Tecnologie

Ai processi enzimatici di prima generazione, secondo il principio "singola reazione–singolo enzima", si preferiscono combinazioni di più enzimi in una catena produttiva, per la sintesi di composti ad alto valore aggiunto partendo da substrati semplici ed economici. Un requisito importante per ottenere il controllo nelle “reazioni enzimatiche a cascata” è la capacità di trasportare da un biocatalizzatore a quello successivo i vari intermedi, limitando al più possibile la diffusione di questi ultimi nel solvente.

In ottica di bioeconomia, l’innovazione prevede lo sviluppo di una piattaforma green di conversione di materie prime di origine biologica, come la frazione organica dei rifiuti, in molecole bio-based di valore, non trascurando la produzione di biometano. La logica è quella dei processi “a cascata” con l’integrazione di un pretrattamento termico innovativo seguito da una separazione di fase e da processi di conversione biologica.

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.

Il prototipo utilizza sensori di umidità del suolo che attraverso una misura della permittività dielettrica stimano il contenuto d’acqua nel profilo del terreno sulla base del quale è avviata l‘ irrigazione attraverso elettrovalvola comandate da relè. Il sistema è stato sviluppato utilizzando tecnologie OpenSource. Nello specifico per le componenti hardware si è utilizzato un single-board computer Raspberry PI 3B+ insieme a un 4G LTE Wi-Fi router e un convertitore modbus rs485/USB.

L'inserimento di programmi eseguibili all'interno di QR code è una nuova tecnologia, abilitante per molti contesti applicativi della vita di tutti i giorni. In tutte le condizioni in cui l'accesso a Internet risulti non disponibile, l'utilizzo di un QR code è limitato alla lettura dei dati in esso contenuti, senza nessuna possibilità di interazione.

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%.

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).

Sintesi su larga scala di nanoeterostrutture colloidali inorganiche di TiO2@WO3-x basate su eterogiunzioni multicomponente semiconduttore (TiO2)-plasmonico (WO3-x).

Proponiamo un sistema di spettroscopia innovativo compatto operante nell’ UV. L’ attuale versione, per gas, presenta una camera ottica tubolare in alluminio (lunghezza regolabile, attualmente pari a 20 cm), un LED UV economico commerciale; un rivelatore UV in SiC progettato e prodotto presso il CNR-IMM. Il team ha sviluppato la catena elettronica per la lettura remota wireless in tempo reale in grado di leggere correnti al pA, pur utilizzando componenti e tecnologie costruttive economiche.

Il software è basato su modelli matematici in grado di simulare l’andamento nel tempo dei diversi stadi di una popolazione di insetti infestanti a partire da dati ambientali raccolti da capannine meteo poste in una zona di interesse e a informazioni riguardanti lo stadio di sviluppo della pianta ospite. I modelli sono di due tipi: fenologico, che fornisce informazioni sulla suddivisione della popolazione in stadi in funzione del tempo e demografico che permette di conoscere anche l’abbondanza in ogni stadio in cui è suddivisa la specie.

L’anemometria basata sull’analisi delle caratteristiche di una scarica elettrica (scintilla) è applicata nel settore automotive attraverso la misura della tensione nel circuito secondario.

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.

La Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare allo Stato Solido (SSNMR) è oggi una delle tecniche più potenti per la caratterizzazione di materiali e sistemi solidi, ma anche di materiali cosiddetti “soffici”. Questa spettroscopia permette di caratterizzare in dettaglio le proprietà strutturali e dinamiche su ampie scale spaziali (0.1-100 nm) e temporali (10²-10^-11 s). Conoscere queste proprietà significa ottenere una conoscenza profonda di un materiale e orientarne il design e l’ottimizzazione.

La tecnologia proposta si basa sulla micro-fabbricazione di elettrodi capaci di generare onde acustiche superficiali (SAW) con frequenze ben definite, su substrati piezoelettrici. Il principio di funzionamento di un sensore ad onde acustiche superficiali è legato alla variazione delle caratteristiche dell’onda acustica che si propaga sul dispositivo (es. velocità dell’onda sul substrato, ecc.) causata dell’interazione con l’ambiente che lo circonda (es. interazione di un analita sulla superficie del dispositivo, deformazione del substrato stesso, ecc.).

Il monitoraggio ambientale è un campo in rapida crescita, sia in ambito accademico che industriale. L'uso dei wearable per il monitoraggio ambientale è una tecnica promettente, in quanto consente di raccogliere dati in modo continuo e completo. Il principale problema nell'utilizzo dei wearable per il monitoraggio ambientale è rappresentato dalle dimensioni e peso del sistema, nonché dall'elevato grado di specializzazione necessario per lo sviluppo di un dispositivo completo e funzionante.