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Studio dei meccanismi di trasporto di carica in film sottili a base di materiali correlati al grafene (GRM)
No full textL’avvento di tecniche economiche per produrre fogli di materiali con spessore mono-atomico, come il grafene [1], ha aperto la possibilità di progettare materiali nanostrutturati con proprietà chimico/fisiche pre-programmabili. I sistemi tecnologicamente rilevanti a base di materiali correlati al grafene (GRM) sono principalmente networks di microfogli bidimensionali distribuiti in modo casuale e altamente difettosi [2]. Sebbene il trasporto di carica sia stato ampiamente trattato per fogli bidimensionali isolati [3], uno studio esaustivo che correli le proprietà elettriche dei GRM networks con la complessità della struttura e della morfologia del materiale è ancora mancante in letteratura.
Lo scopo di questo lavoro è indagare il trasporto di carica (CT) in film sottili di GRM, con un certo grado di disordine strutturale. In particolare, abbiamo studiato i meccanismi di CT che si verificano all'interfaccia tra due fogli – spesso i meccanismi d’interfaccia sono considerati un fattore limitante – così come il ruolo della complessità geometrica del network nella conducibilità elettrica complessiva delle strutture di microfogli.
Abbiamo utilizzato fogli monoatomici di grafene ossido (GO) come materiale bidimensionale modello. Il GO consiste infatti in un reticolo di grafene conduttivo che include gruppo funzionali dell’ossigeno sia sul piano basale che ai bordi del foglio. I microfogli isolanti di GO vengono depositati su substrati di ossido di silicio e sono ridotti termicamente per ripristinare alcune delle proprietà del grafene, tra cui la conducibilità elettrica. Oltre al GO ridotto, abbiamo impiegato un GRM composto da fogli multistrato di grafene (parzialmente ossidato). Tale materiale è il GO esfoliato elettrochimicamente (eGO). Abbiamo quindi sfruttato diversi metodi di deposizione: i) spin-coating, ii) spray-coating e iii) filtrazione assistita da vuoto per fabbricare film sottili di fogli di GRM parzialmente impilati e con dimensioni laterali macroscopiche.
Le proprietà chimiche e morfologiche dei film sono state caratterizzate attraverso misurazioni di spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), microscopia a forza atomica (AFM) e diffrazione di raggi X (XRD). I meccanismi di trasporto sono stati studiati invece con misure di resistività elettrica (ρ) in funzione della temperatura, da valori ambientali fino a 5 K.
Possibili ambiguità sull'analisi quantitativa di ρ(T) sono state risolte utilizzando un metodo autoconsistente basato sull'energia di attivazione ridotta [5], ovvero la derivata logaritmica della resistività rispetto alla temperatura: W(T)=-(d lnρ)⁄(d lnT ). Questa trasformazione matematica ha permesso di analizzare il dataset ρ(T) con funzioni lineari. Abbiamo correlato i parametri caratteristici di trasporto con il grado di ordine dei nostri campioni e chiarito il ruolo dell'impacchettamento verticale dei fogli, ovvero dell'interazione π-π tra cluster aromatici sovrapposti, nel CT del film. Abbiamo inoltre evidenziato le differenze di CT tra i film basati su GO ridotto e quelli su eGO.
Il lavoro proposto pone le basi per lo sviluppo di nuovi modelli e protocolli riguardanti i meccanismi di CT in sistemi realistici di GRM, come inchiostri e compositi polimerici.
[1] Ferrari, A. C. et al. Nanoscale 7, 4598-4810, (2015).
[2] Palermo V., Chem. Comm. 49, 28, 2848-2857 (2013); Kelly A. et al, Science 356, 6333 (2017).
[3] Eda G. et al, J. Physics. Chem.C 113, 15768 (2009); Kaiser a. et al, Nano Letters 9, 1787 (2009); Joung D. and Khondaker S., Phys. Rev. B 86, 235423 (2012).
[4] Xia Z. et al, J. Physics. Chem.C 123, 15122 (2019).
[5] Zabrodskii A. G., Philos. Mag. B 81, 1131 (2001).The development of cheap techniques to produce large sheets of monoatomic thick materials, such as graphene [1], opened new avenues to design nanostructured materials with pre-programmed chemical and physical properties. Most of the technologically relevant graphene-related materials (GRMs) systems are networks composed of randomly distributed and highly defective 2D microsheets [2]. While the charge transport has been extensively studied in single nanosheets [3], a comprehensive study that correlates the electrical properties of networks composed of purely 2D graphene-based materials with the complexity of the material structure and morphology is still missing.
The aim of this work is to investigate charge transport (CT) in GRMs films, going towards structures with increasing disorder. In particular we investigated the CT mechanisms occurring at the sheet-to-sheet interface – typically the interfacial mechanisms are considered as bottlenecks – as well as the role of the geometrical complexity of the network in the overall electrical conductivity of the nanosheets assemblies.
As prototypical 2D material we used single monolayer sheets of graphene oxide (GO), which consists of a conductive graphene lattice including oxygen functionalities/ defects both on the basal plane and at the edges of the sheet. Electrical insulating GO sheets are deposited on silicon oxide substrates and thermally reduced restoring partially the conductive properties of the 2D sheets. In addition to reduced GO, we employed a GRM made of multiple staked sheets of (partially oxidised) graphene bilayers: electrochemical exfoliated GO (eGO) [4].We exploited different deposition methods: i) spin-coating, ii) spray-coating and iii) vacuum-assisted filtration to fabricate macroscopic GRMs thin films with sheets partially stacked.
Chemical and morphological properties of the films were characterized by X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Atomic Force Microscopy (AFM) and X-ray Diffraction (XRD) measurements. We investigated transport mechanisms measuring the temperature-dependence of the electrical resistivity (ρ) from room temperature down to 5 K.
Possible ambiguities on the quantitative analysis of ρ(T) were solved by using a robust self-consistent method based on the reduced activation energy [5], i.e. the logarithmic derivative of resistivity versus temperature: W(T)=-(d lnρ)⁄(d lnT ). This mathematical transformation allowed to analyse ρ(T) dataset with linear functions. We correlated the transport characteristic parameters with the degree of order of our samples and elucidate the role of the sheets vertical stacking, that is of the π-π interaction between overlapped aromatic clusters, in the CT in the film. We also highlighted the differences in CT between reduced GO based films and eGO ones.
The presented work could pave the way to develop new models and protocols to access the CT mechanisms in realistic GRMs, such as inks and polymer composites.
[1] Ferrari, A. C. et al. Nanoscale 7, 4598-4810, (2015).
[2] Palermo V., Chem. Comm. 49, 28, 2848-2857 (2013); Kelly A. et al, Science 356, 6333 (2017).
[3] Eda G. et al, J. Physics. Chem.C 113, 15768 (2009); Kaiser a. et al, Nano Letters 9, 1787 (2009); Joung D. and Khondaker S., Phys. Rev. B 86, 235423 (2012).
[4] Xia Z. et al, J. Physics. Chem.C 123, 15122 (2019).
[5] Zabrodskii A. G., Philos. Mag. B 81, 1131 (2001)
Stationary-phase integrals in the cross correlation of ambient noise
No full textThe cross correlation of ambient signal allows seismologists to collect data even in the absence of seismic events. “Seismic interferometry” shows that the cross correlation of simultaneous recordings of a random wavefield made at two locations is formally related to the impulse response between those locations. This idea has found many applications in seismology, as a growing number of dense seismic networks become available: cross-correlating long seismic records, the Green's function between instrument pairs is “reconstructed” and used, just like the seismic recording of an explosion, in tomography, monitoring, etc. These applications have been accompanied by theoretical investigations of the relationship between noise cross correlation and the Green's function; numerous formulations of “ambient noise” theory have emerged, each based on different hypotheses and/or analytical approaches. The purpose of this study is to present most of those approaches together, providing a comprehensive overview of the theory. Understanding the specific hypotheses behind each Green's function recipe is critical to its correct application. Hoping to guide nonspecialists who approach ambient noise theory for the first time, we treat the simplest formulation (the stationary-phase approximation applied to smooth unbounded media) in detail. We then move on to more general treatments, illustrating that the “stationary-phase” and “reciprocity theorem” approaches lead to the same formulae when applied to the same scenario. We show that a formal cross correlation/Green's function relationship can be found in complex, bounded media and for nonuniform source distributions. We finally provide the bases for understanding how the Green's function is reconstructed in the presence of scattering obstacles.Geoscience & EngineeringCivil Engineering and Geoscience
An innovative design approach for anchored wire meshes
No full textAnchored wire meshes are commonly adopted to stabilize potentially unstable soil slopes. This reinforcement technique, employed either as an active or a passive anchoring system, is commonly designed according to ultimate limit state approaches. In this paper, an interaction model, useful for the design of anchored wire meshes, is proposed. The model is based on the results of a series of 3D large displacement finite element numerical analyses, in which the wire mesh mechanical behaviour is modelled as either an elastic or an elastic–plastic membrane. The model is inspired to standard load–displacement curves for shallow foundations, and the wire mesh presence is taken into account by suitably modifying the bearing capacity formula. The proposed model predictions are compared with experimental punching test results. The use of the model, only requiring the definition of geometry and soil–wire mesh mechanical properties, allows the pre-design of the reinforcement system without performing ad hoc finite element numerical analyses.Geo-engineerin
Towards mapping the archaeological continuum. New perspectives and current limitations in Planning Led Archaeology in Italy
No full textThe paper discusses both theory and practice in the application of the Italian domestic law, which has applied since 2006 to any kind of public new construction or to the modification of existing structures. The author argues, based on two of his own projects, BREBEMI and EMPTYSCAPES, that there are both shortcomings and new opportunities within Planning Led Archaeology. Projects from the last decade, in Italy and elsewhere, have demonstrated the potential effectiveness of new approaches to pre-development evaluation in the operation of the current legal and scientific framework that may make it possible to overcome some severe limitations in current practice
Boschi sacri e culti federali: l’esempio del Lazio
No full textVengono analizzati nel quadro dei santuari connessi con il nomen Latinum tre boschi sacri; quello di Diana Nemorense presso Aricia, quello di Ferentina sotto il monte Albanoe quello di Diana a Corne presso Tuscolo, tutti siti extraurbani, ma nei pressi di importanti centri latini. Fra l’altro, si propone di identificare il sito del terzo nella zona dell’attuale Frascati, presso la villa di Passieno Crispo, marito di Agrippina. L’uso di boschi sacri come luoghi di riunioni politiche ο militari trova confronti anche a Roma. L’asylum sembra collegato all’ingresso al colle capitolino presso il tempio di Saturno. Una notizia di Servio collocava sotto di esso le ossa di Oreste, trasferite da Aricia; particolare che forse si spiega con le tradizioni mitiche che ponevano sul Campidoglio i Sabini, discendenti dagli Spartani.Three sacred groves are analysed in the context of sanctuaries connected with the nomen Latinum; that of Diana Nemorensis near Aricia, that ol’Ferentina at the foot of Mons Albanus and that of Diana at Corne near Tusculum, all extra-urban sites, but nearby important Latin centres. The author proposes to identify the site of the third in the area of the present Frascati, near the villa of Passienus Crispus, husband of Agrippina. The use of sacred groves as places of political or military meetings finds comparisons also at Rome. The asylum seems to be linked to the entry of the Capitoline hill near the Temple of Saturn. A report of Servius placed under this the bones of Orestes, transferred from Aricia; a particular which perhaps is explained with the mythical traditions that put the Sabines, discendants of the Spartans, on the Capitol
Dynamic Bird’s Eye View Reconstruction of Driving Accidents
No full textThe consequences of vehicle crashes are extremely costly, especially in industrial contexts, where the loss of income due to the vehicle unavailability while the incident is investigated adds to the damage produced by the event. The ongoing shift toward more connected vehicles, featuring sensors and cameras, offers the opportunity to alleviate such losses by speeding up the resolution of disputes. In this paper, we show how data routinely collected by connected vehicles can be fused to attain automatic reconstruction of the crash dynamic, a key element that has to be provided by drivers to submit a First Notification of Loss. We build upon state-of-the-art methods in areas such as SLAM, depth estimation and object detection to create a reconstruction of the scene with the vehicles involved localized both in space and time, which we present in an animated bird’s eye view. Our pipeline is evaluated on a challenging benchmark of real world videos and it is shown to create reliable reconstructions of the moment of the impact in more than 50% of scenes and overall good reconstructions in about 37% of them
Evidence of glucose absorption in a neoformed intestine
No full text: Recent advances in the field of tissue regeneration are offering promising therapeutic options for the treatment of short bowel syndrome. This study aimed to evaluate the glucose absorptive capacity of a neoformed intestine obtained from a biological scaffold in a rodent model and the steadiness of the engrafted segment area. Twenty-four male Sprague-Dawley rats were used for this study. Under anesthesia, a patch of biological material (2.2 × 1.5 cm) was engrafted in the anti-mesenteric border of the small bowels of 12 rats. Twelve rats were sham-operated. Animals were studied at 4, 8, and 10 months postengraftment. Functional and histological analyses were performed. The functional analysis was performed using an 18F-FDG analog as a probe and the results were acquired with an optical imager. The intensity of the fluorescent signal emitted by the neointestine was comparable with that emitted by the native intestine in all animals and was visible after injection in the preserved mesentery. The mean intestinal volume at time of engraftment and after 10 months was 4.08 cm3 (95% CI [3.58-4.58]) and 3.26 cm3 (CI 95% [3.23-3.29]), respectively, with a mean shrinkage of 17.3% (range 10.6-23.8%), without any evidence of stenosis. Morphological analysis revealed the progression of the biological material toward a neoformed intestine similar to the native intestine, especially at 8 and 10 months. In a rodent model, we demonstrated that a neointestine, obtained from a biological scaffold showed glucose absorption and a durable increase in diameter
Referendum sulla Riforma costituzionale - Le ragioni del Sì
No full textL'autore illustra la riforma costituzionale renzi-boschi evidenziando le ragioni per cui è ragionevole votare sì al referendumThe author illustrates the constitutional reform renzi-boschi, highlighting the reasons why it is reasonable to vote yes in the referendu
Misura di reazioni di fusione-evaporazione 16O + 12C. Risultati preliminari.
No full textQuesto lavoro di tesi è stato svolto nell'ambito del gruppo Nucl-ex di Bologna dell'INFN. L'esperimento specifico si inquadra nello studio di collisioni di nuclei con numero di neutroni N uguale al numero di protoni Z (nuclei pari-pari). In particolare si vuol analizzare una reazione centrale, cioè a piccoli parametri d'impatto, nella quale i nuclei del proiettile e del bersaglio fondono assieme formando un sistema unico eccitato (nucleo composto) che successivamente decade. Nel caso della misura descritta sono stati utilizzati un fascio di 16O ed un bersaglio di 12C ed il sistema fuso che si forma è 28Si.
Per rivelare le particelle provenienti dal decadimento è stato impiegato l'apparato G.AR.F.I.E.L.D. (General Array for Fragment Identification and Emitted Light particles in Dissipative collisions) accoppiato al rivelatore denominato Ring Counter (RCo).
La misura è stata realizzata presso i Laboratori Nazionali dell'INFN di Legnaro (Pd) in collaborazione tra le Università e le sezioni INFN di Bologna, Firenze, Napoli e Padova. Il fascio è stato accelerato mediante l'acceleratore elettrostatico Tandem XTU, mentre il bersaglio era fisso nel sistema di riferimento del laboratorio. La misura di collisione è stata realizzata per tre diverse energie cinetiche del fascio: 90.5 MeV, 110 MeV e 130 MeV.
Il lavoro è consistito principalmente nella partecipazione a diverse fasi della misura, tra cui preparazione, presa dati ed alcune calibrazioni energetiche dei rivelatori, fino ad ottenere risultati preliminari sulle distribuzioni di frequenza dei frammenti rivelati, sulle molteplicità e sulle distribuzioni angolari di particelle leggere.
L'analisi preliminare effettuata ha mostrato che il valore medio di carica del residuo di evaporazione {Definito come il frammento che rimane nello stato fondamentale alla fine della catena di decadimento.} diminuisce all'aumentare dell'energia a disposizione. In modo consistente aumenta, all'aumentare dell'energia, la molteplicità media delle delle particelle leggere.
Le distribuzioni angolari di particelle leggere mostrano andamenti molto simili fra le diverse energie, ma poco compatibili con il fatto che, all'aumentare dell'energia del fascio, diminuisce il cono di emissione di particelle di decadimento, in quanto aumenta la velocità del sistema fuso
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