Descrizione:
Il laboratorio di ottica di NanoFAB si avvale di diverse sorgenti di eccitazione tra cui una lampada Xe da 450 W nel visibile, un laser CW ad Ar/Kr con emissioni dall’UV al vicino IR, un laser pulsato Nd:Yag dotato di generazione di armoniche ed OPO per tunare la lunghezza d’onda emessa in un ampio intervallo di eccitazione dall’UV all’IR, oltre a diversi laser a diodi tra cui val la pena di citare quelli a 808 nm e 980 nm particolarmente interessanti per studi di upconversion su materiali drogati con erbio. La rivelazione del segnale avviene tramite l’impiego di fotomoltiplicatori nel visibile e nel vicino IR particolarmente sensibili e veloci, per consentire anche analisi risolte in tempo tramite tecnica time correlated single photon counting TCSPC (limite minimo di 200 ps). L’integrazione di strumenti così diversi in un unico sistema controllato da computer avviene tramite l’utilizzo di un software basato sul programma Origin attraverso librerie scritte in Labview, rendendo il loro utilizzo estremamente semplice ed efficace.
L’attività del laboratorio di ottica è in particolarmente focalizzata sullo studio di nanoparticelle fotoluminescenti drogate con terre rare (Eu, Er, Yb, …), in stretta collaborazione con il gruppo biosensoristico del CIVEN impegnato nello sviluppo della tecnica DNA-microarray, che permette un’analisi altamente specifica e simultanea di migliaia di geni (Bryant et al., The Lancet, 4, 100-111, 2004). L’interazione che avviene tra un elemento biologico noto (target) ed uno incognito (probe) viene rilevata attraverso misure di emissione ottica, previa marcatura del probe (Lemieux, Aharoni, and Schena, Molecular Breeding, 4, 277-289, 1998). Il miglioramento di questa tecnologia per aumentare il rapporto segnale/rumore ed il limite di rilevabilità delle biomolecole è basato sulla sostituzione dei fluorofori tradizionali (quali ad esempio quelli della famiglia Alexa oppure Cy) con nuovi marcatori più efficienti, costituiti da nanoparticelle inorganiche luminescenti opportunamente funzionalizzate per legarsi allo specifico analita. In particolare si tratta di nanoparticelle drogate con ioni lantanidi, che presentano numerosi vantaggi: tempi di vita relativamente lunghi, elevato Stokes shift tra assorbimento ed emissione, bande di emissione tipiche e molto strette, possibilità di sfruttare efficacemente la proprietà di up-conversion di alcuni di essi (tra cui Er).
Scopo dell’attività di tesi è di sviluppare le potenzialità del laboratorio di ottica ottimizzando il coordinamento e l’integrazione dei diversi strumenti con il sistema di controllo ed acquisizione, nonché studiando le migliori configurazioni di misura e caratterizzandone la risposta in termini di efficienza, limite di rilevabilità, risoluzione temporale, ecc… Il candidato inoltre troverà applicazione del suo lavoro sperimentale nella caratterizzazione ottica delle nanoparticelle luminescenti drogate con terre rare, contribuendo ad individuare i migliori parametri di sintesi per il loro impiego biosensoristico.