Tecnologie

Lo sviluppo di alimenti funzionali è spesso limitato dai processi di produzione industriale. Ad esempio, per la produzione di alimenti da forno l’utilizzo di alte temperature di cottura determina denaturazione delle proteine, distruzione delle vitamine, alterazione degli acidi grassi, etc. La protezione di queste componenti è essenziale nella produzione deli alimenti senza glutine in quanto generalmente poveri in proteine e vitamine.

La proposta innovativa ruota attorno a un laboratorio didattico di robotica educativa, frutto di una ricerca sperimentale che mira a coniugare gli approcci educativi più tradizionali con l’uso della robotica. In particolare, si fa uso del robot educativo Thymio, progettato dall’EPFL, come mediatore del processo di apprendimento nel favorire il potenziamento della School Readiness.

Il mobile antisismico Lifeshell è un riparo sicuro in caso di sisma a forma di armadio, tavolo, scrivania o letto. Costruito con pannelli di legno a strati incrociati ad altissima resistenza, Lifeshell utilizza la naturale elasticità del legno e un sistema di connessioni metalliche già collaudato per edifici antisismici per assorbire le imponenti energie dei crolli da sisma.

Lo sviluppo di nuovi materiali con emissione nel vicino infrarosso (NIR, 700-1000 nm) rappresenta un importante ed indispensabile obbiettivo nel progresso tecnologico di componenti attivi per dispositivi OLED (anche flessibili), nei sistemi di sorveglianza, per la guida autonoma, nei sensori per visione notturna, nelle telecomunicazioni in fibra ottica e nei sistemi medicali. Per tutti questi campi manca ancora una tecnologia elettronica di riferimento OLED-NIR.

Presso IFN-CNR, in collaborazione con Politecnico di Milano-dipartimento di Fisica, abbiamo sviluppato approcci di microscopia Raman compatibili con lo studio e la caratterizzazione di campioni di interesse biologico e industriale. In dettaglio la nostra struttura ospita un microscopio Raman spontaneo confocale autocostruito e con le seguenti caratteristiche: due laser di eccitazione (660nm e 785nm), microscopio invertito (Olympus IX-73) e accoppiato a spettrometro/CCD Princeton.

Lo sviluppo degli strumenti per il genome editing ha rivoluzionato il modo in cui pensiamo e affrontiamo la genetica. L’utilizzo di Cas9 o delle sue varianti permette di agire su siti specifici del genoma umano inducendo delezioni ed inserzioni in maniera più o meno controllata. Negli ultimi anni è emersa una nuova classe di strumenti per il genome editing: i base editor (BE), frutto della fusione tra una Cas9 modificata, che serve per indirizzare il BE sul bersaglio, e una deaminasi attiva sul DNA, che media l’editing C>T o A>G.

NANOINCICLO è una tecnologia basata sull’utilizzo di ciclodestrine (CD) nanostrutturate per il biotrasporto mirato di farmaci quali antitumorali, farmaci  fotodinamici, antiinfiammatori, antivirali, antibatterici, nutraceutici e metalli con proprietà terapeutiche e diagnostiche. Le CDs di successo per la tecnologia proposta sono FDA-approved o in fase sperimentale pre-clinica avanzata e comprendono CDs monomeriche naturali e funzionalizzate, polimeriche e anfifiliche.

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 piattaforma permette l’acquisizione di dati da sensori commerciali e/o realizzati ad hoc. Attualmente il sistema è integrato in un dispositivo indossabile da polso (bracciale) nel quale sono stati implementati dei sensori di deformazione basati su elastomeri conduttivi per la rilevazione dei movimenti di mano/braccio/polso. La piattaforma integra al suo interno sensori inerziali che permettono di acquisire informazioni sui movimenti del soggetto. Un algoritmo di sensor-fusion permette la rivelazione avanzata dei movimenti (gesture, orientamento 3D).

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.

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.

Il procedimento consiste nel fabbricare membrane composite formate da una matrice polimerica che ingloba una carica di cristalli bidimensionali esfoliati secondo la tecnica avanzata wet-jet milling. Un materiale stratificato è micronizzato per mezzo di getti liquidi a pressione controllata. Materiali bidimensionali con spessore e dimensione laterale nanometrici sono dispersi in un fluido e veicolati all’interno di una matrice polimerica porosa con specifica morfologia.

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.

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