La ricerca viene svolta principalmente utilizzando tecniche sperimentali basate sull’utilizzo della radiazione di sincrotrone ed in particolare la linea di luce ALOISA del sincrotrone Elettra di Trieste. La linea, di cui sono responsabile scientifico, è operativa ed aperta agli utenti dal marzo 1998. La linea di luce è stata progettata per ELETTRA, il sincrotrone di terza generazione italiano e permette di indagare i film sottili e superfici di cristalli dal punto di vista strutturale ed elettronico con una molteplicità di tecniche sperimentali quali spettroscopie di assorbimento e fotoemissione con raggi X (NEXAFS, HRXPS, Valence band Photoemission) diffrazione di fotoelettroni (PED) e Diffrazione di raggi X ad incidenza radente (GIXD). È inoltre dotata di un sistema per crescita in situ di strati sottili con tecnica di epitassia molecolare. Il monocromatore, in grado di coprire un intervallo di energie del fotone estremamente vasto da 150 a 8000 eV, non ha paragoni al mondo.

La combinazione di queste tecniche disponibili su ALOISA, e’ ideale per lo studio di film sottili di materiali organici, argomento scientifico su cui si è concentrata l’attività scientifica del gruppo negli ultimi anni. Di particolare rilievo sono le possibili  applicazioni tecnologiche per la produzione di energia fotovoltaica. L’utilizzo di materiali organici sembra promettere lo sviluppo  di celle fotovoltaiche di costo decisamente inferiore rispetto a quelle attuali che utilizzano Silicio cristallino o policristallino, rendendo competitivo anche dal punto di vista del costo industriale la raccolta dell’energia solare rispetto all’energia da combustibile fossile.

Ultimamente ci stiamo focalizzando in particolare sullo studio dei processi di trasferimento di carica alle interfacce tra materiali organici diversi e tra materiali organici ed inorganici. La tecnica di Fotoemissione risonante (RESPES) che abbiamo ultimamente ampiamente utilizzato per lo studio di difetti, è l’unica al momento che permette di studiare fenomeni di trasferimento di carica che si svolgono su tempi dell’ordine del femtosecondo, ed è quindi molto preziosa per lo studio delle proprietà rilevanti dei materiali per il fotovoltaico. Le misure RESPES sono svolte in combinazione con misure di conducibilità di singola molecola con il metodo della “break junction”, una tecnica innovativa che permette di studiare il trasporto di carica quantistico nella singola molecola

Sempre nell’ambito dello studio di film sottiili, in collaborazione con gruppi di ricerca della Columbia University abbiamo studiato con tecniche di microscopia con fotoelettroni e di microscopia con elettroni (PEEM, XPEEM, MicroARUPS) le proprietà elettroniche e la morfologia di strati di grafene ottenuti per esfoliazione meccanica sia depositati su Si/SIO sia sospesi. Le misure hanno messo in evidenza per la prima volta il ruolo della ondulazioni che sono presenti nel grafene anche sospeso per le proprietà elettroniche. Questi risultati rivestono una grande importanza per al comprensione dei meccanismi di trasporto di carica in questo materiale.

Recentemente nel mio gruppo abbiamo applicato la combinazione delle tecniche di scattering di atomi di He (HAS) e le spettroscopie con luce di sincrotrone allo studio di nanostrutture formate da molecole di interesse biologico (aminoacidi) su superfici metalliche, in collaborazione con gruppi di ricerca di “University of British Columbia, Vancouver” e dell’Università tecnica di Monaco.