rivelatori di posizione di fasci fotonici veloci (pBPM) per applicazioni in luce di sincrotrone (SR) e laser a elettroni liberi (FEL). Nel nostro lavoro abbiamo proposto un rilevatore in-situche ha dimostrato velocità di risposta ed omogeneità sia per scopi di diagnostica che di calibrazione. I dispositivi sono basati su pozzi quantici (QW) dimateriali semiconduttori InGaAs / InAlAs,che offrono diversi vantaggi grazie alla loro gap di banda diretta e a bassa energia, e all’alta mobilità elettronica a temperatura ambiente. I QW metamorfici diIn0.75Ga0.25As/In0.75Al0.25As contenenti un gas di elettroni bidimensionali (2DEG) sono staticresciuti tramite epitassia a faci molecolari (MBE). Tali materiali presentano alcune differenze notevoli rispetto al diamante, che è il materiale utilizzato per i rivelatori commerciali allo stato dell’arte. Innanzitutto, i costi di produzione e di fabbricazione sono molto più bassi. Poi, il coefficiente di assorbimento è molto superiore al diamante su una vasta gamma di energie di raggi X, il che li rende ampiamente complementari in possibili applicazioni. Inoltre, utilizzando semiconduttori composti si possono fabbricare dispositivi con diverse combinazioni di materiali per la barriera ed il QW;ciòha permesso di ridurre la gap di energia fino a 0.6 eV. La disponibilità e la ripetibilità di fabbricazione dei dispositivi è migliore rispetto a quelle del diamante. Quattro configurazioni di dispositivi a QW pixelati sono stati testati con diverse fonti di luce, come radiazione di sincrotrone, tubo a raggi X convenzionali e laser ultra veloce nel vicinoUV. In questa tesi, dopo aver introdotto i dispositivi a QW per utilizzo comepBPM, saranno riportati e discussii risultati più importanti ottenuti. Tali risultati indicano che questi rivelatori rispondono con tempi di 100-ps a impulsi laser ultraveloci, cioè un fattore 6 più velocirispetto a rivelatori a semiconduttori commerciali allo stato dell’arte. La precisione raggiunta nella stima della posizione del fascio fotonico è di 800nm, da confrontare con i 150nm di rivelatori a diamante commerciali. Inoltre, i nostri rivelatori di fotoni a QW lavorano a tensioni molto inferiori rispetto aipBPMs esistenti.Infine, test con raggi X da radiazione di sincrotrone mostrano come questi dispositivi presentano elevate efficienze di raccolta di carica, che possono essere imputabili all'effetto di moltiplicazione di carica del gas di elettroni 2D all'interno del pozzo. Tutti questi vantaggi rispetto ai rivelatori esistenti basati sul diamante, rendono i nostri dispositivi potenzialmente molto attrattivi come alternativa a quelli commerciali.
      815  771
  • Publication
    A numerical framework for multiple phase cloud microphysics in regional and global atmospheric models
    (Università degli studi di Trieste, 2015-04-28)
    Nogherotto, Rita
    ;
    Tompkins, Adrian Mark
    The Regional Climate Model RegCM4 (Giorgi et al., 2012) treats nonconvective clouds and precipitation following the Subgrid Explicit SUBEX param- eterization (Pal et al., 2000). This scheme includes a simple representation for the formation of raindrops and solves diagnostically the precipitation: rain forms when the cloud water content exceeds the autoconversion threshold, that is an increasing function of the temperature and assumes different values over the land and over the ocean to account for the difference in number of the cloud condensation nuclei over continental and oceanic regions. The SUBEX scheme does not account for the presence of clouds ice, and the fraction of ice is diagnosed as a function of temperature in the radiation scheme. Due to the increasing emphasis on cloud representations in the climate community and the forthcoming increasing resolution due to the inclusion, in the close future, of a non-hydrostatic compressible core, the treatment of the ice microphysics and a prognostic representation of the precipitation is required in RegCM4. This thesis presents the new parameterization for stratiform cloud microphysics and precipitation implemented in RegCM4. The approach of the new parameterization is based on an implicit numerical framework recently developed and implemented into the ECMWF operational forecasting model (Tiedtke, 1993). The new parameterization solves 5 prognostic equations for the water vapour, the liquid water, the rain, the ice and the snow mixing ratios. It allows a proper treatment of mixed-phase clouds and a more physically realistic representation of the precipitation as it is no more an instantaneous response to the microphysical processes occurring in clouds and is subjected to the horizontal advection. A first discussion of the results contains an evaluation of the vertical distributions of the main microphysical quantities, such as the liquid and ice water mixing ratios and the relative fractions. It also presents a series of sensitivity tests to understand how the moisture and radiation quantities respond to the variation of the microphysical parameters used in the scheme, such as the fall speeds of the falling categories, the autoconversion scheme and the evaporation coefficient. Cloud properties are afterwards evaluated through the implementation for RegCM4 of the new cloud evaluation COSP tool (Bodas-Salcedo et al., 2011), developed by the Cloud Feedback Model In- tercomparison Project (CFMIP), that facilitates the comparison of simulated clouds with observations from passive and active remote sensing by diagnosing from model outputs the quantities that would be observed from satellites if they were flying above an atmosphere similar to that predicted by the model. Different hypothesis are presented to explain the reasons for RegCM4 biases in representing different types of clouds over the tropical band and new prospectives for the future investigations designed to answer to the open questions are outlined.
      1115  938
  • Publication
    Design and realization of nanoelectromechanical and plasmonic devices for raman spectro-microscopy
    (Università degli studi di Trieste, 2015-03-25)
    Cassese, Damiano
    ;
    Lazzarino, Marco
    Lo sviluppo di nano-dispositivi per la misura di molecule biologiche e non biologiche è uno dei campi più importanti e in via di sviluppo della nanotecnologia. La possibilità di studiare cellule in vivo e di capirne le caratteristiche a livello molevolare ha contribuito enormemente all'avanzamento degli studi biologici negli ultimi decenni. Fra le tecniche più utilizzate, le Scanning Probe Microscopies (SPM) hanno una speciale rilevanza: sono non distruttive, con una bassa perturbazione dei sistemi studiati e permettono misure in aria e in liquido. Tali tecniche tuttavia non permettono il riconoscimento chimico, aspetto importante nello spiegare molti meccanismi cellulari. Una delle spettroscopie più utilizzate a tale scopo è il Raman, che permette il riconoscimento delle specie chimiche senza danneggiare i campioni ed è stato ampiamente utilizzato in molti studi biologici. Una combinazione di una tecnica SPM e della spettroscopia Raman è il Tip Enhanced Raman Spectroscopy (TERS): la stessa punta è usata per ricostruire le proprietà meccaniche e per illuminare localmente il campione per estrarne informazioni chimiche. Tale combinazione rende il TERS uno strumento molto potente per lo studio di strutture nanometriche. In questo lavoro di tesi abbiamo esplorato la possibilità di realizzare una punta TERS basata su un nanofilo in materiale semiconduttore cresciuto epitassialmente sulla punta di un cantilever per AFM. Il dispositivo, compatibile con le strumentazioni AFM disponibili sul mercato, ha come scopo lo sfruttamento della risonanza plasmonica creata nella particella metallica presente sulla cima del nanofilo: il segnale Raman può essere potenziato sfruttando il campo elettrico molto intenso creato in questo modo. | 910 | Abstract Nel primo capitolo si introduce le basi della tecnica AFM e vengono presentati due studi compiuti su cellule mesoteliali tramite questa microscopia. Nel secondo capitolo vengono presentati i nanofili in silicio: sono riportati i risultati ottenuti nella crescita di tali strutture, quindi vengono analizzate la citotossicità e la proliferazione di cellule su substrati di nanofili di silicio. Misure di microscpettroscopia Raman su nanofili di GaAs sono riportate nel capitolo 3: è stato studiato il cambiamento di struttura cristallina di tali nanofili dovuta a procedimenti di riscaldamenti controllati. Il capitolo 4 affronta lo studio delle proprietà SERS di nanofili di materiali e strutture diverse; sono presentati risultati sperimentali e calcoli ottenuti tramite simulazioni ad elementi finiti (FEA). Infine nel capitolo 5 presentiamo un innovativo procedimento per la fabbricazione di punte TERS a singolo nanofilo. In Appendice sono presentate brevemente le tecniche fabbricative usate durante il lavoro di tesi.
      809  835
  • Publication
    ZnSe nanowires by molecular beam epitaxy: growth mechanisms and properties
    (Università degli studi di Trieste, 2015-03-25)
    Zannier, Valentina
    ;
    Rubini, Silvia
    This thesis is devoted to the study of the growth of Zinc Selenide (ZnSe) nanowires (NWs) by Au-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The growth process consists in many steps which were individually investigated by means of in-situ and ex-situ spectroscopic and microscopic techniques. First, the formation of nanoparticles upon annealing of a thin Au film deposited on different substrates was studied by X-ray photoemission spectroscopy, grazing incident X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The nanoparticles were used as seeds for the 1-dimensional ZnSe crystal growth by MBE through evaporation of Zn and Se from elemental solid sources. The obtained NWs were characterized by scanning and transmission electron microscopy and their optical properties were assessed by means of photoluminescence and cathodoluminescence measurements. This systematic investigation approach allowed us to understand the NWs growth mechanism and, as a consequence, to obtain the control over the NWs properties. Indeed, it was found that an interplay between substrate, seed particles and beam fluxes takes place and strongly affects the NWs growth mode. In particular, a chemical interaction between substrate and Au may occur during the annealing, changing chemical composition and physical state of the nanoparticles before the NWs growth. The vapour composition, i.e. the Zn-to-Se beam pressure ratio, can also modify the nanoparticles composition and the NWs growth mechanism. Therefore, by changing the growth conditions, it was possible to grow ZnSe NWs through different mechanisms, with important consequences on their properties, in terms of morphology, crystal quality and optical properties. Understanding the growth mechanism and its effects on the wires properties allowed us to achieve the control over the growth process and the selective growth of ZnSe nanowires with the desired properties. Vertically oriented ZnSe NWs with a defect-free hexagonal crystal structure were obtained on GaAs(111)B substrates, having either Au-Ga alloy nanoparticles or Au nanocrystals on their tips. Uniformly thin and straight blue-emitting ZnSe NWs were also grown on various substrates, after optimizing gold film thickness, annealing and growth temperature. The possible integration of such nanostructores in novel nanodevices was proposed and preliminary demonstrated.
      818  1176
  • Publication
    DNA ORIGAMI ACTUATION AS A POWERFUL DYNAMIC AND TUNABLE ARCHITECTURE FOR PLASMONIC STRUCTURE
    (Università degli studi di Trieste, 2015-03-24)
    Piantanida, Luca
    ;
    Lazzarino, Marco
    In questa tesi presento il mio lavoro di ricerca di Dottorato in Nanotecnologie. Questo studio è concentrato sull'uso di nanotecnologia a DNA come strumento per la creazione di strutture nano-biologiche e funzionalizzazione di particelle d'oro. Le nano-particelle d'oro sono state largamente studiate e le loro proprietà sono state sfruttate per importanti applicazioni come la spettroscopia Raman, la rilevazione biologica e la terapia medica. Queste nano-particelle sono caratterizzate da una risonanza ottica plasmonica e proprietà di dispersione della luce ben definite ed esistono numerosi protocolli di provata efficienza per la loro funzionalizzazione chimica. Tra questi, il protocollo di auto-assemblaggio di DNA si è dimostrato eccellente nel comporre strutture di nano-particelle con dimensioni e forma controllate. Questo approccio è stato impiegato per l'ingegnerizzazione di proprietà ottiche, per la creazione di "hot spot” nel campo plasmonico in aggregati di nano-particelle e anche per la formazione di righelli plasmonici con dimeri di nano-particelle nei quali la loro spaziatura è controllata con precisione nanometrica. In questo studio confronto due strategie per la formazione di dimeri di nano-particelle d'oro usando l'ibridizzazione del DNA. Una di queste strategie mi ha permesso di raggiungere una al resa del 26% di formazioni di dimeri rispetto al totale delle AuNP, senza ulteriori procedure di filtrazione, dato che rappresenta il valore più alto riportato in letteratura; inoltre questo dato è stato replicato utilizzando sequenze di DNA molto corte, fino ad 11 nucleotidi, condizione che normalmente riduce l’efficienza del processo. Nella seconda parte della mia tesi, ho combinato le proprietà plasmoniche delle nano-particelle d'oro con strutture a DNA origami in modo da creare sistemi ibridi tra di loro. Questa combinazione mi ha permesso di esplorare architetture innovative per la il controllo della plasmonica con la prospettiva di essere un punto di partenza per lo sviluppo di biosensori. Ho sviluppato una strategia per un controllo innovativo, reversibile e continuo della risonanza plasmonica usando un'attuazione basata su DNA origami. Il meccanismo di attuazione è basato sull'ibridizzazione del DNA, in particolare si è visto uno spostamento del picco di risonanza fino a 6 nm utilizzando tre sequenza di DNA diverse. Il sistema proposto è potrà essere utilizzato per lo studio dei meccanismi di ibridazione di DNA in condizioni di stress controllato, oppure potrà essere usato come piattaforma per un controllo continuo della posizione della risonanza plasmonica o in spettroscopia Raman.
      821  1873