La conversione e lo stoccaggio di energia sono fondamentali per ottenere una gestione efficiente delle risorse di energia rinnovabile. I progressi in questo campo andranno a beneficio della nostra società, abbattendo l'attuale dipendenza dai combustibili fossili, riducendo le emissioni di CO2 e promuovendo l'idrogeno come vettore energetico finale. Un significativo passo avanti richiede scoperte concrete nella fisica dei materiali, in cui la progettazione di nanoscienze e materiali basati sulla conoscenza hanno aperto nuove strade entusiasmanti.
Un importante argomento di ricerca nel nostro gruppo è lo stoccaggio dell'idrogeno allo stato solido con particolare enfasi sull'interazione dell'idrogeno con materiali nanostrutturati. Effettuiamo sia studi sperimentali che modelli di cinetica e termodinamica legate all'idrogeno. In combinazione con la nostra esperienza nella crescita di nanoparticelle, questo approccio ci ha portato a sviluppare nanomateriali a base di magnesio con cinetica di assorbimento dell'idrogeno eccezionale e proprietà di conservazione a bassa temperatura. Studiamo anche le potenzialità delle nanostrutture a base di carbonio, principalmente grafene e fullerene intercalato, come materiali di stoccaggio dell'idrogeno e conduttori ionici.
Un'altra importante linea di ricerca si concentra sugli ossidi di semiconduttori nanostrutturati per la scissione fotoelettrochimica dell'acqua e la bonifica ambientale fotocatalitica. Studiamo nuovi materiali, usati principalmente come fotoanodi, al fine di svelare i meccanismi che migliorano la raccolta dello spettro solare e l'efficienza della sua conversione in energia elettrica o chimica. Esempi includono nanoparticelle e film sottili di TiO2 drogati con ioni metallici, nanocompositi TiO2-Fe2O3 e film sottili BiVO4.
Fondamentale per la nostra attività è il laboratorio per la crescita di nanoparticelle, nanocompositi e film sottili mediante metodo fisico, dotato di due sistemi di ultra-alto vuoto, uno per la condensazione in fase gassosa di nanoparticelle e uno per la deposizione di film sottile mediante sputtering di magnetron a radiofrequenza. Le analisi strutturali e morfologiche dei nanomateriali preparati in laboratorio sono condotte mediante diffrazione di raggi X e microscopia elettronica su scala locale, con accesso frequente a infrastrutture di ricerca su larga scala per l'uso della radiazione di sincrotrone, spettroscopie basate su muoni, microscopia elettronica ad alta risoluzione e microanalisi.
La caratterizzazione delle proprietà fisiche viene effettuata sia nei nostri laboratori, per quanto riguarda ad esempio la termodinamica e cinetica di assorbimento dell'idrogeno, sia le proprietà elettriche e ottiche, sia in collaborazione con altri gruppi di ricerca. Infatti, poiché la moderna scienza dei materiali richiede l'integrazione di più competenze, la nostra attività di ricerca beneficia di collaborazioni scientifiche con università e istituti di ricerca nazionali e internazionali elencati di seguito.
Pubblicazioni
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