• AFM
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• azobenzene polymers
• campo ottico prossimo
• modulazione di polarizzazione
• nanoscrittura ottica
• optical data storage
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• optical nanowriting
• optical near-field
• polarization modulation
• polimeri azobenzenici
• SNOM
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• tapping mode
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Questo lavoro di tesi riguarda la scrittura ottica su scala locale di un particolare copolimero azobenzenico, un materiale fotosensibile da impiegare per il data storage ottico ad alta densità.
L’argomento principale della tesi consiste nello studio di una tecnica di nanoscrittura effettuata mediante un microscopio ottico a campo prossimo in modulazione di polarizzazione (PM-SNOM). Il lavoro svolto ha lo scopo di sfruttare la capacità dello SNOM di “manipolare” la luce su una scala spaziale non limitata dalla diffrazione per modificare per via ottica le proprietà di birifrangenza del materiale fotosensibile, prodotto sotto forma di film sottile, con una definizione laterale migliore rispetto a quella accessibile con metodi convenzionali.
La tesi dimostra che il materiale fotosensibile impiegato viene efficacemente modificato da impulsi di radiazione con durata minima inferiore al ms. Le modifiche indotte localmente, che riguardano in particolare la birifrangenza ottica, sono stabili almeno sulla scala temporale di diversi giorni. Prove sistematiche condotte con un microscopio ottico ordinario consentono di paragonare il comportamento di campioni con diversa composizione e struttura e di individuare la dose di scrittura ottimale.
Le misure condotte in campo ottico prossimo indicano che è possibile indurre modifiche di carattere altamente locale, su una scala spaziale inferiore a 100 nm, limitata da un lato dalle caratteristiche dello SNOM impiegato e dall’altra dall’esistenza di domini di birifrangenza spontaneamente creati nel materiale.
Inoltre, la tesi presenta una caratterizzazione morfologica del materiale effettuata mediante un microscopio a forza atomica (AFM) a rivelazione non ottica in modalità di contatto intermittente (tapping mode) ed eccitazione bimodale. Questa analisi, che sfrutta il cosiddetto “contrasto di fase”, ha lo scopo di rilevare sulla superficie dei campioni la presenza di domini a differente comportamento viscoelastico, così da determinare il grado di nanostrutturazione del film sottile di copolimero.


The thesis deals with optical writing at the local scale carried out on a specific azobenzene polymer, a photoactive material conceived for high-density optical data storage.
The main topic is the investigation of a nanowriting technique based on a scanning near-field optical microscope equipped with polarization modulation (PM-SNOM). The work aims at exploiting the ability of SNOM in manipulating the radiation on a size scale not constrained by diffraction effects, in order to optically modify the birefringence properties of the photoactive thin film with a lateral resolution well above the limit allowed by conventional optics tools.
The thesis demonstrates that the photoactive material is effectively modified by radiation pulses with a duration below 1 ms. The local modifications, specifically addressing the optical birefringence, are stable at least in the mid-term. Systematic measurements carried out with a conventional microscope allow us to compare the behavior of materials prepared with various composition and structure, as well as to identify the optimal writing dose.
Optical near-field measurements show the possibility to induce highly localized modifications on a size scale below 100 nm, limited from one hand by the specific features of the SNOM used in the experiment and from the other hand by the spontaneous occurrence of birefringence domains in the material.
Moreover, the thesis reports on the morphological analysis of the material carried out by an atomic force microscope (AFM) with non-optical detection operated in tapping mode with bi-modal excitation. The analysis, based on the phase-contrast, aims at detecting viscoelastic domains on the material surface, in order to assess the degree of nanostructuring in the investigated copolymer.