Diamond Based Devices

The aim of this research line is to study prototypes of advanced devices based on MWPECVD diamond films and on layers of sprayed nanodiamond particles. For each application the different and superior properties of the diamond are exploited.

UV Detector Based on MWPECVD Polycrystalline Diamond Films

Diamond properties for radiation detectors:

  1. high radiation resistance;
  2. good chemical inertness;
  3. wide radiation transparency;
  4. low dark current;
  5. wide bandgap EG=5.5 eV;
  6. high resistivity;
  7. high breakdown voltage;
  8. high carrier mobility.

 

For details see ref. [6]

Photocathodes

Diamond is an extremely interesting material for photoemission applications, due to its low electron affinity (EA). The EA of a surface is the barrier that hinders the electrons in the conduction band from escaping into vacuum. If diamond surface is hydrogenated, the EA becomes negative by shifting the vacuum level beneath the minimum of conduction band.

photocathodes1

Photocathodes based on MWPECVD polycrystalline diamond films

diamonduv-graph

Ref. [7,9,10]

Photocathodes based on sprayed nanodiamond (ND) particle layers

Ref. [1a,1,2,3,4]

Neutralizer Cathode

Neutralizer cathodes for ion sources in aerospace propulsions are proposed and tested for the good photo- and thermionic electron emission properties of NCD films grown on p-Si substrate.

The emissive properties of NCD are mainly influenced by the deposition temperature that affects the hydrogen incorporation, the grain shape and size.

The fraction volume of the grain boundaries varies the incorporated hydrogen and causes a modulation of the surface electron affinity. The NCD films with a buffer layer (BL) grown at the highest deposition temperature have shown the highest photo- and thermionic emission currents.

For details see ref.[5].

Dosimeters

Diamond based thermoluminescence dosimeter

Synthetic diamond has been proposed since it is produced at a cost cheaper than natural diamond, with tunable and reproducible properties and high purity. Very thin PCD films exhibit good linearity with dose

For details see ref. [8].

Facilities & Labs

Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (MWPECVD) @ Bari

People

Foto_GraziaCicala2Grazia

Cicala

CNR Senior Researcher

Olga De PascaleOlga

De Pascale

CNR Director Technologist

Giorgio_SenesiGiorgio

Senesi

CNR Researcher

?Luciano

Velardi

Associate PostDoc

Marianna_AmbricoMarianna

Ambrico

CNR Researcher

PaoloFrancesco_AmbricoPaolo Francesco

Ambrico

CNR Researcher

Viso_UomoAntonio

Valentini

Associate Resercher

Publications

  1. G. Cicala, A. Massaro, L. Velardi and G. S. Senesi, Morphological and Electrical characterization of Pillar-like structures in Nanodiamond Layers, IEEE Transactions on Nanotechnology,xxx, xxxx, (2016) ISSN:1536-125X; doi: 10.1109/TNANO.2016.2574949.
  2. L. Velardi, A. Valentini, G. Cicala, Highly efficient and stable ultraviolet photocathode based on nanodiamond particles, Appl. Phys. Lett. 108, 083503_1-5, (2016) ISSN:0003-9651; doi: 10.1063/1.4942648.
  3. G. Cicala, A. Massaro, L. Velardi, G.S. Senesi, G. Perna, D. Marzulli, D. Melisi, G. De Pascali, A. Valentini, V. Capozzi, Enhancement of surface electrical current on silicon via nanodiamond particles deposited by pulsed spray technique, Phys. Status Solidi A 212, 2862-2868 (2015) ISSN: 1862-6319; DOI 10.1002/pssa.201532080.
  4. G. Cicala, A. Massaro, L. Velardi, G. S. Senesi, A. Valentini Self-assembled pillar-like structures in nanodiamond layers by pulsed spray technique, ACS Appl. Mater. Interfaces 6 21101-21109 (2014) ISSN: 1944-8244; Doi:10.1021/am505974d.
  5. G. Cicala, V. Magaletti, A. Valentini, M.A. Nitti, A. Bellucci, D.M. Trucchi, Photo- and thermionic emission of MWPECVD nanocrystalline diamond films, Applied Surface Science 320 798–803 (2014) ISSN: 0169-4332; doi: 10.1016/j.apsusc.2014.09.075.
  6. M. F. Muscarella, D. Altamura, R. Brescia, M. Capitelli, G. Casamassima, T. Cassano, R. Celiberto, G. Cicala, D. Cornacchia, A. De Giacomo O. De Pascale, C. Favuzzi, G. Ferraro, P. Fusco, F. Gargano, N. Giglietto, F. Giordano, C. Gorse, S. Longo, F. Loparco, V. Magaletti, B. Marangelli, M.N. Mazziotta, D. Monèger, M.A. Nitti, A. Rainò, A. Romeo, G. Senesi, P. Spinelli, A. Valentini, L. Velardi, A comparative study on comb electrodes devices made of MWPECVD diamond films grown on p-doped and intrinsic silicon substrate, Diamond and Related Materials, 20, 1005-1009, (2011) ISSN: 0925-9635; doi: 10.1016/j.diamond.2011.05.018.
  7. G. Cicala, M. A. Nitti, A. Tinti, A. Valentini, A. Romeo, R. Brescia, P. Spinelli, M. Capitelli, Effect of Properties of MWPECVD Polycrystalline Diamond Films on Photoemissive Response, Diamond and Related Materials, 20, 1199-1203, (2011) ISSN: 0925-9635; doi: 10.1016/j.diamond.2011.06.014.
  8. G. Cicala, R. Brescia, M. Nitti, A. Romeo, M. Ambrico, L. Schiavulli, G. Perna, V.Capozzi, Thermoluminescent Response of Thin (< 2 μm) Polycrystalline Diamond Films Grown by Pulsed and Continuous Microwave Plasmas, Diamond and Related Materials 19, 470-473, (2010) ISSN: 0925-9635; doi: 10.1016/j.diamond.2009.12.006.
  9. M. A. Nitti, M. Colasuonno, E. Nappi, A. Valentini, F. Bénédic, G. Cicala, E. Milani, G. Prestopino, Performance analysis of poly- and nano-crystalline diamond based photocathodes, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 595, 131-135, (2008) ISSN: 0168-9002; doi: 10.1016/j.nima.2008.07.062.
  10. M. A. Nitti, E. Nappi, A. Valentini, F. Bénédic, P. Bruno, G. Cicala, Progress in the production of CsI and diamond thin film photocathodes, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 553, 157-164, (2005) ISSN: 0168-9002; doi: 10.1016/j.nima.2005.08.084.

Patents

1a. A. Valentini, D. Melisi, G. De Pascali, G. Cicala, L. Velardi, A. Massaro, High-efficiency nanodiamond-based ultraviolet photocathodes, 2016 (Patent n. WO 2017/051318). 

ABSTRACT

Method for the production of high efficiency photocathodes for ultraviolet based on nanodiamonds, comprising providing a support (10; 20, 21) capable of conducting electrons, and producing a photosensitive layer of nanodiamonds (30) on the support (10; 20, 21).

Production of the photosensitive layer includes providing nanodiamond particles in the form of powder, hydrogenating the nanoparticles in a H2 plasma, preparing a dispersion of the hydrogenated particles in a solvent, and spraying the dispersion onto the support and waiting for the solvent to evaporate from the support, the spray and waiting cycle being repeated several times in order to obtain a continuous photosensitive layer.

Project

Development of a diamond film detector for ultraviolet radiation, Progetto Strategico ATS PS_136 of Regione Puglia, Italy (2007-2010), Progetto Strategico ATS PS_136 della Regione Puglia, Italy (2007-2010)

HALL: Sistema di propulsione al plasma per la crescita dell’industria aerospaziale pugliese, Progetto Partenariati Regionali per l’Innovazione, ATS: HALL HXGY200, della Regione Puglia, Italy (2012-2014)

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

Latest News

I° meeting TecnoMed Puglia

Lecce, 05 dicembre 2019 - Aula Rita Levi Montalcini - CNR NANOTEC Lecce

Si terrà domani, giovedì 05 dicembre, con inizio alle ore 14.00 presso l'aula Rita Levi Montalcini del Cnr Nanotec, il "I° meeting TecnoMed Puglia: Tecnopolo per la medicina di precisione". Il meeting mira a fare il punto sulle attività programmate, sullo stato di avanzamento e sugli highlights.

Puoi scaricare la locandina da qui

Jam session Nanotec... note di scienza su scala nanometrica

Lecce, 27 settembre 2019 - ex monastero degli Olivetani "CAR-T: l'alba di una nuova era"  con: Attilio Guarini (IRCCS Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” di Bari)  introduce e modera: Marco Ferrazzoli (Ufficio Stampa CNR Roma) a cura di: Gabriella Zammillo 

Le CAR-T (Chimeric Antigens Receptor Cells-T) sono cellule modificate in laboratorio a partire dai linfociti T. Rappresentano una nuova strategia di cura che sfrutta il sistema immunitario per combattere alcuni tipi di tumore come linfomi aggressivi a grandi cellule e leucemie linfoblastiche acute a cellule B. Il prof Attilio Guarini, ematologo all’Istituto tumori Giovanni Paolo II di Bari, le definisce la “vis sanatrix naturae della antica medicina salernitana”, trattandosi del potenziamento dell’attività citotossica dei linfociti del paziente opportunamente ingegnerizzati per riconoscere e contrastare alcuni tipi di cellule tumorali.

 

Le CAR-T possono quindi essere definite un “farmaco vivente” proprio perché prodotto a partire dalle cellule dello stesso paziente aprendo così ad un nuovo mondo, considerato che i farmaci convenzionali sono prodotti da sostanze chimiche o, in alternativa, sono anticorpi prodotti in laboratorio dai biologi. Un trattamento estremamente complesso e costoso, non sempre applicabile, ma laddove possibile, dai risultati incoraggianti per le aspettative di vita. Lo sviluppo di nuove tecnologie per la produzione di CAR-T è parte integrante delle attività di ricerca condotte dal TecnoMed Puglia, il TecnoPolo per la Medicina di Precisione, coordinato da Giuseppe Gigli direttore del Cnr Nanotec di Lecce, e che nel suo nucleo fondatore vede anche l’IRCCS Istituto Tumori “Giovanni Paolo II” di Bari, il Centro di malattie neurodegenerative e dell’invecchiamento cerebrale dell’Università di Bari con sede presso l’Ospedale " G. Panico" di Tricase e la Regione Puglia.

 

L'evento apre la nuova stagione della rassegna divulgativa "Jam session Nanotec: note di scienza su scala nanometrica", un progetto Cnr Nanotec di Gabriella Zammillo, realizzato in collaborazione con Liberrima.

A condurre e moderare la serata, Marco Ferrazzoli, capo ufficio stampa dal CNR. Puoi scaricare la locandina da qui

Notte dei Ricercatori

Lecce, 27 settembre 2019

 

ex monastero degli Olivetani, ore 18:00 - 24:00

 
 Ritorna puntuale la Notte dei Ricercatori, l’evento più atteso dai tanti appassionati di scienza, ghiotti di conoscenza senza distinzione di età. E sempre più densa di contenuti è la partecipazione del @CnrNanotec che, per l’edizione 2019,  ha reso ancora più appetibile il calendario degli appuntamenti programmati all’interno del progetto europeo #ERN-Apulia  coordinato da Unisalento, tracciando un ideale tour tra gli intriganti campi del sapere che si dipana attraverso narrazioni, illustrazioni, laboratori hand-on, dibattiti, giochi per grandi e piccini e rappresentazioni teatrali. Clicca qui per il programma completo delle attività di Nanotec.   Per l'evento completo apri il link: www.laricercaviendinotte.it