Denominazione Centro
  Scuola Normale Superiore – Laboratorio NEST
Indirizzo
  Piazza San Silvestro 12, 56127 PISA

Direttore Laboratorio NEST​

Responsabile e persone di contatto
Nome Ruolo Telefono E-Mail
 Dr. Pasqualantonio Pingue Responsabile Operativo Laboratorio NEST,Componente del CTS del Distretto Nuovi Materiali 050509416 p.pingue@sns.it
Prof. Fabio Beltram Componente del Comitato di Indirizzo del Distretto Nuovi Materiali per SNS e CNR Pisa 050509480  f.beltram@sns.it
Prof. Vittorio Giovannetti Direttore Laboratorio NEST  050509480 vittorio.giovannetti@sns.it
Keywords
 NANOSCIENZA, NANOTECNOLOGIA, FOTONICA, NANOFABBRICAZIONE, TRASPORTO ELETTRONICO, SUPERCONDUTTIVITA’, MICROFLUIDICA, CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI, SINTESI E DEPOSIZIONE DI NUOVI MATERIALI e MATERIALI NANOSTRUTTURATI, NANOMEDICINA, BIOFISICA MOLECOLARE.
Il centro ha aderito al “progetto laboratori” ed è stato inserito nel repertorio regionale di cui al Decreto n.4819 del 27-10-2014?
 SI
Descrizione del centro
 Il Laboratorio NEST della Scuola Normale Superiore nasce nel 2001 dal precedente Laboratorio di Fisica, come centro di eccellenza dell’INFM sulla Nanoscienza e vanta quindi oltre quindici anni di attività in questo settore. Le competenze tecnico-scientifiche maturate nel corso degli anni sono uniche a livello nazionale e hanno permesso al NEST di confrontarsi e collaborare attivamente con i più importanti laboratori nazionali, europei, asiatici ed americani. Le pubblicazioni su riviste internazionali e le ricerche effettuate nel campo della Nanoscienza hanno permesso ai suoi ricercatori di aggiudicarsi numerosi progetti di ricerca nazionali ed europei. Con il trasferimento nel maggio del 2008 nella nuova sede di Piazza San Silvestro, le attrezzature, l’impiantistica tecnica, la strumentazione tecnico-scientifica, nonché la loro gestione, manutenzione ed utilizzo e il grande aumento di personale di ricerca, hanno consentito al suo personale tecnico di maturare competenze del tipo organizzativo-gestionale di altissimo livello. Gli ambiti di competenza spaziano dalla sintesi, nanofabbricazione, caratterizzazione, analisi di nanostrutture semiconduttrici e/o superconduttrici, ai laser a cascata quantica nel THz (per i quali è disponibile un dimostratore tecnologico), alla fotonica e alla caratterizzazione di dispositivi elettronici anche a bassa temperatura ed in alti campi magnetici. E’ dotato di una camera bianca fino a classe ISO6 dove sono presenti le attrezzature necessarie alla nanofabbricazione, la caratterizzazione sulla scala nanometrica mediante diverse tipologie si microscopie, la sintesi di nanostrutture, l’etching a secco e a umido di semiconduttori e metalli e la deposizione di film sottili. Sono infine presenti competenze nel campo della biologia molecolare con strumentazioni stato dell’arte per la sintesi e l’analisi microscopica di molecule fluorescenti in vitro.
Sono disponibili servizi che non necessitano di un’attività di ricerca, ma di personale/strumentazione specialistica, con un tariffario e modalità strutturate di accesso per le imprese. Tra questi menzioniamo i seguenti servizi standard: nanofabbricazione, caratterizzazione morfologica e composizionale di materiali, consulenza scientifica, uso in proprio di strumentazione avanzata con relativi training formativi, modellizzazione, etc. Dal 2010 al suo interno è presente il Centro Competenze sulle nanotecnologie della Regione Toscana che ha come compito istituzionale quello dei servizi alle imprese del territorio nel settore delle nanotecnologie.
Ambiti di applicazione e Servizi
Le nanotecnologie sono pervasive in diversi ambiti di ricerca e applicazione, ma tra questi citiamo i nuovi materiali e la chimica , il settore della moda (tessile, abbigliamento, pelletteria, concia, calzaturiero, orafo), il cartario, il lapideo, il nautico, la meccanica, l’energia e le scienze della vita.All’intero del settore nanotecnologie, il Centro NEST è in grado di fornire diversi servizi quali consulenze, progetti, servizi di ricerca, analisi e caratterizzazione di materiali, uso diretto di infrastrutture di ricerca.

L’elenco dei servizi offerti, con il dettaglio delle infrastrutture messe a disposizione delle imprese, è disponibile sul sito del NEST (www.laboratorionest.it) e su quello del centro di competenze NEST sulle nanotecnologie (www.ccnest.it) .

Collaborazioni e contratti con imprese ed altri centri:

Sono attivi contratti con diverse ditte (Piccole e Medie Imprese, Grandi Imprese, Pubblica Amministrazione, MIUR, ALTRO ) per attività progettuali di tipo “conto terzi”.

I nomi sono protetti da NDA (non-disclosure agreement), ma si tratta di imprese nei seguenti settori tematici:

PMI: Fotonica, elettronica, sensoristica, manifattura, ottica, meccanica di precisione.

GI: Fotonica, cartario, energia, meccanica, alta moda, elettronica, servizi, lapideo.

PA: MIUR, Regione Toscana, Istituti di Ricerca Pubblici

UE: Commissione Europea

ALTRO: Scienze della vita

All’interno del NEST la collaborazione principale è con l’Istituto Nanoscienze del CNR, il Center for Nanotechnology Innovation del IIT, il centro NanoPlant della Scuola di Studi Superiori Sant’Anna.

Collaboriamo quindi con i principali centri di ricerca Europei e mondiali nel settore delle nanoscienze.
Infrastrutture e principali attrezzature
Dal punto di vista delle attrezzature scientifiche disponibili si segnalano le seguenti:­ Sistema di crescita di nanofili semiconduttori del tipo Chemical Beam Epitaxy (CBE)

­ Sistema di deposizione di film sottili metallici e isolanti di tipo sputtering dotato di tre sorgenti magnetron DC ed RF

­ Attrezzatura per attacchi chimici a secco (RIE) basata su CH4 e H2 completa di camera di deposizione PECVD per biossido di silicio

­ Attrezzatura per attacchi chimici a secco del tipo ICP­RIE, con plasma di confinamento e chimica a base di Clorine per nanofabbricazione di semiconduttori

­ Attrezzature per gli attacchi chimici a umido inclusi quelli con HF

– Profilometro a stilo per mappe topografiche e di rugosità (anche 3D) di campioni semiconduttori e non fino a 4” di diametro

­ Profilometro ottico interferenziale per mappature 3D di campioni, con risoluzione verticale subnanometrica e laterale submicrometrica e capacità di misura di spessori di film sottili con rifrattometria.

­ Sistema di Critical Point Dryer per dimensioni laterali fino a 2” per la preparazione di campioni per caratterizzazione SEM e l’attacco chimico a umido di  dispositivi tipo MEMS o NEMS al fine di evitare il collasso per forze di capillarità.

­ Sistema di litografia di tipo Nano Imprint Lithography (NIL), per il trasferimento ad alta pressione e alta temperatura di matrici patternate su polimeri su substrati fino a 2”.

­ N.2 sistemi per la litografia ottica ad ultravioletti (Mask Aligner) con lampade al mercurio per litografia ottica su substrati semiconduttori fino a 4” con sistema di allineamento e risoluzioni laterali fino a 300 nm. ­ Strumento per la misura di angolo di contatto di liquidi per valutare la idrofilicità o idrofobicità di substrati funzionalizzati o patternati.

­ Sistema di microscopia elettronica (SEM) di tipo Field Emission Gun (FEG), dotato di 4 diversi rivelatori di elettroni, telecamera CCD, modalità STEM, sistema di charge compensator per la visualizzazione di campioni anche isolanti e di sistema per la generazione di ozono in grado di rimuovere dal campione residui carboniosi depositati durante il processo di imaging

-Sistema di microscopia a forza atomica (AFM) di nuova generazione in grado di fornire risoluzione atomica su campioni fino a 4” in diverse modalità: contatto, noncontatto, contatto intermittente, peak force, mappe di conducibilità, proprietà meccaniche locali, Kelvin probe (mappa del potenziale di contatto), forza­distanza, forzavolume, peak­force curve, etc. E’ anche presente una innovativa modalità “Scan Asyst” per ottenere in maniera totalmente automatica una immagine topografica del campione.

­ Sistema di N.4 nanomanipolatori per microscopia ottica ed elettronica, con i quali è possibile testare le proprietà meccaniche di nanostrutture e MEMS/NEMS o di fare misure a 4 fili su dispositivi elettronici. E’ anche possibile implementare la raccolta di radiazione luminosa da dispositivi fotonici mediante fibre posizionate dagli stessi nanomanipolatori.

­ N. 2 sistema di wedge bonding, per campioni semiconduttori (anche per bonding automatico), in grado di fissare fili metallici (Au, Al) del diametro di 25 um su dispositivi elettronici ed elettro­ottici (laser) per il contatto elettrico.

­ Strumentazione per la misura, pilotaggio, caratterizzazione ottica ed elettronica di laser a cascata quantica nel THz, che include sorgenti di tensione e corrente, detector di varie tipologie (bolometri, piroelettrici, fotoacustici), criostati a flusso di He, a ciclo chiuso, spettrometri a trasformata di Fourier (FTIR), laser impulsati ultrafast e nel visibile.

­ Diversi sistemi di microscopia confocale (anche multifotone e TIRF) per immagini di campioni di tipo biologico, polimerico, e di superfici funzionalizzate con molecole fluorescenti.

-Diversi sistemi per la preparazione di colture cellulari, la sintesi di composti organici ed inorganici, la purificazione di proteine, la sintesi di nanoparticelle e molecole fluorescenti ingegnerizzate.

­ Sistemi a bassa temperatura (fino a 10 mK) ed alti campi magnetici (fino a 16 Tesla) per la misura di proprietà di magneto­trasporto di dispositivi elettronici ed ottici, inclusa la parte di elettronica di misura (diverse sorgenti di voltaggio e corrente e diversi sistemi di misura di voltaggio, capacità, corrente, anche di tipo lockin) e di generazione e acquisizione del segnale ottico (laser, monocromatori, CCD, etc.).

­ Microscopio AFM, STM a bassa temperatura (300 mK) e alto campo magnetico (9 Tesla) per la misura di proprietà elettroniche locali di dispositivi semiconduttori o superconduttori in maniera spazialmente risolta mediante tecnica Scanning Gate Microscopy (SGM).

­ Sistemi per la misura e generazione di segnali a radiofrequenza (RF) per lo studio di onde acustiche di superficie (SAW) e la lora applicazione in microfluidica.

Le infrastrutture a disposizione includono una camera bianca con due zone, una dedicata ai plasmi e le deposizioni di classe ISO 7 e l’altra alla caratterizzazione e alla nanofabbricazione di classe ISO 6, collegate tra loro da una zona di servizio classificata ISO 8.
Modalità di accesso
 Tutte le modalità di accesso per le imprese sono descritte sul sito del Laboratorio NEST (www.laboratorionest.it) alla pagina “servizi all’impresa” e su quello del Centro di Competenze NEST (www.ccnest.it) alla pagina “servizi”).
I servizi possono essere forniti direttamente attraverso un tariffario definito o si possono fare dei training specifici al personale delle aziende che provvede poi in autonomia all’accesso alle facilities.
Brevetti
 Un elenco aggiornato dei brevetti del NEST, con la loro descrizione è disponibile sul sito web del trasferimento tecnologico del Centro Competenze sulle nanotecnologie della SNS www.ccnest.it, alla pagina:http://www.ccnest.sns.it/index.php/servizi-e-consulenze/trasferimento-tecnologico/Tra questi citiamo in particolare i seguenti brevetti, perché più vicini ad un eventuale trasferimento tecnologico all’impresa:

  • Laser THz a semiconduttore incorporante guida d’onda a confinamento plasmonico controllato.
  • Metodo e dispositivo per misure di posizione e di massa.

Nanorisonatori tridimensionali liberi sensibili all’ambiente.
Collaborazioni e partecipazioni in ambito nazionale ed EU a reti ed organizzazioni strutturate (quali cluster, nazionali ed europei, PPP, reti di ricerca, reti COST, etc.)
 A livello nazionali il Laboratorio NEST partecipa a reti di collaborazione su progetti scientifici con diversi altri laboratori e centri di ricerca sulle seguenti piattaforme, convenzioni, reti:INSTM, Progetti FIRB; Progetti MISE; Progetti PRIN; Convenzioni: CNR, IIT; FBK Trento; Fondazione Tronchetti-Provera; Lega COOP Toscana; Comune di Capannori;A livello internazionale siamo presenti in diversi progetti di ricerca e su piattaforme per la condivisione delle facilities quali:

Piattaforma: Virtual European Nanolab initiative; Labs Explorers;

Progetti europei: INDEX; MICROKELVIN; NANOCARD; NANOII; GEOMDISS; QNEMS; SOLID.