curriculum scientifico – alberto brambilla

CURRICULUM SCIENTIFICO – ALBERTO BRAMBILLA
Aggiornamento ottobre2015
FORMAZIONE
--Laurea in Fisica
Laurea conseguita presso l’Università degli studi di Milano, con indirizzo fisica nucleare e subnucleare, l’11/10/2001.
Voto: 110/110 e lode.
--Dottorato di Ricerca in Fisica
Il periodo di dottorato è stato svolto presso il Politecnico di Milano (Dipartimento di Fisica), con un’attività sperimentale
diretta allo studio di film sottili e interfacce di materiali magnetici, antiferromagnetici, semiconduttori con tecniche di
spettroscopia e microscopia in ultra-alto vuoto. Titolo della tesi: “Properties of NiO and Fe Magnetic Thin Films in
Layered Structures”. Relatore: prof. L. Duò. Discussione sostenuta il 18/05/2005. Proclamazione 11/10/2005.
ATTIVITÀ PROFESSIONALE
--Assegno di Ricerca per la collaborazione al progetto “Spettroscopia elettronica da polimeri deposti su semiconduttori
inorganici” presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, nel periodo 01/06/05 – 31/05/07
--Assegno di Ricerca per la collaborazione al progetto “Nanostrutture magnetiche studiate mediante tecniche di
microscopia e spettroscopia elettronica” presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, nel periodo 01/06/07
– 31/05/08, Interrotto il 30/09/07.
--Ricercatore a tempo determinato della durata di due anni, presso il Consorzio Nazionale Interuniversitario per le
Scienze fisiche della Materia (CNISM), con assegnazione all’Unità di Ricerca del Politecnico di Milano. Tematica di ricerca:
“Spettroscopia elettronica di superfici magnetiche, film sottili e multistrati”. Periodo 1/10/2007 – 15/12/2008
- Ricercatore di ruolo a tempo pieno presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano dal 16/12/2008 al
15/12/2014.
- Professore associato a tempo pieno presso il Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano dal 16/12/2014 ad oggi.
ATTIVITÀ DIDATTICA
--Anni Accademici 2008/2009 e 2009/2010
Titolare del corso di Fisica Sperimentale B (5 CFU), parte del corso integrato Fisica Sperimentale I+B (12CFU) – corsi di
laurea in Ingegneria Aerospaziale, Energetica e Meccanica (Politecnico di Milano-Bovisa, 2° semestre).
Esercitazioni del corso di Struttura della Materia: Principi e Applicazioni (10 CFU) - corso di laurea in Ingegneria Fisica
(Politecnico di Milano-Leonardo, 2° semestre).
Tutorato dei Laboratori progettuali relativi a “Film sottili: crescita di sistemi bidimensionali” presso il Dipartimento di
Fisica del Politecnico di Milano - corso di laurea in Ingegneria Fisica, stage per laurea di I livello.
-- Anni Accademici dal 2010/2011 al 2013/2014
Titolare del corso di Fisica Sperimentale A+B (10 CFU) – corso di laurea in Ingegneria Chimica (Politecnico di MilanoLeonardo, 2° semestre, ora 1° semestre).
Esercitazioni del corso di Struttura della Materia: Principi e Applicazioni (10 CFU) - corso di laurea in Ingegneria Fisica
(Politecnico di Milano-Leonardo, 2° semestre).
Tutorato dei Laboratori progettuali relativi a “Film sottili: crescita di sistemi bidimensionali” presso il Dipartimento di
Fisica del Politecnico di Milano - corso di laurea in Ingegneria Fisica, stage per laurea di I livello.
-- Anno Accademico 2014/2015
Titolare del corso di Fisica Sperimentale A+B (10 CFU) – corsi di laurea in Ingegneria Chimica e Ingegneria dei Materiali
e delle Nanotecnologie (Politecnico di Milano-Leonardo, 1° semestre).
Esercitazioni del corso di Struttura della Materia: Principi e Applicazioni (10 CFU) - corso di laurea in Ingegneria Fisica
(Politecnico di Milano-Leonardo, 2° semestre).
Tutorato dei Laboratori progettuali relativi a “Film sottili: crescita di sistemi bidimensionali” presso il Dipartimento di
Fisica del Politecnico di Milano - corso di laurea in Ingegneria Fisica, stage per laurea di I livello.
-- Anno Accademico 2015/2016
Titolare del corso di Fisica Sperimentale A+B (10 CFU) – corsi di laurea in Ingegneria Chimica e Ingegneria dei Materiali
e delle Nanotecnologie (Politecnico di Milano-Leonardo, 1° semestre).
-- Altre attività didattiche
Il dott. Brambilla ha seguito l’attività di laboratorio di 5 studenti di dottorato ed è stato inoltre relatore di 10 tesi di
laurea di I livello e 5 tesi di laurea di II livello in Ingegneria Fisica.
ATTIVITÀ DI RICERCA
L’attività di ricerca del dott. Brambilla è stata sviluppata nell’ambito della Fisica delle Superfici e dei Film Sottili, e si è in
particolare indirizzata alla preparazione e caratterizzazione di film sottili e interfacce di materiali magnetici, ossidi,
semiconduttori inorganici e semiconduttori organici. L’attività sperimentale si è principalmente basata su tecniche sia
di tipo spettroscopico (spettroscopie elettroniche) sia microscopico (microscopie a scansione di sonda). Ho inoltre
attivamente mantenuto collaborazioni con infrastrutture internazionali per l’uso della radiazione di sincrotrone. In
particolare le aree di ricerca cui l’attività scientifica si è maggiormente rivolta sono le seguenti.
1) Proprietà magnetiche di interfacce tra materiali ferromagnetici e antiferromagnetici
L’interesse di questi materiali ha origine nelle propretà delle strutture magnetiche a multistrato. In particolare, quando
materiali magnetici in forma di film sottile vengono accoppiati, le interazioni magnetiche tra i diversi strati sono
all’origine di fenomenologie, quali l’exchange bias e la magnetoresistenza gigante che, oltre a rappresentare problemi
aperti e di frontiera nella fisica dei film sottili, sono di estremo interesse per lo sviluppo tecnologico di nuovi dispositivi
elettronici.
Alla base della comprensione di tali fenomeni c’è la caratterizzazione delle proprietà chimiche, elettroniche,
morfologiche e magnetiche delle superfici e delle interfacce che sono parte di questi sistemi. I materiali principalmente
studiati in questo ambito sono stati: sistemi doppio strato Fe/NiO e Fe/CoO (e interfacce inverse) e sistemi triplo strato
Fe/NiO/Fe e Fe/CoO/Fe.
2) Ossidi magnetici nanostrutturati
Gli ossidi in forma di film sottile hanno un diffuso utilizzo nella scienza e nella tecnologia dei materiali. Sono infatti
impiegati, per citare alcuni esempi generali, come dielettrici e come strati di barriera per effetto tunnel in numerosi
dispositivi elettronici, come rivestimenti funzionali di vario genere, come dielettrici in sensori di gas, come strati
resistenti alla corrosione, come superfici di supporto nel campo della catalisi eterogenea. In studi scientifici di tipo
fondamentale, i film sottili di ossidi sono sistemi modello per lo studio delle superfici di tali materiali, in particolare
quando cresciuti su substrati metallici.
In tali ambiti, il microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) è diventato uno degli strumenti di analisi di maggiore
utilizzo. L’attività di ricerca si è in particolare concentrata nello studio dei primi stadi di formazione di film di ossidi
magnetici (vedi attività 1) su substrati ferromagnetici e di ossido di titanio su substrati metallici (vedi attività 4).
3) Sistemi metallici a bassa dimensionalità
In generale, la possibilità di osservare le proprietà della materia su scale spazialmente molto piccole (scala nanometrica)
permette lo studio selettivo di proprietà fondamentali in tali particolari condizioni. Nel limite di strutture
subnanometriche, per esempio per film con spessori di pochi strati atomici, le proprietà dei materiali possono essere
notevolmente diverse da quelle note.
Per ottenere nanostrutture metalliche con proprietà controllate è possibile seguire, tra gli altri, un approccio cosiddetto
bottom-up (cioè senza interventi di tipo litografico). In tale ambito, per esempio, l’uso di agenti surfattanti è stato spesso
usato per realizzare superfici e interfacce atomicamente piatte. In questa direzione, è stato studiato approfonditamente
l’effetto che l’ossigeno ha, come surfattante, nella formazione di nanostrutture di materiali magnetici (in particolare
metalli 3d) su substrati anche essi magnetici (il riferimento principale è stato il Fe bcc cristallino). Le tecniche
sperimentali utilizzate sono state sia spettroscopie elettroniche sia microscopia a scansione a effetto tunnel.
4) Materiali avanzati per applicazioni fotovoltaiche
Questa linea di ricerca si è focalizzata principalmente sullo studio di film sottili di ossido di titanio (TiO2) cresciuto in
ultra alto vuoto. Il TiO2 è, tra le tante applicazioni, utilizzato anche in dispositivi fotovoltaici basati su concetti
promettenti, ma ancora in fase di sviluppo e quindi al centro di un notevole sforzo della comunità scientifica
internazionale, quali le celle sensibilizzate a colorante a base organica.
La peculiarità dell’approccio perseguito in questa attività è quella di avere come obiettivo il controllo delle proprietà
strutturali ed elettroniche alle interfacce e sulle superfici, nei primi stadi di formazione di un film (pochi strati atomici).
Le caratteristiche di tali strutture, in particolare in termini di distribuzione dei livelli energetici, sono infatti di importanza
cruciale per un trasporto/trasferimento di carica efficiente, che è fondamentale per le prestazioni di questo genere di
dispositivi fotovoltaici. Questa attività si sta sviluppando anche attraverso diverse collaborazioni con gruppi scientifici
di punta nel settore dei materiali per il fotovoltatico, in particolare di tipo organico. Dal punto di vista sperimentale,
coinvolge principalmente l’utilizzo di tecniche di spettroscopia elettronica.
5) Interfacce tra ferromagneti (in particolare Fe) e semiconduttori (in particolare GaAs e ZnSe).
L’estensione dell’elettronica classica, basata sui semiconduttori inorganici, a un nuovo paradigma basato sullo spin come
grandezza fisica portatrice di informazione, ha aperto la strada alla cosiddetta “elettronica di spin” o “spintronica”. La
necessità, in questo ambito, di poter iniettare in modo controllato cariche elettroniche dotate di uno spin ben
determinato in dispositivi basati sui semiconduttori inorganici, richiede una caratterizzazione delle interfacce tra essi e
materiali ferromagnetici. In particolare, è stata studiata la crescita di film sottili di Fe su ZnSe, GaAs e Ge.
Alla base della realizzazione di tali interfacce c’è la capacità di preparare in modo controllato superfici ordinate e pulite
dei substrati semiconduttori. Questo è stato realizzato con diverse tecniche sperimentali, tra cui diffrazione da elettroni
lenti e spettroscopie elettroniche. I film sottili (pochi strati atomici) ferromagnetici sono stati cresciuti in condizioni di
ultra-alto vuoto tramite epitassia da fasci molecolari. Le proprietà elettroniche e magnetiche delle interfacce sono state
caratterizzate con tecniche di spettroscopia elettronica, ottica e a raggi X.
6) Interfacce tra semiconduttori inorganici (GaAs) ed organici (C60, CuPcF16).
Questa attività di ricerca si inquadra in un progetto rivolto alla realizzazione di sistemi ibridi composti da semiconduttori
organici e inorganici, in particolare per esaminare la possibilità di fotoindurre separazione di carica all’interfaccia,
eventualmente controllando lo spin dei portatori.
La realizzazione di tale genere di dispositivi, in particolare nell’ottica di realizzare l’iniezione di carica spin-polarizzata
dal semiconduttore inorganico a quello organico, richede una selezione dei materiali basata su diversi aspetti, tra i quali
una conoscenza del posizionamento dei livelli energetici all’interfaccia. Tra i semiconduttori organici, il GaAs ha ricevuto
immediato interesse, grazie anche all’esperienza del gruppo di lavoro nell’utilizzare tale materiale per realizzare sorgenti
di elettroni spin-polarizzati. Il lavoro sperimentale seguente è consistito nell’analizzare la formazione e le caratteristiche,
in particolare elettroniche, delle interfacce tra il GaAs e diversi materiali organici, in particolare C60 e CuPcF16. Le
tecniche sperimentali usate principalmente in questo ambito sono state le spettroscopie elettroniche.
ATTIVITÀ SPERIMENTALE PRESSO SINCROTRONI
Settembre 2002 Sincrotrone Elettra, beamline BACH – Dicroismo circolare/lineare NiO/Fe
Febbraio 2003
Sincrotrone Elettra, beamline ALOISA – Crescita film Fe su ZnSe
Settembre 2003
Sincrotrone Elettra, beamline BACH – Dicroismo circolare/lineare NiO/Fe e Fe/NiO/Fe
Maggio 2004
Sincrotrone Elettra, beamline Badelph – misure offline su Rb-intercalated C60
Settembre 2004 Sincrotrone ALS, beamline PEEM2 – Imaging Magnetico NiO/Fe e Fe/NiO/Fe
Settembre 2006
Sincrotrone Elettra, beamline Nanospectroscopy – Imaging Magnetico Fe/CoO/Fe
Maggio 2007
Sincrotrone Elettra, beamline Nanospectroscopy – Imaging Magnetico CoO/Fe e Fe/CoO/Fe
Ottobre 2012
Sincrotrone Elettra, beamline BACH – Dicroismo circolare su ossidi di Cr nanostrutturati su Fe
Ottobre 2014
Sincrotrone Elettra, beamline APE – Dicroismo circolare su CoO nanostrutturato su Fe
RECORD DELLE PUBBLICAZIONI
Pubblicazioni complessive su riviste internazionali con peer review: 56. Atti di congressi internazionali: 9. Numero
complessivo di citazioni (2004-2015): oltre 410. Indice h: 12 (fonti ISI, Scopus).
Attività come Referee di riviste internazionali
Referee per le riviste: Physical Review Letters, Physical Review B, Applied Physics Letters, Surface Science, Journal of
Applied Physics, ACS Applied Materials and Interfaces.
ATTIVITÀ GESTIONALI E ORGANIZZATIVE
- Responsabile scientifico e per la sicurezza di un Laboratorio di Microscopia a Effetto Tunnel (STM), in precedenza
responsabile scientifico di un laboratorio di Spettroscopie Elettroniche.
- Membro del comitato locale per la conferenza su ossidi funzionali e superconduttori (Superfox) svoltasi a Como nel
giugno 2012.
- Membro del Collegio di Dottorato in Fisica del Politecnico di Milano.
PRINCIPALI PARTECIPAZIONI A PROGETTI DI RICERCA NAZIONALI E INTERNAZIONALI
Progetto
Durata
Ruolo
Consorzio CNISM – “SPIN-POLARIZED SCANNING TUNNELING MICROSCOPY WITH
ANTIFERROMAGNETIC BULK Cr TIPS” - Progetti d’innesco della ricerca esplorativa
12 mesi
Partecipante
Fondazione Cariplo – “POLymers of Information TEchnology (POLITE)”
36 mesi
Partecipante
Fondazione Cariplo – “IMaging MAGnetic Interfaces and NAnostructures for
applications in spintronics (IMMAGINA)”
24 mesi
Partecipante
MIUR – PRIN 2007 “Microscopia a scansione a effetto tunnel polarizzata in spin di
interfacce e multilayer ferromagnetici/antiferromagnetici” (prot. 2007CMLFY2_001)
24 mesi
Partecipante
MIUR – Accordo ex art.7 del D.M. 378 del 26/03/04 “Ossidi Nanostrutturati: multifunzionalità e applicazioni” (prot. RBAP115AYN)
36 mesi
Partecipante
MIUR – Cofinlab “Centro per l'Ingegneria dei Materiali e delle Superfici
Nanostrutturati”, progetto “Nanostructured magnetic materials for spintronics”
36 mesi
Partecipante
EU-FP7 - DyE SensiTized solar cells wIth eNhanced stabilitY (DESTINY)
48 mesi
Partecipante
Proposal scientifico presso Elettra - Sincrotrone Trieste. Titolo: “Magnetic properties
of surfactant assisted grown thin Cr films on Fe(001)”.
144 ore
Proponente
Principal
investigator
–
PARTECIPAZIONE A ENTI O ISTITUTI DI RICERCA, ESTERI E INTERNAZIONALI, DI ALTA QUALIFICAZIONE
Novembre 2000 – ottobre 2001: attività per tesi di laurea presso CERN (European Organization for Nuclear Research),
Ginevra (CH).
Settembre 2004: attività sperimentale presso Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley (USA). In particolare
attività presso sincrotrone Advanced Light Source e collaborazione con Dr. A. Schmidt (National Center for Electron
Microscopy).