Il settore dell’imaging accoglie nuovi attori

Lo sviluppo di efficaci fonti di elettroni rappresenta una condizione fondamentale ai fini della creazione di strumenti elettronici e di imaging avanzati. Nell’intento di ricercare nuovi catodi in grado di produrre un intenso flusso di elettroni con un consumo energetico ridotto, gli esperti si sono concentrati principalmente sui materiali a base di carbonio che, in virtù delle loro straordinarie proprietà in termini di emissione di campo e di controllo della morfologia, unitamente alle caratteristiche elettroniche delle specie di nanocarboni, dovrebbero offrire allettanti opportunità in tale direzione.

Nell’ambito del progetto FANCEE (“Fundamentals and applications of nano-carbon electron emitters”), finanziato dall’UE, gli scienziati stanno offrendo nuove prospettive sul piano delle proprietà fondamentali e del potenziale di applicazione dei materiali a base di nanocarboni. Nello specifico, l’iniziativa si prefigge l’obiettivo di svelare i meccanismi fondamentali dell’emissione di elettroni termoionica e assistita da laser prodotta da questi materiali. L’individuazione di una correlazione tra le proprietà in termini strutturali e quelle relative alle emissioni di elettroni dovrebbe consentire agli scienziati di ottenere fonti di emissione stabili ed efficaci che, a loro volta, contribuirebbero alla creazione di potenti cannoni elettronici e di efficienti fonti luminose a catodoluminescenza.

Gli esperti hanno dimostrato che la curvatura nanometrica dell’apice del diamante consente di progettare una nuova classe di cannoni elettronici a elevate prestazioni. La tecnica di deposizione di vapore chimico elaborata ha reso possibile la produzione di grafene a film sottile dalla vasta area che verrà impiegato in svariati dispositivi optoelettronici.

L’utilizzo dei dati sperimentali consentirà all’iniziativa FANCEE di individuare le caratteristiche del fenomeno dell’emissione di campo per i catodi di nanocarbonio con proprietà diverse dal punto di vista morfologico, strutturale e relativo alla composizione. Sono stati anche studiati i regimi di emissione termoionica e di campo e le relative trasformazioni reciproche per vari film di carbonio.

Fatta eccezione per l’emissione termoionica, gli scienziati hanno anche studiato l’emissione di campo assistita da laser attraverso l’irradiazione dei materiali a base di grafene con impulsi ultracorti. I risultati dello studio hanno consentito di illustrare i dati sperimentali ottenuti dalla nanografite e dai catodi dei nanotubi di carbonio.

Nell’ambito dell’iniziativa, sono stati creati prototipi di una lampada a catodoluminescenza e un tubo a raggi X, mentre il prototipo di cannone elettronico di bordo è attualmente utilizzato in un satellite.

Nell’ambito del progetto FANCEE, sono state prodotte numerose relazioni e sono stati organizzati svariati incontri e workshop tesi alla divulgazione dei risultati ottenuti. L’iniziativa offrirà importanti prospettive innovative relativamente alle straordinarie proprietà dell’emissione di campo e delle strutture del nanocarbonio.