L’attività di ricerca e sviluppo (R&D) nel Laboratorio di Irraggiamento con Laser Intensi si svolge nell’ambito delle tematiche relative all’uso di laser di potenza:
- Acceleratori in miniatura di particelle di alta energia con tecnologia completamente ottica
- Spettroscopia ottica, X e gamma per analisi elementare e strutturale di materiali
- Micro-lavorazione di materiali con laser ultracorti
- Sintesi di nanoparticelle/colloidi con ablazione laser in ambiente liquido
- Sviluppo di sorgenti di radiazione X da interazione laser-plasmi
- Test di danneggiamento di materiale ottico/elettronico da radiazione e.m. intensa
- Tecnologie avanzate per nuove sorgenti laser e diagnostiche di plasma
Il Laboratorio di Irraggiamento con Laser Intensi (ILIL) svolge attività di ricerca sull’interazione radiazione-materia ad altissime intensità e ne studia le applicazioni all’energia ed alle scienze della vita e dei materiali. Il Laboratorio partecipa ai progetti europei per la fusione laser, allo sviluppo di acceleratori di particelle (ioni, elettroni) in miniatura con i laser, allo sviluppo di sorgenti e diagnostiche di radiazione X e gamma da laser-plasmi, ad attività di Ricerca e Sviluppo di tecnologie avanzate per nuove sorgenti laser e diagnostiche di plasma. Il laboratorio ha inoltre competenze di micro-lavorazione di materiali con laser ultracorti e di sintesi di nanoparticelle in ambiente colloide attraverso ablazione laser in liquido – solvente. Il laboratorio ha infine competenze di spettroscopia nel range X-UV-visibile da utilizzare in ambito diagnostico. Il Laboratorio è dotato di avanzati sistemi laser ad impulsi ultracorti e di una gamma completa di sensori per lo studio della radiazione di plasma dall’infrarosso ai raggi gamma.
In tali ambiti il Trasferimento tecnologico avviene sia mediante specifici progetti finanziati sia attraverso la collaborazione diretta con imprese private.
SETTORI DI APPLICAZIONE
Applicazioni di interesse industriale sono la caratterizzazione elementare e strutturale di materiali attraverso spettroscopia X, gamma , ottica, lo sviluppo di micro/nanotecnologie per la lavorazione di materiali e la sintesi di colloidi con metodi « green », la fotonica ad alte intensità (materiali, soglie di danneggiamento, sorgenti, sensoristica).
POSSIBILI TEMI DI COLLABORAZIONE CON LE IMPRESE
- Sintesi di nanoparticelle in soluzione acquosa per es. Au, Ag e core-shell per sensori basati su Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) per monitoraggio di molecole (esplosivi, sostanze tossiche etc.); Pd e Pt da usare come catalizzatori; Si fotoluminescenti; nanoparticelle magnetiche.
- Sviluppo di sensori spettroscopici per analisi elementare o strutturale di materiali applicabili anche ad analisi di processo o di qualità online oppure allo smistamento e riciclaggio di rifiuti.
- Test di materiale ottico ed elettronico soggetto ad alte intensità di picco elettromagnetiche e a radiazioni ionizzanti (es. elettronica di satelliti esposti a vento solare).
- Sensori interferometrici ad elevata stabilità e sensibilità applicabili al monitoraggio on-line di densità in plasmi e sistemi gassosi anche in ambienti industriali.
Le principali attività di trasferimento tecnologico:
- Progetto LaserPIXE (2018-2020). Progettazione e sviluppo di un sistema compatto per analisi elementale mediante la tecnica PIXE (Particle Induced X-ray Emission) usando una sorgente laser-plasma di protoni con energia fino a 3 MeV. I partner di progetto sono: CNR-INO (Responsabile), Istituto di Fisiologia Clinica del CNR, la sezione di Firenze dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, e l’impresa privata Vacuum Components and Systems-VCS (Parma-Italy). Il progetto LaserPIXE è finanziato nell’ambito del programma della Regione Toscana POR FSE 2014 – 2020, Asse A Occupazione – Priorità di investimento A.2 – Obiettivo A.2.1 – Azione A.2.1.7.
- Sviluppo ed implementazione di specifici sistemi meccanici per apparati da vuoto e componentistica opto-meccanica di precisione da vuoto rispettivamente con le ditte VCS e VacuumFAB ( Milano-Italy).
- Sviluppo ed implementazione di diagnostiche ottiche innovative per la misura della densità in bersagli gassosi (jet impulsati in vuoto e celle a flusso di gas) per accelerazione laser-plasma di elettroni, in collaborazione con la ditta SourceLAB
- Applicazione della radiazione secondaria (raggi X e gamma), generata dagli elettroni per bremsstrahlung in targhette solide, per analisi non distruttive di materiali in collaborazione con SourceLAB.