IOM
Nuovo Istituto CNR (01/02/2010)
Sede a Trieste
A Trieste:
Università
ELETTRA
ICTP
SISSA
ICGEB
AREA
etc
IOM
Nuovo Istituto CNR (01/02/2010)
Sede a Trieste
90 persone di staff con posizioni permanenti
Circa 100 associati con posizioni permanenti
Phd students, post docs etc
Aggrega strutture INFM
Laboratorio Nazionale TASC Trieste Basovizza
Democritos (teoria) presso SISSA Trieste
Neutroni e raggi X @ Grenoble INFM attività alle sorgenti di sincrotrone e di neutroni
europee.
SLACS centro INFM a Cagliari
Tecnologie Avanzate e nano SCienza
Laboratories and Facilities
advanced Technology And nano SCience
Attività
Sintesi e studio delle proprietà strutturali,
ottiche, elettroniche e magnetiche di
sistemi con almeno una dimensione
nanometrica.
Strumentazione per lo studio delle proprietà
fondamentali dei materiali.
Sviluppo di nuovi dispositivi basati su nuovi
materiali con fabbricazione controllata a livello
nanometrica.
Utilizzo di metodi con Luce di sincrotrone (6
linee di luce gestite dall’Istituto a Trieste)
Nanotecnologia per applicazioni
tecnologiche e biomediche.
Nanotecnologie per l’energia
Nuovi materiali basati sul controllo a livello molecolare
migliorare l’efficienza delle celle fotovoltaiche
migliorare processi catalitici per vettori energetici
Nuovi dispositivi basati sulla fabbricazione su scala nanometrica
IOM
studia le proprietà dei nuovi materiali per ottimizzare l’efficienza dei
processi,
studia sistemi modello per ottimizzare l’efficienza dei dispositivi,
realizza dispositivi prototipo nanostrutturati basati su queste conoscenze.
Nanotecnologia e fotovoltaico
Fotovoltaico tradizionale basato sul silicio
LH2 clorofilla
Silicio cristallino
Verso strutture complesse
Film sottile
Ibride
a basso costo…
Organiche
…ma ancora semplici
rispetto la natura!
“Con 711 MW installati nel 2009, il mercato italiano
fotovoltaico e’ divenuto il secondo mercato mondiale.”
EPIA - Global market outlook for photovoltaics until 2014 – may 2010
Negli USA investimento dell’amministrazione Obama nella ricerca per l’energia.
Collaborazione con EFRC Columbia University New York
Semiconduttori organici e nanostrutture per fotovoltaico
Aumentare l’efficienza dei nuovi materiali
Nanofabbricazione – microlenti per intrappolare la luce
2. realizzazione
1. concetto
Lenti sferiche
Lenti cilindriche
3. misure
Trasmissione della luce per lenti
cilindriche:
90% in diretta
15% in inversa
Applicazione:
• intrappolatori di luce per celle
fotovoltaiche
LILIT – nanomoduli di celle fotovoltaiche
celle fotovoltaiche per alta tensione
1. concetto
2. realizzazione
3. misure
968 V da una cella di
1 cm2.
Applicazioni:
Dispositivo a tre strati
basato su polipirrolo che si
piega applicando una
tensione elettrica.
• muscoli artificiali
• contatori Geiger portatili
• alimentatori a basso rumore per sensori
elettronici
Catalisi eterogenea per l’energia
Nanoparticelle metalliche su supporto ossido
Produzione e purificazione di H2
Abbattimento di inquinanti nei gas di scarico (marmitte catalitiche)
Elettrodi per celle a combustibile
Caratterizzazione a livello atomico del catalizzatore
CNR-IOM (Comelli, Fabris, Rosei) UNITS (Fornasiero)
Science 309, 752 (2005)
Comprensione dei meccanismi di reazione
CNR-IOM (Fabris)
J. Am. Chem. Soc.131, 10473 (2009)
Progettazione e caratterizzazione di nuovi materiali più efficienti
UNIUD (Trovarelli) - CNR-IOM (Fabris)
Angew. Chem. Int. Ed. 48, 8481 (2009)
Idrogenazione di anidride carbonica per la sintesi
organica.
MeOH (vettore chimico ed energetico)
Catalizzatore industriale: Cu/ZnO/Al2O3
50-100 bar
500-550 K
CO + CO2+3H2 CH3OH + H2O + CO
Dal 1966 un black box !
Utilizzando leghe di Ni/Cu :
•CO2 frequenza di turnover è sensibilmente più alta nei siti Ni rispetto ai siti
Cu.
•Si forma un prodotto intermedio stabile: Formato
•MeOH gli atomi di carbonio e ossigeno vengono da CO2, ma CO è necessario
Quale è il meccanismo?
Idrogenazione di CO2 su catalizzatori modello Ni and Ni/Cu
CO2 legata e carica è il precursore reattivo
La specie chimica attiva è un carbossile
(instabile), il formato è uno spettatore.
Il meccanismo di idrogenazione proposto è compatibile con i risultati delle misure di cinetica
Pubblicazioni
X. Ding, L. De Rogatis, E. Vesselli, A. Baraldi, G. Comelli, R. Rosei, L. Savio, L. Vattuone, M. Rocca, P. Fornasiero, F. Ancilotto,
A. Baldereschi, and M. Peressi, “Interaction of carbon dioxide with Ni(110): A combined experimental and theoretical
study”: Phys. Rev. B 76, 195425 (2007)
E. Vesselli, L. De Rogatis, X. Ding, A. Baraldi, L. Savio, L. Vattuone, M. Rocca, P. Fornasiero, M. Peressi, A. Baldereschi, R.
Rosei, and G. Comelli, “Carbon dioxide hydrogenation on Ni(110)”: J. Am. Chem. Soc., 130, 11417 (2008)
E. Vesselli, M. Rizzi, L. De Rogatis, X. Ding, A. Baraldi, G. Comelli, L. Savio, L. Vattuone, M. Rocca, P. Fornasiero, A.
Baldereschi, and M. Peressi, “Hydrogen-assisted transformation of CO2 on nickel: the role of formate and carbon
monoxide”: J. Phys. Chem. Lett. 1, 402 (2010)
C. Dri, A. Peronio, E. Vesselli, C, Africh, M. Rizzi, A. Baldereschi, M. Peressi, and G. Comelli, “Imaging and characterization of
activated CO2 species on Ni(110)”: Phys. Rev. B, in press
E. Vesselli, J. Schweicher, A. Bundhoo, A. Frennet, and N. Kruse, “Catalytic CO2 hydrogenation on nickel: a novel insight by
chemical transient kinetics”: J. Phys. Chem. C special issue, invited, in press