Gas discharges

Plasma sources based on discharges created by direct current, capacitively coupled radiofrequency, inductively coupled radiofrequency and microwaves are characterized by thermal non-equilibrium condition and therefore modelled by kinetic approaches: polynomial expansion, state-to-state and particle-based (Particle-in-Cell, Monte Carlo and Molecular Dynamics) methods.

gas discharges

Low- & High-Pressure Electric Discharges

In many technological plasmas formed in electrical discharges, the onset of non-equilibrium conditions significantly affect the EEDF (electron energy distribution function) determining large deviation from Maxwell distribution. The shape of the EEDF depends not only on the gas composition, but also on the level distribution. The synergy between electrons and excited states is investigated by a self-consistent approach, instead of the common assumption electron-impact process rates depending only on the applied reduced electric field (E/N). Self-consistent model demonstrate a very large impact in the post-discharge phase (E/N=0), where excited states transfer energy to free electrons through superelastic collisions, creating pronounced structures in the EEDF as peaks and plateaux.

Different gas discharge configurations (DC glow, DBD, RF capacitive and inductive, MW and helicon discharges) have been studied using multidimensional Particle-in-Cell/Monte Carlo Collisional (PIC-MCC) approach [1, 2]. The methodology allows the characterization of plasma-gas dynamics and kinetics in the self-consistent electromagnetic field taking into account volume and surface processes. Self-organized structures and non-equilibrium effects of electron distribution function, ion distribution function, molecular vibrational distribution function and production of hot atoms have been detected in the different cases. The same numerical technique has been applied to model zoomed region of the different discharges studied (sheath regions in ExB glow discharges, plume expansion, extraction region in RF-inductive negative ion source) and experimental diagnostic methods (electrostatic probe, laser photodetachment).

CO2 Destruction

The plasma assisted conversion of greenhouse gases, such as CO2, is collecting a large interest in the community both for its scientific relevance and also for technological applications in energetic and environment fields. CO2 dissociation is the first step in the global conversion process. Discharge mechanisms that promote dissociation through vibrational excitation can maximize the energy efficiency of the conversion.
This is a new research line and the results, due to their relevance in the modeling community, have been published as a Fast Track Communication in the Plasma Sources Science and Technology Journal

Nucleation and growth of nanoparticle in plasma

Laser ablation of solids in liquids is considered a very efficient technique for the synthesis of nanocrystals. The most important feature is the extreme confinement effect of liquid, i.e., the liquid restricts the expansion of the plasma plume. The extreme confined conditions and induced high-pressure region favor the formation of unusual metastable phases. These advantages allow the designer to combine selected solid targets and liquid to fabricate compound nanostructures with desired functions. The kinetic approach to model the nanoparticle nucleation and growth is based on the explicit sequential nanoparticle charging, ion adhesion and atom evaporation as the nanoparticle grows and as the plasma parameters (density and temperature) in which it is immersed change. Particle-based numerical models has been chosen to simulate this process

Facilities & Labs

HPC Cluster and Services @ Bari

People

Fracnesco_tacccognaFrancesco

Taccogna

CNR Researcher

Pierpaolo_minelliPierpaolo

Minelli

CNR Researcher

ldpietanzaLucia Daniela

Pietanza

CNR Researcher

gcolonnaGianpiero

Colonna

CNR Researcher

savino_longoSavino

Longo

Associate Professor

mcapitelliMario

Capitelli

Associate Professor

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

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