Dipartimento di Afferenza: MD - Materiali e Dispositivi

Progetto di riferimento: Ottica, Fotonica e Plasmi

La Commessa "Alti Campi" integra le attività di ricerca e sviluppo finalizzate alle applicazioni dei laser di altissima potenza nei settori della fusione inerziale, dell'impiantistica innovativa delle sorgenti di raggi X e delle nuove tecniche di accelerazione di particelle. In particolare, si stanno sviluppando programmi di ricerca dedicati a) alla realizzazione di nuovi schemi di generazione di radiazione X ad impulsi ultracorti finalizzata ad impieghi di tipo diagnostico e b) alla messa a punto di sistemi laser per la fusione a confinamento inerziale. La commessa partecipa poi al progetto PLASMON-X, promosso dal nostro Istituto, congiuntamente con i Dipartimenti di Fisica delle Università di Pisa e Milano e le rispettive Sezioni dell'INFN. La proposta mira alla realizzazione di una infrastruttura unica al mondo, nella quale si possano sperimentare due schemi innovativi per a) la generazione di radiazione X monocromatica ed accordabile e b) accelerazione di elettroni ad alto gradiente di campo.

La commessa riguarda una serie di attività sullo sviluppo di sorgenti e sulla loro interazione con la materia. In particolare vengono studiati effetti legati alla coerenza della luce e alla manipolazione ottica, con applicazioni che vanno da spettrometri, a magnetometri, a nanostrutture, all’analisi di tracce.

La commessa in oggetto è finalizzata allo sviluppo di tecniche ottiche per la diagnostica non-invasiva di oggetti di interesse storico-artistico. Varie metodologie vengono studiate e sperimentate, fino alla progettazione e realizzazione di strumenti prototipali per applicazioni metrologiche nel campo dei beni culturali. Per affrontare e risolvere i numerosi problemi legati alla diagnostica artistica, architettonica ed archeologica è indispensabile il contatto continuo con operatori e tecnici della conservazione. Per questo è stata avviata la realizzazione di una rete di laboratori con ampia diffusione sul territorio nazionale, e sono in atto numerose collaborazioni con le istituzioni del settore quali soprintendenze, musei e centri di restauro. Viene inoltre perseguita una attività di servizio, anche al di fuori dai laboratori distaccati, sia per favorire la verifica delle soluzioni adottate mediante l’applicazione ad una vasta casistica di oggetti, sia per far conoscere agli operatori del settore le possibilità offerte da tecnologie all’avanguardia. Le aree di interesse per l’attività di ricerca sono quella delle tecniche ad immagine e quella dei metodi per il rilievo 3D.

Progetto di sistemi e componenti per l'illuminazione, nelle applicazioni industriali e biomedicali, tramite l'ausilio delle tecniche di "Lighiting simulation". Progettazione ottica, sviluppo e verifica di sistemi di controllo tramite tecniche di metrologia ottica. Studio di sistemi per la concentrazione e lo sfruttamento della luce solare tramite lo sviluppo di singoli componenti o la progettazione di centrali solari a specchi multipli . Nel settore delle misure è attivo il Laboratorio di Fotometria ed Illuminotecnica, che è stato accreditato ISO9001 e che è in grado di eseguire un set di misure la cui procedura è standardizzata e protocollata, fra le quali: misure spettrofotometriche su materiali, componenti ottici e sorgenti, misure fotometriche di luce pulsata e di distribuzione angolare della luce emessa, misure colorimetriche, temperatura di colore, taratura di luxmetri. Il Laboratorio di Ergonomia della Visione invece esegue studi e misure psicofisiche sulla discriminazione cromatica in ambito museale, sull'accessibilità web di soggetti con anomalie della visione del colore e sulla percezione del contrasto degli ipovedenti. E’ attiva anche una ricerca nel campo della sensoristica applicata alla vulcanologia. Le attività della commessa sono completate da un modulo che comprende il centro SIT n°130, per la valutazione della planarità di superfici piane secondo la norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025:2005, e le attività di studio e la realizzazione di risonatori ottici per laser e di dispositivi ottici per il trattamento di fasci laser.

Il tema di questa ricerca è lo sviluppo di sorgenti coerenti, dispositivi ottici e sensori innovativi per applicazioni sia alle tecnologie quantistiche che a settori quali il monitoraggio ambientale con tecniche spettroscopiche, le telecomunicazioni in fibra ottica, il settore aerospaziale, le attività industriali ad alto valore aggiunto.

La commessa è finalizzata allo sviluppo di tecniche interferometriche per studiare proprietà fisiche di materiali, caratterizzare dispositivi, analizzare processi dinamici ed infine per litografia di geometrie complesse 1D e 2D. Infatti le tecniche interferometriche sono già strumenti essenziali per caratterizzazioni ad alta sensibilità ed accuratezza in molti settori ad elevato contenuto tecnologico (ottica integrata, biotecnologie, ottica non lineare, ottica quantistica, micro- e opto-elettronica, homeland-security, sensoristica, imaging), ma le rapide evoluzioni in questi settori richiedono un loro continuo adattamento flessibile ai nuovi materiali, componenti e dispositivi oltre che il miglioramento delle prestazioni (es. super-risoluzione). In parallelo é necessario complementare l’interferometria con metodi di microscopia a scansione di sonda (SPM) con l’obiettivo di coniugare l’elevata risoluzione spaziale di questi con la vantaggiosa visualizzazione a pieno-campo tipica delle tecniche di microscopia interferometrica. Ciò è di particolare rilevanza per caratterizzazioni affidabili di strutture sub- e micro-metriche che sono alla base dei suddetti dispositivi.

La commessa si identifica sostanzialmente con le attività del centro CNR-INFM BEC, nato a Trento nel 2002 come centro di ricerca e sviluppo INFM. Lo scopo del centro è quello di promuovere la ricerca teorica nel settore della condensazione di Bose-Einstein e della fisica degli atomi ultrafreddi. Tale settore ha avuto un enorme impulso nel 1995 dalla prima osservazione di un condensato di Bose-Einstein con gas ultrafreddi in trappole magnetiche ed è tuttora in forte crescita, essendosi ulteriormente rafforzato grazie ai recenti e importanti studi sui gas fermionici. Si tratta di un settore assai interdisciplinare, tra fisica atomica e molecolare, ottica quantistica, meccanica statistica, e fisica della materia condensata. Il centro BEC di Trento ha acquisito in questi anni un ruolo di leadership internazionale nello studio teorico di tali sistemi.

La commessa inquadra parte dell'attività sperimentale dell'INO-CNR, svolta in prevalenza presso il LENS di Firenze e presso l'Università di Pisa. La commessa comprende l'attività di 4 gruppi sperimentali in cui è coinvolto personale dipendente, più un quinto gruppo che comprende personale universitario associato. Gli esperimenti inquadrati nella commessa sono attivi nel campo degli atomi ultrafreddi e dei gas quantistici degeneri. Si propone la creazione di un nuovo modulo, che raccolga l'attività del gruppo di Ottica dei sistemi complessi, operante al LENS di Firenze, la cui ricerca riguarda il trasporto di onde coerenti in sistemi disordinati.