È stato inaugurato oggi il nuovo microscopio elettronico installato nella sede genovese di Morego dell’Istituto Italiano di Tecnologia. Si tratta del modello di microscopio elettronico più sofisticato in Italia e uno dei migliori al mondo nel suo genere: permette di osservare i singoli atomi e di studiare la struttura di materiali con importanti applicazioni tecnologiche, come i pannelli fotovoltaici e le luci led.
La microscopia elettronica a trasmissione, cosiddetta tem, è una tecnica fondamentale per la ricerca nella scienza dei materiali. Il nuovo ThermoFisher Spectra 300 tem installato in Iit è un microscopio elettronico allo stato dell’arte, capace di raggiungere una risoluzione di 50 pm, circa la metà della distanza tra gli atomi in molti materiali, permettendo di ottenere informazioni molto accurate sulla struttura dei nanomateriali necessarie per realizzare nuovi dispositivi.
Con un microscopio ottico classico, come quello che molti hanno visto a scuola, la massima risoluzione che si può ottenere permette di vedere oggetti di circa un micron, ossia di spessore 50 volte inferiore al diametro di un capello. Questo limite è dovuto al fatto che viene utilizzatala luce nell’intervallo del visibile. Utilizzando elettroni ad alte energie invece, è possibile raggiungere risoluzioni spaziali a livello di singoli atomi.
L’elevato grado di risoluzione dei microscopi elettronici come quello installato, richiede di pari passo un elevato impegno nella costruzione della strumentazione, nei metodi di acquisizione dei dati e nella struttura che ospita il microscopio: vibrazioni meccaniche, come quelle causate da una strada, o campi elettromagnetici, per esempio provenienti da trasformatori, devono essere limitati o eliminati.
Lo strumento di Iit, un’imponente struttura alta più di tre metri, è alloggiato in un locale appositamente realizzato per essere ultra-stabile. Il microscopio è stato costruito a Eindhoven, spedito e riassemblato a Genova, in un processo durato circa 6 mesi.
Quello che rende il microscopio elettronico di Iit unico in Italia è la configurazione, che include molti elementi allo stato dell’arte. Due correttori di aberrazione hanno il ruolo di migliorare l’effetto di messa a fuoco delle lenti e permettono di vedere atomi singoli. Speciali rivelatori permettono di raccogliere un segnale usando pochi elettroni, riducendo così il danno sui campioni – questo è fondamentale per studiare materiali molto sensibili al fascio elettronico, come per esempio quelli utilizzati per le batterie. Infine, un filtro per gli elettroni permette di studiare le proprietà di strutture microscopiche che possono funzionare da antenne nell’infrarosso, e permetterà studi nel campo delle telecomunicazioni.
La ricerca condotta in Iit grazie al nuovo strumento interesserà 10 laboratori, spaziando in vari campi, con particolare interesse ai materiali per l’energia (solare, led, batterie) e comunicazioni. L’uso del tem permetterà per esempio l’analisi di materiali per il fotovoltaico di ultima generazione, incluse celle tandem basate su perovskiti ibride, un gruppo di materiali che possono essere utilizzate insieme al silicio per ottenere un’efficienza migliore nel convertire luce in elettricità, ma non sono abbastanza stabili per applicazioni commerciali. L’uso di questo microscopio permetterà di capire i processi di degradazione e sviluppare soluzioni per migliorare l’ingegnerizzazione dei dispositivi.
Il tem può anche essere utilizzato per lo studio di nanocristalli che emettono luce, con applicazioni per led e per display. Per ottenere emissione di luce con elevata efficienza, i nanocristalli devono essere prodotti con estrema precisione nella composizione e nella struttura, e la microscopia elettronica è l’unica tecnica che permette di verificare queste proprietà su singoli cristalli ad una risoluzione sufficiente.
Inoltre, la presenza del microscopio elettronico Spectra300 porterà a consolidare collaborazioni scientifiche già in corso e lanciare nuovi studi congiunti con altre istituzioni europee ed extra-europee.
Erano presenti all’inaugurazione: il direttore scientifico di Iit Giorgio Metta, ricercatori e ricercatrici Iit che fruiranno del nuovo dispositivo e alcuni dei massimi esponenti del mondo della microscopia direttamente dall’Università di Cambridge (UK) e dall’Università di McMaster (Canada).
«Siamo molto contenti di avere questa opportunità per accrescere le competenze locali, innovare la microscopia elettronica e contribuire allo sviluppo di materiali innovativi – ha dichiarato Giorgio Divitini, ricercatore responsabile della linea di ricerca Electron Spectroscopy and Nanoscopy di Iit – Questo strumento, alla pari con le migliori installazioni in Europa e al mondo, permetterà di migliorare e accelerare la ricerca fatta in Iit e i molti progetti tecnologici ad essa correlati».
