Dipartimento di Fisica

Recently entitled to the name of the renowned scientist Ettore Pancini (who taught here for about 20 years), the Physics Department  is currently the one with the largest number of academic staff among Physics Departments in Italy. The Department goal is the development of scientific culture and the academic training up to the Ph.D. level in its reference fields. The strength of the Department is the possibility to share within one single institution human and computing resources, Laboratories and infrastructures needed for the scientific, didactic, training and educational activities of its members. With more than 120 academic staff members and about 80 post-doc and Ph.D. students, covering all of the main Physics research fields, the Department  is currently involved in several collaborations with Italian as well as international research institutions. We cite here among others the ones with INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), and with CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), the Napoli section of INFN and the Napoli unit of CNR’s SPIN (Istituto Superconduttori, Matariali Innovativi e Dispositivi) being hosted inside the “Ettore Pancini” Department buildings.

Other collaborations include the Vesuvio’s Observatory (Osservatorio Vesuviano ,INGV), the Astronomical Observatory (Osservatorio Astronomico di Capodimonte, INAF) and the istitutes of CNR ISASI (Istituto di Scienze Applicate & Sistemi Intelligenti) and IMAA (Istituto di Metodologie per l'Analisi Ambientale).

Research output (2011-2013)

Data on the research output of the Department are extracted from the 2011-2013 Research activities Review (SUA-RD)

Staff

Data on the Department Staff is taken from the institutional website of the Italian Ministry of University and Research

Research Areas

The “Ettore Pancini” Physics Department is organized in six research units gathering together researcher working in closely related fields.

Research projects

PRIN: National Research Projects

  • Sviluppo di interferometri ottici ultra low-loss in regime ponderomotivo per la riduzione del rumore quantistico in rivelatori di onde gravitazionali e rivelazione ultrasensibile di piccole forze in sistemi micromeccanici. (resp. sc. E. Calloni)
  • Sviluppo di nuovi rivelatori e tecniche d’analisi per la sperimentazione con i fasci radioattivi dei Laboratories nazionali dell’INFN, con particolare riferimento al progetto SPES (resp. sc. G. La Rana)
  • L'Universo oscuro e l'evoluzione cosmica dei barioni : dalle survey attuali a Euclide (resp. sc. G. Longo)
  • Interfacce di ossidi: nuove proprietà emergenti, multifunzionalità e dispositivi per l'elettronica e l'energia (OXIDE) (resp. sc. L. Marrucci)
  • Sviluppo di tecnologie per l'ottimizzazione dell'accesso ai dati di LHC, trasferibili ad altri domini scientifici, mediante l'approccio del grid e del cloud computing (resp. sc. L. Merola)
  • Sviluppo di rivelatori di altissima efficienza ed eccellente risoluzione temporale, e delle tecniche sperimentali connesse, per lo studio della fisica del sapore e la ricerca di 'nuova fisica' nei decadimenti ultrarari dei mesoni K neutri mediante il potenziamento dell’apparato NA62 al CERN (resp. sc. F. Ambrosino)
  • Nucleosintesi in stelle di ramo asintotico: un approccio integrato. (resp. sc. G. Imbriani)
  • Fisica Astroparticellare Teorica (resp. sc. G. Miele)

FIRB e SIR

  • Nanostrutture ibride superconduttore-semiconduttore: applicazioni nanoelettroniche, proprietà topologiche, correlazione e disordine. (resp. sc. D. Stornaiuolo)
  • Tecniche fotoniche avanzate per la diagnosi precoce ed efficiente del cancro sia su scala cellulare sia molecolare (resp. sc. G. Rusciano)
  • Caratterizzazione delle proprietà ottiche dell'atmosfera nel vicino UV e sviluppo di modelli previsionali per studi sulla climatologia e per esperimenti sulla fisica dei raggi cosmici di altissima energia da terra e dallo spazio (resp. sc. L. Valore)
  • Roal: RecOnfigurable self-repairing and Adaptive high-speed Links Programma SIR 2014 (resp. sc.  R. Giordano)

PON (Public-Private national programmes)

  • PON GREEN-Materiali polimerici per la Generazione e il REcupero di ENergia da fonti rinnovabili (resp. sc. A. Andreone)
  • PON ORCHESTRA-ORganization of Cultural HEritage for Smart Tourism and Real-time Accessibility (resp. sc. P. Maddalena)
  • PON MONICA "MONitoraggio Innovativo per le Coste e l’Ambiente marino “ (resp. sc. A. Sasso)

EU Research Projects

  • ISWA: Immersion in the Science Worlds through Arts –Seventh Framework Project (resp. sc. E. Balzano)
  • INSTEM-Inquiry Network for Science Technology Engineering Mathematics education -Seventh Framework Project (resp. sc. E. Balzano)
  • GENOVATE: Transforming organisational culture for gender equality in research and innovation -Seventh Framework Project (resp. sc. O. Pisanti)
  • ChReact: Chain Reaction: A Sustainable Approach to Inquiry Based Science Education -Seventh Framework Project (resp. sc. L. Smaldone)
  • FOXIDUET:Functional OXides Interfaces charge Dynamics under Ultrafast Electric Transients -Seventh Framework Project (resp. sc. L. Marrucci)
  • ‘SHale gas Exploration and Exploitation induced Risks — SHEER’ – Horizon 2020- (resp. sc. A. Zollo)
  • Progetto “EPOS Implementation Phase” -Horizon 2020 – (resp. sc. G. Festa)
  • PSR MIDICAST "MIcroonde per la DIsinfesta CAStagne zione delle CAStagne" (resp. sc. R. Massa)
  • POR FESR 2007-2013 Metodologie Innovative per la diagnostica delle proprietà viscoelastiche delle secrezioni mucose in pazienti affetti da FIBROSI CISTICA (resp. sc. A. Sasso)
  • POR FESR 2007-2013  LASPRINT, LASER FOR PRINTING - Sportello dell'Innovazione 2014 – (resp. sc. A. Sasso)
  • POR FESR 2007-2013 QUBO, QUartz Crystal Immobilization - Sportello dell'Innovazione 2014 –(resp. sc. R. Velotta)
  • POR FESR 2007-2013 BIP - BioIndustrial Processes – (resp. sc. R. Velotta)
  • POR FESR 2007-2013 SIMAC, Sistema Innovativo di Monitoraggio Ambientale in Continuo - Sportello dell'Innovazione 2014 – (resp. sc. N. Spinelli)

Other projects

  • Progetti Fondi Regione Campania (L.R. 5/2002) - Strutture cristalline quasiperiodiche per cavità acceleratrici – (resp. sc. E. Di Gennaro); Progetto concettuale di una radiografia muonica del Vesuvio – (resp. sc. F. Ambrosino); Effetti delle onde a radiofrequenza UMTS (telefonia cellulare) sulla progenie di cellule umane danneggiate da radiazione ionizzante – (resp. sc. L. Manti); La fisica delle astroparticelle come strumento di investigazione dell'universo e delle interazioni fondamentali. – (resp. sc. O. Pisanti); Identificazione sperimentale di rumori fondamentali di rivelatori interferometrici terrestri di onde gravitazionali: il problema dei sensori ed attuatori a basso rumore – (resp. sc. R. De Rosa); Biosensori piezoelettrici a risposta in tempo reale per applicazioni ambientali e agro-alimentari (Fondazione con il Sud) (resp. sc. R. Velotta); 
  • Progetti in sinergia con altri Enti di Ricerca - Il Dipartimento è coinvolto in molteplici attività di ricerca realizzate in piena sinergia con gli Enti di Ricerca attivi nel campo della Fisica, attività che vedono coinvolti, spesso con responsabilità di coordinamento, membri del Dipartimento. Fra gli Enti che collaborano con il Dipartimento ricordiamo in particolare: Sezione di Napoli dell’ INFN: attività di ricerca in fisica subnucleare , astroparticellare, nucleare, teorica e attività di sviluppo tecnologico correlate; CNR-SPIN: attività di ricerca sperimentale e teorica nel campo della superconduttività, nanostrutture, materiali avanzati e applicazioni; Osservatorio Vesuviano-INGV: ricerca e monitoraggio geofisico e vulcanologico; Osservatorio Astronomico di Capodimonte-INAF: studio del Sole, dei corpi del Sistema Solare, delle stelle, del mezzo interstellare e delle galassie,della cosmologia, sviluppo di tecnologie innovative per osservazioni da terra e misure nello spazio. In particolare il progetto PRIN-INAF 2014, ‘Fornax Cluster Imaging and Spectroscopic Deep Survey: tracing baryonic and dark matter with small stellar systems in the cluster core and beyond’ è stato sviluppato in collaborazione con il Dipartimento (resp. sc. M. Paolillo).
  • National Institute of Health, USA (NIH, USA): "4D Nucleome Research" (resp. sc. Mario Nicodemi). Anno di partenza e durata: 30/09/2015-31/07/2020

Libraries, labs and facilities

Library

The R. Stroffolini library, located within the Department of Physics owns more than 26000 monographs and yearly subscribes  all of the most important papers in the field of Physics. It gives a fundamental support to the research activities of the Department. Its goal is to maintain, develop and spread its documental heritage (both digital and on paper) with particular reference to the areas of interest of the Department of Physics.

Laboratories

The Department hosts the following Labs:

  • Astroparticle Physics Labs: -Darkside Experiment (Search for Dark Matter)-Auger Experiment (Cosmic Rays Studies)-KM3Net Experiment (Neutrino Physics)-Cosmic Radiation Lab-Physics of Gravitation.
  • Subnuclear Physics Labs: -ATLAS-CMS (pp interactions at LHC)-Belle2 experiments lab (Flavour Physics at KEK2)-ATLAS-CMS remote control room-NA62 experiment (Rare K meson decays at CERN)-OPERA experiment-Automatic nuclear emulsion scanning Lab-Microelectronics Lab.
  • Lab common to both Subnuclear and Astroparticle Units: “Hangar” (large lab w motorized crane aimed at realization of large/complex detector)
  • Physics of matter Labs: Located in Monte S. Angelo: Laser Ablation-Biophotonics-Atomic Physics and Laser applications-MODA-Nano-Optics-Integrated Optics-Optics of materials-Nonlinear Optics-Amorphous Semiconductors-Nonlinear Optical Spectroscopy-Laser Spectroscopy and Optical Manipulation-STM. Located in Piazzale Tecchio (Via Claudio) High Frequency-Intense Magnetic Fields-Magnetic and Structural charachterization of novel materials-Deposition-X diffraction-Novel Magnetic materials and applications of Magnetoelasticity-Photolithography-Substrates functionalization –Electrical Measurements-Applied Optics Located in S. Giovanni a Teduccio (Cesma) -Measurement of suspended dust.
  • Nuclear Physics Labs: Archaeometry-Nuclear Astrophysics –EDEN (gamma and neutron detection array)-Biophysics (preparation-cells-image integration-microscopy-X-ray)-EXOTIC (physics of non-equilibrium systems)-Radioactivity (alpha spectrometry, high resolution gamma spectrometry)-Medical Physics –X-ray computer-aided tomography.
  • Physics of the Universe Labs: -Astrophysics-Applied Geophysics-Environmental Physics.
  • Fisica Teorica: -Didattica della fisica-Progettazione di esperienze in didattica della fisica; -Didattica Acustica e Elettronica-(DidAcel); -"Sistemi Complessi" (sistemi per l'acquisizione e il controllo automatico di dati sperimentali).
  • Theoretical physics labs: -Didatics of physics-Development and Preparation of experiments in didactics of physics-Acoustics and electronics- Automatic data acquisition systems

Main Research Facilities

  • Data Center RECAS - Centro di calcolo scientifico ad alte prestazioni, con 14 armadi rack, nodi di calcolo per un totale di 2.500 core, storage per un totale di 2 Pbyte, software di tipo Grid / cloud computing
  • Stazione di scansione automatica ad alte prestazioni - E' composta di 6 microscopi completamente automatici equipaggiati con telecamere di alta risoluzione (da 1 a 4
    Mpixel) e alto frame rate (300-400 frame/s), con sistema di movimentazione
    meccanica di alta risoluzione che consente il posizionamento sul piano
    orizzontale con precisione inferiore al micron.
  • Laboratorio criogenico - Il Laboratorio è collegato tramite due linee criogeniche indipendenti a due tank esterni da 3000 litri, rispettivamente per azoto e argon. L’impianto è corredato da due purificatori per argon liquido, un sistema di ricircolo gassoso con cartucce oxysorb e una pompa criogenica con filtro TRIGON per la purificazione dell’argon in fase liquida, entrambi equipaggiati con i sistemi ancillari necessari per il vuoto spinto e per la sicurezza.
  • Interferometro con sistema di isolamento sismico - Interferometro di tipo Michelson con elementi ottici sospesi a sistemi di attenuazione sismica multistadio e operanti in condizioni di alto vuoto.
  • Farm di calcolo dedicata ad esperimenti di Fisica dei Raggi Cosmici e test del Modello Standard - Computer Farm su GRID: 120 core + 130 TB spazio disco in locale: 100 core + 80 TB spazio disco
  • Telescopio "Ruggero De Ritis" - Telescopio del gruppo di Fisica dell'Universo destinato ad attività didattiche e di ricerca condotte presso il Laboratorio di Astrofisica.
  • Sistema laser amplificato a Ti:zaffiro con generatore parametrico per spettroscopia ottica non linea - Sorgente laser amplificata al femtosecondo modello LEGEND-ELITE della Coherent, con emissione di impulsi di 35 fs di durata, 4 mJ di energia ad 1 kHz di cadenza di ripetizione (o 4 W di potenza media per cadenze regolabili fino a 10 kHz), lunghezza d’onda centrale 800 nm, dotata di un amplificatore ottico parametrico TOPAS (Coherent) che emette nell'intervallo 1150-2600 nm. Utilizzata principalmente per spettroscopie ottiche non lineari, spettroscopia THz e ablazione laser.
  • Sorgente laser custom tipo PHAROS e amplificatore ottico parametrico tipo ORPHEUS - Sorgente laser compatta al femtosecondo nel vicino IR dotata di 2 stadi generatori di armoniche (515 nm, 343 nm, 257 nm) e un amplificatore ottico parametrico che emette nell'intervallo 220-2000 nm.
  • Magnetometro a Campione Vibrante (VSM) Oxford Instruments 9T Maglab - Esso è adatto per realizzare misure in un campo magnetico applicato fino a 9 Tesla e in un range di temperatura da 4 K a temperatura ambiente. Altre attrezzature integrate sono: 1) Fornace per effettuare misure magnetiche da 300K a 1000K; 2) Suscettometro AC con una gamma di frequenza 1Hz-1kHz; 3) Inserto per la caratterizzazione delle proprietà di trasporto e di effetto Hall.
  • Microscopia a Forza Atomica (AFM) Veeco Nanoscope IIIa - Esso è adatto per determinare la topografia superficiale del campione con risoluzione subnanometrica. Le modalità di funzionamento supportate sono in modo statico (Contatto) e dinamico (Tapping Mode). L'AFM è dotato di elettronica per effettuare microscopia a forza magnetica (MFM), che, utilizzando punte ferromagnetiche, è in grado di rivelare le strutture dei domini magnetici
  • Magnete superconduttore Cryogen Free (Cryogenic Ltd.) - Le caratteristiche tecniche sono: 1. Campo magnetico massimo: 10T; 2.Diametro della cavità di misura a temperatura ambiente: 150mm; 3.Omogeneità del campo magnetico: <0,2%, su di un Diametro Volume Sensibile DSV di 10 mm; 4.Tempo necessario per raggiungere il massimo campo (10T): <18min. Un inserto a temperatura variabile è presente, con le seguenti caratteristiche tecniche: 1.Temperatura minima di funzionamento: 2K
  • Lidar multiparametrico - Apparato per lo studio del particolato atmosferico, caratterizzazione dei fenomenti di trasportco gli effetti climatologici. Costituisce uno dei nodi della rete europea EARLINET ( European AeRosol LIdar NETwork), Acronimo: MALIA - Multiwevelength Aerosol Lidar Apparatus)
  • TOFMS - Apparato per lo studio del particolato prodotto nei sistemi di combustione.
  • Sistema micro-Raman multi-wavelength
  • Sistema di deposizione per ablazione laser con impulsi ultracorti - Il sistema si compone di una sorgente laser Nd:YAG con generatori di armoniche che fornisce impulsi di ~ 1 ps a 1057 nm, 300 fs a 527 nm e 263 nm, una camera da vuoto con accessori e una telecamera ICCD per misure di imaging ad alta risoluzione temporale (2 ns).
  • MODA (Modular facility for Oxide Deposition and Analysis) - Sistema modulare per la fabbricazione (per PLD) e la caratterizzazione (tramite AFM, STM, LEED, XPS) di film sottili di materiali ossidi.
  • Sistema di deposizione di film sottili tramite tecnica sputtering - Sistema costituito da camere da vuoto per la fabbricazione di film sottili e per la realizzazione di contatti sugli in geometrie differenti.
  • ISNet - Irpinia Seismic Network - Rete sismica ISNet gestita dall'unità di Sismologia (Gruppo di Fisica dell'Universo) del Dipartimento di Fisica - Federico II nata come rete sismica prototipale del Centro di Competenza AMRA, oggi società consortile AMRA scarl. (www.isnet.fisica.unina.it) e prodotti associati (bollettino sismico, sistema di Early Warning, dati in continuo, in tempo reale)
  • Apparato per microtomografia computerizzata a raggi X - Scanner per Computer Tomography con tubo a Raggi X a microfuoco (5 micrometri)40-150 kV, 0,5 mA; rivelatore flat panel per radiografia digitale CMOS con pixel di 50 micrometri di lato; ricostruzione tomografica FBP e iterativa. L'apparato è stato ideato per scansioni cone-beam della mammella per la diagnosi del tumore al seno.
  • Laboratorio Acceleratore - Il Laboratorio è in grado di fornire fasci di ioni positivi accelerati. Le sorgenti di ioni a disposizione sono una srogente a radiofrequenza ed una sorgente sputtering. La macchina acceleratrice è un Tandem TTT3 da 3.0 MV di tensione terminale. La stabilità della tensione di terminale è dell'ordine di 1keV. Il magnete di analisi fornisce una risoluzione in energia dell'ordine di 1 per mille. Sono a disposizione diversi punti di misura.

Third mission

The activities of the Department related to the so-called “third mission” are devoted to both public and private third parties included in the local social and economic scenario, and to the schools active in the region. Technology transfer is pursued via participation to consortia (AMRA,STRESS, Campania Bioscience, Napoli Attiva),  incubation of Spin-off activities (Advenced Lidar Applications S.r.l) , and third-parties commissioned research (both from public and private subjects). Intellectual properties are preserved via both national and international patent requests. Lifelong learning is performed within institutional projects and also at individual level. A relevant part of the third mission activities of the Department is devoted to the study of questions related to the gender gap in science, and in elaborating strategies for its overcoming, also in the context of European projects (GENOVATE).

Consorzi e associazioni per la terza missione: AMRA Analisi e Monitoraggio del Rischio Ambientale S.c.ar.l.; Sviluppo Tecnologie e Ricerca per l’Edilizia Sismicamente Sicura ed Ecosostenibile - STRESS S.c.ar.l.; Distretto Tecnologico Campania Bioscience S.c.a.r.l.; Napoli Attiva S.c.ar.l

Patents

  • COMBINED ION IRRADIATION AND RADIOGRAPHY DEVICE - 2013083333 - WO - 2013 - DURANTE Marco
  • CONVERTITORE DI MOMENTO ORBITALE IN MOMENTO DI SPIN PER LA POLARIZZAZIONE DI FASCI DI PARTICELLE - CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE - TO20111161 - IT - 2013 - MARRUCCI Lorenzo ; SANTAMATO Enrico
  • SISTEMA DI COMANDO ROTAZIONALE A CONTATTO RIPOSIZIONABILE. - BUONO MARIO; SECONDA UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI NAPOLI - NA20110031 - IT - 2013 - SPINELLI Nicola

Spin-off

  • Advanced Lidar Applications S.r.l.
  • RISS S.r.l. (Real-time Innovative Solutions for Seismology)

Lifelong Learning

The Department supports lifelong learning both at institutional level, and with individual efforts. Initiatives include (but are not limited to) contributions to open discussions and/or radiophonic and television talks and  participation to live shows and scientific events (e.g. Futuro Remoto).  High school students are met periodically in orienting seminars (Progetto Lauree Scientifiche). Environmental hazards consciousness is spread through specific projects (e.g. Progetto Radon). Several members of the department contribute to the “Federico II”  MOOC project (Federica) and to other projects alike (e.g. the PAILE project developed in collaboration with CalTech).