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Destinatari:

• Studenti del 3° anno di Ingegneria Elettronica & Informatica
• Studenti del 3° anno di Bioingegneria

Requisiti:

• Aver superato gli esami di Fisica 1 e Fisica 2. Non è richiesto aver superato l’esame di Fotonica (sebbene possa risultare utile).

Descrizione:

La rapida diffusione delle stampanti 3D le rende uno strumento alla portata di tutti. Una applicazione ancora poco (o nulla) studiata di questi sistemi risiede nella possibilità di usare strutture definite tramite stampa 3D per realizzare sistemi ottici con diverse applicazioni, specialmente nel campo della sensoristica (in diversi ambiti). Particolare interesse riveste poi l’utilizzo di polimeri biocompatibili e bioriassorbibili.

Allo stato dell’arte sfortunatamente i diversi produttori non conoscono le proprietà ottiche dei loro filamenti. L’attività di tesi sarà quindi incentrata sullo sviluppo di un apparato per la caratterizzazione ottica dei filamenti, e sulla realizzazione di misure di caratterizzazione degli stessi, al fine di gettare le basi per la realizzazione di chip ottici tramite stampa-3D.

Riferimento: Paolo Minzioni

Collaborazioni attive su temi correlati:

Dip. Ing. Civile ed Architettura (Prof. F. Auricchio, Prof. M. Conti)

Harvard Medical School & Massachusetts General Hospital (Prof. A. Yun)

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This thesis work will be placed within the framework of our research on nonlinear optical device using inter-modal (different spatial guided modes involved in the process of interest) effects. In particular the work is focused on the development of innovative, miniaturized, silicon photonic components with the ability of generating a wide range of new wavelengths (lambda=700 – 2500 nm). These signals can be used for a variety of applications such as sensing, telecommunications and computing techniques. The student is expected to carry out the design of the optical component using specialized software available at the integrated photonics laboratory  and the experimental characterization of already available devices or newly fabricated devices based on his/her own design (depending of time-scale constraints). This work is part of an international collaboration within the integrated photonic lab and other academic institutions, namely the University of Southampton and Glasgow University that carry out the sample fabrication.

Expected duration of the work*: MSc students (laurea magistrale): 6-8 months, BSc students (laurea triennale): 3-4 months

Reference person: Cosimo Lacava (cosimo.lacava@unipv.it)

Further readings:

[1] Lacava, C., et al. “Intermodal frequency generation in silicon-rich silicon nitride waveguides.” Photonics Research 7.6 (2019): 615-621.

*this is a generic indication, the effective duration will depend on several factors, such as the time commited by the student to the activity and the availability of the laboratory equipment.

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Silicon photonics is a technology that has allowed the miniaturization and the mass production of optical components. In this context we currently perform research to develop novel integrated all-optical components possessing the ability to mimic the functions of the human brain. In particular, in this thesis the student is expected to perform the design of optically activated neural networks using nonlinear silicon and silicon rich photonic components. The student is expected to carry out the design of the optical component using specialized software available at the integrated photonics laboratory  and the experimental characterization of already available devices or newly fabricated devices based on his/her own design (depending of time-scale constraints).

This research is performed in collaboration with the University of Southampton (sample fabrication) and Microsoft Research Cambridge (neural network specialists).

Expected duration of the work*: MSc students (laurea magistrale): 6-8 months, BSc students (laurea triennale): 3-4 months

Reference person: Cosimo Lacava (cosimo.lacava@unipv.it)

*this is a generic indication, the effective duration will depend on several factors, such as the time commited by the student to the activity and the availability of the laboratory equipment.

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Destinatari:

• Studenti del 3° anno di Ingegneria Elettronica & Informatica
• Studenti del 3° anno di Bioingegneria

Requisiti:

• Aver superato gli esami di Fisica 1 e Fisica 2. Non è richiesto aver superato l’esame di Fotonica (sebbene possa risultare utile)

Descrizione:

La microfluidica è un recente settore di ricerca che offre la possibilità di manipolare e analizzare ridotti volumi (nano-picolitri) di liquido. La possibilità di integrare diversi attuatori e sensori in un singolo chip microfluidico ha aperto la strada alla realizzazione di dispositivi chiamati Lab-on-a-Chip, ossia sistemi di piccole dimensioni in grado di svolgere diverse funzioni e analisi, anche in parallelo, su volumi ridotti di campione. Questa tecnologia sta avendo un forte impatto in diverse discipline, quali biologia, biofisica, chimica analitica e scienze dei materiali.

La ricerca attualmente condotta nel nostro laboratorio è rivolta alla progettazione e realizzazione di sistemi microfluidici per applicazioni in ambito biologico e reologico, ossia legate allo studio delle proprietà viscoelastiche dei materiali. Un’attività di tesi è incentrata sullo studio delle proprietà meccaniche di singole cellule, le quali vengono fatte scorrere in canali microfluidici e analizzate con tecniche ottiche e acustiche. Lo studio della risposta meccanica di singole cellule è attualmente di grande interesse in ambito biologico, data la forte relazione tra le proprietà meccaniche cellulari e l’insorgenza di particolari patologie, come il cancro. Una seconda attività di tesi è invece legata alla realizzazione di un dispositivo microfluidico per lo studio reologico di materiali complessi, come reti di DNA, materiali biologici sintetizzati in laboratorio e, in generale, materiali disponibili solamente in quantità ridotta e non misurabili con strumenti classici.

Riferimento: Paolo Minzioni, Valerio Vitali, Ilaria Cristiani

Collaborazioni attive su temi correlati:

Politecnico di Milano (Prof. R. Osellame)

Università di Milano (Prof. T. Bellini)

Istituto di Genetica Molecolare (IGM), CNR, Pavia (Prof. C. Mondello)

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Suitable for:

• Students of the 2° year of Electronics Engineering (Photonics Curriculum preferred, but not required)
• Students of the 2° year of Bioengineering

Requirements:

• None (it is assumed that the student will get familiar with the research topics on those aspects not previously covered during his/her studies)

Description:

Over the past years, microfluidics attracted the attention of the scientific community and opened new scenarios in different fields such as biology, biophysics and chemistry, thanks to the possibility of manipulating and analysing reduced sample volumes (nano-picoLiters). The great advances occurred in the fields of micromachining and microfabrication technologies allow the integration of multiple functionalities within a single microfluidic chip, thanks to the inclusion of different sensors and actuation mechanisms.

The research currently performed in the Integrated Photonics Lab is focused on the design and realisation of integrated microfluidic devices for biological and rheological applications, meaning the study of the viscoelastic properties of materials. A thesis activity concerns the measurement of the mechanical properties of single cells, which are made to flow along a microfluidic channel and are studied by means of optical and acoustic actuators. The study of the mechanical properties at single cell level is a hot topic in biology, due to the strong connections between the mechanical properties of cells and the emergence of diseases, such as cancer. A second thesis activity is instead focused on the realisation of an integrated microfluidic device allowing to measure the viscoelastic properties of complex media, such as DNA networks, biomaterials and, in general, fluids available only in small volumes and not measurable with standard instruments.

Reference people: Paolo Minzioni, Valerio Vitali,Ilaria Cristiani

Collaborations

Politecnico di Milano (Prof. R. Osellame)

Università di Milano (Prof. T. Bellini)

Istituto di Genetica Molecolare (IGM), CNR, Pavia (Prof. C. Mondello)

Suitable for:

• Students of the 2° year of Electronics Engineering (Photonics Curriculum preferred).

Requirements:

It is highly reccomended to have followed these courses: 

• Quantum Electronics and Nonlinear Optics.
• Industrial Laser Design.

Description:

Ultrafast lasers technology has rapidly progressed over the past two decades. Thanks to a continuous academic and industrial research, the cost and complexity of ultrafast lasers progressively decreased, making this technology available for a large, and rapidly increasing, variety of bio-medical and industrial applications. High power femtosecond diode-pumped lasers emitting in the 1 µm wavelength region are leading sources in this field. These laser systems usually rely on Yb-doped crystals or fibers as active media.

The thesis activity regards the investigation of new Yb-doped active materials and study innovative solutions for femtosecond high-power oscillators and amplifiers. This research field is characterized by a strong interconnection with the industrial laser market.

Reference people: 
Antonio Agnesi,
Federico Pirzio,
Riccardo Gotti

Collaborations

Bright Solutions