Caratterizzazione di transistor organici a effetto di campo come detector di raggi X

I semiconduttori organici sono alla base dell'elettronica organica, un campo di ricerca che negli ultimi anni ha coinvolto diversi gruppi di lavoro, sia a livello accademico che industriale. Diversi studi hanno portato all'idea di impiegare materiali di questo tipo come detector di raggi X, sfruttando la loro flessibilità meccanica, la facile fabbricazione di dispositivi su larga area e tramite tecniche a basso costo (es. stampa a getto di inchiostro) e le basse tensioni operative. In questa tesi in particolare si utilizzeranno degli OFET (Organic Field-Effect Transistor) a questo scopo, dimostrando la possibilità amplificare la sensibilità alla radiazione X e di pilotare le prestazioni del detector mediante l'applicazione della tensione all'elettrodo di gate. Presenteremo quindi uno studio sperimentale atto a caratterizzare elettricamente dei transistor realizzati con differenti semiconduttori organici, prima, durante e dopo l'esposizione a raggi X, in maniera da stimarne la sensibilità, le proprietà di conduzione intrinseche e la resistenza all'invecchiamento.

Characterization of blastic bone tissue through nanoindentation test

La colonna vertebrale è comunemente affetta da metastasi, che possono alterare le normali proprietà meccaniche dell’osso. Indagare gli effetti delle metastasi a livello nanostrutturale e comprendere la relazione tra quantità dell’osso, qualità dell’osso e proprietà meccaniche può migliorare la previsione della comparsa di fratture dovute alle metastasi. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di valutare le proprietà meccaniche, come durezza, modulo elastico, lavoro totale, lavoro elastico e lavoro dissipato del tessuto blastico. In questo lavoro, tredici provini dal nucleo di vertebre lombari affette da metastasi blastiche sono stati preparati e sono state effettuate nanoindentazioni su differenti gruppi di provini (tessuto trabecolare lamellare, tessuto blastico lamellare, tessuto blastico non organizzato) per indagare le potenziali differenze tra quelli con un’apparenza sana e quelli con un’apparenza metastatica. I risultati ottenuti dall’analisi statistica hanno mostrato che durezza e modulo elastico risultavano inferiori (4.1% e 3.5% rispettivamente) nei provini blastici non organizzati quando questi sono stati messi a confronto con provini lamellari. Similarmente, la durezza è risultata inferiore (4.1%) nei provini blastici non organizzati quando questi sono stati messi a confronto con quelli blastici lamellari. Inoltre, mediante un’analisi di correlazione, è stata trovata una relazione significativa tra il modulo elastico e la durezza nel caso dei provini blastici lamellari e blastici non organizzati. Infine, il lavoro totale è risultato maggiore (2.8%) nei provini blastici non organizzati quando questi sono stati messi a confronto con quelli trabecolari lamellari. In conclusione, i risultati di questo studio evidenziano l’importanza di indagare le proprietà meccaniche locali del tessuto blastico per valutare la competenza meccanica delle vertebre metastatiche a livello nanostrutturale.

Mechanical characterization of 3D bioprinted meniscus

Le lesioni del menisco sono le più comuni nella società di oggi: si verificano per un trauma meccanico o per cambiamenti degenerativi nella composizione dei tessuti. In caso di rottura o danneggiamento si interviene mediante riparazione del menisco, menisectomia parziale o totale, o allotrapianto, ma tali tecniche portano a degenerazione della cartilagine articolare, aumento dello stress sull'articolazione tibiale e infiammazione. Gli impianti di sostituzione presenti in commercio non riescono a ricreare il tessuto naturale del ginocchio o a prevenire malattie degenerative della cartilagine; si cerca quindi di creare un menisco meccanicamente e chimicamente simile a quello nativo. In questo studio è realizzato, tramite stampante 3D, uno scaffold di alginato e nanocellulosa, con condrociti umani al suo interno. Le cellule sono opportunamente coltivate, raggruppate a formare sferoidi di diverse concentrazioni (5000 e 10000 cellule/sferoide) e inserite all'interno di scaffold caratterizzati rispettivamente da 4000 e 2000 sferoidi/ml di inchiostro. Le loro proprietà meccaniche, insieme a quelle del campione costituito dal solo bio-inchiostro, sono caratterizzate mediante nanoindentazione. Un'analisi statistica (0.05% di significatività), ha appurato una differenza nelle proprietà meccaniche dei campioni con diverse concentrazioni di sferoidi, e tra questi e il campione senza sferoidi. Il modulo elastico e la durezza riscontrati (kPa): E=23.97±13.05, H=3.15±1.23 nel controllo negativo, E=35.34±7.28, H=4.37±0.79 nel campione da 2000 sferoidi/ml e E=49.28±9.75, H=5.44±0.87 nel campione da 4000 sferoidi/ml. In conclusione, la formazione di agglomerati di cellule e la loro introduzione all'interno di uno scaffold è possibile ed è un buon metodo per controllare il numero di cellule inserite, in termini di sferoidi. Gli organoidi contribuiscono al modulo elastico e alla durezza del campione, determinando un incremento e una maggiore equità nelle proprietà meccaniche.

Fabbricazione e caratterizzazione di transistor organici a effetto di campo come rivelatori di radiazione X

I semiconduttori organici presentano un enorme potenziale nella realizzazione di dispositivi scalabili su larga area su substrati flessibili, e depositabili da soluzione con tecniche a basso costo, adatti alla rivelazione diretta di radiazione ionizzante. Nella seguente tesi sono descritti i processi di fabbricazione e analisi delle prestazioni di transistor organici a effetto di campo per la rivelazione diretta di raggi X. Questi sono stati realizzati utilizzando due diversi semiconduttori organici come materiali attivi, bis-(triisopropylsilylethynyl)-pentacene, in breve TIPS-pn, e un suo derivato, bis-(triisopropylgermylethynyl)-pentacene, in breve TIPG-pn. Sono in particolare descritte la deposizione del semiconduttore organico, la caratterizzazione elettrica dei transistor fabbricati, con estrapolazione dei parametri di trasporto caratteristici, e la loro risposta quando sottoposti a radiazione X. Sono infine confrontate le performance dei rivelatori, suddivise per materiale attivo.