Plasma technologies for materials & surfaces

Plasma surface engineering embraces a large range of processes aimed to drastically change the surface properties of materials preserving the bulk ones. This includes for instance corrosion protective coatings, barrier layers for food packaging, surface hydrophobization/hydrophilization, enhanced surface dyebility/printability or adhesion. In particular plasma-assisted deposition can be used to produce films on a solid material by promoting chemical reactions at the plasma/substrate interface. Indeed, by using sacrificial layers/substrates free standing nano-films can be produced. The processes can be performed by using both low and atmospheric pressure plasmas in direct and remote approach, injecting the film precursors in gas, vapor and aerosol form.

Plasma reactors design

Low pressure plasma reactor design involves matching of sample/chamber size, gas flow rate/pumping speed, electrodes potential distribution and power sources. Furthermore, often heating/chilling of electrodes or substrates is necessary, as well as bias, to control surface ion bombardment. Technologies implemented by plasmas are: PECVD, remote plasma MOCVD, sputtering, etching, plasma MBE.

Atmospheric pressure dielectric barrier discharge reactors for surface treatment of materials need a smart design, assembly and optimization. Reactors design and electrode configurations are tailored to address the requirements of specific plasma processes (e.g., deposition of thin films from precursors in vapor or aerosol form) and, importantly, the shape and dimension of the substrate to be treated. Atmospheric pressure reactors include also plasma jets, i.e., remote plasma sources in which the plasma is allowed to exit from the region where it is generated and to propagate in the external environment towards the substrate to be treated.

Plasma Surface Engineering

Strategies differ depending on the addressed surface property. Typically both low and atmospheric pressure plasma processes can be carried out.

Barrier and protective coatings consists in inorganic film (SiOx or SiNx) commonly deposited from organosilicon fed plasmas.

The control of polymer adhesion properties and alike (dyebility) can be reached by grafting of polar groups (oxygen or nitrogen containing ones) in plasma fed with O2, N2 or H2O.

Hydrophobization can be achieved either by PECVD of fluorocarbon and organosilicon coatings or by grafting of F-contaning functionalities (e.g., CF4-fed plasma)

Plasma processing of 3D materials and powders

Plasma treatment of complex three-dimensional (3D) porous materials (membranes, scaffold, fabrics, etc.) for fine tuning of the surface chemistry of the outer and inner regions of the substrates, while leaving the porous architecture intact. The activity includes also the plasma surface functionalization of powders and granules for several applications in the field of catalysis, absorbing materials, biomaterials, etc..

Strategies

Low pressure and atmospheric pressure PECVD, plasma grafting of functional groups and plasma sputtering of metal and metal/oxide carried out both in direct and remote approach. Reactors design and electrode configurations are fitted to the specific shape and dimension of the substrates to be treated.

Facilities & Labs

Plasma technology lab @URT Bari

PACVD @URT Bari

Space ship @URT Bari

PLASMATROLL @URT Bari

Atmospheric pressure parallel plate DBD @URT Bari

People

Maria_LosurdoMaria

Losurdo

CNR Director of Research

fabio_palumbor150Fabio

Palumbo

CNR Researcher

Antonella MilellaAntonella

Milella

Associate Researcher

Pietro-FaviaPietro

Favia

Associate Professor

Fiorenza_FanelliFiorenza

Fanelli

CNR Researcher

Francesco FracassiFrancesco

Fracassi

Associate Professor

Eloisa_SardellaEloisa

Sardella

CNR Researcher

Publications

  1. Fanelli, F , Mastrangelo, A.M, Fracassi, F., Aerosol-assisted atmospheric cold plasma deposition and characterization of superhydrophobic organic-inorganic nanocomposite thin films,  Langmuir Volume 30, Issue 3, 28 January 2014, Pages 857-865, Doi: 10.1021/la404755n
  2. Rosa Di Mundo, Riccardo d’Agostino, and Fabio Palumbo, Long-Lasting Antifog Plasma Modification of Transparent Plastics,  ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6 (19), pp 17059–17066 DOI: 10.1021/am504668s
  3. Ilaria Trizio, Eloisa Sardella, Edda Francioso, Giorgio Dilecce, Vito Rizzi, Pinalysa Cosma, Michael Schmidtd, Mareike Hänsch, Thomas von Woedtke, Pietro Favia, Roberto Gristina, Investigation of air-DBD effects on biological liquids for in vitro studies on eukaryotic cells, Clinical Plasma Medicine, Volume 3, Issue 2, December 2015, Pages 62–71, DOI: 10.1016/j.cpme.2015.09.003

Latest News

DIAGNOSTICS OF BRAIN DISEASES VIA STEM CELLS

 01 luglio 2019 - ore 14:15

 

Cnr Nanotec Lecce

 

Realizzato nell'ambito delle attività del progetto "TecnoMed Puglia - Tecnopolo per la medicina di precisione", il meeting è dedicato allo studio delle malattie neurodegenerative: dai nuovi biomarcatori alle piu recenti modellizzazioni, per una migliore comprensione dei meccanismi di base e quindi per lo sviluppo di terapie sempre più ritagliate sul singolo paziente.

EIT RawMaterials Roadshow

21 giugno 2019 ore 09:00 – 15:00

   

Lecce, Aula Fermi Edificio Aldo Romano, Campus Ekotecne, Via Lecce-Monteroni

   

Farà tappa a Lecce il prossimo 21 giugno, presso l’Aula Fermi dell’edificio IBIL all’interno del Campus Ecotekne, l’EIT RawMaterials, la piattaforma per il sostegno all’innovazione finanziata dall’Istituto Europeo di Innovazione e Tecnologia (EIT).

   

L’EIT ha creato le cosiddette KIC – Knowledge Innovation Community, comunità che mirano alla promozione dell’innovazione e della formazione in Europa in settori cruciali, sostenendo l’imprenditorialità e favorendo il passaggio di nuove idee dalla fase di incubazione al mercato.

 

La EIT RawMaterials si impegna ad affrontare la sfida globale dell’approvvigionamento delle materie prime in Europa attraverso programmi e progetti che mirano allo sviluppo di tecnologia nell’intera catena di valore delle materie prime: dall’esplorazione delle risorse, all’industria mineraria, dai processi metallurgici alla sostituzione delle materie prime critiche o tossiche, dal riciclo dei materiali dei prodotti a fine vita sino alla progettazione di prodotti per l’economia circolare. Nell’ambito dei programmi di sviluppo a livello regionale, la EIT RawMaterials ha creato un Hub nella Regione Puglia coordinato da ENEA, al fine di incrementare il coinvolgimento degli ecosistemi locali nelle attività della KIC e del suo partenariato.

 

Il MedinHub avrà inoltre l’obiettivo di raggiungere nuove organizzazioni e promuovere la partecipazione delle industrie e delle PMI più innovative, nonché il coinvolgimento delle prestigiose università e centri di ricerca dell’area.

 

Link per la registrazione:

https://www.lyyti.in/EIT_RawMaterials_Roadshow__Lecce_9500

NanoInnovation 2019

Il Cnr Nanotec è tra i protagonisti di “NanoInnovation 2019", la manifestazione organizzata dall’Associazione italiana per la ricerca industriale (Airi) e dall’Associazione Nanoitaly, ospitata a Roma dall’11 al 14 giugno. Rivolta a ricercatori, imprenditori, industrie, enti di ricerca, NanoInnovation 2019 si propone come la più importante conferenza sulle nanotecnologie e le tecnologie abilitanti in Italia.

 

Il programma dettagliato dell’evento è disponibile al linkhttp://www.nanoinnovation2019.eu/

Tra i partecipanti del Cnr Nanotec:

- Clara Guido, “Non-viral gene delivery using polymeric NPs”;

- LucaLEUZZI, “Overview del progetto ATOM”;

- AlessiaCEDOLA, “La tomografia X e le sue applicazione: dai beni culturali all'industria elettronica”;

- FrancescoMATTEUCCI, “Nanodispositivi per il fotovoltaico integrato”;

- Giuseppe Valerio Bianco, “Chemical strategies to improve CVD graphene’s functionalities in technological applications”