Advanced Non-Equilibrium Plasma Diagnostic

In the last two decades a rapid increase in research on nonequilibrium atmospheric-pressure discharges has occurred.  Applications covers the fields of material science, plasma assisted combustion, plasma medicine. The different devices used (surface discharge, jets, microdischarge) are strongly influenced by several processes, and show a transient behaviour strongly influenced by collisions.

In the presence of such characteristics, the development and deployment of optical diagnostics is an essential tools for the understanding of microscopic processes and the development of new innovative plasma tools.

In our lab the diagnostics tools available are the following:

Optical diagnostic techniques

Time-resolved imaging, on the nanosecond and sub-nanosecond  time scale, is used to visualize the breakdown mechanism in the streamer case or in the ‘plasma bullet’ propagation.  In the picture The ionization wave propagation in a nanosecond  volume discharge.

Surface DBD  single streamer nanosecond discharge.

Time and spatially resolved optical emission spectroscopy (TROES) reaching time resolution down to tens of ps.

TROES

Laser-based techniques (laser-induced fluorescence )(LIF), OODR LIF, TALIF .

The LIF techinique can be succesfully applied to monitor radicals , metastable with a time and spatial resolution limited by the laser characteristics,  and high sensitivity.

Laser-based techniques

Absorption based techniques, in its various versions of resonant, broad-band (BBAS), cavity enhanced (CEAS), cavity ring-down (CRDS).

Absorption based techniques

The quantities accessible to spectroscopic diagnostics are gas temperature, electron density, electric field and density of transient species, i.e. radicals and electronic metastable states.

Moreover  kinetics study of transient species can be perfomed and the experimental data used as input for computer modelling of the discharge kinetics.

Our experience in the discharge design enable us to apply the above mentioned techniques in specially designed discharges,  such as single streamer volume/surface dielectric barrier discharges (DBDs). Nevertheless our diagnostics tools can also be used in applicative systems.

Electrical characterizations.

Together with the above mentioned optical techiniques a ful set of electrical characterization tecniques is available including langmuir probes for electron density measurements,.

Acknowledgment.

Part of the experimental investigation reported in this page was perfomed in collaboration of dr. Milan Simek of the Institute of PlasmaPhysics Czech Academy of Science.  (Nanosecond streamer discharge) .

Selected Publications

Facilities & Labs

Energy Transfer in Plasmas @ Bari

People

PaoloFrancesco_AmbricoPaolo Francesco

Ambrico

CNR Researcher

Viso_UomoGiorgio

Dilecce

CNR Researcher

Publications

  1. Dilecce G., Optical spectroscopy diagnostics of discharges at atmospheric pressure, Plasma Sources Science and Technology Volume 23, Issue 1, February 2014, DOI: 1088/0963-0252/23/1/015011
  2. Martini, L.M., Dilecce, G., Guella, G., Maranzana A., Tonachini, G., Tosi, P., Oxidation of CH4 by CO2 in a dielectric barrier discharge, Chemical Physics Letters 593, pp. 55-60 (2014) DOI: 1016/j.cplett.2013.12.069
  3. Martini LM , Dilecce G , Scotoni M, Tosi P, De Benedictis S, OH Density Measurements by Time-Resolved Broad Band Absorption Spectroscopy in a He-H2O Dielectric Barrier Discharge With Small O-2 Addition, PLASMA PROCESSES AND POLYMERS Volume: 13   Issue: 2   Pages: 298-299   (2016) DOI:1002/ppap.201500020
  4. Dilecce, G., Martini, L.M., Tosi, P., Scotoni, M., De Benedictis, S., Laser induced fluorescence in atmospheric pressure discharges, Plasma Sources Science and Technology 24 (3), 034007 (2015) DOI: 10.1088/0963-0252/24/3/034007
  5. Simek, M.; Ambrico, P. F.; Prukner, V., LIF study of N-2(A(3)Sigma (+)(u), v=0-10) vibrational kinetics under nitrogen streamer conditions, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS Volume: 48   Issue: 26     Article Number: 265202  (2015) DOI:1088/0022-3727/48/26/265202
  6. Ambrico P.F., Ambrico M., Schiavulli L., De Benedictis S., 2D Thermoluminescence imaging of dielectric surface long term charge memory of plasma surface interaction in DBD discharges, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS   Volume: 47   Issue: 30     Article Number: 305201 (2014) DOI:1088/0022-3727/47/30/305201
  7. Ries D., Dilecce G., Robert E., Ambrico P.F., Ambrico M., Dozias S., Pouvesle J.M., LIF and fast imaging plasma jet characterization relevant for NTP biomedical applications, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS Volume: 47   Issue: 27  Article Number: 275401 (2014) DOI:1088/0022-3727/47/27/275401
  8. Ratynskaia, S.; Dilecce, G.; Tolias, P, Nitrogen optical emission during nanosecond laser ablation of metals: prompt electrons or photo-ionization?, APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING Volume: 117   Issue: 1   Pages: 409-413  (2014) DOI:1007/s00339-014-8534-9

Projects

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