Please select your page

L'attività è focalizzata sulla preparazione di polveri, ceramici e compositi di ossidi funzionali ed, in particolare, di ossidi dei metalli di transizione e perovskiti quali BaTiO3, SrTiO3, e composti correlati.
L'obiettivo generale della ricerca è la comprensione delle correlazioni tra composizione, microstruttura e proprietà in materiali dielettrici, ferroelettrici e multiferroici.
Le proprietà di tali materiali dipendono in maniera significativa dalla microstruttura ed in particolare dalla dimensione dei grani/particelle quando questa viene ridotta al di sotto del micron.

Le polveri sono ottenute tramite metodi chimici in soluzione (precipitazione, sintesi idrotermale e solvotermale) o per reazione allo stato solido. Nel caso della sintesi in fase liquida, dimensione e forma delle particelle vengono modificate agendo su parametri quali temperatura, pH e concentrazione o aggiungendo modificatori di crescita quali surfattanti e polimeri idrofili. Le particelle vengono anche modificate superficialmente tramite rivestimento con altri composti. Le particelle core-shell risultanti permettono di combinare insieme diverse funzionalità e sono utili come precursori per la fabbricazione di compositi con connettività 0-3.
Esempi di polveri prodotte: ZnO, TiO2, Ni(OH)2, SrTiO3, BaTiO3, Bi4Ti3O12, LiNbO3, Fe2O3@BaTiO3, SrTiO3@BaTiO3, TiO2@Bi2O3, Ag@TiO2.
Nell'ambito di due recenti progetti in collaborazione con aziende operanti nel campo del fotovoltaico (Ferrania Solis e Ferrania Technologies) sono state prodotte per via chimica nanopolveri di ossidi bassofondenti utilizzate come additivi in paste e inchiostri conduttivi per la metallizzazione di celle fotovoltaiche in silicio.

  • ZnO flowers
  • Anatase TiO2 nanowires
  • SHG emission of LiNbO3 microcubes
  • SHG emission of LiNbO3 microcubes
  • SrTiO3-TiO2 heterostructures
  • SrTiO3-TiO2 heterostructures
  • Ni(OH)2 film on zirconia

Tali nanopolveri sostituiscono le tradizionali fritte vetrose ottenute per macinazione.
Nanoparticelle di BaTiO3 e LiNbO3 ottenute per via idrotermale vengono studiate per applicazione nell'imaging biomedicale in quanto presentano il fenomeno della generazione di seconda armonica (SHG).
Ceramici e compositi vengono prodotti dalle polveri tramite sinterizzazione. Variando le condizioni di sinterizzazione o utilizzando tecniche innovative per la densificazione rapida come lo “spark plasma sintering” è possibile controllare la dimensione dei grani da poche decine di nm alle decine di micron mantenendo una elevata densità e quindi modificare profondamente proprietà quali la costante dielettrica, la tunability, l'isteresi ferroelettrica e la conducibilità termica. Le proprietà vengono ulteriormente modificate tramite drogaggio e formazione di soluzioni solide.
Abbiamo studiato in dettaglio l'influenza della dimensione dei grani sulle proprietà dielettriche di BaTiO3, il ceramico più ampiamente usato nell'industria elettronica, e sulla conducibilità termica di SrTiO3, un composto con interessanti proprietà termoelettriche. Altri ceramici e compositi studiati sono: Ba(Ti,Zr)O3, Ba(Ti,Ce)O3, (Ba,Ca)(Ti,Zr)O3, BaTiO3-Fe2O3, BaTiO3-PLZT.

Thermal conductivity of SrTiO3 nanoceramics

Dielectric constant vs. dc field of BaTiO3 ceramics with different grain size (GS, in nm)

Ferroelectric hysteresis in Bi4Ti3O12 rods

Dielectric constant vs. temperature of composites obtained from SrTiO3@BaTiO3 particles
  • KEYWORDS:
    sintesi idrotermale perovskiti core-shell ceramici ferroelettrici dielettrici multiferroici

  • PUBBLICAZIONI RECENTI:
    • L. Curecheriu, M. T. Buscaglia, F. Maglia, U. Anselmi-Tamburini, V. Buscaglia, L. Mitoseriu
      Design tunable materials: Ferroelectric-antiferroelectric composite with core-shell structure
      Appl. Phys. Lett.105 (2014) 252901.
    • M. T. Buscaglia, F. Maglia, U. Anselmi-Tamburini, D. Marré, I. Pallecchi, A. Ianculescu, G. Canu, M. Viviani, M. Fabrizio, V. Buscaglia
      Effect of nanostructure on the thermal conductivity of La-doped SrTiO3 Ceramics
      J. Eur. Ceram. Soc. 34 (2014) 307-316.
    • E. Kim, A. Steinbrück, M. T. Buscaglia, V. Buscaglia, T. Pertsch, R. Grange
      Second-harmonic generation of single BaTiO3 nanoparticles down to 22 nm diameter
      ACS NANO 7 (2013) 5343-5349.
    • V. Kalyani, B. S. Vasile, A. Ianculescu, M. T. Buscaglia, V. Buscaglia, P. Nanni
      Hydrothermal Synthesis of SrTiO3 Mesocrystals: Single Crystal to Mesocrystal Transformation Induced by Topochemical Reactions
      Cryst. Growth. Des. 12 (2012) 4450−4456.
    • M. T. Buscaglia, V. Buscaglia, L. Curecheriu, P. Postolache, L. Mitoseriu, A. Ianculescu, B.S. Vasile, Z. Zhao, P. Nanni
      Fe2O3@BaTiO3 Core-Shell Particles as Reactive Precursors for the Preparation of Multifunctional Composites Containing Different Magnetic Phases
      Chem. Mater. 22 (2010) 4740-4748.

  • PROGETTI CORRELATI:
    • Progetto regionale FSE Regione Liguria Sviluppo di prototipi industrializzabili di inchiostri conduttivi e semiconduttivi per applicazioni elettroniche ed energetiche.
    • Progetto regionale PAR-FAS Regione Liguria,Paste e inchiostri elettroconduttivi per applicazioni su celle in silicio e su vetro.
ferrania eth pavia iasi kth