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Uno tra gli attuali obiettivi delle nanotecnologie riguarda la messa a punto di materiali e tecniche per mettere a punto substrati molecolari idonei per la produzione di nanostrutture Infatti la possibilità di realizzare dei patterns di geometria prestabilita su questi materiali potrebbe avere importanti ricadute applicative in numerosi settori tecnologici.
La tecnologia attuale propone numerose tecniche per la nanostrutturazione superficiale che, però, sono state generalmente pensate per substrati di natura inorganica di uso comune in microelettronica. Trasferire queste tecniche all’ambito dei substrati molecolari è spesso difficile: ad esempio, la litografia elettronica, o con fasci di cariche, che riscuote grande successo per la definizione di strutture nanometriche su metalli e semiconduttori convenzionali, non può essere applicata direttamente a substrati “soft” a causa dell’elevata energia cinetica delle particelle impiegate, che conduce a danneggiamenti indesiderati delle superfici.
In questa tesi si studiano la realizzazione, le caratteristiche e le proprietà di monostrati molecolari autoassemblati (SAM) contenenti tioli finalizzati all’impiego come substrati per la nanofabbricazione atomica (Atomic NanoFabrication - ANF). In questa tecnica un fascio di atomi neutri, opportunamente manipolato mediante radiazione laser, viene fatto interagire con un’onda elettromagnetica stazionaria quasi-risonante che ne provoca una segregazione spaziale in strutture regolari. Queste strutture possono essere depositate direttamente su un substrato, oppure usate per provocarne un danneggiamento, o modifica superficiale, che, anche grazie alla bassa energia cinetica degli atomi, ha carattere locale (risoluzione spaziale dell’ordine delle decine di nanometri).
Il lavoro di tesi riguarda la messa a punto dei substrati e la loro analisi su scala nanometrica condotta mediante microscopia a scansione di sonda, in particolare STM. Si studiano inoltre i risultati della deposizione, mediante ANF, di atomi di cesio sulla loro superficie, allo scopo di individuare le caratteristiche dell’interazione atomi/molecola di SAM e di verificare fenomeni caratteristici legati alla presenza di nano strutture di cesio, come l’effetto di Coulomb blockade. Infine, parte della tesi riguarda la messa a punto di un metodo innovativo per la nanoscrittura di superfici ossidate tramite intrappolamento di carica.