Attività dei laboratori: Il polo di Catania consente di svolgere analisi accurate della struttura degli oggetti analizzati e della loro composizione chimica permettendo, grazie al diretto collegamento con le facilities di caratterizzazione elettrica e di spettroscopia ottica attualmente disponibili presso l’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi (IMM) del CNR e presso gli altri poli di Beyond–Nano, di conseguire significativi avanzamenti nel controllo a livello atomico delle proprietà dei materiali di interesse per il fotovoltaico, per le nuove applicazioni nel campo della microelettronica, e per le nanoscienze e nanotecnologie in generale.
Con il microscopio JEOL S/TEM Cs-corrected ARM 200F, è possibile caratterizzare sia materiali a stato solido che soft matter, grazie all’elevato range di energia utilizzabile. Materiali beam sensitive possono essere analizzati sino ad una energia di 40keV, e mantenere la risoluzione dell’ Ångstrom, riducendo così eventuali effetti di danneggiamento da fascio elettronico osservabili ad alta energia. Materiali ad alto numero atomico possono altresì essere analizzati a più alte energie, sino a 200keV, consentendo analisi strutturali con risoluzione sub-Å. Grazie all’elevata potenzialità dello strumento è possibile ottenere analisi strutturali a risoluzione atomica diretta, con contrasto-Z per lo studio delle proprietà cristallografiche dei materiali analizzati. Parametri strutturali quali dimensioni della cella elementare, identificazione dei difetti puntuali, mappe di strain, possono essere ottenute a scala atomica. Grazie alla possibilità di acquisire spettri chimici puntuali, è possibile associare alle informazione strutturali quelle sulla chimica mediante atomic resolution EDX ed EELS, e con la tecnica denominata Spectrum Imaging (Si) si riescono ad ottenere delle mappe chimiche 2D a risoluzione atomica diretta. Mediante spettroscopia EELS, oltre all’individuazione della specie chimica, è possibile effettuare lo studio delle proprietà elettroniche degli atomi per poter conoscere, a titolo di esempio, la presenza di contaminanti, la tipologia dei legami chimici fra gli atomi, misura dell’energia della band gap (ΔG), mappatura dei livelli energetici disponibili attraverso lo studio della densità degli stati (DOS), studio della struttura elettronica fine (ELNES), l’anisotropia elettronica mediate spettroscopia EELS risolta in q. Grazie alla possibilità di ottenere pattern di diffrazione CBED puntuali è possibile ricostruire mappe di strain 2D. Lo strumento è equipaggiato di un sistema completo di acquisizione ricostruzione e visualizzazione per analisi tomografiche (3D) sia in modalità TEM (TEM Tomography) che STEM (STEM Tomography). Alle mappe tomografiche è possibile associare immagini sia con contrasto di fase, contrasto-Z e chimico.
Per il polo di Catania sono già state approvate ben 43 proposte di collaborazione scientifica, 18 nei soli primi 7 mesi del 2015, riguardanti lo studio avanzato di materiali innovativi, quali comprensione delle proprietà sia chimiche che strutturali dei materiali a livello atomico. Le richieste di collaborazione sono provenute da vari istituti del CNR e gruppi scientifici quali:
Ad oggi risultano prodotti 15 lavori scientifici di alto livello scientifico, grazie all’utilizzo della infrastruttura Beyond Nano del polo di Catania. Grazie alla realizzazione della nuova infrastruttura, l’IMM si pone in una posizione di leader nel panorama internazionale così come evidenziato dai recenti successi scientifici.