Scariche nei gas

Sorgenti di plasma basate su scariche gassose generate da corrente continua, accoppiato capacitivamente a correnti di radiofrequenza, accoppiamento induttivo a correnti di radiofrequenza e microonde sono caratterizzate da condizioni di forte non-equilibrio termico e quindi studiate attraverso approcci cinetici: espansione polinomiale, modelli stato a stato e metodi a particelle (Particle-in-Cell, Monte Carlo e Dinamica Molecolare).

gas discharges

 Scariche elettriche a bassa ed alta pressione
In molti plasmi di interesse tecnologico prodotti in scariche elettriche, l’instaurarsi di condizioni di non-equilibrio influenza significativamente la funzione di distribuzione degli elettroni (EEDF), determinando notevoli deviazioni dalla distribuzione di Maxwell. La forma della EEDF dipende non solo dalla composizione del gas, ma anche dalle distribuzioni dei livelli energetici. La sinergia tra elettroni e stati eccitati è stata investigata adottando un approccio autoconsistente, in luogo della comune assunzione di rate dipendenti solo dal campo elettrico ridotto (E/N) per i processi indotti da impatto elettronico. Il modello autoconsistente ha reso possibile mostrare effetti importanti nella fase di post-scarica (E/N=0) e strutture (picchi e plateaux) nella EEDF, determinati dal trasferimento di energia dagli stati eccitati agli elettroni liberi attraverso le collisioni superelastiche.

Diverse configurazioni di scariche gassose (scariche a bagliore DC, DBD, scariche a RF capacitivem ed induttivie, MW ed Helicon) sono state studiate utilizzando approcci multidimensionali di tipo Particle-in-Cell / Monte Carlo (PIC-MCC)

La metodologia consente la caratterizzazione della cinetica e dinamica del sistema plasma-gas accoppiato al campo elettromagnetico autoconsistente tenendo conto di processi sia di volume che di superficie. Strutture auto-organizzate ed effetti di non-equilibrio della funzione di distribuzione dell’energia degli elettroni e degli ioni, e di distribuzione vibrazionale delle molecole sono stati rilevati in diversi casi. La stessa tecnica numerica è stata applicata per modellizzare la regione di transizione plasma-parete nelle diverse scariche studiate (regioni di carica spaziale nelle scariche a bagliore ExB, l’espansione della plume, regione di estrazione in sorgenti di ioni negativi) e metodi diagnostici sperimentali (sonda elettrostatica, laser photodetachment).

CO2
La conversione assistita da plasma di gas serra, come la CO2, sta ricevendo grande attenzione da parte della comunità sia per la rilevanza scientifica che per le potenziale applicazioni tecnologiche nei settori ambiente ed energia. La dissociazione della CO2 è il primo step del processo globale di conversione. I meccanismi che promuovono la dissociazione in scarica, attraverso l’eccitazione vibrazionale possono massimizzare l’efficienza energetica del processo.
Questa è una linea di ricerca nuova i cui risultati, data la loro rilevanza nella comunità di riferimento, sono stati pubblicati come Fast Track Communication nella rivista Plasma Sources Science and Technology.

Nucleazione e crescita di nanoparticelle in plasma

La tecnica di ablazione laser di solidi in liquidi è considerata una tecnica molto efficiente per la sintesi di nanocristalli. La caratteristica più importante è l’effetto di confinamento del liquido che limita l’espansione della plume di plasma. Le estreme condizioni indotte favoriscono la formazione di particolari fasi metastabili. Questi vantaggi permettono di combinare target solidi e liquido per fabbricare nanostrutture con funzioni desiderate. L’approccio cinetico per modellizzare la nucleazione e la crescita di nanoparticelle si basa sulla soluzione della dinamica del plasma che circonda la nanoparticella. L’agglomerazione ionica e l’evaporazione atomica ne determinano la dimensione e la carica finale. Modelli numerici a particelle vengono utilizzati per simulare questo processo.

Facilities & Labs

HPC Cluster and Services @ Bari

People

Fracnesco_tacccognaFrancesco

Taccogna

Ricercatore CNR

Pierpaolo_minelliPierpaolo

Minelli

Ricercatore CNR

ldpietanzaLucia Daniela

Pietanza

Ricercatore CNR

gcolonnaGianpiero

Colonna

Ricercatore CNR

savino_longoSavino

Longo

Professore Associato

mcapitelliMario

Capitelli

Professore Associato

Publications

  1. N. Oudini, N. Sirse, F. Taccogna, A. R. Ellingboe and A. Bendib, Photo-detachment signal analysis to accurately determine electronegativity, electron temperature, and charged species density, Appl. Phys. Lett. 109, 124101 (2016); doi: 10.1063/1.4963138
  2. L. D. Pietanza, G. Colonna, V. Laporta, R. Celiberto, G. D’Ammando, A. Laricchiuta, and M. Capitelli, Influence of Electron Molecule Resonant Vibrational Collisions over the Symmetric Mode and Direct Excitation-Dissociation Cross Sections of CO2 on the Electron Energy Distribution Function and Dissociation Mechanisms in Cold Pure CO2 Plasmas, J.Phys. Chem. A, 120 (2016) 2614–2628, Doi: 10.1021/acs.jpca.6b01154
  3. L. D. Pietanza, G. Colonna, G. D’Ammando, A. Laricchiuta, M. Capitelli, Non equilibrium vibrational assisted dissociation and ionization mechanisms in cold CO2 plasmas, Chem. Phys. 468 (2016) 44, Doi: 10.1016/j.chemphys.2016.01.007
  4. L. D. Pietanza, G. Colonna, G. D’Ammando, A. Laricchiuta, M. Capitelli, Electron energy distribution functions and fractional power transfer in “cold” and excited CO2 discharge and post discharge conditions, Phys. Plasmas, 23 (2016) 013515  Doi: 10.1063/1.4940782
  5. G. Colonna, V Laporta, R Celiberto, M Capitelli and J Tennyson, Non-equilibrium vibrational and electron energy distributions functions in atmospheric nitrogen ns pulsed discharges and μs post-discharges: the role of electron molecule vibrational excitation scaling-laws, Plasma Sources Science and Technology, 24 (2015) 035004,  Doi: 10.1016/j.chemphys.2016.01.007
  6. G. D’Ammando, G Colonna, M Capitelli and A Laricchiuta, Superelasticcollisions under low temperature plasma and after glow conditions: A golden rule to estimate their quantitative effects, Phys. Plasmas 22 (2015) 034501, Doi: 10.1063/1.4913670
  7. M. Capitelli, G. Colonna, G. D’Ammando, V. Laporta, A. Laricchiuta, Non equilibrium dissociation mechanisms in low temperature nitrogen and carbon monoxide plasmas,ChemicalPhysics 438 (2014) 31-36, Doi: 10.1016/j.chemphys.2014.04.003
  8. M. Capitelli, G Colonna, G D’Ammando, V Laporta and A Laricchiuta, The role of electron scattering with vibrationally excited nitrogen molecules on non-equilibrium plasma kinetics, Phys. Plasmas 20 (2013) 101609, Doi: 10.1063/1.4824003
  9. F. Taccogna, Non-classical plasma sheaths: space-charge-limited and inverse regimes under strong emission from surfaces, Europ. Phys. J. D 68(7), 199-206, (2014); ISNN: 1434-6060; doi: 10.1140/epjd/e2014-50132
  10. M. Capitelli, I. Armenise, E. Bisceglie, D. Bruno, R. Celiberto, G. Colonna, G. D’Ammando, O. De Pascale, F. Esposito, C. Gorse, V. Laporta, A. Laricchiuta, Thermodynamics, Transport and Kinetics of Equilibrium and Non-Equilibrium Plasmas: A State-to-State Approach, Plasma Chemistry and Plasma Processing 32 (2012 427),doi:10.1007/s11090-011-9339-7

Projects

MWPECVD: Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition – Progetto Strategico ATS PS_136 (2007 – 2010)

Progetto Partenariati Regionali per l’Innovazione – PUGLIA Fesr (2007-2013)

APULIA SPACE: Esperti nell’uso di tecnologia abilitanti nel settore dello spazio,  PON03PE_00067_6, (2014-2016)

Latest News

La settimana del rosa digitale - 4^ed

La settimana del rosa digitale - 4^ed

 

Percorso di condivisione della carriera di scienziato-donna fatto attraverso esperimenti di estrazione di sostanze chimiche partendo dal cibo.

11 e 15 marzo 2019

Via Marconi,39 - Casamassima Bari 70010

Che “cavolo" di arcobaleno-mamme e scienza un viaggio alla scoperta di cio’ che Madre Natura ci insegna.

con Eloisa Sardella (CNR Nanotec) e Laura Rosso (PSP)

maggiori info:

TERAMETANANO - International Conference on Terahertz Emission, Metamaterials and Nanophotonics

TERAMETANANO - IV ed.

Castello Carlo V, Lecce 27 -31 Maggio 2019

The IV edition of TERAMETANANO, the International Conference on Terahertz Emission, Metamaterials and Nanophotonics, will take place in Lecce (Italy) from 27 to 31 of May 2019 in the 16th-century Castle of Charles V   with two special nights that will be held in an original Theatre of Roman period.

 

TERAMETANANO is an annual conference that gather physicists studying a wide variety of phenomena in the areas of nano-structuresnano-photonics and meta-materials, with special attention to the coupling between light and matter and in a broad range of wavelengths, going from the visible up to the terahertz.

 

Al via la fase 2 del Tecnopolo per la medicina di precisione

Firmata convenzione tra Regione, Università e Cnr per avvio seconda fase del Tecnopolo

Bari, 27 novembre 2018 

Sottoscritto stamane l’accordo tra Regione PugliaCnr Consiglio nazionale delle ricerche, Irccs Giovanni Paolo II di Bari e Università di Bari per l’avvio della seconda fase del Tecnopolo per la Medicina di Precisione. Sede del tecnopolo, il CnrNanotec.

“La sfida della medicina moderna è tradurre nella pratica clinica gli enormi progressi compiuti dalla scienza e dalla tecnologia. In questo contesto le nanotecnologie, focalizzate sull’indagine e sulla manipolazione della materia a livello nanometrico-molecolare, si presentano come uno strumento potentissimo al servizio della medicina di precisione, la nuova frontiera che punta allo sviluppo di trattamenti personalizzati per il singolo paziente”, afferma  Giuseppe Gigli, direttore di Cnr Nanotec e coordinatore del Tecnopolo.

Link video dichiarazione Massimo Inguscio: http://rpu.gl/uChUl

Link video di presentazione Tecnomed: http://rpu.gl/Qqerm

Link video dichiarazione Michele Emiliano: http://rpu.gl/aJoee