VASI Sebastiano

Intrappolamento ottico di Nanostrutture e loro caratterizzazione. La linea di ricerca riguarda diversi aspetti della nanoscienza, dalla crescita delle nanostrutture alla loro caratterizzazione e manipolazione con la luce ed è stata svolta all'interno del gruppo del “Nano Soft Lab” dell’IPCF-CNR di Messina. Nello specifico, le attività sono state focalizzate sullo studio delle proprietà di atomi e molecole e delle loro interazioni con la radiazione ottica, in particolare coerente e molto intensa, come quella dei laser. Ad esempio, la radiazione laser viene usata nella tecnica dell’intrappolamento ottico per la manipolazione di particelle e nanostrutture tramite “optical tweezers” ossia pinzette ottiche realizzate con l’uso di una sorgente laser di alta coerenza spaziale in un apparato a microscopio invertito. In questo modo è possibile bloccare sul fuoco di un obiettivo ad alta apertura numerica particelle microscopiche o sistemi biologici (cellule o parti di esse) e controllarne il movimento su scala micro- e nanoscopica. Il metodo permette di studiare le proprietà sia del corpo intrappolato che del mezzo circostante, misurando forze nel range dei picoNewton (trasduttori di forza) e proprietà elastiche su scala microscopica. Inoltre, ci si è anche focalizzati sull’intrappolamento con fasci polarizzati e misure di force sensing, attività accompagnate dalla “costruzione” di un nuovo setup sperimentale per misure con tecniche olografiche e studi sperimentali/teorici su laser e spettroscopia Raman relati all’intrappolamento ottico. Oltre a livello nazionale con collaborazioni tra CNR ed Università (es. Università degli Studi di Messina, Università della Calabria, CNR-IPCF Cosenza), ho avuto modo di collaborare anche a livello internazionale con realtà come l'University College London (Department of Physics and Astronomy) e l'University of Cambridge (Department of Engineering). Quanto appena detto viene valorizzato da pubblicazioni su riviste di notevole importanza come "Nature Communication" o "Optics Letters".

Open‑Source Data Analysis e Gamification per la Didattica della Fisica. L’attività di ricerca integra due filoni complementari: lo sviluppo e l’applicazione di strumenti open‑source per l’analisi dei dati in fisica, e l’innovazione didattica attraverso gamification e approcci game‑based per lo sviluppo di "scenari" per la didattica della Fisica (soprattutto sperimentale) con l'obiettivo di favorirne l'apprendimento in ambiente virtuale e a distanza. Da un lato, il lavoro è culminato nella pubblicazione del volume Open Source Tools for Physics Data Analysis: An Introduction (Springer, 2026), che presenta un’introduzione sistematica agli ecosistemi software liberi più diffusi nella ricerca scientifica - tra cui Python, NumPy, SciPy, Matplotlib, Pandas e le piattaforme Jupyter. Il libro mostra come l’impiego di strumenti aperti favorisca riproducibilità, trasparenza dei processi di analisi e accessibilità per studenti, insegnanti e ricercatori, includendo esempi applicativi in diversi ambiti della fisica, dall’analisi sperimentale alla gestione di grandi insiemi di dati. Parallelamente, un secondo asse di ricerca è dedicato allo studio e all’implementazione di tecniche di gamification nella didattica della fisica, con particolare attenzione al coinvolgimento degli studenti e al miglioramento della comprensione concettuale. I lavori pubblicati in questo ambito dimostrano come l’utilizzo di elementi ludici, dinamiche competitive e attività basate sul gioco possa aumentare la motivazione, l’interazione sociale e l’apprendimento attivo. Tra gli esempi più rilevanti vi è la progettazione di un’attività game‑based per l’insegnamento dell’effetto fotoelettrico, che permette agli studenti di esplorare concetti complessi attraverso simulazioni e processi decisionali tipici del gioco. L’integrazione di questi due filoni consente di sviluppare percorsi didattici innovativi che combinano strumenti digitali open‑source, analisi dati, simulazioni e contenuti gamificati. Tale approccio rende l’insegnamento della fisica più interattivo, inclusivo e orientato all’acquisizione di competenze trasversali fondamentali nella formazione STEM contemporanea, sia in contesti universitari che scolastici.

Sintesi e caratterizzazione di materiali. La linea di ricerca si dirama su molteplici attività. L'attività principale riguarda la produzione e studio/caratterizzazione di materiali a bassa dimensionalità (in particolare materiali 2D) e film sottili per diverse applicazioni tra le quali, ad esempio, quelle che possano garantire una migliore sostenibilità ambientale ed energetica. Si tratta di sistemi di grande attualità nel panorama scientifico mondiale grazie alle loro proprietà opto-elettroniche ed alla possibilità di produrli in dispersioni o soluzioni liquide (permettendo di fabbricare i dispositivi con tecniche a basso costo e potenzialmente utilizzabili su scala industriale). Nello specifico, le linee di ricerca si possono raggruppare in: 1. Studio delle proprietà strutturali, vibrazionali, termiche ed optoelettroniche di materiali funzionali per l’energia, anche in condizioni estreme (basse temperature, alte pressioni) 2. Fabbricazione e caratterizzazione di alcuni tipi di celle solari, sistemi per la conversione dell'energia solare in combustibili e supercondensatori. L’obiettivo principale è quello di contribuire alla comprensione dei meccanismi fisico-chimici alla base del funzionamento di tali materiali nel settore delle energie pulite e rinnovabili. Tale missione permette da un lato di concepire nuove soluzioni tecnologiche per migliorare le performances dei dispositivi, dall’altro di analizzare e comprendere processi fisico-chimici presenti anche in altri tipi di sistemi. Tra le altre attività troviamo: - impiego di tecniche spettroscopiche complementari per la caratterizzazione delle proprietà fisicochimiche di materiali geopolimerici. - realizzazione di strumentazione e sperimentazione di camere commerciali a sensori CMOS per misurare l'intensità di radiazione X, tramite accesso diretto alla matrice del sensore. Le attività sono svolte principalmente in collaborazione con il gruppo di ricerca "Micro e Nanosistemi" (MNS) ed i gruppi "Materiali Innovativi per l’Energia" (IME) e "Fisica Teorica e Sperimentale della Materia Condensata" (THEX) dell'Università di Messina. Oltre a livello nazionale, ho avuto modo di collaborare anche a livello internazionale con realtà come il Department of Neutron Physics (Nuclear Physics Institute (NPI) of the Czech Academy of Sciences (CAS), Husinec-Rez, Czech Republic) ed il Department of Macromolecular Physics, Faculty of Mathematics and Physics (Charles University, Prague, Czech Republic), ecc.

Studio delle proprietà chimico-fisiche di sistemi complessi e delle proprietà dinamiche e termodinamiche di acqua e soluzioni acquose. L'attività di ricerca, svolta presso il gruppo di ricerca del “Laboratorio di Fisica dei Sistemi Complessi” (CRSC) dell’Università degli Studi di Messina, è legata allo studio di proprietà termodinamiche di sistemi complessi tramite l’utilizzo di diverse tecniche, dedicandomi, in particolare, a studi sperimentali sull’acqua e sulla sua interazione con altri sistemi, come, ad esempio, proteine, alcoli, olii e carta antica, nell'intervallo di temperatura tra 200 K e 370 K per evidenziare il comportamento dei sistemi investigati. Oltre a livello nazionale con collaborazioni con Università di Firenze, Consorzio per lo Sviluppo dei Sistemi a Grande Interfase di Catania e Firenze, Istituto dei Sistemi Complessi del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Roma, ecc., ho avuto modo di collaborare anche a livello internazionale con realtà come il Department of Nuclear Science and Engineering (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge), il Center for Polymer Studies and Department of Physics (Boston University, Boston) ed il Department of Physics (Yeshiva University, New York). Quanto appena detto viene valorizzato da pubblicazioni su riviste di notevole importanza come "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)", "Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP)", "The Journal of Chemical Physics", ecc.