Tecnologie

L’ottimizzazione dei processi metallurgici risulta oggi cruciale per la progettazione e sviluppo di materiali avanzati in grado di operare e resistere in condizioni estremamente aggressive quali quelle di impianti di produzione di energia, fonti rinnovabili, reattori nucleari di nuova generazione, elettronica avanzata, trasporto a terra, avionica e aerospazio, catalisi, biomedicali, ecc.

Tecniche deposizione da soluzione chimica di precursori metal-organici hanno permesso la ricerca e lo sviluppo di strati sottili ossidi semplici e composti come Pb(Zr,Ti)O3, e Al2O3, fino all’applicazione industriale in dispositivi piroelettrici o capacitori. Le tecniche di deposizione usano spin-on o dip-coating. I vantaggi di queste tecniche sono:

(i) bassi costi di apparecchiatura e di reattivi

(ii) deposizione su larghe aree

(iii) basse temperature di cristallizzazione

Lo sviluppo dei polimeri si sta avvicinando ad una nuova fase di avanzamento in cui le nuove funzionalità, soprattutto in combinazione con polimeri conduttivi e nanomateriali, sono più efficaci. In tale contesto, lo studio dei nuovi composti è la chiave per consentire lo sviluppo di tecnologie dirompenti come l’additive manufacturing. L'aumento della conduttività elettrica apre la strada a una nuova classe di oggetti da prototipare a basso costo con un elevato livello di personalizzazione.

La sostituzione di monomeri di derivazione fossile nei materiali termoindurenti è fondamentale per far fronte ai problemi di impatto ambientale legati all’uso delle resine tradizionali. Il gruppo di ricerca ha sviluppato un protocollo di preparazione di resine termoindurenti a partire da oli vegetali con differente composizione, in sostituzione dei tradizionali monomeri. I materiali ottenuti hanno un contenuto di carbonio di origine naturale che supera l’80%.

I quarzi di tipo a tuning fork sono impiegati nella microscopia a scansione di forza atomica (AFM), e alcune tecniche derivate, come sensori ad elevata sensibilità delle interazioni, sia di tipo conservativo che dissipativo, della sonda nanometrica del microscopio AFM con la superficie in indagine. Tuttavia, nella risposta del sensore i contributi dei due tipi di interazione risultano  convoluti, non consentendo di effettuare misure pienamente quantitative delle grandezze di interesse.

La proposta consiste in un sensore quantistico basato su un risonatore superconduttore. Il principio di funzionamento del sensore sfrutta la crescita esponenziale della suscettibilità in prossimità di una transizione di fase critica, attraverso la quale il sistema passa rapidamente da uno stato di equilibrio ad uno di forte emissione, in risposta a deboli segnali elettromagnetici. Il sensore permette quindi di rilevare la presenza di segnali nelle microonde o nelle frequenze radio, con una sensibilità che raggiunge il limite di detezione di singolo fotone.

Il nostro Istituto sviluppa sensori a basso costo su substrato plastico per la rilevazione di gas e composti organici volatili (VOCs). I dispositivi in questione rappresentano il prodotto della combinazione di molteplici tecniche di fabbricazione, facilmente scalabili, con materiali attivi, quali ossidi metallici nanostrutturati e miscele di nanostrutture decorate con nanoparticelle metalliche, che assicurano un’elevatissima sensibilità agli analiti in esame (nell’ordine delle centinaia di ppb).

La tecnologia si riferisce allo sviluppo di un’innovativa sorgente di plasma (gas ionizzato) operante a pressione atmosferica e a bassi livelli di potenza elettrica. Mediante tale sorgente è prodotto un plasma freddo, caratterizzato da una temperatura ionica molto inferiore a quella elettronica. La parziale ionizzazione di un flusso di elio è ottenuta grazie all’applicazione di una tensione variabile (radiofrequenza) tra due griglie parallele poste in direzione perpendicolare a quella del flusso stesso.

Recentemente, è stato dimostrato che la spettroscopia Raman può svolgere un ruolo fondamentale per coadiuvare il lavoro dell’anatomopatologo permettendo di effettuare classificazione di campioni oncologici con accuratezza praticamente del 100% nella diagnosi oncologica.

Nel campo della medicina di precisione e rigenerativa, nelle terapie mirate (ad es. terapie antitumorali e antimicrobiche), e nelle applicazioni nei settori cosmetico e nutraceutico è importante disporre di sistemi di nano-delivery sempre più sicuri, efficienti e specifici.