| descrizione: | Comprendere il comportamento della materia alla nanoscala è una sfida scientifica e tecnologica affascinante che coinvolge la fisica quantistica, la chimica supramolecolare, la scienza dei materiali e la biologia molecolare. Indagando cosa avviene su piccolissime dimensioni, e manipolandone i sistemi, saremo in grado di realizzare soluzioni innovative per dispositivi elettronici, metodi di cura e diagnostica, preservazione di beni culturali e di aprire nuove frontiere per la scienza. Nel dottorato di ricerca in Scienze della materia e dei nanomateriali (SciMano) giovani ricercatori si confrontano con queste sfide e apprendono come diventare scienziati e tecnologi del futuro. Nel nostro Dipartimento i team della sezione di Nanoscienze e Nanotecnologie sono coinvolti nella formazione dei dottorandi in un ambiente che riunisce diversi gruppi di discipline: Materia alla nanoscale, Sistemi complessi, Patrimonio culturale. Il corso è indirizzato a laureati in fisica, biologia, chimica e settori scientifici affini, con una forte motivazione alla ricerca di base e all’innovazione. I temi di ricerca nelle scienze della materia e dei nanomateriali sono un’area di forte interesse per la ricerca di base e le applicazioni innovative e rivoluzionarie in una vasta gamma di campi strategici: ambiente, microelettronica, tecnologie quantistiche, salute, beni culturali e nuovi campi che si apriranno. I nostri gruppi sono ben inseriti nel contesto internazionale e partecipano a grandi progetti italiani ed europei, inoltre collaboriamo con aziende che si occupano di innovazione. |
| title: | Science of Matter and Nanomaterials |
| description: | Understanding the behavior of matter at the nanoscale is a fascinating scientific and technological challenge that involves quantum physics, supramolecular chemistry, materials science, and molecular biology. By investigating what happens at extremely small dimensions and manipulating these systems, we will be able to develop innovative solutions for electronic devices, therapeutic and diagnostic methods, the preservation of cultural heritage, and to open new frontiers for science.
Within the PhD program in Materials Science and Nanomaterials (SciMaNo), young researchers engage with these challenges and learn how to become the scientists and technologists of the future. In our Department, the teams of the Nanoscience and Nanotechnology section are involved in training PhD students in an environment that brings together different research areas: Matter at the nanoscale, Complex Systems, and Cultural Heritage.
The program is intended for graduates in physics, biology, chemistry, and related scientific fields, with a strong motivation for basic research and innovation. Research topics in materials science and nanomaterials represent an area of great interest for both fundamental research and innovative, transformative applications across a wide range of strategic fields, including environment, microelectronics, quantum technologies, health, cultural heritage, and emerging areas yet to be explored.
Our research groups are well integrated into the international context and participate in major Italian and European projects. We also collaborate with companies engaged in innovation. |
- Un sistema combinato nanoparticelle e radiazioni per la teranostica
La tematica del progetto si inserisce nell’ambito delle attività di ricerca relative all’ottimizzazione dell’uso delle radiazioni ionizzanti in campo oncologico, ed è relativo a contribuire alla realizzazione di un sistema combinato nanoparticelle e radiazioni, da utilizzare a scopi diagnostici e terapeutici. Si utilizzeranno nanoparticelle metalliche sintetizzate e funzionalizzate ad hoc per un trasporto mirato a cellule tumorali. I sistemi saranno testati sottoponendoli ad irraggiamento con radiazioni gamma di Cesio 137 (presso la facility presente in ISS) . Gli effetti su diverse linee di cellule tumorali in coltura saranno studiati con diverse tecniche, tra cui la spettroscopia di risonanza magnetica ad alta risoluzione, presso la facility NMR dell’ISS, e test biologici. Questo permetterà di ottenere informazioni sul danno indotto nelle cellule dal trattamento combinato a diversi livelli, sia in termini di alterazioni del metabolismo, sia di danno al nucleo, per valutare possibili meccanismi di morte cellulare indotta, e consentirà di investigare il possibile effetto additivo o sinergico del trattamento combinato.
- Combining nanoparticles and radiation for theranostics
The project's theme is part of the research activities related to the optimization of the use of ionizing radiation in oncology and aims to contribute to the development of a combined nanoparticle and radiation system for diagnostic and therapeutic purposes. Metallic nanoparticles will be used, specifically synthesized and functionalized for targeted delivery to tumor cells. The systems will be tested by irradiating them with Cesium-137 gamma radiation (at the ISS facility). The effects on different tumor cell lines in culture will be studied using various techniques, including high-resolution magnetic resonance spectroscopy at the ISS NMR facility and biological tests. This will provide information on the damage induced in cells by the combined treatment at different levels, both in terms of metabolic alterations and nuclear damage, to evaluate possible mechanisms of induced cell death, and will allow for the investigation of the possible additive or synergistic effect of the combined treatment.
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- Progettazione e test di una memoria quantistica basata su atomi
Questo progetto di dottorato mira a progettare e testare sperimentalmente una memoria quantistica basata su atomi per future reti di comunicazione quantistica. Poiché i fotoni sono i portatori naturali dell’informazione quantistica su lunghe distanze, interfacce efficienti e affidabili tra materia e luce sono essenziali per immagazzinare, sincronizzare ed elaborare qubit fotonici nelle architetture dei ripetitori quantistici. Tra le piattaforme disponibili, i sistemi atomici offrono un promettente equilibrio tra coerenza, controllabilità e compatibilità con operazioni quantistiche ad alta fedeltà.
La ricerca si concentrerà sullo sviluppo di una memoria quantistica basata su interfacce atomiche, integrata con rivelazione di fotoni singoli e conversione non lineare di frequenza ottica, così da consentire il funzionamento alle lunghezze d’onda delle telecomunicazioni. Il lavoro comprenderà modellizzazione teorica, implementazione sperimentale e caratterizzazione delle prestazioni in termini di efficienza di immagazzinamento, fedeltà, tempo di coerenza e compatibilità con infrastrutture basate su fibra ottica.
Un obiettivo chiave sarà valutare il potenziale del dispositivo proposto per un’implementazione pratica nelle reti ottiche esistenti, con il fine ultimo di contribuire allo sviluppo di comunicazioni quantistiche scalabili e sicure oltre gli schemi basati su nodi fidati.
- Design and Test of an Atom-Based Quantum Memory
This PhD project aims to design and experimentally test an atom-based quantum memory for future quantum communication networks. Since photons are the natural carriers of quantum information over long distances, efficient and reliable matter-light interfaces are essential for storing, synchronizing, and processing photonic qubits in quantum repeater architectures. Among the available platforms, atomic systems offer a promising balance of coherence, controllability, and compatibility with high-fidelity quantum operations. The research will focus on the development of a quantum memory based on atomic interfaces, integrated with single-photon detection and nonlinear optical frequency conversion to enable operation at telecommunication wavelengths. The work will include theoretical modelling, experimental implementation, and performance characterization in terms of storage efficiency, fidelity, coherence time, and compatibility with fibre-based infrastructures. A key objective will be to assess the potential of the proposed device for practical deployment in existing optical networks, with the long-term goal of contributing to scalable and secure quantum communication beyond trusted-node schemes.
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- Imaging sub-nanosecondo di dispositivi microelettronici in funzione mediante microscopia a diffrazione di raggi X
La linea di luce ID01, presso l'ESRF, è uno strumento all'avanguardia a livello mondiale dedicato agli esperimenti di imaging a diffrazione con micro/nanofasci. Per lo studio di sistemi e dispositivi epitassiali mediante microscopia a diffrazione a campo pieno risolta nel tempo, il team ID01 ha condotto con successo esperimenti di riferimento che attraggono collaboratori e utenti da tutto il mondo. Entrerai a far parte del team e collaborerai con una rete di gruppi di ricerca europei sui dispositivi a semiconduttori e organizzazioni tecnologiche che studiano materiali e dispositivi applicati nel dominio del tempo. L'efficienza e la durata dei dispositivi microelettronici e optoelettronici basati su eterostrutture SiGe(Sn) devono affrontare importanti limitazioni legate alla generazione di calore e al degrado indotto dalla deformazione. Il miglioramento della progettazione e della fabbricazione dei dispositivi richiede un mezzo sperimentale per sondare la distribuzione spaziale e temporale della deformazione reticolare, che può essere ottenuta mediante microscopia a diffrazione di raggi X nell'esclusiva configurazione dell'ID01. Il dottorando utilizzerà approcci basati sull'imaging a campo pieno a scansione e a risoluzione temporale di 100 picosecondi per caratterizzare il tensore di deformazione con risoluzione submicronica in microdispositivi all'avanguardia durante il funzionamento. Il progetto fornirà una comprensione fondamentale del comportamento termomeccanico e della dissipazione di energia in dispositivi di massima rilevanza economica e farà progredire la metodologia verso l'imaging 3D spaziale e temporale della deformazione-temperatura per l'ottimizzazione dei dispositivi di prossima generazione.
- Sub Nanosecond Imaging of Operating Microelectronic Devices by X-ray Diffraction Microscopy
Beamline ID01, at the ESRF is a world leading instrument dedicated to micro-/nano-beam diffraction imaging experiments. For the study of epitaxial systems and devices by time resolved full field diffraction microscopy the ID01 team has successfully carried out lighthouse experiments that attract collaborators and users worldwide. You will join the team and collaborate with a network of European semiconductor device research groups and technology organizations who are studying applied materials and devices in the time domain. Efficiency and life-time of microelectronic and optoelectronic devices based on SiGe(Sn) hetero-structures face major limitations related to heat generation and strain-induced degradation. The improvement of device design and fabrication requires an experimental means of probing the spatial and temporal distribution of lattice strain, which can be obtained by X-ray Diffraction Microscopy in the unique set-up at ID01. The PhD candidate will employ scanning and 100 picosecond time-resolved full-field imaging-based approaches to characterize the deformation tensor with submicron resolution in state-of-the art micro-devices during operation. The project will provide fundamental understanding of thermomechanical behaviour and energy dissipation in devices of highest economic relevance and will advance the methodology toward 3D spatial and temporal strain–temperature imaging for the optimization of next-generation devices.
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- Scienze della Materia e dei Nanomateriali
Esplorare la materia alla nanoscala significa entrare in un mondo invisibile ma ricco di potenziale rivoluzionario, dove fisica, chimica, biologia e ingegneria si intrecciano per generare innovazione. Il dottorato SciMaNo forma ricercatori capaci di affrontare queste sfide, sviluppando soluzioni avanzate per tecnologia, salute, ambiente e patrimonio culturale, in un contesto internazionale dinamico e fortemente orientato al futuro.
- Science of Matter and Nanomaterials
Exploring matter at the nanoscale means stepping into an invisible yet highly transformative world, where physics, chemistry, biology, and engineering converge to drive innovation. The SciMaNo PhD program trains researchers to tackle these challenges, developing cutting-edge solutions for technology, health, the environment, and cultural heritage within a dynamic and internationally connected research environment.
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Il candidato sceglierà una tematica in fase di presentazione della candidatura on line
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| Valutazione titoli |
La commissione effettuerà una prima valutazione dei candidati sulla base dei loro titoli che includono il curriculum vitae, una lettera di motivazione e un progetto di ricerca che dovrà inserirsi tra le linee di ricerca della sezione di Nanoscienze e Nanotecnologie del Dipartimento di Scienze: https://scienze.uniroma3.it/ricerca/linee-di-ricerca/sezione-nanoscienze/ La congruità del progetto con queste tematiche è elemento prioritario della valutazione. |
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The committee will carry out an initial evaluation of the candidates on the basis of their qualifications, which include a curriculum vitae, a motivation letter, and a research project that must fit within the research lines of the Nanoscience and Nanotechnology Section of the Department of Science: research lines of the Nanoscience and Nanotechnology Section
The consistency of the project with these research topics will be a primary element in the evaluation. |
| Prova orale |
La prova orale consisterà in una discussione dei titoli presentati, nella descrizione dell'attività di studi e di ricerca e nell'illustrazione del progetto di ricerca. La commissione valuterà, oltre alla congruenza delle tematiche e alla qualità scientifica del progetto, anche la chiarezza espositiva. |
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The oral examination will consist of a discussion of the submitted qualifications, a presentation of the candidate’s academic and research activities, and an illustration of the research project. In addition to evaluating the relevance of the topics addressed and the scientific quality of the project, the committee will also assess the clarity of presentation. |
| data e voto di laurea (obbligatorio) | |
| elenco degli esami sostenuti per la laurea MAGISTRALE e relative votazioni (obbligatorio) | |
| elenco degli esami sostenuti per la laurea TRIENNALE e relative votazioni
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| elenco cronologico di Borse di studio, Assegni di ricerca (et similia) percepiti |
| Diplomi/certificati di conoscenza lingue estere |
| Diplomi/attestati di partecipazione di corsi universitari post-lauream |
| Attestati di partecipazione a stage |
| Altri riconoscimenti (p. es.: premiazione in concorsi, seconda laurea) |