La Miniaturizzazione

La miniaturizzazione è una tendenza sin dai tempi antichi di rendere qualsiasi oggetto sempre più piccolo. Questa mania, ma per molti campi lavorativi sono una necessità, i continui avanzamenti e potenziamenti sono attuati nei  tempi moderni dalla tecnologia, nei campi: dei dispositivi ottici, dei dispositivi meccanici e per quelli elettronici.

Le ultime conoscenze a livello atomico, hanno permesso alle nanotecnologie di fare  passi da giganti verso la velocissima corsa alla miniaturizzazione. Questa pratica ha un continuo incentivo economico e sta raggiungendo, un importanza sempre maggiore anche nel mercato mondiale; infatti, molte delle aziende che hanno puntato in queste tecnologie stanno soffrendo meno la crisi economica.

Lorenza Taiti

Le Nanotecnologie. I Parte

Il termine “nanotecnologia” indica, tra gli addetti ai lavori, la manipolazione della materia a livello molecolare e supratutto atomico. Quindi  possiamo affermare che è una branca della scienza e della tecnologia che cerca di intervenire nell’intimo della materia. Infatti, le grandezze prese in considerazione a questo livello di tecnologia sono i nanometri.

Quindi, per chi si applica in questo campo, deve riuscire anche a progettare e realizzare dispositivi a queste dimensioni così tanto ridotte.

Le materie che operano in questo campo investigativo sono molte. Il primo elenco sarà delle discipline che si occupano di questa materia sia a livello di scienza di base e sia applicata, come: la chimica, la fisica, la scienza dei materiali, la biologia molecolare. I campi ingegneristici che si occupano di questo ramo del sapere sono: ingegneria elettronica, meccanica e chimica.

Chi si occupa di questa scienza, sa che ci sono due approcci principali: uno chiamato bottom-up: in questo approccio si ha l’autoassemblaggio delle molecole tramite i legami chimici, sfruttando i principi del riconoscimento molecolare. Realizzando attraverso questo metodo i materiali e i loro dispositivi.

L’altro metodo importante per indagare in questo campo è senza dubbio il top-down: che possiamo quasi definire l’approccio inverso da ciò che è stato descritto sopra e cioè, si costruiscono dispotivi o materiali macroscopici dando un attento sguardo alla miniaturizzazione a livello atomico.

Il nostro affascinante viaggio alla conoscenza di questa disciplina continuerà nei prossimi post.

Lorenza Taiti

 

Sparx-Feel. ParteII (Descrizione dell’impianto)

Il Progetto Sparx- Feel (Sorgente Amplificata di Radazione x e Free Elecrotron Laser) è un passo immenso in avanti della scienza e delle nanotecnologie che cercano di esplorare grandezze di misura sempre più piccole. Per capire all’interno della materia, cosa succede? Come è composta intimamente la materia? Domande davvero importanti che, ormai da secoli cercano risposte.

Ricordiamo che l’uomo ha avuto sempre la curiosità di capire come era composto il mondo, capire i diversi fenomeni che lo circondavano e soprattutto come siamo fatti e cosa si diventa dopo la morte. Risposte che per lungo tempo hanno cercato dare i filosofi (farò un post che parlerà della filosofia presocratica. Soprattutto su Leucippo e Democrito), in seguito  si è cercata nella scienza, ma con strumenti poco potenti che con il tempo si sono sempre più migliorati, tanto che adesso si è arrivati ad un avanzamento  importante della scienza.

Questo progetto tratta nello sviluppo di raggi x ultra brillanti come non sono mai stati concepiti è costruiti nel mondo. Questo progetto è stato finanziato dal Ministero della Ricerca MIUR e dalla Regione Lazio. Ed è stato possibile anche grazie alla collaborazione del CNR, ENEA, INFN e Università Tor Vergata. Questo impianto sarà costruito dentro al Campus di Tor Vergata, un impianto all’avanguardia. Ci sarà una larghezza di banda spettrale da 1nm a 10 nm, che arriverà ad una lunghezza temporale di1 a 100 FS. Ciò potra permette di ottenere un gran numero di applicazioni che fino a oggi sembravano del tutto inimmaginabili.

Questo progetto è possibile anche grazie all’Europa che con IRUVX  Consorzio – FEEL ha partecipato alla fase preparatoria di questo mega progetto. Altre importanti collaborazioni alle fasi preliminari di questo progetto sono stati: parte del ESFRI europeo Road Map, il quale al proprio interno raccoglie le maggiori strutture nazionali FEEL in Europa. La realizzazione di questo impianto  permette ai nostri centri di ricerca di poter collaborare nella Commissione europea X-FEEL impianto che si sta realizzando a DESY, AMBURGO.

Auguro a tutti un buon anno. Nel  prossimo post parlerò delle applicazioni di questo progetto.

Lorenza Taiti

 

Introduzione: Sparx-Fel e i Laboratori Interdisciplinari Integrati

Nel giorno 24 ottobre si è riunito il III Simposio, riguardante le nuove opportunità di ricerca nell’ambito delle bio e nanotecnologie.  Sono state un ciclo di giornate, che hanno riguardato lo studio del progetto sul Sparx-Fel, nei quali si sono ritrovati importanti ricercatori nell’ambito delle nuove tecnologie, che hanno esposto le prospettive delle nuove sorgenti  di radiazione basate sui Laser ad Elettroni Liberi.

Questi tipi di tecnologie, saranno disponibili in Italia ed in Europa, nei prossimi dieci quindici anni. L’importanza di questi Simposi sono dovuti anche al fatto dell’incontro fra scienza e tecnologia; infatti, ci sono stati presenti, sia esponenti importanti della ricerca e sia rappresentanti dell’industria.

Gli scienziati presenti hanno raccontato a che punto sono arrivate le ricerche oggi, e se ci saranno fondi in futuro, anche quello che vorrebbero riuscire a sviluppare nei prossimi anni nei laboratori. Mentre i rappresentanti delle industrie interessate a questo progetto hanno spiegato in cosa vorrebbero utilizzare queste scoperte.

Nei prossimi post racconterò in maniera più approfondito questo Simposio perché ritengo sia molto importante spiegare il futuro della ricerca in questo campo. Fondi permettendo.

Lorenza Taiti

Utilizzo del Carbonio: le tecniche. II Parte

Elencheremo alcune delle tecniche usate in laboratorio per lavorare il carbonio e anche per riuscire a progettare, modellare nuovi materiali di utilizzo come ad esempio “Le fibre di diamante”. Infatti, questo nuovo tipo di materiale è stato brevettato presso i laboratori sopra citati, da parte della Dottoressa Susanna Piccirillo,Vito Sessa, M. Rossi e la Professoressa M.L.Terranova. Stanno cercando anche di espandere e ricevere così il brevetto internazionale.

Alcune delle tecniche utilizzate sono: il C.V.D. che è la Deposizione Chimica da Fase di Vapore, che può essere indotta da un filamento caldo. Definita anche H. F. Questa deposizione chimica può essere indotta anche da microonde.

Esiste anche il metodo dello Spraying di polveri o fotoablazione, che sono dei trattamenti superficiali con dei laser pulsanti. In seguito, si ottengono delle deposizioni di film per sublimazione sotto vuoto. Da ciò, si può iniziare a spiegare, che la ricerca in questo campo sta studiando anche l’utilizzo di una nuova serie di materiali, mai utilizzati in precedenza, e sono Film nanocomposti a base di diamante, che sono la dispersioni di metalli, semiconduttori e ceramici che possiedono la matrice di diamanti, per riuscire ad ottenere questo risultato, i laboratori hanno progettato una forma di tecnica ibrida di C.V.D. (spraying di polveri), che permette di generare un’amplia serie di nanocomposti che sono o strati sottili di film oppure sono dei coating su substrati che possono essere: metalli e semiconduttori. Per ottenere ciò si prosegue attraverso le tecnologie richieste per le tecnologie e le nanotecnologie standard.

Lorenza Taiti

Utilizzazione e nuove scoperte del carbonio nella scienza

 Presso l’Università Tor Vergata si stanno svolgendo delle ricerche in ambito dei materiali e dei nanosistemi, sotto la guida della Professoressa Maria Letizia Terranova Persichelli. Queste ricerche trattano della sintesi e della progettazione di nanomateriali a base di carbonio con metodologie all’avanguardia in ambiente termodinamico in condizione di non-equilibrio.

Queste particolari condizione cinetiche di non stabilità che si vengono a costituire lungo il verificarsi di questi processi permette di far verificare il fenomeno di bloccare atomi di carbonio in configurazioni strutturali metastabili.

Questa metodologia fa sì che si possa riuscire a ricavare tanti materiali con differenti strutture chimico-fisiche e con funzionalità molto differenti.  Ciò ha permesso di poter progettare diversi  materiali nanostrutturati in base di carbonio con diverse importanti caratteristiche che li differenzia e tra questi sono: le proprietà chimiche che sono l’elevata inerzia e biocompatibilità, poi si riscontrano anche le proprietà meccanche che sono i film duri o autolubrificanti, importantissimi in questi materiali nanostrutturate anche le proprietà elettroniche che riguardano emissione di campo e la fotoemissione, ma da non dimenticare neanche le proprietà ottiche  trasparenza in larghe zone spettrali e la fotoluminescenza, importanti anche le proprietà elettriche della resistività modulabile e per terminare l’elenco non possiamo non citare la   prefigurazione della sintesi di coatings  che serve anche per le richieste di applicazioni per la  tecnologia avanzata.

Questo progetto viene portato avanti da un’equipe di ricercatori esperti in questo ramo, in quanto già da molti anni stanno procedendo verso questa branca del sapere.

Nel prossimo post racconterò il continuo di questa ricerca.

Lorenza Taiti

Che cos’è MINASlab

La ricerca nel nostro paese sta passando un periodo di vera crisi causata dai diversi tagli che vengono effettuati su questa parte del sapere, costringendo molti giovani ad espatriare per trovare migliori condizioni lavorative.

Ma per coloro o che rientrano nella propria patria e anche, per coloro che decidono di non voler allontanarsi dalla propria patria, le univesità e gli altri centri di ricerca si organizzano per poter costruire veri e prorpi centri del sapere scientifico.

Un esempio per tutti di eccellenza nel mondo scientifico, è costituito dai laboratori del MINASlab situati al Campus di Tor Vergata. Questo Progetto è stato concepito come una concentrazione di menti, idee sia nel campo della ricerca e sia nel campo tecnologico. Nel campo della micro e nanoelettronica, per i dispositivi ibridi innovativi, come:i polimeri- metallici, i superconduttori-dielettrici ed anche studi sui semiconduttori- metallici, e dell’ottica integrata.

Questo laboratorio è interdisciplinare infatti al suo interno si effettuano le ricerche sia negli ambiti riguardanti la fisica, la chimica ed anche l’ingegneria. La coordinatrice è la Professoressa Maria Letizia Terranova Persichelli e lo staff è composto da 40 unità tra professori e ricercatori.

La forza di questo laboratorio è senza dubbio le collaborazioni che è riuscita ad ottenere con i maggiori centri di ricerca in Italia e con l’Unione Europea. Per elencare alcune di queste cooperazioni sono a livello Europeo senza dubbio i pregitti svolti con l’E.S.A. e la E.U. Ricordiamo anche le collaborazioni ministeriali COFIN, FIRB, FIRS. Senza dimenticare gli Enti di Ricerca con i quali hanno svolto delle ricerche come: A.S.I., I.N.F.N., C.N.R., I.N.F.M.

Alcuni dei contratti industriali che hanno con: ALENIA AEREONAUTICA, GALILEO AVIOTICA, TELECOM, IMEC ed altri.

Si potrebbero elencare ancora molte altre collaborazioni, ma preferisco fermarmi, nei prossimi post approfondirò i diversi ambiti di ricerca che vengoono effettuati all’interno di questo laboratorio.

La forza del MINASlab è senza dubbio sono le apparecchiature e le competenze che permettono la fabbricazione dei campioni la loro caratterizzazione e la simulazione della modellistica teorica.

Esempi come questi fanno ben sperare per il futuro perchè se con delle risorse centellinate come quelle odierne riusciamo ad ottenere dei risultati del genere pensiamo se i governi oltre a promesse dessero realmente più fondi per la ricerca e all’università si potrebbe cercare maggiore riconoscimento nel mondo scientifico internazionale.

Ricordiamo che il progetto scientifico del MINASlab ha delle cooperazioni universitarie in ambito internazinale di tutto rispetto.

Lorenza Taiti 

Scienza e tecnologia: differenze

Ho deciso di affrontare l’argomento che riguarda la differenza tra la scienza e la tecnologia in quanto parlando con molte persone mi sono resa conto che c’è  confusione su questo argomento.

La scienza e di conseguenza chi si occupa di questa branca del sapere, si imbatte sempre su nuovi argomenti e nuove frontiere da conoscere e renderle note.

La tecnologia e quindi l’ingegreria, sono coloro che immagazzinano le nozioni rese note dalla scienza e cercano di capire come utilizzarle.

Di solito, si sente anche affermare che la scienza e la tecnologia sono saperi inscindibili, ma per coloro che si occupano di scienza sanno che non è così; infatti coloro che studiano ad esempio la fisica e la chimica sonno che le tre leggi fondamentali su cui si regge il sapere scientifico, sono le leggi galileiane sul moto e sulla gravitazione, non c’è stato bisogno di ingegreri; infatti sono serviti un piano inclinato e due sassolini ben levigati. Per quanto riguarda la genetica ricordiamo che Mendel piantò delle piantine della stessa specie, ma con fiori di colori diversi. Se non ricordo male le piantine furono quelle di fagioli. Anche in questo caso l’ingegneria non è servita per la formulazione della prima legge scientifica e alla base della genetica.

Infatti possiamo affermare che la scienza può vivere senza tecnologia, ma il contrario serebbe praticamente impossibile. Chi lavora all’interno dei laboratori sa bene che lo scienziato deve essere in grado anche di costruirsi alcune strumentazioni che servono per andare avanti in quella determinata ricerca, in quanto le conoscenze note fino a quel momento non riescono a far costruire le strumentazioni necessarie, allora il ricercatore deve essere in grado anche di fare tecnologia.

Con ciò non voglio affermare che la tecnologia non serve e chi si occupa di questa branca del sapere non serve, lungi da me questa idea, ma ho voluto soltanto spiegare la differenza tra la scienza e la tecnologia.

La prima serve per rendere noto le leggi e i materiali. La seconda basa le sue fondamenta sulle conoscenze sulla prima e la utilizza.

Un esempio lampante: Enrico Fermi ha scoperto l’energia atomica, mentre sono stati gli ingegneri coloro che hanno usato questa scoperta per costruire la bomba atomica. Quindi quando si parla di scienza dobbiamo essere in grado di distinguerla dalla tecnologia.

Lorenza Taiti 

SCIENZIATI AMERICANI SONO RIUSCITI AD INSERIRE LE NANOTECNOLOGIE NELLOSFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA SOLARE

   In questi giorni scienziati americani del gruppo industriale IBM hanno messo in atto un’importante ricerca, volta ad ottenere l’energia solare mediante la tecnologia fotovoltaica.

     Il team di scienziati guidati Supratik Guha ha ottenuto un grande risultato seguendo il seguente procedimento:

         Il primo passo è stato quello di voler imitare i bambini e cioè, partendo da quando essi giocando, incendiano una foglia mediante l’utilizzo di una lente d’ingrandimento, questi in realtà non fanno altro che concentrare i raggi provenienti dal sole in un determinato punto della foglia tanto che questa ad un certo punto prende fuoco.

         Così gli scienziati usando le nanotecnologie di cui l’IBM è possessore sono riusciti tramite una speciale lente d’ingrandimento a concentrare i raggi del sole su un cella solare dell’area di un cm quadrato, riuscendo a catturare ben 230W che è il quantitativo di energia più alto ad oggi captato da una cella di dimensioni così ridotte.

         Infine tale energia, è stata poi trasformata dalla speciale cella in ben 70W di energia elettrica utilizzabile che è di gran lunga ad oggi la resa più alta per una cella di dimensioni così ridotte.

     Per cui si può dire che gli scienziati americani hanno raggiunto l’importante traguardo di riuscire a raggiungere quantitativi di energia così alta, in uno spazio così ridotto e questo rapporto è sicuramente molto positivo soprattutto se dal laboratorio questa tecnologia si sposterà al commerciale.

     Perchè l’ottimizzazione del rapporto fra energia prodotta e spazio utilizzato per produrre può essere la chiave della convenienza economica e quindi della espansione di questa nanotecnologia fotovoltaica su vasta scala.

     Il risparmio verrebbe innanzitutto dalla diminuzione del numero dei componenti che servirebbero per organizzare una centrale di energia fotovoltaica e dall’aumento della resa con gli inevitabili vantaggi economici di ciò che ne deriverebbe da questo.

     Proprio dal punto di vista della resa secondo Supratik Guha, si può passare dagli attuali 200 sun che riescono ad ottenere una potenza di 20W ad un sistema a 2000 sun che riuscirebbero ad ottenere una potenza di 200W. Ed un sistema come questo, riuscirebbe a ridurre i numeri delle celle e quindi i componenti di un rapporto 10:1.

     Se questo importantissimo successo di laboratorio diventerà una realtà commerciabile, sicuramente saremo riusciti a compiere un importante passo per la salute del nostro pianeta e per la vincita della sfida dell’approvvigionamento energetico del futuro svincolato dalla inquinantissima fonte di energia che è il petrolio .

Tiziano Taiti

L’argomento di studio in scienza dei materiali

La Scienza dei Materiali è un campo basato principalmente sulla chimica e sulla fisica. Studia i materiali esistenti in natura e anche come usare i diversi stati di conduttibilità di un materiale. Infatti, studia anche a cosa possono servire i superconduttori. Studia la materia al microscopio, l’impatto con la natura, l’utilizzo economico ed industriale che  può avere un materiale.

Si lavora proprio per interagire nella costituzione della materia, infatti si opera sulle nanotecnologie. Importante è anche l’opera che gli specializzati della materia compiono nel campo scientifico dei materiali. La conoscenza riguardante le componenti strutturali-sensitivi che uno scienziato dei materiali può modificare sensibilmente con il cambiamento della composizione chimica e cambiare così la composizione atomica e molecolare del materiale, questo può avvenire attraverso l’uso delle nanotecnologie.

Il Materialista è colui che opera per migliorare la materia a livelli microscopici e vedere così i risultati di questi studi anche a livelli macroscopici. La Scienza dei materiali lavora sulla materia e soprattutto migliora o inventa nuovi materiali.

Lorenza Taiti