L'Istituto SuPerconduttori, ossidi e altri materiali INnovativi e dispositivi (SPIN) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) è nato il 1° Febbraio del 2010 dalla fusione di 4 precedenti centri CNR-INFM: COHERENTIA (Napoli), LAMIA (Genova), SUPERMAT (Salerno) e CASTI (l’Aquila).
SPIN è parte del Dipartimento di Scienze Fisiche e Tecnologia della Materia del CNR.
Il quartiere generale di SPIN è a Genova, in Corso Perrone, presso il Polo di Campi dell’Area territoriale del CNR. Le sedi secondarie dell’Istituto sono presenti a L'Aquila, Napoli, Roma e Salerno, con laboratori e uffici situati presso le Aree di Ricerca CNR a Pozzuoli e a Roma Tor Vergata e presso i Dipartimenti di Fisica delle Università di L’Aquila, Chieti, Genova, Napoli e Salerno.
MISSION SCIENTIFICA
Ma scopriamo insieme qual è la "mission" scientifica di SPIN: essa è legata allo studio di materiali innovativi che possono essere applicati in diversi settori quali quelli dell’energia, dell’elettronica, della sensoristica e delle Quantum Technologies. Nei nostri laboratori i ricercatori studiano diverse classi di materiali per la loro specifica caratteristica di possedere nuove proprietà elettroniche, la cui comprensione e relativo utilizzo ci permetteranno di realizzare nuovi dispositivi.
L’attuale organizzazione scientifica di SPIN si basa su tre principali aree tematiche:
- Superconduttori e materiali innovativi per l'Energia e l'Ambiente.
- Materiali funzionali e complessi per l’elettronica innovativa e sensoristica.
- Scienze e tecnologie quantistiche.
Un primo focus tematico è ovviamente dedicato alla superconduttività! Lo straordinario fenomeno osservato per la prima volta nel 1911, in un campione di mercurio, dal fisico olandese Heike Kamerlingh Onnes che, per questa scoperta, fu insignito del Premio Nobel solo due anni dopo. In un superconduttore, si osserva che al di sotto di una certa temperatura, definita critica (TC), la resistenza elettrica si annulla e i campi magnetici esterni vengono espulsi (diamagnetismo perfetto). Queste proprietà, insieme alla natura intrinsecamente quantistica dello stato superconduttivo, aprono alla possibilità di realizzare una miriade di nuove applicazioni, che vanno dai cavi per trasmissione elettrica senza dissipazione di energia, alla realizzazione di campi magnetici altissimi, ai sistemi di trasporto a levitazione magnetica, alla fabbricazione di circuiti per la computazione quantistica. Oltre ai superconduttori, a SPIN, studiano moltissimi altri materiali quali ossidi (composti a basse si ossigeno) multifunzionali, sistemi a bassa bidimensionalità fisica, materiali organici e ibridi capaci di trasportare carica elettronica, e molti altri composti complessi con proprietà di interesse per lo sviluppo di micro- e nano-dispositivi quali transistor, foto-detectors, memorie, sensori e attuatori.
TECNICHE DI INDAGINE
A SPIN utilizziamo una vastissima serie di tecniche sia per la sintesi di tali materiali sia per la relativa analisi fino alle dimensioni della nano-scala, dove le regioni indagate possono essere composte anche da pochi atomi o molecole. Perché? Ma perché solo utilizzando tante e diverse tecniche è possibile raggiugere una profonda comprensione dei fenomeni fisici di base, cosa che ci consentirà poi lo sviluppo di materiali con proprietà più efficienti e robuste.
Tra i sistemi per la sintesi, si possono menzionare circa 20 sistemi di deposizione di film sottili (spessori solitamente molto inferiori a 1 milionesimo di metro) basati principalmente su tecniche da fase vapore come lo Sputtering, la Pulsed laser deposition (PLD), l’evaporazione da sorgenti termiche. Seguono poi moltissime tecniche di caratterizzazione complessa, come microscopie a scansione di sonda (AFM, STM), diffrattometri a raggi x, sistemi di analisi ottica con diverse sorgenti laser, sistemi per misure di magneto-trasporto e di trasporto elettronico fino a bassissime temperature (pochi milliKelvin dove 1 mK = 10 -3 K). Per la fabbricazione dei dispositivi, utilizziamo invece camere ultra pulite dove sono applicati processi di micro- e nano-litografia con risoluzioni massime che possono arrivare fino a poche decine di nanometri. Come proprio di tutti i settori della Fisica della Materia, le nostre attività sperimentali trovano un fondamentale supporto e indirizzo mediante sofisticate tecniche di modellizzazione teorica svolte con sistemi di calcolo avanzato, basati sull’uso di supercomputer a multiprocessore.
TECHNOLOGY TRANFER & OUTREACH
SPIN è da sempre coinvolto in numerose iniziative di trasferimento tecnologico, caratterizzate da una stretta collaborazione tra ricerca e industria. In questo ambito, si può ricordare la pluriennale attività dedicata alla produzione di cavi superconduttori di nuova generazione. Nei diversi territori di riferimento, i ricercatori di SPIN sono parte attiva anche in molti eventi di divulgazione (mostre, laboratori, etc )dedicati ad un pubblico generalista nonché alle scuole (PCTO, seminari, dimostrazioni in classe etc).
Per noi informare e ispirare le nuove generazioni verso il mondo della scienza è un compito fondamentale!!!
