Tecnologie

Il Proof of Concept A.L.I.C.E. o “Actuators based on Light sensitive CompositE” mira allo sviluppo di materiali innovativi attraverso processi di stampa 3D/4D e li utilizza come attuatori nell'ambito del fotovoltaico, del solare a concentrazione, del solare termodinamico ed in altre applicazioni come deflettori ottici, microvalvole ottiche e switch ottici.

Proponiamo una tecnica ottica per il controllo veloce della presenza, sulle superfici esposte di persone o oggetti, di esplosivi e loro precursori, o droghe, o in generale sostanze non permesse in ambienti protetti: aeroporti, uffici giudiziari, luoghi di culto, eccetera. La tecnica permette fotografie bidimensionali, con tempi di esposizione < 1 sec, con l'indicazione delle sostanze bersaglio, e della loro posizione e quantità.

Compact-GC è un modulo analitico per la pre-concentrazione purge&trap e la separazione (gas)-cromatografica di un campione, realizzato interamente da componentistica MEMS. I due MEMS analitici (pre-concentratore e colonna GC) sono interconnessi da un manifold micro-fluidico, anche esso MEMS. Il manifold micro-fluidico, oltre ad interconnettere i due MEMS analitici, integra le micro-valvole che implementano il ciclo analitico.

I nanofili di silicio (SiNWs) sono strutture con diametri che possono variare da qualche decina a qualche centinaia di nanometri, e lunghezze che vanno da poche centinaia di nanometri a millimetri. I SiNWs sono realizzati presso i laboratori dell'IMM-CNR, sezione di Roma, con tecnologie di tipo bottom-up, come la deposizione PECVD (plasma enhanced chemical vapor deposition), a temperature di crescita sufficientemente basse (≤350°C) da essere compatibili con substrati plastici o vetrosi.

La presente invenzione concerne un sistema di analisi chimica portatile in grado di identificare sostanze chimiche in tracce (concentrazioni sub-ppm), anche in presenza di altre sostanze interferenti grazie alla selettività bi-dimensionale ottenuta dalla combinazione tra la tecnica di separazione Gas Cromatografica (GC) e la tecnica di analisi infrarosso fotoacustica (PA), in particolare ma non esclusivamente nella sua implementazione denominata “Quartz Enhanced Photo Acoustic Spectroscopy” (QEPAS).

L’elettrocromismo è una caratteristica optoelettronica di particolare interesse perché può essere sfruttato nella realizzazione di tecnologie come le finestre intelligenti (Smart Windows) per promuovere l’efficienza energetica, automotive, dispositivi sensoristici o di visualizzazione. I materiali elettrocromici cambiano le loro caratteristiche optoelettroniche, mostrando diverse colorazioni in funzione del campo elettrico applicato.

Proponiamo strumenti integrati per l’acquisizione, analisi, modellazione e ottimizzazione dei flussi dei visitatori in ambienti museali caratterizzati da frequenti congestioni e/o geometrie complesse. Il nostro intervento si divide in 4 fasi:

1) Acquisizione dati relativi ai percorsi seguiti dai visitatori nel museo, presenze nelle sale, tempi di permanenza, etc. L’acquisizione avviene tramite apposito sistema IoT, applicazione per smartphone o conteggio manuale.

Questa invenzione consiste in un metodo di interrogazione e lettura differenziale per sensori chimici basati su Risonanze Plasmoniche di Superficie (SPR). Il punto di partenza per l’applicazione del metodo è l’integrazione dell’unità sensibile SPR (chip) come elemento riflettente intermedio di un risonatore ottico Fabry Perot (FP).

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 tecnologia che si sta sviluppando aggiungerà capacità polarimetriche a camere ad immagine nel visibile e vicino ultravioletto, fornendo un dispositivo in grado di misurare simultaneamente i diversi stati di polarizzazione della luce incidente, senza bisogno di polarizzatori esterni. Ciò verrà realizzato aggiungendo degli strati sottili di materiali organici nanostrutturati in grado di assorbire luce con diversi stati di polarizzazione e di convertirli in diversi colori.

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.

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

Il Team di ricerca proponente, che opera presso CNR ISTEC, ha brevettato una tecnologia per la produzione degli Smart Polycrystals (SP), policristalli ceramici trasparenti a base di YAG, granato di Al e Y (Y₃Al₅O₁₂), drogato con ioni di terre rare e di metalli di transizione. Gli SP risolvono il problema della riduzione dell’efficienza nei sistemi laser a stato solido, causata dal riscaldamento disomogeneo dei monocristalli durante il processo di emissione.

Gli specchi per applicazioni spaziali, oltre ad offrire le necessarie caratteristiche ottiche, devono essere leggeri, resistenti alle sollecitazioni meccaniche del viaggio, ed insensibili alle escursioni termiche legate ai cicli luce-ombra. I materiali ottici standard soddisfano facilmente i requisiti ottici e termici, ma sono fragili, e necessitano di alti spessori (normalmente 1/6 del diametro).

Lo strumento in via di sviluppo consiste in uno spettrometro Raman portatile non convenzionale. Gli spettrometri Raman rilevano la composizione molecolare della superficie dei materiali, essenziale per la loro identificazione. La peculiarità dello strumento in oggetto consiste nell’acquisizione simultanea di spettri Raman a fuoco sulla superficie del materiale e a diverse distanze (offset) micrometriche dal punto di focalizzazione del fascio laser.