Laboratorio Materiali Magnetici (LAMM-Lab)

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L’attività di ricerca del team è focalizzata sulla sintesi, funzionalizzazione e caratterizzazione di materiali magnetici con particolare enfasi sui magneti molecolari e sulle nanoparticelle magnetiche. Attualmente le principali aree di ricerca riguardano: i) lo sviluppo mediante chimica colloidale di nanomateriali magnetici biocompatibili per applicazioni teranostiche (RMI, terapia magnetomeccanica e ipertermia a fluido magnetico), nanostrutture magnetico-plasmoniche per sensori ad alta sensibilità, nano-etero strutture a base di ferrite per la realizzazione di magneti permanenti esenti da terre rare (compreso l’utilizzo di materie prime riciclate) e ferriti nano/micrometriche per materiali ad alta frequenza e basse perdite. ii) dispositivi di memorizzazione dati, calcolo quantistico, spintronica molecolare e sensoristica grazie alla funzionalizzazione di diversi tipi di superfici (ad es. metalli puri, ossido, perovskite) sia da metodi umidi che da Ultra Alto Vuoto.

Campi di applicazione

Nanomedicina;
Magneti Permanenti;
Spintronica;
Quantum Computing;
Catalisi;
Metallurgia;
Dispositivi elettronici ad alta frequenza;
Sensoristica.

Competenze

Sintesi e funzionalizzazione di nanomateriali mediante chimica colloidale in laboratorio e su larga scala;
Misure magnetiche (suscettività ac, magnetometri SQUID e VSM, torque, ecc.) di nanoparticelle magnetiche e materiali molecolari;
misure fotomagnetiche;
Spettroscopia EPR e HF-EPR;
Capacità di riscaldamento magnetico induttivo mediante tecnica calorimetrica;
Tecniche magneto-ottiche;
Diffrazione di raggi X da cristallo singolo e da polvere;
Scienza delle superfici;
Crescita epitassiale di superfici metalliche;
Magnetismo molecolare;
Spettroscopia di fotoemissione a raggi X (XPS);
Scattering di ioni a bassa energia (LEIS);
Diffrazione elettronica a bassa energia (LEED);
Spettroscopia di fotoemissione ultravioletta (UPS) e spettroscopia di fotoelettronica inversa (IPES);
Microscopia a scansione a tunnel (STM), Microscopia a forza atomica (AFM);
Spettrometria di massa di ioni secondari a tempo di volo (ToF-SIMS);
Spettroscopia di assorbimento a raggi X e tecniche correlate (XMCD, XNLD, XMchiD);
Sorgente Mössbauer di sincrotrone (SMS);
Misure di trasporto di elettroni;
Processo di litografia ottica;
Deposizione fisica, chimica e da vapore al plasma (PVD).

Strumentazione

Il gruppo ha accesso alla strumentazione disponibile presso LA.M.M. – Laboratorio di Magnetismo Molecolare, Dipartimento di Chimica Ugo Schiff, Università di Firenze, che comprende:

Quantum Design, magnetometro MPMS SQUID operante nel range di temperatura 1.8-400 K, con opzione suscettività AC (0,1 – 1000 Hz), campo magnetico statico fino a 5 T, rotatore monocristallo e predisposizione per misure fotomagnetiche;
Quantum Design – PPMS dotato di: Vibrating Sample Mode, suscettometro AC (10-10000 Hz), predisposizione per misure di trasporto elettrico e magnetico e sonda AFM. Lo strumento opera nel campo magnetico 0-9 T e nel Intervallo di temperatura 2-400 K;
Apparecchio di riscaldamento magnetico costruito internamente, dotato di un generatore CELES MP6, operante a una frequenza di 50-450 kHz e un’ampiezza fino a 19 kA/m per misure magnetotermiche;
Magnetometro MAGLAB2000 Oxford Instruments: campi magnetici fino a 12 T e temperatura da 1,6 a 400 K. Dotato di sonda a sbalzo per misure di anisotropia magnetica;
Risonanza paramagnetica elettronica -spettrometro E500 Elexsys Bruker in banda X equipaggiato con un criostati Oxford Instruments ad elio CF (4-300K) e azoto CF (100-500K);
Risonanza paramagnetica elettronica – Spettrometro Bruker Elexsys-600 in banda W operante a 95 GHz con magnete superconduttore a 6 T con bobine sdoppiate, insert ad alta e bassa sensibilità, criostato ad elio liquido con range di temperatura di esercizio di 4-300 K;
XPS (X-ray Photo-electron Spectroscopy, SPECS), dotato di una sorgente di raggi X a doppio anodo (Mg, Al) e di una sorgente di raggi X microfocalizzata e monocromatica Al Ka + un analizzatore emisferico a raggio medio di 150 mm + temperatura campione variabile (da 100K a 1000K);
XPS (X-ray Photo-electron Spectroscopy, VSW), dotato di una sorgente di raggi X a doppio anodo (Mg, Al) + un analizzatore emisferico a raggio medio di 100 mm + temperatura del campione variabile (da 100K a 800K);
AR-XPD (spettroscopia fotoelettronica a raggi X ad angolo risolta) basata sull’impostazione SPECS XPS;
UPS (Ultraviolet Photo-electron Spectroscopy), basato su una lampada UV su configurazione SPECS;
LEIS (Low Energy Ion Scattering);
Controllore SpectaLEED LEED (Low Energy Electron Diffraction);
Evaporatori molecolari;
Camera UHV per evaporazione molecolare;
Camera UHV per evaporazione di metalli;
Spin-coater, consente una deposizione controllata di film tramite spin-coating con impostazioni programmabili;
Plasma Vapor Deposition (Magnetron Sputtering) con un’elevata varietà di bersagli.