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LABORATORIO DI FOTONICA  

Il Laboratorio di Fotonica del Dipartimento di Matematica e Fisica "Ennio De Giorgi" è nato nel 2006 con l'obiettivo di studiare le proprietà ottiche di un ampio spettro di materiali organici e inorganici. Attualmente il laboratorio dispone di circa 80 m² presso il Dipartimento di Matematica e Fisica "Ennio De Giorgi".

La principale attività di ricerca del Laboratorio di Fotonica riguarda lo studio della  fotofisica di molecole organiche coniugate, con particolare interesse per proprietà di rilievo per il funzionamento di dispositivi ottici ed optoelettronici.

I principali argomenti di ricerca sono:

Fotofisica di film sottili di perovskiti	Emissione Stimolata e effetto LASER in film sottili organici

All'interno di questa attività di ricerca sono spesso disponibili Tesi di Laurea, sia in Fisica che in Ingegneria. Le nostre pubblicazioni sono disponibili nella sezione  Pubblicazioni. Per ulteriori informazioni e possibili collaborazioni contattateci per e-mail. 

Fotofisica di film sottili di perovskiti

I film sottili a base di perovskiti di alogenuri di piombo stanno ricevendo uno straordinario interesse negli ultimi anni, grazie alla loro capacità di combinare proprietà ottiche, elettroniche ed optoelettroniche tipiche dei semiconduttori inorganici, e la facilità di processabilità, tipica dei materiali organici.

La nostra attività è incentrata sullo studio dei processi fisici che determinano le proprietà ottiche dei film attivi, con particolare interesse per il guadagno ottico del materiale.

Pubblicazioni recenti

-S. Milanese, G. Morello, M. L. De Giorgi, A. Cretì, H. Andrusiv, M. I Bodnarchuk, A. Qualtieri, M.Lomascolo, M. V. Kovalenko, and M. Anni"Air-sensitive amplified spontaneous emission in lecithin-capped CsPbBr3 nanocrystals thin films"  Materials Today Physics 35, 101098  (2023). Open access

-A. Cretí, M. Lomascolo, Y. Zhang, M. L. De Giorgi, O. F. Mohammed, and M. Anni "Aging Effects on the Exciton Relaxation and Diffusion Processes in CsPbBr3 Nanocrystals"  Advanced Optical Materials 11, 2202062 (2023). Open access

- G. Morello, S. Milanese, M. L. De Giorgi, N. Calisi, S. Caporali, F. Biccari, N. Falsini, A.  Vinattieri, and M. Anni "Temperature-Dependent Amplified Spontaneous Emission in CsPbBr₃ Thin Films Deposited by Single-Step RF-Magnetron Sputtering"  Nanomaterials 13, 306 (2023) Open access

- C. Triolo, M. L. De Giorgi, A. Lorusso, A. Cretì, S. Santangelo, M. Lomascolo,  M. Anni, M. Mazzeo, and S. Patané, "Light Emission Properties of Thermally Evaporated CH₃NH₃PbBr₃ Perovskite from Nano- to Macro-Scale: Role of Free and Localized Excitons", Nanomaterials 12,  211 (2022). Open access

- M. L. De Giorgi, and M. Anni "Amplified Spontaneous Emission in low dimensional lead halide perovskites: An overview", Optical Materials: X, 12, 100115 (2021) Open access

-A. Balena, A. Cretì, M. Lomascolo and M. Anni "Investigation of the exciton relaxation processes in poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole):CsPbI1.5Br1.5 nanocrystal hybrid polymer–perovskite nanocrystal blend" RSC Advances 11, 33531 (2021) Open access

-M. Anni, A. Cretí, M. L. De Giorgi, and M. Lomascolo “Local Morphology Effects on the Photoluminescence Properties of Thin CsPbBr3 Nanocrystal Films” Nanomaterials 11, 1470 (2021). Open access

- M. L. De Giorgi, A. Cretì, M.-G. La-Placa, P. P. Boix, H. J. Bolink, M. Lomascolo and M. Anni “Amplified spontaneous emission in thin films of quasi-2D BA₃MA₃Pb₅Br₁₆ lead halide perovskites” Nanoscale 13, 8893-8900 (2021).

- M. L. De Giorgi, S. Milanese, A. Klini, and M. Anni, M. “Environment-Induced Reversible Modulation of Optical and Electronic Properties of Lead Halide Perovskites and Possible Applications to Sensor Development: A Review” Molecules 26, 705 (2021) Open access

-M. L. De Giorgi, T. Lippolis, N. F. Jamaludin, C. Soci, A. Bruno, and M. Anni “Origin of Amplified Spontaneous Emission Degradation in MAPbBr3 Thin Films under Nanosecond-UV Laser Irradiation” Journal of  Physical Chemistry  C, 124, 10696–10704 (2020).  Open access

-M. Anni, A. Cretì, Y. Zhang, M. L. De Giorgi, and  Mauro Lomascolo “Investigation of the role of the environment on the photoluminescence and the exciton relaxation of CsPbBr₃ nanocrystals thin films” Applied Sciences 10, 2148 (2020).  Open access

- M. L. De Giorgi, F. Krieg, M. V. Kovalenko and M. Anni “Amplified Spontaneous Emission Threshold Reduction and Operational Stability Improvement in CsPbBr₃ Nanocrystal Films by Hydrophobic Functionalization of the Substrate”  Scientific Reports  9, 17964 (2019).  Open access

- M. L. De Giorgi and M. Anni “Amplified Spontaneous Emission and Lasing in Lead Halide Perovskites: State of the Art and Perspectives” Applied Sciences 9, 4591 (2019).  Open access

- A. Perulli, A. Balena, M. Fernandez, G. Nedelcu, M. V. Kovalenko, M. Lomascolo,  and M. Anni "Full color tuning in binary polymer:perovskite nanocrystals organic-inorganic hybrid blends"  Applied Physics Letters 112, 171904 (2018). Selezionato come Featured Article e recensito su AIP Scilight 2018, 170005 (2018);

 -A. Balena, A. Perulli, M. Fernandez, M. L. De Giorgi, G. Nedelcu, M. V. Kovalenko, and M. Anni "Temperature Dependence of the Amplified Spontaneous Emission from CsPbBr3 Nanocrystal Thin Films" Journal of Physical Chemistry C 122, 5813 (2018).

- M. L. De Giorgi, A. Perulli, Andrea, N. Yantara, P.  Boix and M.   Anni “Amplified Spontaneous Emission Properties of Solution Processed CsPbBr₃  Perovskite Thin Films"  Journal of Physical Chemistry C 121, 14772 (2017).

Emissione Stimolata ed effetto LASER in film sottili organici

Molto materiali organici sono dotati di guadagno ottico, e pertanto possono fungere da materiale attivo in dispositivi LASER. La nostra attività è incentrata sullo studio dei processi fisici che determinano il guadagno ottico nel materiale, la cui conoscenza e controllo è fondamentale per la massimizzazione del guadagno, e la minimizzazione della densità di eccitazione di soglia per avere amplificazione di luce e lasing.

L'attività include:

- Studio della presenza di Emissione Stimolata in nuovi materiali.

- Studio dei processi che condizionano la soglia di Emissione Stimolata.

- Studio di sistemi laser senza cavità ottica intenzionale (random laser).

Rappresentazione grafica della possibilità di modificare le proprietà di random lasing in film polimerici depositati su substrati nanocorrugati di geometria controllata. L'immagine è stata preparata con la collaborazione dello Studio AP. L'articolo è stato pubblicato in ACS Applied Materials and Inferfaces 11, 9385-9393 (2019).		Random laser flessibile ad emissione nel blue basato su poly(9,9-dioctylfluorene) depositato su un substrato di poly-phthalato-carbonato con superficie rugosa. L'articolo è stato pubblicato in Applied Physics Letters 98, 253304 (2011).
Destra: Guida d'onda polimerica ad emissione blue dotata di guadagno ottico. Il film attivo è spesso circa 300 nanometri e, nelle condizioni della misura, emette impulsi di emissione stimolata di circa 3 nanosecondi con frequenza 10 Hz. (Cliccare sull'immagine per il video)

Pubblicazioni principali

-M. Anni "Investigation of the Origin of High Photoluminescence Quantum Yield in Thienyl-S,S-dioxide AIEgens Oligomers by Temperature Dependent Optical Spectroscopy"  Molecules  28, 5161 (2023). Open access
-S. Milanese, M. L. De Giorgi, L. Cerdán, M. G. La-Placa, N. F. Jamaludin, A. Bruno, H. J. Bolink, M. V. Kovalenko and M. Anni "Amplified Spontaneous Emission Threshold Dependence on Determination Method in Dye-Doped Polymer and Lead Halide Perovskite Waveguides" Molecules 27, 4261 (2022) Open access

-L. Cerdán, M. Anni, M. L. De Giorgi, P. G. Boj, and M. A. Díaz-García "Unveiling photophysical and photonic phenomena by means of optical gain measurements in waveguides and solutions" Optics & Laser Technology 136, 106766 (2021)

-S. Milanese, M. L. De Giorgi and M. Anni “Determination of the Best Empiric Method to Quantify the Amplified Spontaneous Emission Threshold in Polymeric Active Waveguides” Molecules 25, 2992 (2020). Open access

-T. Virgili, M. Anni, M. L. De Giorgi, R. Borrego Varillas, B. M Squeo, and M. Pasini “Deep Blue Light Amplification from a Novel Triphenylamine Functionalized Fluorene Thin Film” Molecules 25, 79 (2020). Open access

- M. Anni “Dual band amplified spontaneous emission in the blue in Poly(9,9-dioctylfluorene) thinfilms with phase separated glassy and β-phases” Optical Materials 96, 109313 (2019)

- M. Anni “Poly[2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MeH-PPV) Amplified Spontaneous Emission Optimization in Poly(9,9-dioctylfluorene (PFO):MeH-PPV Active Blends” Journal of Luminescence 215, 116680 (2019)

-M. Anni, D. Rhee, and W.-K. Lee “Random Lasing Engineering in Poly-(9-9dioctylfluorene) Active Waveguides Deposited on Wrinkles Corrugated Surfaces” ACS Applied Materials and Inferfaces 11, 9385-9393 (2019).

- M. Anni  "The Physics behind Amplified Spontaneous Emission in Organic Active Waveguides" published in "Organic Lasers: Fundamentals, Developments, and Applications" edited by M. Anni and S. Lattante, Pan Stanford.

-S. Lattante "Basic concepts of stimulated emission and lasing in organic materials and Optical Gain experimental determination" published in "Organic Lasers: Fundamentals, Developments, and Applications" edited by M. Anni and S. Lattante, Pan Stanford.

-S. Lattante, M. L. De Giorgi, M. Pasini and M.   Anni “Low threshold Amplified Spontaneous Emission properties in deep blue of poly[(9,9-dioctylfluorene-2,7-dyil)-alt-p-phenylene] thin films"  Optical Materials 72, 765 (2017).

-S. Lattante, A. Cretì, M. Lomascolo and M. Anni “On the correlation between morphology and Amplified Spontaneous Emission properties of a polymer:polymer blend” Organic Electronics 29, 44-49 (2016).

-M. Anni,  S. Lattante  “Amplified Spontaneous Emission optimization in region regular-poly(3-hexylthiophene) (rrP3HT):poly(9,9-dioctylfluorene-co-benzothiadiazole) (F8BT) thin films through control of the morphology”  Journal of Physical Chemistry C 119, 21620–21625 (2015).

-M. Anni “Operational lifetime improvement of poly(9,9-dioctylfluorene) active waveguides by thermal lamination”  Applied Physics Letters 101, 013303 (2012).

-M. Anni, A. Perulli, G. Monti “Thickness dependence of the Amplified Spontaneous Emission threshold and operational stability in poly(9,9-dioctylfluorene) active waveguides”  Journal of Applied Physics 111, 093109 (2012) .

-M. Anni “Photo-Degradation Effects on the Emission Properties of Amplifying Poly(9,9-dioctylfluorene) Active Waveguide Operating in Air”  Journal of Physical Chemistry B 116, 4655-4660 (2012)

-M. Anni "A flexible organic random laser based on poly(9,9-dioctylfluorene) deposited on a surface corrugated poly-phthalate-carbonate substrate" Applied Physics Letters 98, 253304 (2011).

-M. Anni, M. Alemanno "Temperature dependence of the Amplified Spontaneous Emission of the of Poly(9,9-dioctylfluorene) β-phase” Physical Review B 78, 233102 (2008)

-M. Anni, M. Alemanno “Spectral effects of gain saturation in the β-phase of Poly(9,9-dioctylfluorene)” Applied Physics Letters 93, 123311 (2008)

-M. Anni "The role of the β-phase content on the Stimulated Emission of Poly(9,9-dioctylfluorene) thin films" Applied Physics Letters 93, 023308 (2008).