Theses
PROPOSTA 1
Titolo: Femtosecond covariance spectroscopy
Luogo: Laboratorio laser e remoto (analisi dati e modellizzazione al computer)
Descrizione: Il lavoro di tesi si propone di riprodurre e approfondire l’esperimento di “femtosecond covariance spectroscopy” sviluppato dal gruppo di D. Fausti [J.O. Tollerud et al., PNAS 116 (12), 5383–5386 (2019)]. L’obiettivo è dimostrare come, in una misura di spettroscopia Raman stimolata, la rumorosità spettrale di impulsi ultracorti possa diventare una risorsa informativa, consentendo di estrarre correlazioni tra diverse componenti di frequenza del segnale ottico. Il progetto comprende l’intero workflow sperimentale: (i) il design, la costruzione e l’allineamento di un “pulse shaper” basato su modulatore spaziale di luce (SLM) per la generazione controllata di rumore spettrale; (ii) la sincronizzazione degli strumenti (SLM, spettrometro, sistema di acquisizione); (iii) la registrazione di migliaia di spettri singolo-impulso e la loro successiva elaborazione per ottenere le mappe di correlazione (coefficiente di Pearson) da cui si ricavano le frequenze Raman del campione. Il lavoro integra quindi aspetti di ottica ultrarapida, elettronica di misura e analisi statistica, offrendo una formazione completa sia sperimentale che numerica.
PROPOSTA 2
Titolo: Analisi delle eccitazioni nei cuprati superconduttori ad alta temperatura critica tramite spettroscopia RIXS
Luogo: Remoto (analisi dati e modellizzazione al computer)
Descrizione: I materiali quantistici rappresentano uno dei campi più affascinanti e complessi della fisica contemporanea. Tra questi, i superconduttori a base di cuprati, come l’YBCO (Yttrium Barium Copper Oxide), hanno attirato grande interesse per la loro capacità di condurre elettricità senza resistenza a temperature relativamente elevate.
Questa tesi introduce lo studente al mondo dei quantum materials, con un focus sulle spettroscopie avanzate utilizzate per esplorarne le proprietà fondamentali. L’obiettivo principale sarà l’analisi di dati provenienti da esperimenti di Resonant Inelastic X-ray Scattering (RIXS), una tecnica di scattering che combina caratteristiche di spettroscopia e diffrazione per investigare le eccitazioni elettroniche, di reticolo, magnetiche e orbitali presenti in materiali complessi come i cuprati.
L’attività consisterà nel:
1) Isolare e distinguere le diverse componenti degli spettri RIXS misurati su film sottili di YBCO.
2) Identificare e caratterizzare le eccitazioni fondamentali che determinano le proprieta’ di questi materiali,
3) Confrontare i risultati con modelli teorici esistenti, contribuendo alla comprensione di uno dei sistemi più complessi e meno compresi della fisica dei materiali.
PROPOSTA 3
Titolo: Caratterizzazione e simulazione di antenne plasmoniche terahertz su substrati flessibili
Luogo: Laboratorio Laser e Laboratorio Elettronica
Descrizione: La tesi si concentra sulla caratterizzazione e simulazione di antenne plasmoniche in oro operanti a frequenze terahertz (THz = 10^12 Hz), realizzate su substrati flessibili. Questo lavoro, sviluppato in collaborazione con il prof. Salvatore (gruppo LION), ha come obiettivo principale il design e lo sviluppo di metasuperfici THz innovative edibili. Le metasuperfici progettate potranno essere impiegate per applicazioni di monitoraggio non distruttivo e senza contatto della qualità del packaging alimentare. L’attività prevede l’analisi delle proprietà dei substrati di chitosano, kapton, e semicondutttori con impulsi THz per estrane le proprietà dielettriche. Si realizzeranno simulazioni numerica del comportamento delle antenne, e la verifica sperimentale delle prestazioni di prototipi realizzati su substrati flessibili.
PROPOSTA 4
Titolo: Boltzmann sampling in quantum annealers
Luogo: Remoto (programmazione e analisi dati, in collaborazione con Max Planck Institute a Dresda)
Descrizione: La tesi si focalizza sull’utilizzo di annealer quantistici per effettuare esperimenti su sistemi Ising ordinati (ferromagnetici) o disordinati (vetri di spin). L’obiettivo principale consiste nel testare la validità di questi sistemi come Boltzmann samplers, e di comparare la performance con algoritmi classici.
L’attivita’ prevede in prima istanza di acquisire le conoscenze necessarie ad operare in remoto i quantum annealers prodotti da D-Wave tramite una SDK in python, per iniziare sin da subito ad effettuare i primi esperimenti e provare un eventuale vantaggio rispetto a controparti classiche. Nella seconda fase, si valuteranno possibili applicazioni per problemi fondamentali in meccanica statistica o interdisciplinari (per alcuni esempi si veda https://www.dwavesys.com/learn/featured-applications/).
PROPOSTA 5
Titolo: Progettazione della lighting source
Luogo: Azienda Waypoint s.r.l., https://www.waypoint-light.com/
Descrizione: L’approdo delle tecnologie LED nel mercato delle lighting source ha aperto nuove possibilità di programmazione dei sistemi di illuminazione elettrica, prima di allora impensabili. Fare ricerca in questo campo significa avere la possibilità di ripensare il modo con cui i chip LED vengono prodotti. Infatti, non basta più che vengano garantiti una data potenza elettrica o un dato flusso luminoso, essendo cambiate le esigenze a cui far fronte. Le soluzioni più all’avanguardia già prevedono sistemi complessi in cui contemporaneamente si utilizzano sensori (per rilevare, ad esempio, la quantità di luce naturale nell’ambiente), algoritmi di controllo (per modificare intensità del flusso, temperatura correlata di colore, spettro della luce emessa nel corso della giornata) e sistemi di integrazione con IoT (che permette il controllo da remoto mediante la connessione a reti wireless).
La ricerca in questo ambito, allora, si indirizzerà verso l’esplorazione delle potenzialità legate a sistemi che vadano a implementare tutti gli altri aspetti legati agli effetti visivi e non visivi della luce, tenendo conto del comfort generale dell’utente (regolazione dei ritmi circadiani, possibilità di controlli user-friendly ecc) e delle esigenze in termini di sostenibilità (risparmio energetico, possibilità di modulare in modo automatico il flusso luminoso, integrazione con la luce proveniente dall’esterno, riduzione dell’inquinamento luminoso notturno ecc).
Tra gli aspetti più innovativi sulla produzione di chip LED su cui ci si sofferma ritroviamo:
- PCB repair, complex and efficient rework on populated boards
- Printed Electronics, electronic assembly on flexible substrates
- Glue jetting, high-speed SMT glue jet dispensing of various dot sizes
- LED ecapsulation, jet process of LED packages with phosphor silicone
PROPOSTA 6
Titolo: Realizzazione di un sistema di misura delle proprietà magneto-ottiche di materiali con luce a singoli fotoni
Luogo: Laboratorio Laser
Descrizione:
La tesi si focalizza sull’applicazione dell’effetto Kerr magneto-ottico (MOKE) utilizzando sorgenti laser attenuate al livello di singolo fotone per studiare la magnetizzazione di campioni magnetici. L’obiettivo principale è progettare e realizzare un sistema di misura basato su singoli fotoni, combinato con una rilevazione bilanciata ad altissima sensibilità, sfruttando fotodiodi a valanga in silicio a basso rumore accoppiati in fibra ottica.
L’attività prevede l’analisi dettagliata delle prestazioni del sistema, con particolare attenzione al rapporto segnale/rumore (SNR). I risultati ottenuti saranno confrontati con quelli di un sistema MOKE “classico”, al fine di valutare i vantaggi e le limitazioni dell’approccio a singolo fotone per la caratterizzazione di materiali magnetici.