EnglishQuest’area di ricerca tratta del plasma, attraverso il “modelling” teorico, le applicazioni sperimentali e le diagnostiche.
Si studiano i processi elementari che si producono nei plasmi per mezzo di modelli matematici accurate, in funzione di differenti processi relativamente a molti campi di applicazione, dalla fusione termonucleare controllata (sorgenti di ioni negative, regione del “divertor” nei tokamak), alle condizioni di rientro aerospaziale all’astrochimica. Si calcolano le proprietà termodinamiche e di trasporto nei plasmi di equilibrio per miscele complesse di gas, delle diverse atmosphere (della Terra, di Marte e Giove). I plasmi nello spazio si presentano tipicamente in condizioni estreme, da densità molto basse a densità molto alte: questo è il caso dei “dusty plasmas”. I motori elettrici a effetto Hall e le scariche “helicon” e la combustion assistita da plasma (“scramjet”) sono importanti per il trasporto spaziale (guida satellitare, trasferimento orbitale ed esplorazioni dello spazio profondo).
Lo studio dei Plasmi indotti da laser mediante tecniche spettroscopiche ha permesso di espandere l’uso di questi plasmi alle applicazioni nella chimica analitica e nella produzione di nuovi materiali. Sono stati implementati modelli basati sull’assunzione dell’equilibrio termodinamico locale, per poter mettere a punto una metodologia di misura “calibration-free”.
Sorgenti di plasma basate su scariche prodotte in diverso modo sono caratterizzate mediante approcci cinetici: espansioni polinomiali, metodi stato-a-stato e metodi a particelle (Particle-in-Cell, Monte Carlo and Molecular Dynamics). Inoltre queste stesse sorgenyo vengono studiate impiegando tecniche ottiche avanzate di diagnostica per plasmi di non-equilibrio.
In particolare i plasmi a microonde sono impiegati con successo per la crescita film di diamante nanocristallino-non drogato (NCD) e policristallino (PCD). Si tratta della tecnica MWPECVD, che usa miscele di gas CH4 altamente diluite (meno del 5%) in Argon e Idrogeno, rispettivamente.
L’ingegneria delle superificie via plasma include molti processi miranti a cambiare drasticamente le proprietà superficiali dei materiali, preservandone quelle più interne. I processi si realizzano in plasmi a bassa pressione o a pressione atmosferica, controllati anche in remoto, iniettando i precursori dei film in forma di gas, vapore o aerosol
