POROUS SILICON MATERIALS DEVELOPMENT FOR APPLICATIONS IN ENVIRONMENTAL SENSORS

Il Silicio poroso, PS, prodotto dalla parziale dissoluzione anodica di un substrato di Si cristallino in una soluzione elettrolitica di acido fluoridrico, HF, può essere enumerato fra i materiali usati nei sensori ambientali. Abbiamo verificato che il materiale PS potrebbe rispondere ai requisiti principali di un buon sensore, i.e.: i) riproducibilità della risposta che implica anche la stabilità nel tempo del materiale invero l'ossidazione controllata o la protezione con specie chemisorbite contro l'ossidazione offrono un metodo per avere una migliore stabilità del materiale; ii) sensibilità: abbiamo dimostrato che con sistemi Fabry-Perot, FP, di PS la risposta ottenuta aumenta di due o più ordini di grandezza; iii) specificità: i sistemi di PS funzionalizzati con molecole organiche appropriate potrebbero offrire una specificità al sensore. I principali argomenti di ricerca sono stati: i) l'effetto dell'interazione tra i sistemi di PS e l'ambiente; ii) la funzionalizzazione dei sistemi di PS in prospettiva di applicazioni del PS nella tecnologia dei sensori. I principali risultati scientifici sono riassunti qui: i) Studi degli effetti dell'interazione, e.g. la conseguente ossidazione, del PS con l’aria ambiente resa satura con H2O e vapori di diverse basi organiche mostrano che la velocità del processo ossidativo, sembra soprattutto influenzato dalla concentrazione in fase gassosa delle basi organiche. Abbiamo proposto una applicazione pratica dei nostri campioni di PS nel campo della sensoristica ambientale, vale a dire come dosimetro per vapori di urotropina (una molecola tossica usata in molte aree applicative). Infine, siamo stati capaci di vedere, per la prima volta, su campioni di PS, un segnale SFG piuttosto chiaro nell’intervallo spettrale dei modi di stretching delle specie Si-Hx e OSi-Hx. ii) E’ stato ideato ed esaminato un nuovo metodo di formazione-funzionalizzazione “in-situ” di strati di PS, che è stato applicato in primo luogo ad una semplice molecola organica. Ulteriori approfondimenti ci hanno resi capaci di estendere questa funzionalizzazione a diverse molecole organiche (anche non resistenti all’HF e/o senza un triplo o doppio legame carbonio-carbonio terminale), utilizzando un processo a uno o più passi. Il nostro metodo è semplice, veloce ed efficace e ha una caratteristica unica e molto interessante, vale a dire la possibilità di confinare la specie adsorbite in strati selezionati in una pila di PS (o sistema multi-strato di PS). In conclusione questo nuovo metodo di funzionalizzazione di PS permette di sfruttare la sua particolarità di localizzazione per generare sensori di PS di nuova concezione ed anche nuove apparecchiature di multisensori di PS.