Sistemi e biointerfacce intelligenti e neuromorfe
Referente: Erokhin Victor
Tecnologie

Le attività di ricerca di questa AdR sono svolte presso 4 laboratori di ricerca in IMEM e strutture di ricerca presso INRiM-PiQuET, Chi-Lab/DISAT del Politecnico di Torino ed il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche Università di Tor Vergata 

FABBRICAZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI FILM SOTTILI

Il laboratorio chimico-fisico è attrezzato per la sintesi di materiali innovativi di origine naturale e/o sintetica e per la deposizione di film sottili polimerici tramite diverse tecniche:

Aerosol Jet Printer  AJ200-OPTOMEC
  • Langmuir Schaefer e Langmuir Blodgett (KSV 5000, Nordtest)
  • Spin coating (Laurell)
  • Layer-by-Layer per multistrati polielettrolitici
  • Dip coating
  • Elettrodeposizione
  • Disponibilità di un sistema per Direct Writing operante in modalità non-contact (Aerosol Jet Printer modello AJ200-OPTOMEC) per la prototipazione rapida di interfacce e dispositivi bioelettronici basati su conduttori in fase liquida (foto) commerciali e/o inchiostri home-made con caratteristiche di biocompatibilità e sostenibilità (approcci di “green chemistry”)

  • Il laboratorio è dotato di un sistema di rivestimento che permette la realizzazione di rivestimenti protettivi, la produzione di substrati flessibili e freestanding e l'incapsulamento di dispositivi in Parylene (Diener P6).

    Diener P6

    Sistema per stampa 3D personalizzato

Presso la sede IMEM, è allestito un sistema per stampa 3D personalizzato, dotato di 6 estrusori per deposizione da filamenti (2 teste di deposizione in titanio per estrusione fino a 400°C), paste e liquidi a viscosità variabile Il sistema è integrato in cappa biologica per sanificazione dell'apparato e degli artefatti prodotti, ed è inoltre equipaggiato con 

  1. piatto di stampa con controllo di temperatura in intervallo ampio ed altissima velocità di rampa
  2. laser UV per foto-reticolazione
  3. microscopio per monitoraggio visivo dei processi di fabbricazione

Laser Cutter associata ad un sistema per la deposizione mediante tecnica sputtering di metalli (Au per pad ed interconnessioni elettriche, titanio per strato di adesione). 

Stampante UltiMaker S5 per produzione di artefatti tecnici di ausilio all’attività di ricerca del gruppo

PCB Printer (Voltera) per realizzazione di piccoli circuiti stampati grazie alla deposizione controllata di inchiostri conduttivi e paste saldanti di diversa natura, su substrati flessibili e non. 

Laser Cutter

Stampante UltiMaker

PCB Printer

 

Il laboratorio dispone anche di:

  • Cappa chimica di classe 3

  • Sistema Thermal UV-Ozone Cleaner System (Novascan)

  • Sonocatore ad immersione (Hielscher UP2000St)

  • Apparato per produzione acqua grado 2 (Sartorius) accoppiato ad un sistema milliQ per produzione acqua grado 1

  • Sistemi ad infusione (KDS 130 Legato)

  • Centrifuga da banco (Eppendhorf MiniSpin)

  • Ph meter, hot plates, sonicatore ad ultrasuoni

     

ANALISI CHIMICO-FISICA:

I nostri laboratori dispongono di strumentazione per la caratterizzazione chimico-fisica dei materiali e relativi assemblati:

  • ATR-FTIR (Cary 630) modulare per caratterizzazione spettroscopica dei materiali, compositi naturali e sintetici da sintesi e controllo funzionalizzazione superfici
  • DSL Nanotrac Flex a sonda di fibra ottica per monitoraggio in tempo reale assemblaggio nanosistemi
  • Fluorimetro Tecan Infinite 200 pro, lettore di piastre con spettrofotometro integrato
  • Accesso a spettrofotometria UV-VIS (Jasco V-770)

 

FABBRICAZIONE DI SISTEMI 3D NANO/MICRO INGEGNERIZZATI

Grazie alla collaborazione con il Politecnico di Torino, una camera bianca è disponibile nell’Unità IMEM@PoliTo per l'implementazione di processi tecnologici su micro e nanoscala. La camera bianca è composta da aree ISO 14644 Classe5 (U.S Fed-Std 209D Classe 100) e ISO 14644 Classe6 (U.S Fed-Std 209D Classe 1000). La camera bianca ospita le principali tecnologie in scala micro-nano per la fabbricazione di MEMS, microsensori, microfluidica e per la loro integrazione con le nanostrutture:

  • Double side Mask Aligner
  • Laser Direct Writer
  • Reactive Ion Etcher (RIE) e Deep Reactive Ion Etcher (DRIE)
  • Chemical Benches for Lithographic processes and for Wet Etching
  • E-Gun Evaporator
  • Rapid Thermal Annealer (RTA)
  • ICP-Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (ICP-PECVD)
  • Graphene deposition furnace
  • Electroplating
  • Hot Embossing
  • CNC Milling
  • Micro Electro-Discharge Machining.

Il laboratorio è anche dotato di un set significativo di tecnologie di prototipazione rapida e additive: 

  1.  Ink-Jet 3D Printing
  2. 3D Plastic Sintering
  3. MicroStereoLithography
  4. Electrospinning
  5. Ink-Jet Printing
  6. 2 Photon Polymerization (2PP)

STUDIO E CARATTERIZZAZIONE ELETTRONICA E OTTICA

Per la caratterizzazione elettrica e ottica, il nostro laboratorio è dotato di :

  • Un semiconductor parameter analyzer per la caratterizzazione della risposta elettrica dei dispositivi realizzasti (Keithley 4200) accoppiato ad una probe station (Everbeing) 

  • Un'apparato di misura National Instrument (Chassis Ni PXle-1073; Moduli: SMU NiPXle 4138/39, NiPXl- 6289) dedicato alle caratterizzazioni elettriche dei dispositivi elettronici singoli o integrati in circuiti più complessi .

  • Un potenziostato VersaSTAT 3 per misure elettrochimiche e caratterizzazione di dispositivi ed interfacce.

  • Un potenziostato portatile Palmsens4 per misure “on field”

  • Oscilloscopio digitale (Tektronics 4 series) 

  • 2 sistemi di acquisizione dati DAQ (Keithley Daq6510) in cappa biologica dedicata allo studio dell’attività di biosistemi 

  • elettrometri (Agilent b2902a smu a doppio canale, due Keithley 2400)

  • Un microscopio ottico completamente motorizzato NIKON-ECLIPSE Ni-E equipaggiato con CAMERA DS-Qi2 e set up di epifluorescenza. Questa macchina è principalmente usata come microscopio di ispezione, sfruttando la possibilità di acquisire immagini topografiche (Z-stack) e su larga scala (Large Image), ma si presta anche all'analisi di campioni biologici sia in modalità di riflessione, trasmissione ed epifluorescenza a diverse lunghezze d'onda (λ-stack). 

  • Accesso a FIB-SEM (Auriga Compact, Karl Zeiss) dotato di modulo EDX per analisi strutturale 

Inoltre il laboratorio offre una piccola facility per la prototipazione e la programmazione di sistemi interattivi (sensore+ attuatore) grazie a diverse board Arduino.