Università della Calabria
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LSAM – Laboratorio di Spettroscopia Avanzata dei Materiali


LSAM STAR group

I ricercatori del Laboratorio di Spettroscopia Avanzata dei Materiali studiano i fenomeni e i processi fisico-chimici che avvengono, su scala atomica, nanometrica e micrometrica, sulle superfici dei materiali.

Gli esperimenti sono condotti all’interno di un sistema di camere da Ultra Alto Vuoto (UHV) in cui si trova un microscopio a effetto tunnel (STM) che permette di ricostruire la topografia delle superfici con una risoluzione atomica ovvero dell’ordine del decimo di miliardesimo di metro. Il microscopio può inoltre operare come microscopio a forza atomica in modalità non contact.

Le superfici cristalline utilizzate negli esperimenti in ultra alto vuoto vengono rese il più possibile planari rimuovendo o risistemando gli atomi “disordinati” dello strato più superficiale tramite un processo detto di sputtering (bombardamento ionico). I campioni vengono in seguito ricristallizzati nella forma originaria per mezzo di un particolare trattamento termico detto di annealing. Su queste superfici vengono poi deposti per evaporazione degli strati per osservarne la disposizione delle singole molecole o atomi deposti.

I più recenti studi svolti al LSAM (e pubblicati su Langumir e Nanotechnology) hanno rivelato come alcune molecole di interesse nei processi di conversione dell’energia (fotovoltaico) tendono a migrare su di esso per riarrangiarsi in domini dai confini ben definiti e energeticamente vantaggiosi a seconda dei legami che si instaurano fra loro e col substrato.

La strumentazione del LSAM consiste attualmente in un sistema di Camere da Ultra Alto Vuoto (UHV) con annesso microscopio STM/nc-AFM della Specs GmbH modello Aarhus 150 ed elettronica Nanonis. Il sistema si compone di:

Camera di inserimento rapido campioni
Camera di preparazione (Riscaldamento e erosione tramite ioni argon)
Camera di analisi con finestre per strumentazione standard da ultra alto vuoto
Sistemi di pompaggio con pompe primarie, turbo molecolari, pompa ionica (pressioni limite in 5×10-10 mbar) e misuratori di pressione.

In questo momento è in corso l’acquisizione di nuova strumentazione che permetterà di ampliare le capacità spettroscopiche dell’apparato e di indagare le proprietà fisiche e chimiche di sistemi più complessi (film rugosi, materiali strutturati su diverse scale e altro) difficilmente analizzabili con l’STM. A seguito dell’upgrade si disporrà di:

Sorgente di Raggi X monocromatizzate
Sorgente di Raggi UV
Analizzatore di elettroni emisferico
Apparati di erosione con fascio ionico per studi di profili di profondità

Il LSAM è aperto alle attività di ricerca dei ricercatori dell’Unical, delle Università Italiane e dei Centri di Ricerca in Italia e all’Estero e intende così fornire alla comunità degli utilizzatori un ampio ventaglio di servizi per la caratterizzazione microscopica e spettroscopia delle superfici di materiali. Successivamente al potenziamento della strumentazione, l’accesso al laboratorio avverrà in seguito a chiamate per “proposal” valutati da un comitato scientifico esterno al pari dell’accesso agli altri laboratori dell’IR STAR. 

ServizioDescrizione
Analisi SPM-STM
  • Analisi di Microscopia a Scansione ad effetto Tunnel (STM) su superfici planari cristalline. Mappatura della funzione lavoro di superficie. Spettroscopia a effetto tunnel
Preparazioni di Superfici
  • Procedure di sputtering e annealing per la preparazione di superfici cristalline per esperimenti in ultra alto vuoto.
Deposizioni molecolari
  • Preparazione di film sottili e interfacce in condizione controllate. Preparazione di strati molecolari auto-assemblati.
Analisi XPS-UV-AES
  • Al completamento della fase di upgrade STAR_2 i servizi saranno ampliati con tecniche aggiuntive quali: Fotoemissione da raggi X (XPS) ad alta risoluzione, Fotoemissione UV (UPS) risolta in angolo, Spettroscopia Auger (AES), Depth profiling.

2025
Conte G., Cozza D., De Luca O., et al. Enhanced Hydrogen and Methane Storage in β-Zeolite-Templated Carbons: Structural and Functional Insights. Applied Materials Today 44 (2025) 102766. DOI 10.1016/j.apmt.2025.102766 
De Luca O., Palamara A., Pisarra M., et al. Imaging of Twisted Monolayers in Three-Dimensional Nanoporous Graphene. Phys. Rev. B 111 (2025) 045432. DOI 10.1103/PhysRevB.111.045432 
Candreva A., Damiano C., La Deda M., et al. An Interesting Nanoparticle–Ligand Interaction between Porphyrins and Gold Nanorods Leads to Luminescent Mesostructures. ChemNanoMat 11 (2025) e202400502. DOI 10.1002/cnma.202400502 
Flammini R., Hogan C., Colonna S., et al. Mastering the Growth of Antimonene on BiSe: Strategies and Insights. Appl. Phys. Rev. 12 (2025) 011336. DOI 10.1063/5.0246306 
2024
Marchiani D., Frisenda R., Mariani C., et al. Charge Effects and Electron-Phonon Coupling in Potassium-Doped Graphene. ACS Omega 9 (2024) 39546-39553. DOI 10.1021/acsomega.4c03543 
Marchiani D., Frisenda R., Mariani C., et al. Alkali Metals Adsorbed on Nanoporous Graphene: Charge Transfer and Metallic Phase. J. Phys. Chem. C 128 (2024) 11255-11262. DOI 10.1021/acs.jpcc.4c02915 
Algieri V., Tursi A., Costanzo P., et al. Thiol-Functionalized Cellulose for Mercury-Polluted Water Remediation: Synthesis and Study of the Adsorption Properties. Chemosphere 355 (2024) 141891. DOI 10.1016/j.chemosphere.2024.141891 
Lionetti V., Bonaventura C.P., Conte G., et al. Production and Physical-Chemical Characterization of Walnut-Shell-Derived Activated Carbons for Hydrogen Storage Application. Int. J. Hydrogen Energy 61 (2024) 639-649. DOI 10.1016/j.ijhydene.2024.02.213 
2023
De Luca O., Shvets I.A., Eremeev S.V., et al. Floating of the Topological Surface State on Top of a Thick Lead Layer: The Pb/BiSeInterface. Phys. Rev. Materials 7 (2023) 124203. DOI 10.1103/PhysRevMaterials.7.124203 
Caruso T., De Luca O., Melfi N., et al. Nearly-Freestanding Supramolecular Assembly with Tunable Structural Properties. Scientific Reports 13 (2023) 2068. DOI 10.1038/s41598-023-28865-w 
Eremeev S.V., De Luca O., Sheverdyaeva P.M., et al. Energy-Overlap of the Dirac Surface State with Bulk Bands in SnBiTe. Phys. Rev. Materials 7 (2023) 014203. DOI 10.1103/PhysRevMaterials.7.014203 
Sheverdyaeva P.M., Pacilé D., Topwal D., et al. One-Dimensional Rashba States with Unconventional Spin Texture in Bi Chains. Phys. Rev. B 106 (2023) 045108. DOI 10.1103/PhysRevB.106.045108 
2020
De Luca O., Caruso T., Grimaldi I., et al. Zinc(II) Tetraphenylporphyrin on Au(111) Investigated by Scanning Tunnelling Microscopy and Photoemission Spectroscopy. Nanotechnology 31 (2020) 365603. DOI 10.1088/1361-6528/ab95ba 
2019
De Luca O., Caruso T., Turano M., et al. Adsorption of Nile Red Self-Assembled Monolayers on Au(111). Langmuir 35 (2019) 14761-14768. DOI 10.1021/acs.langmuir.9b0241