Un'attività di ricerca su sistemi a base di carbonio è attiva dal 1996. Sono stati studiati i modi acustici in nanotubi di carbonio, in film di PTFE e le proprietà elastiche di film ultrasottili (2-4 nm) di Diamond-like carbon (DLC). In collaborazione con il Laboratorio Getti Molecolari e Materiali Nanocristallini (prof. P. Milani) sono state studiate le proprietà vibrazionali e strutturali di film di carbonio prodotti per assemblaggio di cluster in fascio supersonico. La spettroscopia Raman ha permesso di correlare la dinamica dei cluster nel fascio supersonico con alcune proprietà strutturali del materiale (grado di ordine/disordine strutturale). La spettroscopia Brillouin di film di carbonio assemblati da cluster ha permesso di determinare le proprietà elastiche mesoscopiche dei film e di osservare il passaggio tra regime propante e non propagante delle onde acustiche in funzione della nano- e mesostruttura.

Dal 2001 al 2004, nell'ambito di una convenzione-quadro sulle nanotecnologie tra il Politecnico di Milano e l'Università degli Studi di Milano, una sorgente PMCS (Pulsed Microplasma Cluster Source) del Laboratorio Getti Molecolari e Materiali Nanocristallini e inserita nell'apparato CLARA (Cluster Assembling Roaming Apparatus) per la deposizione di cluster in fascio supersonico (SCBD) è stata interfacciata ad una camera di deposizione in ultra alto vuoto (UHV) per spettroscopia Raman in situ. L'attività di ricerca ha riguardato la caratterizazione strutturale in situ di film di carbonio assemblati da cluster e ha messo in evidenza la presenza di strutture metastabili ibridizzate sp (poliine e cumuleni). Queste strutture hanno mostrato reattività per interazione con gas sia inerti (He, Ar, N2) sia reattivi (H2, O2) e una stabilità termica peculiare.

Spettro Raman in situ (in rosso) e ex situ (in nero) di film di carbonio assemblato da cluster

Dal 2004 è attiva una linea di ricerca riguardante lo studio di catene lineari di carbonio (poliine) isolate in soluzione. Le poliine, prodotte dal prof. F. Cataldo (Roma), vengono studiate mediante Raman e Surface Enhanced Raman scattering SERS in stretta collaborazione con il Laboratorio di Spettroscopia Vibrazionale e Dinamica Molecolare (prof. G. Zerbi) del Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica, G. Natta del Politecnico di Milano. Questa attività si inserisce nelle attività del Centro NEMAS.

Pubblicazioni selezionate:

• C.S. Casari, A. Li Bassi, A. Baserga, L. Ravagnan, P. Piseri, C. Lenardi M. Tommasini, A. Milani, D. Fazzi, C.E. Bottani, P. Milani
  Low-frequency modes in the Raman spectrum of sp-sp 2 nanostructured carbon
  Physical Review B 77, 195444 (2008)
  Selected for the Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology

• L. Ravagnan, P. Piseri, M. Bruzzi, S. Miglio, G. Bongiorno, A. Baserga, C.S. Casari, A. Li Bassi, C. Lenardi, Y. Yamaguchi, T. Wakabayashi, C.E. Bottani, P. Milani
  Influence of cumulenic chains on the vibrational and electronic properties of sp/sp 2 amorphous carbon.
  Physical Review Letters 98 , 216103 ( 2007)

• C.S. Casari , V. Russo, A. Li Bassi, C.E. Bottani, F. Cataldo, A. Lucotti, M. Tommasini, M. Del Zoppo, C. Castiglioni, G. Zerbi
  Stabilization of linear carbon structures in a solid Ag nanoparticle assembly
  Applied Physics Letters 90 , 013111 (2007)
  Selected for the Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology

• A. Lucotti, M. Tommasini, M. Del Zoppo, C. Castiglioni, G. Zerbi, F. Cataldo, C.S. Casari , A. Li Bassi, V. Russo, M. Bogana, C.E. Bottani
  Raman and SERS investigation of isolated sp carbon chains
  Chemical Physics Letters 417 , 78-82 (2006)

• C.S. Casari, A. Li Bassi, L. Ravagnan, F. Siviero, C. Lenardi, P. Piseri, G. Bongiorno, C.E. Bottani, P. Milani,
  Carbynoid structures in cluster-assembled carbons: synthesis, chemical and thermal stability
  Physical Review B, 69, 075422 (2004)

• C.E.Bottani, A. Li Bassi, M.G. Beghi, A. Podestà, P. Milani, A. Zakhidov, R. Baughman, D. A. Walters and R. E. Smalley
  Dynamic light scattering from acoustic modes in single-walled carbon nanotubes
  Physical Review B 67, 155407 (2003)
  Selected for the Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology

• L. Ravagnan, F.Siviero, C. Lenardi, E. Barborini, P. Piseri, P. Milani, C.S. Casari, A. Li Bassi and C. E. Bottani,
  Cluster Beam Deposition and in situ Characterization of Carbyne-rich Carbon Films,
  Physical Review Letters, 89, 28, 285506-1 (2002)

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