BARRECA DAVIDE

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Proposte di tesi
Sintesi e caratterizzazione di composti molecolari quali precursori CVD di nanosistemi funzionali
Nella fabbricazione di nanosistemi multifunzionali, riveste importanza chiave la possibilità di modularne le caratteristiche agendo in fase di sintesi sulle molecole dei composti precursori.
Lo scopo di questa ricerca è la progettazione e la sintesi di complessi di metalli di transizione da utilizzarsi quali precursori in processi CVD e PE-CVD per i materiali di interesse. Particolare attenzione verrà dedicata allo sviluppo di composti contraddistinti da elevata volatilità, decomposizione pulita, stabilità all'aria. La tesi considera un percorso completo che va dalla formulazione del precursore, alla sua caratterizzazione mediante svariate tecniche analitiche, fino alla sua validazione in selezionati processi di crescita dei materiali.


Fabbricazione di nanosistemi inorganici per la degradazione di inquinanti e composti tossici attivata dalla luce
La crescente attenzione nei confronti dell’ambiente e della salute ha notevolmente sostenuto l’interesse nei confronti di processi di degradazione di inquinanti. In tale contesto, la fotocatalisi promossa da ossidi semiconduttori ha importanza chiave. Notevoli sforzi sono rivolti alla messa a punto di nanomateriali che consentano l’assorbimento della luce solare, largamente disponibile ed intrinsecamente rinnovabile, per promuovere i processi di interesse.
Il presente argomento di tesi riguarda l’utilizzo di metodologie da fase vapore per la messa a punto di nanocompositi a base di ossidi da destinarsi all’impiego in processi di fotodegradazione di inquinanti, mirati alla purificazione di acqua ed aria. I sistemi verranno progettati, sintetizzati e caratterizzati, dedicando attenzione allo sfruttamento sinergico delle caratteristiche dei diversi componenti per ottenere superiori performances funzionali.

Sviluppo di inanomateriali a base di ossidi per la produzione sostenibile di idrogeno
Materiali nanostrutturati a base di ossidi trovano ampia applicazione nella produzione fotoattivata di idrogeno, un vettore energetico di importanza strategica nell’ambito della ricerca di fonti di energia alternative ai combustibili fossili, allo scopo di garantire il pieno rispetto dei più restrittivi vincoli ambientali.
Questo progetto di tesi è focalizzato sullo sviluppo di nanocatalizzatori supportati a base di ossidi di elementi di transizione tramite tecniche Chemical Vapor Deposition e Sputtering. La sintesi dei nanomateriali di interesse sarà affiancata da un’estesa attività di caratterizzazione e dalla validazione funzionale nella produzione di idrogeno fotoassistita (a partire da opportune soluzioni acquose o per via fotoelettrochimica).

Sviluppo di nanosistemi funzionali per la rivelazione di gas tossici ed infiammabili
Il presente progetto di tesi sarà finalizzato allo sviluppo di innovativi processi CVD per la realizzazione di nanomateriali a base di ossidi di elementi di transizione. Il progetto sarà articolato in più fasi di lavoro, consentendo allo studente di familiarizzare con varie tecniche di analisi utili anche in vista della sua futura carriera, e prevederà: i) la messa a punto del processo CVD per i nanomateriali di interesse; iii) la loro caratterizzazione chimico-fisica; iv) il testing delle loro proprietà funzionali in sensori di gas per la rilevazione di analiti tossici e/o infiammabili, di interesse per la salvaguardia dell’ambiente e della salute umana.

Curriculum Vitae
Nato nel 1972, D. Barreca si è laureato in Chimica presso l'Università di Padova (110/110 e lode) nel 1996 ed ha conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze Chimiche nel 2000. Dopo una borsa Post-Dottorato, è diventato Ricercatore presso l’Istituto CNR-ISTM nel 2001 e Primo Ricercatore nel 2002. In tale posizione si trova tuttora presso l’istituto CNR-ICMATE, sede di Padova. Nel 2014 ha ottenuto l’Abilitazione Scientifica a Professore di I fascia per i Settori Scientifico/Disciplinari 03/B1 e 03/B2. Nel 2016 è stato dichiarato idoneo al Profilo di Dirigente di Ricerca CNR (macroaree: Scienze Chimiche e Scienze Fisiche). Dal 1999 ha svolto attività didattica per vari corsi di laurea dell’Università di Padova - tra cui laurea Magistrale in Chimica (Chimica Inorganica Avanzata, Chimica Inorganica 3) e lauree triennali per la Facoltà (poi scuola) di Agraria (Pre-corso di Chimica Generale, Chimica Generale ed Inorganica e relative esercitazioni). Dall’A.A. 2014-15 è professore a contratto nonché responsabile del corso integrato di Chimica Generale e Inorganica e Chimica Fisica per la laurea triennale in Scienze e Tecnologie per l’Ambiente. Ha inoltre tenuto corsi e seminari per varie Scuole di Dottorato ed è stato membro (o external referee) di commissioni nazionali/internazionali per il conseguimento del titolo di Dottore di Ricerca.
L’attività di ricerca del Dr. Barreca si sviluppa nel settore della chimica inorganica, con riferimento alla fabbricazione di nanosistemi multifunzionali a base di metalli-ossidi (film, compositi, nanofili,…) mediante tecniche da fase vapore per applicazioni in sensoristica, energetica e fotocatalisi, con particolare riguardo alla produzione di H2 sia mediante fotocatalisi diretta che per splitting fotoelettrochimico dell’acqua. Tale attività è documentata ad oggi da 319 lavori, dei quali: i) 209 articoli su riviste ISI; ii) 90 manoscritti non-ISI; iii) 18 lavori su atti di conferenze; iv) 2 capitoli su libri internazionali, nonché alcuni brevetti, ed oltre 360 comunicazioni a congressi poster, orali e ad invito. Per i risultati conseguiti, il Dr. Barreca è stato insignito di vari riconoscimenti, tra cui il Premio Internazionale “Vincenzo Caglioti” – Accademia Nazionale dei Lincei (2008), il Premio per risultati strategici/di eccellenza - CNR (2009), ed il Premio SAPIO Junior per la Ricerca Italiana (2010).
D. Barreca è stato responsabile locale di progetti nazionali ed EU (FP7-ITN and NMP) e di contratti industriali, ed è membro dell’International EUROCVD Board. Inoltre, è/è stato relatore/ supervisore/co-supervisore di tesi di laurea e Dottorato in Scienze Chimiche/Scienza dei Materiali, nonché responsabile di formazione di dottorandi e post-doc. Il Dr. Barreca è Editore Europeo delle riviste ISI Journal of Nanoscience & Nanotechnology (dal 2013) e Nanoscience & Nanotechnology Letters (dal 2008), Associate Editor di Surface Science Spectra e membro dell’Editorial Board di Advanced Chemistry Letters. Inoltre è stato membro del Comitato Scientifico/organizzatore di vari congressi/simposi, tra cui EUROCVD17 (Austria, 2009), ICACC (USA, 2013), CIMTEC (Italia, 2014), and E-MRS (Strasburgo, 2013; Varsavia, 2016). Ha operato quale valutatore del Chemical Sciences Panel - Institutes of the Czech Academy of Sciences e per l’agenzia ANVUR, nonché quale referee per vari progetti di ricerca nazionali/internazionali, per oltre 140 riviste ISI, nonché per book proposals di diverse case editrici.

Aree di ricerca
L’attività di ricerca scientifica del Dr. Barreca si sviluppa nel settore della chimica inorganica, con riferimento allo sviluppo di nanosistemi multifunzionali a base di metalli-ossidi per applicazioni in sensoristica, energetica e fotocatalisi, con particolare riguardo alla produzione di idrogeno. L'attività scientifica è documentata da 241 lavori, dei quali: i) 152 articoli su riviste ISI; ii) 71 manoscritti non-ISI; iii) 13 lavori su atti di conferenze nazionali; iv) 1 capitolo su libro; v) 4 brevetti, ed oltre 280 comunicazioni a congressi.

Pubblicazioni

• D. Barreca, G. Carraro, V. Gombac, A. Gasparotto, C. Maccato, P. Fornasiero, E. Tondello
“Supported metal oxide nanosystems for hydrogen photogeneration: quo vadis?”
Advanced Functional Materials, 2011, 21, 2611

• A. Gasparotto, D. Barreca, D. Bekermann, A. Devi, R.A. Fischer, P. Fornasiero, V. Gombac, O.I. Lebedev, C. Maccato, T. Montini, G. Van Tendeloo, E. Tondello
“F-Doped Co3O4 Photocatalysts for Sustainable H2 Generation from Water/Ethanol”
Journal of the American Chemical Society, 2011, 133, 19362

• A. Gasparotto, D. Barreca, C. Maccato, E. Tondello
“Manufacturing of inorganic nanomaterials: concepts and perspectives”
Nanoscale, 2012, 4, 2813

• Q. Simon, D. Barreca, A. Gasparotto, C. Maccato, T. Montini, V. Gombac, P. Fornasiero, O.I. Lebedev, S. Turner, G. Van Tendeloo
“Vertically oriented CuO/ZnO nanorod arrays: from plasma-assisted synthesis to photocatalytic H2 production”
Journal of Materials Chemistry, 2012, 22, 11739

• G. Carraro, C. Maccato, A. Gasparotto, T. Montini, S. Turner, O.I. Lebedev, V. Gombac, G. Adami, G. Van Tendeloo, D. Barreca, P. Fornasiero
“Enhanced hydrogen production by photoreforming of renewable oxygenates through nanostructured Fe2O3 polymorphs”
Advanced Functional Materials, 2014, 24, 372

• D. Barreca, G. Carraro, A. Gasparotto, C. Maccato, M.E.A. Warwick, K. Kaunisto, C. Sada, S. Turner, Y. Gönüllü, T.-P. Ruoko, L. Borgese, E. Bontempi, G. Van Tendeloo, H. Lemmetyinen, S. Mathur
“Fe2O3-TiO2 nano-heretostructure photoanodes for highly efficient solar water oxidation”
Advanced Materials Interfaces, 2015, 2, 1500313

• A. Mettenbörger, Y. Gönüllü, T. Fischer, T. Heisig, A. Sasinska, C. Maccato, G. Carraro, C. Sada, D. Barreca, L. Mayrhofer, M. Moseler, A. Held, S. Mathur
“Interfacial insight in multi-junction metal oxide photoanodes for water-splitting applications”
Nano Energy, 2016, 19, 415

• D. Barreca, G. Carraro, A. Gasparotto, C. Maccato, M.E.A. Warwick, E. Toniato, V. Gombac, C. Sada, S. Turner, G. Van Tendeloo, P. Fornasiero
“Iron-titanium oxide nanocomposites functionalized with gold particles: from design to solar hydrogen production”
Advanced Materials Interfaces, 2016, 3, 1600348

• C. Maccato, L. Bigiani, G. Carraro, A. Gasparotto, R. Seraglia, J. Kim, A. Devi, G. Tabacchi, E. Fois, G. Pace, V. Di Noto, D. Barreca
“Molecular engineering of Mn(II) diamine diketonate precursors for the vapor deposition of manganese oxide nanostructures”
Chemistry-A European Journal, 2017, 23, 17954

• C. Maccato, L. Bigiani, G. Carraro, A. Gasparotto, C. Sada, E. Comini, D. Barreca
“Toward the detection of poisonous chemicals and warfare agents by functional Mn3O4 nanosystems”
ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10, 12305

• D. Barreca, F. Gri, A. Gasparotto, G. Carraro, L. Bigiani, T. Altantzis, B. Žener, U. Lavrenčič Štangar, B. Alessi, D. Babu Padmanaban, D. Mariotti, C. Maccato
“Multi-functional MnO2 nanomaterials for photoactivated applications by a plasma-assisted fabrication route”
Nanoscale, 2019, 11, 98

• A. Gasparotto, C. Maccato, G. Carraro, C. Sada, U. Lavrenčič Štangar, B. Alessi, C. Rocks, D. Mariotti, A. La Porta, T. Altantzis, D. Barreca
“Surface functionalization of grown-on-tip ZnO nanopyramids: from fabrication to light-triggered applications”
ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11, 15881

Insegnamenti dell'AA 2019/20
Corso di studio (?) Curr. Codice Insegnamento CFU Anno Periodo Lingua Responsabile
IF0320 COMUNE SC01122479 12 I Anno (2019/20) Primo
semestre
ITA DAVIDE BARRECA