Materiali Innovativi per l’Energia

1. Studio delle proprietà strutturali, vibrazionali, termiche ed optoelettroniche di materiali funzionali per l’energia, anche in condizioni estreme (basse temperature, alte pressioni) Tali ricerche sono fondamentali per comprendere compiutamente il ruolo di vari processi fisico-chimici nel determinare le performances di materiali funzionali impiegati nel settore dell’energia. In particolare, le attività svolte riguardano: dinamica del trasporto di cariche, interazione elettrone-fonone, anarmonicità, fononi soffici e ruolo del disordine. Questi aspetti influenzano profondamente le proprietà strutturali, vibrazionali, termiche ed optoelettroniche, pertanto la loro accurata caratterizzazione permette di ricavare informazioni fondamentali sui processi che le limitano. Ad esempio, nelle perovskiti ibride i componenti organici impiegati contribuiscono alla risposta vibrazionale del materiale con dei modi fononici, di bassa energia, che influiscono sui processi di interazione elettrone-fonone e sulla conducibilità termica di tali materiali. Inoltre, tali studi vengono condotti anche in condizioni estreme (basse temperature, fino a 1 K ed alte pressioni, fino a 50 GPa), con l’obiettivo di investigare aspetti altrimenti mascherati dalle condizioni ambientali. Un interessante esempio è l’insorgenza di superconduttività e charge density waves in alcuni dicalcogenuri di metalli di transizione ad alte pressioni e/o basse temperature. 2. Fabbricazione e caratterizzazione di celle solari, sistemi per la conversione dell'energia solare in combustibili e supercondensatori La realizzazione di dispositivi è un aspetto chiave per individuare quali materiali e strategie bisogna migliorare per la diffusione su scala industriale di tecnologie energetiche innovative. Nello specifico, il gruppo ha esperienza nella produzione di elettrodi per supercondensatori, celle solari a perovskite e foto-elettrodi per processi di conversione dell’energia solare in combustibili (quali H2 e prodotti della riduzione di CO2 e N2). Tali dispositivi vengono generalmente prodotti sfruttando tecniche di deposizione da fase liquida, permettendo quindi la potenziale realizzazione su larga scala e basso costo dei prototipi ottenuti. Inoltre, tali dispositivi vengono caratterizzati dal punto di vista elettrico, elettrochimico ed elettronico per valutarne le performance ed individuare le possibili strategie di miglioramento da dover implementare. Attività e prodotti delle Linee 1 e 2: pubblicazioni, comunicazioni a congresso, tesi di laurea e di dottorato, seminari, organizzazione delle tre edizioni della conferenza internazionale “Innovative Materials for Energy”.