Lo studio della stabilità termica e del comportamento alla vaporizzazione di nuovi materiali candidati all'uso in applicazioni tecnologiche avanzate riveste grande importanza perché consente di determinare l'intervallo di temperature in cui un dato materiale può essere impiegato e il tempo di vita per il quale è prevedibile che mantenga inalterate le proprietà funzionali. In questo ambito, la spettrometria di massa con sorgente molecolare effusiva continua a ricoprire un ruolo centrale, in quanto permette di conoscere la composizione della fase vapore prodotta a seguito di riscaldamento e di misurare le pressioni parziali della varie specie in condizioni prossime a quelle di equilibrio termodinamico. Tra i materiali recentemente venuti all'attenzione della ricerca per le loro potenzialità applicative, quelli qui di interesse sono i liquidi ionici aprotici di tipo imidazolico (presentati come possibili sostituti green dei solventi organici volatili) e gli alogenuri di piombo e alchilammonio, sistemi ibridi organico-inorganici a struttura perovskitica dotati di ottime proprietà di efficienza di conversione dell'energia solare. Lo studio dei liquidi ionici qui proposto è finalizzato non soltanto a misurare l'entità della volatilizzazione del materiale e a determinarne le proprietà termodinamiche , ma anche ad identificare la modalità con cui essa avviene e, in particolare, la co-presenza di processi di semplice evaporazione e processi di decomposizione con produzione di specie volatili. Nel caso delle perovskiti, l'obiettivo è studiare i vari canali di decomposizione in funzione della temperatura e del numero e della natura dei sostituenti alchilici sul catione ammonio, anche allo scopo di identificare i composti termicamente più stabili e quindi più adatti ad applicazioni fotovoltaiche. In tutti i casi, si cercherà di valutare la presenza di effetti cinetici nei processi degradativi, mediante misure effettuate con fori di effusione di divesa impedenza.
L'aspetto innovativo della ricerca risiede in particolare nelle due caratteristiche seguenti, assicurate dalla tecnica massa-spettrometrica con sorgente effusiva:
1. La possibilità di identificare le specie prodotte in fase vapore dal materiale in esame in funzione della temperatura mediante l'analisi degli spettri di massa e delle curve di ionizzazione degli ioni positivi osservati. Questa capacità sperimentale consente di seguire simultaneamente il processo di evaporazione ed eventuali processi collaterali di decomposizione, e quindi di studiare la termodinamica di evaporazione pur in presenza di altri processi. Obiettivo, questo, non realizzabile con la maggior parte delle tecniche tensimetriche comunemente utilizzate.
2. La possibilità di studiare l'evoluzione dello spettro di massa, e dunque della composizione del vapore, al variare delle caratteristiche del foro di effusione e, con esse, della entità del flusso effusivo. Questa caratteristica della tecnica dovrebbe consentire di ottenere informazioni sulla cinetica dei diversi processi che si trovano in competizione: processi di semplice evaporazione congruente e processi di decomposizione termica.
In particolare, con riferimento al punto 2, l'analisi della letteratura mostra che mai in precedenza si è usato questo approccio sperimentale per ottenere informazioni sulla competizione cinetica dei processi di evaporazione e di decomposizione. Il gruppo proponente, che, come dettagliato nella sezione precedente, ha già usato questo approccio per lo studio delle perovskiti ibride, intende qui estenderlo per la prima volta ai liquidi ionici.