Questa attività viene svolta nel laboratorio ANCHOR-SUNDYN, dell’Istituto Officina dei Materiali (IOM) del CNR, che si trova nel campus di Elettra. La nostra ricerca è volta allo studio delle proprietà elettroniche di film organici sottili e delle loro interfacce con materiali bidimensionali (grafene, dicalcogenuri di metalli di transizione, …) mediante spettroscopie basate su diverse sorgenti: laser, UV, raggi X e luce di sincrotrone.

Con tecniche di sintesi in ultra-alto vuoto è possibile crescere film organici con grande precisione, e la combinazione di tecniche a nostra disposizione ci consente di caratterizzare in dettaglio le proprietà di tali sistemi. In particolare, è possibile determinare l’allineamento dei livelli energetici con misure di fotoemissione dalla banda di valenza, e osservare gli stati quantistici eccitati mediante fotoemissione a due fotoni (2PPE).

Questi sistemi sono di particolare rilievo per applicazioni tecnologiche innovative nel campo dell’optoelettronica: i materiali 2D offrono opportunità uniche in termini di flessibilità e rapporto peso/potenza, che sono cruciali per dispositivi dedicati all’aerospazio, ai trasporti e alla sensoristica indossabile. Accoppiando questi materiali con semiconduttori organici, è inoltre possibile controllare le proprietà ottiche ed elettroniche dell’eterostruttura tramite la funzionalizzazione dei precursori molecolari. In questo caso le misure di 2PPE consentono di osservare in tempo reale, nella scala delle centinaia di femtosecondi, la dinamica delle eccitazioni elettroniche (eccitoni) create in seguito all’assorbimento di fotoni nello spettro visibile e la loro separazione all’interfaccia, che comporta la generazione di fotocorrente. Questa tecnica fornisce preziose informazioni sull’effettivo funzionamento delle eterostrutture che, in combinazione alla caratterizzazione elettronica e chimica dei materiali, sono cruciali per lo sviluppo di dispositivi nanostrutturati innovativi.