Tecnologie

Il Q-PLL è un circuito nonlineare che può mantenere un aggancio quando è forzato da due frequenze incommensurabili.

La frequenza di aggancio è una terza frequenza selezionata parametricamente tra quelle previste dalla teoria della risonanza di tre frequenze nei sistemi dinamici. In particolare, la frequenza di aggancio forma, insieme alle frequenze forzanti, una risonanza di tre frequenze che è strettamente legata alla percezione dell'altezza dei suoni nell'apparato auditivo. 

La tecnologia riguarda la realizzazione di antenne ottiche planari composte da film sottili in metallo e materiali dielettrici per l’efficiente direzionamento della luce emessa da sorgenti luminose, quali molecole fluorescenti e bio-marcatori. Si compongono di uno strato riflettore, adiacente al substrato, ed uno direttore, semiriflettente, tra i quali è posizionato l’emettitore, integrato in uno strato omogeneo dielettrico.

I dispositivi di rilevazione della presenza di molecole d’interesse (analiti) hanno goduto di un rinnovato slancio per l’introduzione di elementi biologici (biosensori). La loro elevata specificità è utilizzata in svariati campi, dal monitoraggio ambientale e la bio-medicina fino alla tutela e la promozione dei prodotti agroalimentari. Tuttavia, l’alto costo di produzione e la poca compatibilità a campionamenti di massa (high-throughput) talvolta ne limitano l’utilizzo.

La drammatica emergenza sanitaria mondiale per la pandemia dovuta al SARS-CoV-2 richiede nuovi dispositivi diagnostici, in grado di identificare la presenza del virus nei campioni biologici dei pazienti. In tale direzione, lo sviluppo di un test innovativo a basso costo, che fornisca l’esito entro pochi minuti, riproducibile e che possa rivelare la presenza diretta anche di poche particelle virali, sarebbe di fondamentale importanza per il monitoraggio e il contenimento della pandemia.

Abbiamo sviluppato un composito ibrido organico-inorganico costituito da una 2D-perovskite (2D-PVK) e un copolimero. A temperatura ambiente il composito è altamente trasparente nella regione visibile con trasmittanza > 90%. A temperature più elevate, il movimento delle catene polimeriche rilascia i precursori della PVK, consentendone la formazione, che si traduce in un film colorato. Il colore cambia in base al valore 'n' della PVK. La PVK con n=1 inizia a colorare a 70°C, raggiungendo un ∆Tmax = 91,5% a 510 nm.

Il dispositivo portatile ha lo scopo di valutare l’esposizione ai campi elettromagnetici prodotti da una apparecchiatura di risonanza magnetica. Il dispositivo (dosimetro) permette di approfondire l’analisi e lo studio dei problemi relativi all’esposizione degli operatori, a partire dagli aspetti tecnico-scientifici correlati all’esposizione, consentendo di realizzare un manuale di buone pratiche (best pratices) nonché di migliorare la formazione professionale degli operatori.

Presso il laboratorio VisLab di IMM è presente un micro-spettroscopio Raman di ultima generazione in grado di effettuare misure vibrazionali ad alta risoluzione spaziale e spettrale, a temperatura controllata e in fast-imaging, per raccogliere informazioni e mappature chimico-fisiche sui campioni senza necessità di preparazione e alterazione degli stessi, dunque per studi non distruttivi e in condizioni di operatività dei sistemi.

La tecnologia dei transistor organici a film sottile (OTFTs) è adatta per applicazioni di elettronica su larga area, elettronica “usa-e-getta” ed applicazioni “Internet of Things”. I circuiti che impiegano OTFTs possono essere realizzati con tecnologie di stampa molto economiche. Il comportamento elettrico di questi dispositivi è profondamente diverso da quello dei MOSFETs in silicio e per la progettazione di circuiti diventa necessario usare dei modelli compatti specifici per gli OTFTs.

Il modulatore optomeccanico a metasuperficie è un dispositivo atto a modulare ampiezza, fase e polarizzazione di un fascio di radiazione elettromagnetica, indipendentemente, o simultaneamente, secondo percorsi prescritti nello spazio dei parametri (ad esempio, per quanto riguarda la polarizzazione, percorsi sulla sfera di Poincaré).

La piattaforma permette l’utilizzo di una rete di sensori con nodi sparsi su campi coltivati o nell’ambiente per il monitoraggio di parametri della pianta e/o di fattori ambientali vari. L'architettura prevede dei nodi LoRa per la comunicazione a medio raggio interfacciati con un centro stella NB-IoT per la comunicazione a lungo raggio. La piattaforma include un server web e un database MySQL per la memorizzazione e la consultazione dei dati. L'architettura della rete è scalabile, consentendo di adattarsi alla dimensione del territorio da monitorare.

La tecnologia proposta prevede la messa a punto di substrati SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) attivi concepiti per diagnostica di beni culturali. I substrati vengono preparati a partire da comuni fogli commerciali di ‘polishing film’, usati per la lappatura delle fibre ottiche, la cui rugosità intrinseca (compresa tra 48 e 1000 nm) favorisce l’effetto SERS.  Su questi film vengono depositate tramite Pulsed Laser Deposition (PLD) nanoparticelle di argento o di oro.

L’invenzione è un metodo di sintesi colloidale di nanomateriali di semiconduttori V-VI-VII non contenenti elementi tossici. Questo è il primo metodo in assoluto che consente di sintetizzare nanomateriali di semiconduttori ad anioni misti senza elementi tossici, tra i quali i nanocristalli di calcoalogenuri di bismuto, considerati fra i più promettenti candidati alle future tecniche di conversione dell’energia luminosa.

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.

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).

IMM ha realizzato una classe di sensori di tattili per la rilevazione del contatto con le dita o per la gestione di oggetti da parte di arti robotici (e-skin). Tali dispositivi, integrati su substrato ultra-flessibile e altamente conformabile possono essere utilizzati per rilevare la presenza di un oggetto per interagire con l’ambiente circostante, creare una rete di monitoraggio per le interazioni dirette uomo-macchina, costituire apparati di rilevazione biometrica del battito cardiaco o per realizzare sistemi indossabili per controllo remoto di robot o rover.