N E W S L E T T E R - Centro Italiano per le Nanotecnologie

Periodico
di informazione
sulle nanotecnologie
Numero 1
Aprile 2004
Supplemento a Notizie Airi
n. 137 marzo aprile 2004
Anno XIX - 2004
Bimestrale
Abbonamento annuo
• Soci Euro 49,00
• Non soci Euro 70,00
NEWSLETTER
N U M E R O 1 - A P R I L E 2 0 0 4
Editoriale .............................................................................................................................................1
PRIMO PIANO
Dove fioriscono in Italia le nanotecnologie: la presenza nelle Regioni ....................................................2
Le nanotecnologie in Asia ....................................................................................................................4
RICERCA & SVILUPPO
Nanometrologia all’IMGC ....................................................................................................................7
Nanotecnologie per le ICT al Politecnico di Torino ...............................................................................11
Sintesi di nanotubi di carbonio CNT su catalizzatori a base di Fe supportato ........................................13
Sistemi microeterogenei per la sintesi di nanoparticelle .......................................................................15
Studio dei processi di sintesi e caratterizzazione
dei nanotubi in carbonio per applicazioni nei compositi polimerici avanzati .........................................17
Artificial molecular machines and motors ...........................................................................................21
Sensori ottici con risoluzione sub-micrometrica ...................................................................................28
Trasduttori ad ultrasuoni microfabbricati .............................................................................................29
Materiali nanostrutturati a base carbonio ...........................................................................................31
Attività di nanotecnologia presso la Scuola Superiore Sant’Anna .........................................................32
Sviluppo di un sensore microfabbricato per l’analisi del mercurio gassoso ............................................33
NOTIZIE
Notizie in breve
Uno strumento per la ricerca sull’idrogeno .........................................................................................35
Nuova previsione sul mercato globale della nanoelettronica ................................................................35
I nanocatalizzatori ..............................................................................................................................35
Cresce l’interesse del mondo finanziario per le nanotecnologie ...........................................................35
Progetti europei e nazionali
Road Map per le nanotecnologie ........................................................................................................36
Intesa MIUR-Veneto, stanziati 42 MEURO ...........................................................................................36
Progetto MOMO per portare le nanotecnologie alle Piccole e Medie Imprese (PMI) ..............................36
Progetto NAIMO per i materiali intelligenti .........................................................................................36
Un nuovo approccio allo sviluppo di materiali nanostrutturati: il progetto NANAMET ..........................36
Collaborazione per materiali ibridi polimerici: il progetto MAPIONANO ...............................................36
Finanziamenti FIRB per le nanotecnologie ...........................................................................................36
Seminari & Convegni
A Bologna la Seconda Conferenza Nazionale sulla nanoscienza e le nanotecnologie ...........................38
Esperti internazionali di nanotecnologia a confronto ...........................................................................38
Notizie Nanotec IT
L’impatto delle nanotecnologie nei trasporti .......................................................................................39
Metrologia per le nanotecnologie .......................................................................................................39
Convegno Internazionale “NanoRoadMap” .......................................................................................39
Convegno sulle applicazioni delle nanotecnologie in campo biomedicale ............................................39
Siti Web & Eventi
Organizzazioni internazionali ed Eventi ..............................................................................................40
Spedizione in abb. postale
comma 20 lett. B art. 2
L. 23.12.96 n. 662
Roma/Romanina
Pubblicità 45%
Autorizzazione Tribunale
di Roma n. 216
del 29 aprile 1986
Redazione AIRI:
00198 Roma
Viale Gorizia, 25/c
tel. 06.8848831, 06.8546662
fax 06.8552949
e-mail: airi.roma@airi.it
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12 MAGGIO 2004
METROLOGIA DELLE SUPERFICI
SURFACE METROLOGY
10.20 Apertura lavori
Elvio Mantovani Direttore Nanotec IT
10.30 Introduzione
Attilio Sacconi Direttore IMGC-CNR
10.40 Invited talk: Surface Metrology: from precision machining down
to nanoscale and molecular self-assembled surfaces
Kim Carneiro Director of the Danish Institute of Fundamental Metrology (DFM),
former President of EUSPEN
Sessione 1
Esigenze di misura di dimensioni critiche
a scala micro/nanometrica
Coordinatore: A. Sacconi IMGC-CNR
11.40 Controllo di dimensioni critiche nella fabbricazione (nanoscala)
di ottiche integrate
Massimo Gentili Pirelli Labs
12.00 Nuovi sviluppi nei dispositivi elettronici: l’importanza e la necessità
di caratterizzazioni dimensionali a livello micro e nanometrico
Sabrina Conoci STMicroelectronics
12.20 Materiali mesoscopici e nanostrutture: morfologia, proprietà
ed analisi
Nello Li Pira Centro Ricerche Fiat
12.40 Metrologia per i dispositivi ad elettronica singolare,
elettronica singolare per la metrologia
Maria Gabriella Castellano CNR-IFN
13.00 Pausa pranzo
Sessione 2
Metodi di misura e campioni
Coordinatore: M. Gentili Pirelli Labs
14.20 Microscopia a sonda e nanometrologia
Stefano Prato APE Research
Alberto Pasquini IMGC-CNR
4.40 Microscopia ottica interferometrica
per la caratterizzazione delle superfici
Giuseppe Molesini CNR-INOA
15.00 Spettromicroscopia confocale multifotone:
un nuovo nanosensore ottico
Michele Muccini CNR-ISMN
15.20 Ellissometria spettroscopica: uno strumento per monitorare
in tempo reale e su scala nanometrica i trattamenti di superfici
Gianni Bruno CNR-CSCP
15.40 Misura interferometrica della macroforma superficiale e strutturale
Maurizio Vannoni CNR-INOA
16.00 Coffee break
METROLOGIA PER LE NANOTECNOLOGIE
METROLOGY FOR NANOTECHNOLOGY
Sessione 3
Metodi di misura e campioni
Coordinatore: M.G. Castellano CNR-IFN
16.30 Diffrattometria e scatterometria ottica per misure
di dimensioni critiche di strutture periodiche
Marco Pisani IMGC-CNR
16.50 Morfologia ed immagini ad alta risoluzione di superfici di ossidi
nanostrutturati mediante microscopie HRTEM, SEM e AFM
Domenica Scarano Università di Torino
17.10 Attivazione di dimetilcarbonato in zeoliti scambiate
con ioni alcalini: uno studio spettroscopico
Silvia Bordiga Università di Torino
17.30 Micro e nanodispositivi per la metrologia elettrica:
metodi di caratterizzazione e prospettive di impiego
Vincenzo Lacquaniti IEN
17.50 Discussione
18.30 Chiusura lavori prima giornata
E. Mantovani Nanotec IT
TORINO, 12 E 13 MAGGIO 2004 - VILLA GUALINO – SALA A
13 MAGGIO 2004
METROLOGIA A SCALA ATOMICA
ATOMIC SCALE METROLOGY
9.30 Apertura lavori
Elvio Mantovani Nanotec IT
9.40 Invited talk:
Guenter Wilkening Head of Nano and Micrometrology Division, PTB, Germany
Sessione 4
Metodi top-down e bottom-up
Coordinatore: G. Molesini CNR-INOA
10.40 La nanolitografia come strumento per il controllo metrologico
di materiali/strutture artificiali
Enzo Di Fabrizio Laboratorio LILIT, TASC/INFM
11.00 Autoallineamento e posizionamento nei processi per i nanotubi
al carbonio: metodi top-down e bottom-up
Vincenzo Vinciguerra STMicroelectronics
11.20 Coffee break
11.50 Reticoli molecolari e nanostrutture: controllo delle strutture
nelle scale tra il nanometro e il centimetro
Fabio Biscarini CNR-ISMN
12.10 Sensori per nanoposizionamento:
applicazioni nella microscopia a sonda
Massimo Bressanutti APE Research
12.30 Modificazioni alla nanoscala di superfici di diamante
con la microscopia a forza atomica
Chiara Paolini Università di Torino
12.50 Il drogaggio di semiconduttori nanostrutturati:
misure elettriche e prospettive per la Nanoelettronica
Giampiero Amato IEN
13.10 Pausa pranzo
Sessione 5
Interferometria e nanometrologia
Coordinatore: E. Di Fabrizio TASC/INFM
14.40 Metrologia degli spostamenti alla scala atomica
per mezzo di interferometria X-ottica
Giovanni Mana IMGC-CNR
15.00 Analisi e metodi di compensazione della non-linearità ottica
nell’interferometria laser
Gian Bartolo Picotto IMGC-CNR
15.20 Applicazioni dell’interferometria laser ad alta risoluzione
Gianmarco Liotto Optodyne Laser Metrology
15.40 Determinazione delle deformazioni del fronte d’onda
nell’interferometria laser
Enrico Massa IMGC-CNR
16.00 Nanometrologia per l’astronomia nello spazio
Stefano Cesare Alenia Spazio
16.20 Discussione
17.00 Chiusura lavori
E. Mantovani Nanotec IT

Editoriale
Nanotec IT ha poco più di un anno di vita ed in questa fase iniziale
di rodaggio si sono poste le premesse e definiti i programmi
per le attività future, si é incrementato progressivamente
il numero degli iscritti fino a coinvolgere la maggior parte di quanti,
in ambito pubblico o privato, sono impegnati in questo settore,
é stato dato avvio al primo Censimento nazionale sulle nanotecnologie.
Con il 2004 l’attività sta andando progressivamente a regime per
realizzare quelli che sono gli obiettivi che hanno spinto AIRI a promuovere
la creazione di Nanotec IT.
Lo scopo di Nanotec IT, infatti, è quello di contribuire a promuovere
e rendere più efficace l’impegno nel Paese nelle nanotecnologie
attraverso la diffusione delle informazioni (anche attraverso la preparazione
di documenti specifici) sulla situazione e le prospettive di
sviluppo di questo settore, favorendo i contatti e le collaborazioni
tra le istituzioni di ricerca pubbliche e le imprese, sia grandi che
PMI, contribuendo a portare alla luce le esigenze in termini di progetti,
infrastrutture, apparecchiature e formazione necessari per
sostenere l’impegno nel Paese, stimolando la promozione di iniziative
volte favorire le focalizzazione e l’interconnessione delle risorse
disponibili al fine di raggiungere la massa critica necessaria e
farne l’uso migliore.
Diverse sono le iniziative promosse da Nanotec IT per il 2004 per
raggiungere gli obiettivi suddetti.
La prima fase del censimento è stata appena completata ed i risultati
saranno resi disponibili nel prossimo mese di Maggio. Pur
avendo risposto al censimento la maggior parte di quanti sono impegnati
in questo momento in Italia nel campo delle nanotecnologie
i dati raccolti non sono ancora considerati esaustivi, ma il quadro
che ne è derivato è ritenuto piuttosto completo e rappresentativo
della situazione. Dall’indagine risulta che l’attività è piuttosto
intensa, soprattutto nell’ambito della ricerca pubblica, ed il livello
generalmente buono, talvolta d’eccellenza. La sua distribuzione,
come conferma l’articolo ad essa dedicato in questo numero, è
estesa praticamente su tutto il territorio nazionale e probabilmente
è opportuno migliorare i contatti e favorire le aggregazioni. Una
prosecuzione del censimento è comunque prevista nel corso del
2004, per un approfondimento dei dati raccolti e per identificare
quanti fossero sfuggiti alla prima indagine. L’aggiornamento sarà
pubblicato nel 2005.
Numerosi sono anche gli eventi realizzati o programmati. Il 21
Aprile 2004 Nanotec IT ed il Centro Ricerche Fiat, hanno organizzato
insieme, presso il centro di ricerche ad Orbassano, un workshop
sull’applicazione delle nanotecnologie nel mondo dei trasporti,
al quale hanno partecipato gran parte di quanti nell’ambito
della ricerca pubblica e nelle imprese sono impegnati in questo
campo o possono dare un contributo.
Per 12-13 Maggio 2004 è previsto a Torino un workshop sulla nanometrologia
organizzato con contributo determinante dell’Istituto
G. Colonnetti del CNR, mentre in autunno sono in programma,
entrambi a Roma, due Convegni Internazionali. Uno, il 4-5 Novembre,
legato al progetto finanziato dalla UE nell’ambito del VI
Programma Quadro per la realizzazione di una road map sulle nanotecnologie,
del quale AIRI/Nanotec IT è il coordinatore, e l’altro,
il 29-30 dello stesso mese, sull’applicazione delle nanotecnologie
in campo biomedicale.
Con questo numero anche la Newsletter inizia la pubblicazione regolare
e da ora in avanti uscirà con una cadenza quadrimestrale
per diventare, ci auspichiamo, uno degli strumenti principali di Nanotec
IT per la diffusione di informazioni sullo stato (e sulle tendenze)
delle nanotecnologie e delle loro applicazioni, sugli eventi
programmati in questo campo (convegni, workshops, corsi, ecc) e
sulle iniziative, nazionali o sovranazionali di sostegno.
Ma la Newsletter vuole essere in primo luogo una tribuna per le
iniziative legate a Nanotec IT, per fornire una panoramica aggiornata
periodicamente della situazione a livello nazionale in questo
settore, essere un veicolo di comunicazione dedicato, attraverso il
quale coloro che in Italia sono impegnati nelle nanotecnologie, e in
primo luogo gli iscritti a Nanotec IT, possano far conoscere la loro
attività in modo da rafforzare o stabilire i contatti, stimolare confronti
e collaborazioni.
Alcuni esempi di questa attività sono riportati in questo numero e
confermano come le nanotecnologie rappresentino ormai un
obiettivo importante per molte strutture di ricerca nel Paese. Il quadro
é ancora parziale ed il modello di comunicazione va perfezionato.
Tuttavia ci auguriamo che questa consuetudine si consolidi e
la Newsletter Nanotec IT divenga sempre più un veicolo privilegiato
di comunicazione tra gli addetti ai lavori ed uno strumento per dibattere
le problematiche proprie di questo settore strategico per la
crescita del Paese. Un contributo costruttivo decisivo da parte di
tutti gli iscritti sarà indispensabile per raggiungere tale obiettivo.
La tiratura della newsletter è fissata in questo primo anno, che può
essere considerato di lancio, in 900-1000 copie, certamente non
elevatissimo, ma sufficiente per una distribuzione mirata e capillare
che consenta di raggiungere la maggior parte di quanti tra ricercatori,
sia nell’ambito delle strutture di ricerca pubbliche che nell’industria,
pianificatori, istituzioni pubbliche ed enti governativi,
associazioni di categoria, produttori di apparecchiature e strumentazioni
scientifiche, esponenti del mondo finanziario, sono a vario
titolo interessati alle nanotecnologie e possono contribuire al loro
sviluppo e diffusione o trarne eventualmente vantaggio.
Il raggiungimento degli obiettivi nel mirino della Newsletter Nanotec
IT sarà un fattore importante per il successo stesso di Nanotec
IT.
Elvio Mantovani
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
1

TP R I M O P I A N O
2
Dove fioriscono in Italia
le nanotecnologie:
la presenza nelle Regioni
E. Mantovani, A. D’Andrea Nanotec IT
Il Censimento realizzato da Nanotec IT sulle nanotecnologie in Italia
(disponibile a maggio), ha mostrato che l’impegno per queste
tecnologie è, nel Paese, ormai consolidato ed in costante aumento.
L’entità dell’attività è complessivamente inferiore rispetto a
quella di USA e Giappone, che sono i leaders in questo campo ed
anche rispetto a quella di altri grandi Paesi Europei come Germania,
Francia o UK. Nondimeno il livello dell’attività è generalmente
elevato e paragonabile a quello dei Paesi suddetti e spesso di eccellenza.
Tutti i maggiori enti di ricerca pubblici, le grandi imprese più importanti
e diverse PMI risultano attualmente impegnati nelle nanotecnologie
e questa attività è distribuita su gran parte del territorio
nazionale.
L’entità dell’impegno varia naturalmente da regione a regione e si
è ritenuto interessante mettere in evidenza questa distribuzione ed
elencare le organizzazioni presenti e le attività in atto per ogni regione
soprattutto perché questi dati possono essere utili per aiutare
a promuovere una eventuale iniziativa nazionale a sostegno dello
sviluppo delle nanotecnologie che conduca ad un migliore integrazione
degli sforzi e ad una ottimizzazione nell’utilizzo delle risorse
disponibili.
Il Primo Censimento nazionale delle nanotecnologie, come detto
appena completato e in via di pubblicazione, offre questa opportunità.
Esso, infatti, ha permesso la realizzazione di un ampio database
che fornisce informazioni dettagliate sulle istituzioni di ricerca
operanti in questo campo, sulle loro attività e come sono distribuite
a livello regionale. Al Censimento hanno risposto la stragrande
maggioranza di quanti in Italia sono impegnati nelle nanotecnologie
e quindi il quadro è piuttosto completo e rappresentativo della
situazione. Nel 2005 sarà pubblicata una seconda edizione del
censimento la quale conterrà un aggiornamento dei dati e indicazioni
sulle istituzioni eventualmente sfuggite nella prima tornata,
ma la il panorama complessivo non dovrebbe cambiare di molto.
Stilare una prima “classifica” delle regioni sulla base dell’entità
dell’attività (presenza) nelle nanotecnologie è stato quindi possibile
e per la sua realizzazione ci si è basati su due parametri:
a. numero di Istituzioni pubbliche (Centri di Ricerca, Dipartimenti
e/o Istituti Universitari, Gruppi di Ricerca, ecc…) e private (Imprese
e Centri di Ricerca) presenti sull’area della Regione in
rapporto al numero totale delle istituzioni censite;
b. numero di addetti alla R&S nelle nanotecnologie dichiarati dalle
suddette istituzioni in rapporto al numero totale di addetti
censiti.
I due dati non ovviamente sommabili direttamente, ma indubbiamente
una correlazione tra i due esiste e quindi dalla loro combinazione
è possibile stilare una graduatoria che indica in quali
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
Figura 1. Classifica regionale in base alla percentuale di strutture operative a
livello regionale e di addetti impegnati nella R&S delle nanotecnologie, rispetto
ai valori totali dei medesimi parametri ottenuti dal Censimento Nanotec IT
I risultati sono riportati in Figura 1 e da essa risulta che la Lombardia,
ed in particolare l’area di Milano, é la Regione con il maggior
numero di strutture e di addetti impegnati in attività legate alle nanotecnologie
le quali riguardano un ampio spettro di aree tematiche
e di settori applicativi. Nella Regione operano infatti grandi imprese
di rilievo internazionale come Pirelli Labs, STMicroelectronics
(anche se le attività di questa Società legate alle nanotecnologie
si svolgono soprattutto nel centro che la Società ha a Catania),
EniTecnologie, Saes Getters e PMI come MomaCoating. In
Lombardia sono però presenti anche molte importanti strutture
pubbliche quali il Laboratorio Materiali Micro e NanoStrutturati
(Politecnico di Milano e INSTM) e il Laboratorio Getti Molecolari
e Materiali Nanocristallini (Università di Milano e INFM
del CNR), entrambi fortemente impegnati nel campo dei materiali
nanostrutturati, due Unità di Ricerca dell’Istituto di Scienze e
Tecnologie Molecolari (ISTM) ed una Unità Operativa dell’Istituto
di Fotonica e Nanotecnologie (IFN) del CNR di Milano, attivi
nei sistemi molecolari e nanostrutturati e nella nanofotonica, rispettivamente,
o anche il Centro per l’Ingegneria dei Materiali
e delle Superfici Nanostrutturate del Consorzio Interuniversitario
Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali
(INSTM), al Politecnico di Milano.
Nella Regione opera anche una società per il trasferimento tecnologico,
Servitec di Bergamo, che è responsabile del Parco per
l’Innovazione Tecnologica (POINT) di Dalmine.
L’Emilia Romagna compare al secondo posto nella classifica vantando
sia un alto numero di strutture, soprattutto pubbliche, che
di addetti. Spiccano nella Regione il Centro per Nanostrutture e
Biosistemi alle Superfici (S 3 ) di Modena dell’Istituto Nazionale
per la Fisica della Materia (INFM del CNR), centro interdisciplinare
per le nanoscienze e le nanotecnologie per i sistemi biomolecolari
e cellulari, l’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi
(IMM) e l’Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati
(ISMN) del CNR di Bologna, quest’ultimo particolarmente impegnato
in ricerche che riguardano un ampio spettro di aree applicative
e che ha dato luogo anche a spin-off con attività nelle nanotecnologie
come Organic Spintronics. A questi si affiancano diverse
Unità di Ricerca INFM del CNR e del Consorzio Interuniversitario
per la Scienza e le Tecnologie dei Materiali (INSTM), la

sezione di Bologna dell’Istituto Nazionale per la Fisica Nucleare
(INFN).
A dicembre 2003 è stato firmato l’accordo tra MIUR e Regione
Emilia Romagna per la costituzione del distretto per l’alta tecnologia
meccanica denominato HI-MECH, in collaborazione con Università,
CNR, INFM, ENEA e Aster.
Il distretto, distribuito su tutto il territorio regionale, prevede 8 aree
di ricerca tra le quali l’area 6 “Superfici e “coatings” per la meccanica
applicata e la nanomeccanica” e l’area 7 “Nanofabbricazione”,
raggruppate in 3 ambiti tecnologici o cluster, il terzo dei quali
riguarda “Materiali, superfici e nanofabbricazione”. Come strumento
operativo sono previsti i laboratori a rete o Net-Lab, che nel
cluster suddetto per le nanotecnologie sono 2: SUP&RMAN (SU-
Perfici e Ricoprimenti per la Meccanica Avanzata & la Nanomeccanica),
coordinato dallo S 3 di Modena, e NANOFABER (nanofabbricazione
e processi di materiali), c/o CNR-ISMN di Bologna.
Al terzo posto di questa particolare classifica è collocato il Piemonte
(al quale possiamo associare anche la Valle d’Aosta) dove
l’attività nelle nanotecnologie è sostanzialmente accentrata attorno
alla città di Torino, considerata dallo studio “The competitive alternatives”
condotto da Kpmg nel 2003 tra le migliori città europee
per avviare attività di R&S.
Questa posizione gli deriva in primo luogo dalla presenza del Centro
Ricerche FIAT (CRF), da tempo impegnato con risorse consistenti
in R&S nelle nanotecnologie, ovviamente con un’attenzione
particolare alle applicazioni nel settore dei trasporti, ma anche dalla
presenza di importanti strutture di ricerca pubbliche quali l’Istituto
di Metrologia “G. Colonnetti” e l’Istituto Galileo Ferraris,
da poco confluiti nell'Ente Nazionale di Metrologia
(ENRM), punto di riferimento per la nanometrologia e il nuovo
centro di eccellenza per le Superfici e Interfasi Nanostrutturate
dell’INSTM, presso il Politecnico di Torino, ai quali si affiancano una
serie di Dipartimenti Universitari e altre Unità di Ricerca INSTM anch’essi
attivi nel settore.
Attività nel campo delle nanotecnologie sono denunciate anche
dal Laboratorio Materiali e Microsistemi del Consorzio per il
Distretto tecnologico del Canavese e da Sorin Biomedica Cardio,
che ha sede a Vercelli ed è all’avanguardia nelle microtecnologie in
campo cardiovascolare.
In Piemonte opera anche Environment Park, nell’ambito del quale
il Clean NT-Lab sta investigando l’uso delle nanotecnologie per
lo sviluppo di trattamenti superficiali a basso inquinamento ambientale
per utensili e materiali.
Nella vicina Valle d’Aosta, infine, si trova poi lo stabilimento di
Olivetti i-JET di Arnad che è attivo principalmente nel campo delle
tecnologie MEMS (è il solo produttore Europeo di testine a getto
d’inchiostro per stampanti) e che recentemente ha indirizzato le
sua attenzione anche verso le nanotecnologie in particolare per lo
sviluppo di coatings, dispositivi biomedicali e sensori basati sulla
biologia molecolare.
Anche il Veneto vanta un impegno significativo nel settore delle
nanotecnologie ed è stato da poco firmato un accordo di programma
tra MIUR e Regione Veneto per la costituzione del distretto
tecnologico delle nanotecnologie, focalizzato sulle nanotecno-
P R I M O P I A N O
logie applicate ai materiali, settore nel quale la ricerca e il mondo
imprenditoriale locale fanno convergere i loro interessi.
In questo contesto il CIVEN coordina la ricerca universitaria, i laboratori
e la formazione, mentre Veneto Nanotech collega laboratori
e aziende. In particolare sono stati avviati due progetti: il Master
Internazionale nelle nanotecnologie e la realizzazione della Nanofabrication
Facility (NFF), un laboratorio specializzato dedicato alle
nanotecnologie a diposizione di ricercatori pubblici e privati con
sede presso il Parco Scientifico VEGA.
Nella regione sono presenti anche diverse strutture di ricerca impegnate
nel settore delle nanotecnologie che fanno riferimento a
CNR, INFM, INSTM quali ad esempio l’Istituto di Chimica Inorganica
e delle Superfici (ICIS), il laboratorio regionale INFM del CNR
LUXOR, l’Unità di Ricerca di Padova dell’INSTM e quella dell’INFM
del CNR. Inoltre ci sono alcune PMI e centri di ricerca privati come
MBN, di S. Vendemmiano, impegnata nella produzione di polveri
nanostrutturate e ThinFilm.
La Toscana presenta tre punti nevralgici per le attività di R&S legate
alle nanotecnologie, Pisa e Firenze, in primo luogo, e Siena.
A Pisa hanno sede il Centro di R&S INFM del CNR National Enterprise
for nanoScience e nanoTechnology (NEST), focalizzato
sulla nanoelettronica, nanobiotecnologia, spin electronics e nanostrutture,
e l’Istituto di Elettronica e di Ingegneria dell'Informazione
e delle Telecomunicazioni (IEIIT) del CNR specializzato
in nanoelettronica.
Presenze importanti a Pisa per le attività di R&S nelle nanotecnologie
sono anche il Laboratorio CRIM (Centro per le Ricerche Applicate
nella micro e nano ingegneria) della Scuola Superiore
Sant’Anna e l’Unità di Ricerca di Pisa dell’INSTM, impegnata nei
biomateriali e materiali biocompatibili.
A Firenze operano invece tre strutture di notevole rilievo nel contesto
nazionale per ciò che riguarda l’attività nel campo delle nanotecnologie,
vale a dire la Sezione di Struttura della Materia e Spettroscopia
dell’Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara”(IFAC)
del CNR e, all’Interno dell’Area di Ricerca di Firenze, la sede centrale
del Consorzio Interuniversitario per lo Sviluppo dei Sistemi
a Grande Interfase (CSGI), che svolge ricerche e formazione nel
settore della scienza dei colloidi e delle nanofasi e l’Unità di Ricerca
e la Direzione dell’INSTM (materiali nanomagnetici, magneti nanostrutturati,
immagazzinamento e trasmissione delle informazioni).
A Siena, infine, l’attività nelle nanotecnologie si concentra presso
l’Università dove tra gli altri é attivo il Centro di Ricerca Interuniversitario
per Sistemi Medici Avanzati (CRISMA) che è impegnato
in ricerche sulle nanotecnologie in campo.
In Toscana hanno anche sede la Kedrion (Lucca), azienda farmaceutica
italiana attiva nella produzione di farmaci biologici, che è
impegnata nello sviluppo di “nanosistemi” per la somministrazione
controllata di farmaci e Geal (Pistoia), interessata alle produzione
di nanoparticelle con proprietà protettive per il trattamento di
materiali che vanno dal legno ai materiali lapidei.
Il Lazio in termini di intensità dell’impegno nel campo delle nanotecnologie
si colloca più o meno sullo stesso livello della Toscana e,
se vogliamo del Veneto, contrapponendo ad un minor numero di
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
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T

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4
strutture presenti un maggior numero di addetti per i quali è superata
solo da Lombardia e Emilia Romagna. L’attività è localizzata a
Roma e le aree immediatamente limitrofe dove, secondo il Censimento,
risultano impegnati nelle nanotecnologie tre Unità Operative
dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (IFN), due Unità
Operative dell’Istituto dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) ed
una Unità Operativa dell’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi
(IMM) e dell’Istituto di Metodologie dei Plasmi
(IMIP) del CNR di Roma, il Laboratorio Nazionale di Frascati dell’INFN,
il Centro Sviluppo Materiali (C.S.M).
In Friuli Venezia Giulia la maggior parte delle attività sono all’interno
dell’AREA Science Park di Trieste, gestito dalle Università di
Trieste e Udine, il Consiglio Nazionale delle Ricerche e le principali
istituzioni scientifiche nazionali e locali, nonché la Regione Friuli –
Venezia Giulia ed i più importanti enti locali della regione.
All’interno dell’area si trovano il Laboratorio Nazionale di Ricerca
ELETTRA, gestito dalla Società SINCROTRONE Trieste, il Laboratorio
Nazionale Tecnologie Avanzate e nanoSCienze (TASC)
dell’INFM del CNR impegnati nello sviluppo di strumentazione
avanzata, films ultrasottili, nanostrutture, nonché una piccola società,
A.P.E. Research, attivo nella produzione di sistemi e strumenti
per analisi di superficie e microscopi ad altissima risoluzione.
In Puglia, in particolare a Lecce, operano il National Nanotechnology
Lab (NNL), con ricerche che vanno dallo studio di nanostrutture
e nanodispositivi, all’elettronica biomolecolare, alla nanolitografia,
ai fenomeni di autoassemblaggio ed una delle Unità
Operative dell’Istituto per la Microelettronica e Microsistemi
(IMM) del CNR.
In Campania, a Napoli, hanno sede l’Istituto per i Materiali
Compositi e Biomedici (IMCB) ed una delle Unità Operative dell’Istituto
per la Microelettronica e Microsistemi (IMM), entrambi
del CNR.
In Sicilia il grosso dell’attività è localizzato a Catania dove STMicroelectronics
ha creato un mini-distretto tecnologico per l’elettronica
che si avvale del supporto delle Università locali. Intensa è
la ricerca di STM anche nelle nanotecnologie e riguarda la fotonica,
l’opto-elettronica, biochips ed i biosistemi (DNA).
Contatti
Elvio Mantovani – mantovani@nanotec.it
Alessio D’Andrea – dandrea@nanotec.it
Nanotec IT – AIRI
Viale Gorizia, 25/c
I-00198 Roma
Tel. +39 06 8848831/06 8546662
Fax. +39 06 8552949
info@nanotec.it
www.nanotec.it
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
Le nanotecnologie in Asia
A. D’Andrea Nanotec IT
Negli ultimi anni, nella vasta regione dell’Asia che si affaccia sul
Pacifico, si è assistito ad un’intensa accelerazione nelle politiche
nazionali di ricerca e sviluppo nel campo delle nanotecnologie,
quasi una risposta della “National Nanotechnology Initiative” degli
USA lanciata nel 2000. Questa maggiore consapevolezza circa le
possibilità future offerte da tutto ciò che ruota attorno alla scala
nanometrica, ha portato le nanotecnologie ad essere, oggi, una
delle maggiori aree prioritarie di R&S per i governi dell’Asia del Pacifico.
I fondi a sostegno delle attività di R&S nelle nanotecnologie
sono infatti aumentati continuamente e strategicamente distribuiti,
portando l’impegno totale nel 2002 oltre il confine del miliardo
di US$.
Circa l’80% di questi fondi fanno riferimento al Giappone, ma comunque
quasi tutti i Paesi di questa regione, indipendentemente
dal loro livello economico e di sviluppo, puntano a creare competenze
e iniziative per le nanotecnologie. Quindi accanto al Giappone
troviamo in primo luogo Cina, Taiwan, Australia e Corea, ma
anche Paesi come India, Singapore e perfino Tailandia, Malesia e
Nuova Zelanda vedono in queste tecnologie una opportunità su
cui puntare per il loro sviluppo: con la conseguenza che la competizione
proveniente da questi Paesi in futuro si potrà manifestare
non solo nei settori ad alta densità di lavoro ma anche in quelli a
contenuto tecnologico elevato.
Avere un’idea un poco più puntuale dell’impegno di tali Paesi nelle
nanotecnologie può essere quindi utile per immaginare il panorama
con il quale il nostro Paese, ma anche l’Europa, dovrà confrontarsi;
di seguito perciò è riportata una breve e sintetica rassegna
della situazione nella regione, indicando l’impegno e le strategie
nei vari Paesi.
Giappone
Il Giappone già nel 2000 ha inserito tra le quattro aree prioritarie
della ricerca la voce Nanotecnologie/Materiali, insieme con Biotecnologia,
Tecnologia dell’Informazione e Energia/Ambiente, allo
scopo di rivitalizzare l’economia giapponese e mantenersi ad un livello
competitivo (specialmente con gli USA). Da allora i fondi governativi
investiti per le nanotecnologie hanno mostrato un continuo
incremento: 688 milioni di US$ nel 2001, 815 nel 2002, 848
nel 2003, fino agli 875 milioni di US$ stanziati per il 2004 a partire
dal 1 Aprile, con incremento rispetto al 2003 del 3,1%. Il Giappone
è quindi il leader indiscusso per lo sviluppo delle nanotecnologie
in Asia, con un budget molto prossimo a quello della NNI statunitense.

Le tre maggiori organizzazioni di ricerca pubblica nel Paese sono:
- MEXT (Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology),
il quale sostiene logisticamente ed economicamente
università e laboratori nazionali, compresi NIMS (National
Institute of Materials Science, RIKEN (Institute of Physical and
Chemical Research) e JAERI (Japan Atomic Energy Research
Institute);
- METI (Ministry of Economy, Trade and Industries) che sovvenziona
e coordina NEDO (New Energy and Industrial Technology
Development Organization) l’AIST (Advanced Industrial
Science and Technology);
- altri ministeri come MPHPT (Ministry of Public Management,
Home Affairs, Post and Telecommunication) che supporta il
Communications Research Laboratory; e MAFF (Ministry
of Agriculture, Forestry and Fishery).
MEXT insieme con JSPJ (Japan Society for the Promotion of Science)
e JST (Japan Science and Technology Corporation) fornisce la
maggior parte dei fondi destinati alle nanotecnologie, seguito da
METI, MPHPT e MAFF.
Nel 2002 JST ha stabilito dieci nano-laboratori virtuali, mirando alla
commercializzazione ed industrializzazione in dieci o venti anni.
Dal 2000, METI ha fissato ben nove progetti tematici sulle nanotecnologie
con un budget totale annuo di 75 milioni di US$ nel
2003.
Gli incrementi di budget per le nanotecnologie tra il 2003 e il
2004, insieme all’intensa attività di cooperazione industriale nazionale
ed internazionale, indicano l’intenzione del Giappone di diventare
leader mondiale per le nanotecnologie.
La strategia nazionale giapponese per le nanotecnologie viene
coordinata dal MEXT, gestendo il lavoro dei tre istituti impegnati
nella ricerca di base (NIMS, RIKEN, JAERI), dei laboratori virtuali, dei
progetti del METI supervisionati dalle industrie e del JSPS.
In Giappone ci sono oltre 40 compagnie attive nelle nanotecnologie
tra le quali Canon Inc, Fuji Photo Film., Fujitsu, Hitachi, Mitsui &
Co., NanoCarrier Co., Nanoten, NEC Corp, Nissan Chemical Industries,
Sony Corp., Toshiba Corp., Tsukuba Nanotechnology.
Cina
Dal 2000, la Cina ha dichiarato di voler spendere l’1% del proprio
PIL per la scienza e la tecnologie, ed in seguito nel 2002 questa
percentuale è stata portata all’1,5%. In tale contesto rientrano anche
le nanotecnologie ed in particolare nel 2001è stata lanciata la
Chinese National Nanotechnology Initiative, un’iniziativa di 5 anni
finanziata con 240 milioni di US$, provenienti per metà da MOST
(Ministry of Science and Technology) e per il resto da State Development
and Planning Commission, da Ministry of Education
(MOE), da Chinese Academy of Sciences (CAS), da Chinese Academy
of Engineering e da National Science Foundation of China.
Alla fine del maggio 2002 sono state censite in Cina ben 323 imprese
impegnate nelle nanotecnologie, interessando investimenti
privati nel Paese di circa 360 milioni di US$. In particolare il 90% di
esse hanno meno di 50 impiegati, mentre l’80-90% è impegnata
in attività di produzione di nanomateriali, ed in particolare di nanopolveri.
Di queste compagnie, 57 sono registrate con il termine
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“nano” nel loro nome (ad esempio Sun Nanotech, Beijing Nano
Sunshine Technology, GP - Nanotechnology Group). In Cina ci sono
31 linee di produzione di nanomateriali in vasta scala con una
capacità annuale di almeno 20 tonnellate. La produzione include
nano-ossidi, composti nanometrici di carbonio e fullereni e leghe
metalliche nanometriche.
Il rateo con il quale vengono create nuove società impegnate nelle
nanotecnologie in Cina, è stato rapido e non sembra attenuarsi.
Sebbene la grande maggioranza di esse siano piccole e servono
mercati domestici, il numero di prodotti in vendita correlati alle nanotecnologie
è in continuo aumento.
La più grande struttura creata dalla NNI cinese è il National Center
for Nanoscience and Nanotechnology of China (NCNNC) nel Parco
Scientifico dello Zhongguancun (Beijing), che ha richiesto un investimento
governativo di oltre 30 milioni di US$. Il Centro è focalizzato
sui processi e i dispositivi nanometrici, su nanostrutture e nanomateriali
e su applicazioni biomedicali delle nanotecnologie.
Analizzando le tematiche delle ricerche emerge come la Cina abbia
concentrato i propri sforzi nello sviluppo dei nanomateriali, decisione
dettata dalla prospettiva di produzioni a basso costo e dallo
scarso sviluppo delle industrie high-tech e biotecnologiche.
Taiwan
Nel Gennaio 2003 è stata avviata la National Nanotechnology Initiative
di Taiwan, amministrata dalla Taiwan’s National Science
Council (NSC), con un investimento governativo previsto, dal 2003
al 2008, di circa 680 milioni di US$ per la R&S delle nanotecnologie.
Considerando la misura della popolazione e dell’economia,
l’investimento relativo di Taiwan nelle nanotecnologie è probabilmente
il più alto nel mondo. La principale sorgente dei finanziamenti
è il Ministry of Economic Affairs (MOEA) con lo NSC, il quale
mira a creare un mercato industriale delle nanotecnologie prossimo
agli 8.8 miliardi di dollari entro il 2008. Inoltre, attraverso la
NNI, il Governo spera di dar vita ad oltre 800 compagnie impegnate
in questo settore entro il 2007 e più di 1.500 per il 2012.
Il principale istituto nazionale che si occupa di nanotecnologie è
l’Industrial Technology Research Institute (ITRI), il quale si è progressivamente
imposto alla guida della NNI ed ha ottenuto un
budget superiore al 50% dell’investimento totale. Nel 2002 l’ITRI,
anticipando la NNI,ha inaugurato il NanoTechnology Research
Center (NTRC) nel quale hanno sede i laboratori di diverse grandi
industrie nazionali ed internazionali. Tra esse ci sono Taiwan Semiconductor
Manufacturing Company, United Microelectronics, Nissan
Chemical Industries-Taiwan, Eternal Chemicals, Macronix,
Nanya,Advanced Power Electronics Corp., e Everlight Chemicals,
mentre a livello internazionale vi hanno sede Northwestern University,
MIT, Kodak, National Research Council of Canada, CSIRO di
Australia, Loffe Physico-Technical Institute di Russia, Fraunhofer
Institute of Germany e Delft University olandese.
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Il principale obiettivo di Taiwan è quello di diventare una “Green
Silicon Island” e per raggiungerlo sono stati rafforzati gli sforzi nella
nanobiotecnologia.
L’impegno del Governo di Taiwan sia a livello organizzativo che
economico nelle nanotecnologie, pone questo Paese nella lista dei
possibili futuri leaders mondiali in questo settore.
Corea del Sud
Questo Paese asiatico è fortemente impegnato per entrare nelle
top 10 mondiali per le nanotecnologie. Questo impegno ambizioso
è supportato da uno specifico programma nazionale che va dal
2001 al 2010 ed è gestito dal Ministry of Science and Technology
(MOST). Il budget di questo progetto ammonta a 1.14 miliardi di
US$ per 10 anni, che provengono dal MOST stesso e da diverse altre
fonti governative.
I programmi a breve periodo della Corea includono ben 36 progetti
inerenti alle nanoscienze e alle nanotecnologie, supportati da
una base infrastrutturale fortemente sviluppata ed aggiornata.
Infine in Corea ci sono diverse industrie di livello internazionale
nella R&S delle nanotecnologie, prime tra tutte Samsung e LG
Electronics, le quali hanno annunciato significativi programmi specifici.
Australia
L’Australia ha investito nelle nanotecnologie approssimativamente
93 milioni di US$ nel 2003, portandosi alla pari, in termini di finanziamenti
nazionali, con la Corea del Sud e subito dietro a Taiwan.
L’Australia ha aumentato questi investimenti in modo molto marcato
a partire dal 2000, concentrando gli sforzi soprattutto su nanomateriali
e biomateriali, identificati dallo Australian Research
Council come una delle quattro aree prioritarie di ricerca nel 2003.
Singapore
La Singapore Nanoscience Initiative (SNI) è stata lanciata dalla
Agency for Science, Technology and Research (A*STAR) e ha avuto
un finanziamento nel 2003 di 15 milioni di US$, che nel 2005 verranno
accresciuti fino a 20 milioni. Gran parte degli sforzi di Singapore
sono dedicati alla elettronica e magnetica.
India
L’India non ha un vero e proprio programma nazionale per le nanotecnologie
e i fondi (almeno 30 milioni di dollari, più altri investimenti
provenienti fa diverse fonti governative e non, per il 2005)
vengono distribuiti dal Department of Science and Technology
(DST), come parte dei finanziamenti per il National Program for
Smart Materials (15 milioni di US$ l’anno) e per le scienze dei materiali.
Il modesto importo di questi investimenti rispetto alla concorrenza
asiatica (specialmente di Giappone e Corea), è stato
rafforzato mediante una fitta rete di collaborazioni internazionali,
che ha permesso all’India di rimanere competitiva nel settore.
Le maggiori attività di ricerca e sviluppo in India per le nanotecnologie
sono concentrate sui materiali nanostrutturati e sui dispositivi
elettronici, coinvolgendo maggiormente istituzioni pubbliche come
la Indian Institute of Science (IISc), l’Indian Institute of Technology
(IIT) e la JNCAR, ovvero i tre maggiori centri di ricerca del Paese.
Inoltre diverse grandi imprese farmaceutiche (tra le quali la Pa-
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nacea Biotec) ed enti di ricerca come la National Chemical Laboratory
di Pune e la University di Delhi sono stati coinvolti in progetti
per lo sviluppo di nuovi sistemi di drug-delivery usando nanoparticelle.
Tailandia, Malesia e Nuova Zelanda
Hanno annunciato significativi sforzi nelle nanotecnologie e realizzato
centri per aiutare le attività di coordinamento. In particolare in
Tailandia verrà avviato quest’anno il National Nanotechnology
Center ed un nuovo piano di finanziamenti di 25 milioni di US$ per
il periodo 2004-2008; in Malesia, dove esistono già molte grandi e
moderne infrastrutture, sono stati investiti 263 milioni di US$ per il
periodi 2001-2005; infine la Nuova Zelanda ha avviato diverse iniziative,
tra le quali il recente MacDiarmid Institute for Advanced
Materials and Nanotechnology finanziato con oltre 20 milioni di
US$ per tre anni.
Contatti
Alessio D’Andrea – dandrea@nanotec.it
Nanotec IT – AIRI
Viale Gorizia, 25/c
I-00198 Roma
Tel. +39 06 8848831/06 8546662
Fax. +39 06 8552949
e-mail info@nanotec.it
www.nanotec.it

Nanometrologia all’IMGC/CNR
M. Bisi, A. Germak, E. Massa, G. B. Picotto, M. Pisani
Istituto di Metrologia “G. Colonnetti”/CNR
Istituto di Metrologia “Gustavo Colonnetti” (IMGC) del Consi-
L’ glio Nazionale delle Ricerche esegue ricerche finalizzate alla
realizzazione, al mantenimento ed al miglioramento dei campioni
di misura nei settori termico e meccanico. Nella nanometrologia
l’IMGC sviluppa metodi di misura e campioni per estendere e
rafforzare la riferibilità delle misure alla nanoscala; alcune applicazioni
nella metrologia a scala atomica e delle superfici sono qui
riassunte. L’Istituto affronta anche problemi di metrologia per applicazioni
spaziali che coinvolgono grandezze alla nanoscala.
Metrologia delle superfici
Microscopia a sonda
I microscopi con sonda a scansione (Scanning Probe Microscope,
SPM) sono a tutt’oggi gli strumenti con la più elevata risoluzione
(risoluzione atomica) per l’analisi della topografia superficiale e
delle dimensioni critiche di superfici litografate e nanostrutturate,
per le quali sono ormai richieste incertezze entro il nanometro
(ITRS, Metrology, http:/public.itrs.net)
Un microscopio a sonda particolarmente curato dal punto di vista
della riferibilità delle misure delle geometrie superficiali è stato realizzato
per la misura di dimensioni critiche in strutture regolari (reticoli,
griglie, gradini, etc.) così come per osservare parametri critici
di strutture irregolari (granularità di film evaporati, rugosità di superfici,
etc.). La struttura principale del microscopio è la base che
ospita il sistema di movimentazione del campione. Su di essa può
essere montata una “testa” a forza atomica o una “testa” a effetto
tunnel a seconda delle esigenze di misura. Il dispositivo di scansione
xyz opera su un volume di 30x30x15 mm, con controllo degli
spostamenti basato su sistemi interferometrici e capacitivi [1].
Fig. 1. Schema a blocchi, sistema di scansione e stadio-z del microscopio a sonda
Lo stadio xy utilizza due interferometri lineari a specchi piani e fasometri
veloci per controllare in anello chiuso il movimento di due
slitte di precisione pilotate da trasduttori piezoelettrici.
Lo stadio z utilizza uno schema originale basato su due piastre assemblate
con montaggio cinematico i cui tre punti d’appoggio sono
movimentati da altrettante lamine piezoelettriche bimorfe. Tra
le due piastre sono alloggiati tre sensori capacitivi. Lo schema permette
un movimento a tre gradi di libertà con tre controlli indipen-
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denti basati sulla coppia sensore-attuatore. Il sistema realizza un
movimento verticale virtualmente privo di rotazioni di rollio e beccheggio.
La parte superiore può facilmente essere rimossa e riposizionata
per il fissaggio del campione.
Il microscopio è stato impiegato in confronti internazionali (misure
indipendenti di un campione, eseguite in diversi laboratori metrologici)
su campioni a gradino, reticoli e griglie litografate [2]. Il bilancio
dell’incertezza dello strumento porta a U95/nm ~ Q[2, 1x10 -3 ⋅L] per
dimensioni (L) maggiori di 200 nm e di U95/nm ~ Q[2, 2x10 -3 ⋅h] per
gradini (h) maggiori di 100 nm.
Un elemento essenziale della microscopia a sonda è la realizzazione
di punte/sonde con dimensioni nanometriche al vertice per ridurre
gli errori della ricostruzione topografica dovuti alla forma finita
della stessa punta. È in corso di sperimentazione la fabbricazione
di punte metalliche con al vertice nanotubi al carbonio, le cui
ridotte dimensioni e le buone proprietà meccaniche ed elettriche li
rendono particolarmente adatti come sonde SPM.
Fig. 2. Immagini STM di una supergficie litografata e di un film sottile di TiO2
(IMGC e UniTo)
Diffrattometria ottica
I reticoli di diffrazione e le griglie bidimensionali con passo e dimensioni
critiche comprese tra le decine di micrometri e poche centinaia
di nanometri sono largamente usati come campioni di trasferimento
per tarare i microscopi elettronici, ottici e a scansione.
Il diffrattometro IMGC (Fig. 3) utilizza due sorgenti laser He-Ne stabilizzate
(a 633 e 543 nm), le cui lunghezze d’onda in vuoto sono
state tarate rispetto al campione nazionale di lunghezza; il fascio
laser polarizzato linearmente attraversa un beam-splitter polarizzatore
(PBS), una lamina a quarto d’onda, e un espansore di fascio
dal quale emerge un fascio collimato, polarizzato circolarmente e
con un diametro (al 90% della potenza) di circa 10 mm.
Fig. 3. Schema a blocchi del diffrattometro e tipica figura di diffrazione da un
reticolo 2D.
Il reticolo da misurare è montato su una tavola rotante ed è illuminato
dal fascio laser. La radiazione riflessa dal reticolo passa nuova-
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mente attraverso l’espansore di fascio (che adesso opera come
compressore) e attraversa la lamina a quarto d’onda che trasforma
la sua polarizzazione circolare in una polarizzazione rettilinea
orientata a 90° rispetto a quella del fascio incidente. Il fascio emergente
viene perciò completamente riflesso dal PBS verso un fotorivelatore
a due quadranti. Il rivelatore ha una sensibilità migliore di
2 µrad e fornisce un segnale di zero quando la radiazione riflessa/diffratta
dal reticolo è parallela alla radiazione incidente (condizione
di autocollimazione). Con un reticolo di passo p tale condizione
è soddisfatta quando l’angolo α tra la radiazione incidente e
la normale alla superficie del reticolo è l’arcocoseno di Nλ/2p, dove
λ è la lunghezza d’onda del laser ed N è l’ordine di diffrazione (il
numero di ordini di diffrazione generati è: INT (2p/λ)). Perciò, misurando
a per un qualunque ordine di diffrazione N e ad una determinata
λ, si ricava il passo p da:
p = N λ/(2sen α)
Il passo non è ovviamente misurabile quando p ≤λ/2 poiché in tale
caso non vi sono ordini diffratti, mentre il massimo passo misurabile
è limitato solo dalla visibilità e dalla separazione relativa tra gli
ordini diffratti. Quindi, dato che il laser a lunghezza d’onda più
corta è il verde a 543 nm, il minimo passo misurabile è circa 280
nm. Da esperienze pratiche si è verificato che possono essere misurati
passi oltre i 50 µm. L’incertezza della misura dipende essenzialmente
dalla ripetibilità della tavola goniometrica, la quale è di circa
50 µrad. Al confronto, gli errori dovuti alla stabilità della lunghezza
d’onda del laser, alle variazioni dell’indice di rifrazione dell’aria e al
rumore dell’elettronica del rivelatore sono trascurabili.
Con alcune approssimazioni ed esprimendo il passo p in micrometri,
l’incertezza della misura è:
∆p = 1,58 × 10 -4 ⋅ p 2 / N
Poiché il massimo ordine diffratto NMAX è proporzionale a p, l’errore
relativo ∆p/p, nel caso in cui il più alto ordine diffratto sia visibile, è
sostanzialmente indipendente dal valore di p e nel nostro caso risulta
entro una parte in 10 4 .
L’Istituto ha partecipato ad un confronto internazionale CCL-S1,
effettuato su due campioni aventi passo nominale 290 e 700 nm i
cui risultati sono mostrati in fig. 4.
Fig. 4. Risultati del confronto CCL-S1
Profilometria a stilo
Il profilometro a stilo è impiegato per la taratura dei campioni a
solco e a gradino di altezza/profondità compresa tra 5 nm e 15
µm. Per questo strumento è stata messa a punto una nuova metodologia
di taratura basata su trasduttori piezocapacitivi per micro-
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spostamenti, tarati a loro volta per via interferometrica. La profondità
del solco o l’altezza del gradino (h) è ottenuta con un’incertezza
pari a U95/nm ~ Q[1, 4×10 -3 ⋅ h]. Campioni a gradino da 7 a 800
nm sono stati oggetto di un confronto internazionale sulla nanometrologia
NANO2 [4].
Microdurezza
Nell’attività di mantenimento e disseminazione delle scale di durezza,
si realizzano anche le scale di micro-durezza Vickers sui materiali
metallici (ISO 6507); per micro-durezza Vickers si intendono
le scale generate con forze comprese nel seguente intervallo:
0,09807 N < F < 1,961 N. Le scale corrispondenti sono le seguenti:
HV 0,01, HV 0,015, HV 0,02.
Le più piccole impronte romboidali generate da tali scale hanno
una diagonale di 20 µm. Per misurare le diagonali delle impronte e
quindi per calcolare il valore di durezza, si utilizza un apposito
software (brevetto CNR) che permette la misura automatica con
un’incertezza di qualche decimo di micrometro. Il software di elaborazione
e misura di immagini è collegato ad un sistema di misura
composto di microscopio ottico, telecamera e interferometro laser.
Un altro settore attualmente in sviluppo sono le scale di durezza
Martens. La misura di durezza Martens è ottenuta come parametro
della prova strumentata di penetrazione (instrumented indentation
test – ISO 14577). Attualmente in IMGC è possibile misurare
la durezza Martens nel micro-range, definito come limite superiore
dalla forza massima applicabile (2 N > F) e come limite inferiore
dalla profondità minima (h > 0,0002 mm), con il durometro campione
primario IMGC dotato di masse tarate per la generazione
della forza (con cella di carico per la misura in fase di applicazione)
e di un interferometro laser per la misura della profondità.
Metrologia a scala atomica
Determinazione del parametro reticolare del silicio
La misurazione richiede che un cristallo di silicio sia diviso in due
parti e ricomposto posizionando gli atomi delle due parti nella medesima
posizione relativa da essi occupata nel cristallo prima della
separazione. Gli atomi in una porzione di cristallo sono quindi “osservati”
e contati mediante l'interferometro a raggi X e l'estensione
della porzione di cristallo osservata è misurata mediante un interferometro
laser. Muovere e posizionare nello spazio i due cristalli
è un compito formidabile: l’errore di posizione deve essere inferiore
a pochi picometri e gli angoli di beccheggio ed imbardata inferiori
ad un millesimo di secondo d'arco. Per ottenere queste
informazioni è stato sviluppato un sofisticato interferometro laser
capace di misurare simultaneamente posizioni ed angoli con risoluzioni
di un picometro ed un nanoradiante [5,6]. La meccanica del
sistema di posizionamento non è meno critica. I due cristalli devono
poter scorrere l’uno relativamente all’altro di alcuni millimetri
(stiamo lavorando per ottenere movimenti superiori al centimetro)
e, nel contempo, il loro ancoraggio deve essere estremamente rigido
per limitare a pochi picometri l’ampiezza delle vibrazioni relative
dovute ai disturbi ambientali.

Fig. 5. Interferometro a raggi-X accoppiato con l’interferometro laser, apparato
sperimentale per la misura del parametro reticolare del silicio realizzato presso
l’IMGC
A tal scopo è stata realizzata una guida azionata da elementi piezoelettrici
avente cinque gradi di libertà, una traslazione longitudinale
pari a 2 mm realizzata da una cerniera elastica, due movimenti
trasversali (laterale e verticale in un campo di ± 5 µm) e due rotazioni
(beccheggio ed imbardata in un campo di ± 1 µrad) [7]. Infine
l’intero sistema è stato asservito ai segnali generati sia dall’interferometro
laser, sia dall’interferometro X.
Combined Optical and X-ray Interferometry (COXI)
L’obiettivo di COXI è calibrare in termini trasduttori di spostamento
operanti nel campo dei nanometri. Lo strumento è in grado di misurare
spostamenti lineari con grande precisione; ad esempio ± 10
pm per spostamenti di alcuni manometri. Il rapporto tra i periodi
del segnale d’interferenza ottico ed X, circa 1648, consente una risoluzione
spaziale di circa 200 pm (la distanza tra i piani atomici
del Si nella direzione 220). Una risoluzione ancora maggiore si ottiene
mediante tecniche di interpolazione del segnale di interferenza
X [8, 9].
Fig. 6. Frange d’interferenza dell’interferometro ottico, nel riquadro è visibile la
discretizzazione introdotta dall’interferometro a raggi X. A lato è evidenziata la
non linearità dell’interferometro ottico che emerge nel confronto con quello X
(best fit sinusoidale applicato al segnale ottico).
Topografia a contrasto di fase
Misura del grado di distorsione nel cristallo
L’utilizzo di questa tecnica permette di investigare la qualità del cristallo
di silicio. L’immagine di moirè si ottiene modulando direttamente
la fase della radiazione X con il modulatore di fase (PM). Il
set-up sperimentale per la topografia a modulazione di fase è indicata
in figura 7.
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Fig. 7. Set-up sperimentale e segnale d'interferenza ottenuto in un
fotomoltiplicatore multianodo accoppiato con cristallo NaI(Tl)
Il segnale di interferenza presente sul detector (D) contiene, codificata
nella fase, l’informazione derivante dai piani atomici del divisore
(S), degli specchi (M1, M2) e dell'analizzatore (A). Se il cristallo
contiene dei difetti essi sono visibili nell’immagine di moiré
(Fig.8). Le informazioni ottenute possono essere utilizzate nella determinazione
della costante di Avogadro e per quantificare l’entità
del danno introdotto dalla lavorazione chimico-meccanica sul materiale.
Fig. 8. Distorsione dei piani reticolari e immagine di moirè del cristallo
Immagini a contrasto di fase
Le tecniche radiografiche non sono in grado di distinguere strutture
trasparenti ai raggi X, ad esempio tessuti molli. L’interferometria
a raggi X supera tali difficoltà: le variazioni di fase sono fino a cento
volte più grandi dell'assorbimento e l’interferometria consente
di osservare l'impronta nella fase dei raggi X anche quando l'ombra
corrispondente non è osservabile. Il ritardo di fase lungo i due
percorsi nell'interferometro dipende dalla lunghezza del percorso
ottico. Ponendo un campione in uno dei due cammini, si induce un
profilo di interferenza che codifica informazioni dettagliate sull’interno
del campione in curve di livello (nella figura 9 i cerchi concentrici)
che costituiscono una mappa topografica dell’interno del
campione [10,11]. Questa tecnica apre nuove prospettive diagnostiche,
ad esempio per la mammografia, ma richiede l’estensione
del campo di vista ad almeno (10 × 10) cm 2 . Questo può essere ottenuto
solo realizzando un sistema ottico composito in cui i cristalli
che realizzano gli elementi ottici dell’interferometro sono posizionati
nello spazio a distanze dell’ordine del metro con accuratezza
di pochi picometri.
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Fig. 9. Immagine a contrasto di fase della lente di focalizzazione di un compact
disc ottenuta per mezzo dell’interferometria a raggi X presso la sorgente di luce
di sincrotrone ELETTRA.
Nanobilancia
IMGC, Alenia Spazio e Politecnico di Torino hanno progettato e
realizzato la Nanobalance, uno strumento per la misura diretta della
intensità e della densità spettrale di spinta di micropropulsori a
ioni (FEEP - Field Emission Electric Propulsion) e a gas (azoto) nella
banda di frequenze da 10 -4 Hz a 5 Hz, con una risoluzione (dipendente
dalla frequenza) compresa tra 10 nN e 1 µN. Questo tipo di
micropropulsore, caratterizzato da una spinta massima di 1 mN,
verrà utilizzato per il controllo d'assetto e per la compensazione
del drag atmosferico in alcune missioni scientifiche, come GOCE
(che mapperà il geopotenziale terrestre) e LISA (un interferometro
di Michelson per la rivelazione di onde gravitazionali). Nanobalance
è un concetto innovativo, sviluppato a causa della mancanza di
uno strumento dotato di risoluzione sufficiente per la misura della
piccola spinta dei micropropulsori in fase di sviluppo.
Nanobalance è una bilancia interferometrica operante in vuoto e
consiste di un risonatore Fabry-Perot, la cui lunghezza è modificata
dall'azione del micropropulsore in prova. Lo strumento (Fig. 10) è
posizionato su una piastra circolare isolata meccanicamente dalla
camera da vuoto, che è a sua volta montata su un sistema di smorzamento
pneumatico (Fig. 11).
Fig. 10. Schema della Nanobalance
Il micropropulsore è montato su un pendolo rigido collegato ad
uno spaziatore in Zerodur per mezzo di una cerniera elastica. Un
altro micropropulsore (che non viene azionato durante la prova) è
montato su un secondo pendolo per bilanciare lo strumento. Nella
realizzazione, è stata posta particolare cura affinchè i pendoli risultassero
quanto più possibile identici.
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
Fig. 11. Apparato sperimentale
A micropropulsore spento i due pendoli oscillano in fase (ad una
frequenza di 13 Hz circa): ogni disturbo meccanico (di origine acustica
o sismica) che si propaghi fino allo strumento genera una perturbazione
di modo comune, e non rende asimmetrico il moto dei
due pendoli. A causa delle ineliminabili piccole differenze nella
geometria dei due pendoli, la reiezione dei disturbi di modo comune
non può essere completa. È comunque possibile rendere uguali
a meglio di 0,1 Hz le frequenze proprie dei pendoli.
Due specchi, montati all'estremità inferiore dei pendoli, realizzano
un risonatore Fabry-Perot. Un laser Nd:YAG duplicato (λ = 532 nm)
è agganciato con la tecnica di Pound-Drever [12] e un controllo digitale
[13,14] al risonatore; un secondo laser Nd:YAG viene invece
riferito ad una transizione della molecola di iodio, con una stabilità
di frequenza migliore di 10 -12 per tempi di integrazione di 1 s.
La frequenza del battimento tra i due laser fornisce l'informazione
sul valore della spinta prodotta dal micropropulsore. All'accensione
del micropropulsore, la lunghezza del risonatore Fabry-Perot
viene modificata e di conseguenza cambia la frequenza della nota
di battimento. La frequenza della radiazione laser (≈ 490 THz) viene
mantenuta in risonanza con il Fabry-Perot per mezzo di una
Unità di Controllo Digitale, avente una banda di controllo di 200
Hz circa. Di conseguenza, le deviazioni di frequenza del laser rappresentano
la risposta in bassa frequenza (< 2 Hz) dello strumento
sotto l'azione del micropropulsore in prova.
La calibrazione del fattore di conversione frequenza/forza dello
strumento è effettuato, a micropropulsore non attivo, applicando
una forza nota ad uno dei pendoli con un attuatore lineare.
Riferimenti
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accuracy for quantitative SPM measurements, Ultramicroscopy,
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Proc. R. Soc. Lond. A (2000) vol 456 pp 701-729
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anno 67°, nr. 6, Dicembre 2001, pp 48-58
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ed una metrologia di frontiera, Tutto Misure, anno IV, n° 02, 2002,
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an Optical Resonator”, Appl. Phys., B 31, pp. 97-105 (1983)
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Pérot interferometry, in Proc. of the 39th IEEE Conference on
Decision and Control, pp. 3957-3962 (2000)
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fine metrology, in Proc. of the 2nd European Society of Precision Eng.
Int. Conf., pp. 314-317 (2001)
Contatti
M. Bisi, A. Germak, E. Massa, G.B. Picotto, M. Pisani
CNR- Istituto di Metrologia “G. Colonnetti”
Strada delle Cacce, 73
10135 Torino
Tel. 011 39771
www.imgc.cnr.it
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Nanotecnologie per le ICT
al Politecnico di Torino
C.F. Pirri, C. Naldi, P. Civera
Politecnico di Torino, Facoltà di Ingegneria dell’Informazione
Le nanoscienze e le nanotecnologie, ovvero lo studio e le applicazioni
delle proprietà nanoscopiche della materia, rappresentano
un settore assolutamente di punta dell’attuale ricerca scientifica e
tecnologica.
Le nanotecnologie si stanno sviluppando grazie alla convergenza
di alcuni fattori:
(1) i progressi nella microscopia, che ora permette di vedere oggetti
di dimensioni nanometriche ed atomiche;
(2) lo sviluppo e il consolidamento dei processi di micro e nanostrutturazione
dei materiali;
(3) l’interesse della fisica, della ingegneria, della chimica e della
biologia per le proprietà mesoscopiche e nanoscopiche della
materia;
(4) l’enorme campo di applicazioni che tali proprietà offrono in
campi quali la biologia e la medicina, la sensoristica, l’immagazzinamento
chimico/energetico, le telecomunicazioni ottiche,
la computazione ottica e/o quantistica, il design di dispositivi
elettronici/ magnetici/ottici con nuove funzionalità.
Una percentuale consistente del mondo dei micro e nanosistemi,
soprattutto quelli che cadono nel settore dell’ICT, è rappresentata
da dispositivi in cui si impiegano le tecnologie derivanti dalla microelettronica,
spinte sino alla scala nanometrica, per ottenere funzionalità
elettroniche, ottiche, fluidiche, meccaniche integrate.
Laboratorio “Materiali e Microsistemi”
del Politecnico di Torino
Presso il Politecnico di Torino è operativa una struttura di ricerca
con tecnologie (per la sintesi di materiali, per il processi e per la caratterizzazione)
e competenze che si rivolgono al settore delle nanoscienze.
Si tratta del “Laboratorio Materiali e Microsistemi”. Il
Laboratorio nasce nel 1999 nell'ambito del Documento Unico di
Programmazione 1997 - 1999 della Regione Piemonte (Misura
6.1: Progetti Integrati di Bacini Economici Locali, Aree Sistema, Distretti-
Progetto: Diffusione Dell'innovazione Tecnologica Dell'industria
Manifatturiera Del Canavese).
È cogestito dal Politecnico di Torino, dall’Istituto Nazionale per la
Fisica della Materia (CNR) e dal Consorzio per il Distretto Tecnologico
del Canavese (regione Piemonte) in sinergia con numerose industrie
operanti nel settore della tecnologia (ad esempio: International
Rectifier, STMicroelectronics, Olivetti i-jet del gruppo Telecom-Pirelli,
Varian, Centro Ricerche Fiat, LPE, Agilent, TiLab) o con
realtà imprenditoriali piccole/medie e spin off.
La missione del Laboratorio consiste nella realizzazione e progettazione
di microsistemi e nanosistemi a base di silicio, nella ricerca di
base nel campo dei materiali e dei processi per le micro e le nanotecnologie,
nel trasferimento tecnologico e nella formazione. Il Laboratorio
raccoglie le competenze sia tecnologiche che fondamen-
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tali per lo studio/caratterizzazione dei materiali e dei processi tipici
delle micro e nanotecnologie (con particolare enfasi sui composti a
base di silicio, carbonio, vetri e plastiche) e per la progettazione e
realizzazione di dispositivi e sistemi NEMS, MEMS e MOEMS ad
ampio spettro di applicazione. Nel laboratorio operano circa 30 ricercatori
del Politecnico di Torino e dell’INFM oltre che numerosi ricercatori/tecnici
distaccati da Aziende.
Le attuali linee programmatiche del laboratorio possono così riassumere:
- MEMS e NEMS a base Si, SiC e Carbonio e microelettronica di
supporto
- Micro e nanosistemi automoni (battery less e/o wireless)
- Micro e nano tecnologie al servizio dei sistemi biologici (es.
dispositivi multifunzionali per scopi terapeutici, diagnostici,
per il riconoscimento proteico e molecolare, per il drug
delivery intelligente)
- Nanostrutture per la fotonica e la computazione quantistica
- Micro e nanostrutture per l’elettronica e per dispositivi magnetici
- Tecnologie di packaging di microsistemi e nanosistemi
- Lavorazione e prototipazione rapida di MEMS e NEMS
polimerici
- Elettronica e sensoristica a base di carburo di silicio –
applicazioni in dispositivi operanti in harsh environment
(temperatura, radiazione, pressione, agenti chimici)
- Formazione (secondo e terzo livello e continuing education su
micro e nanotecnologie)
Nel breve/medio termine le linee programmatiche relative alle nanotecnologie
si stanno concretizzando attraverso la realizzazione
di alcuni progetti qualificanti:
• Sviluppo di sistemi per il patterning sub micrometrico
L’attività consiste nella messa a punto di alcune tecnologie per la litografia
sub-micrometrica. Si stanno investigando quattro strade:
(i) tecnica a fascio elettronico; (ii) tecnica mediante AFM/STM; (iii)
litografia mediante SNOM; (iv) litografia mediante maschere olografiche.
• Realizzazione di nanostrutture per la fotonica
a base silicio
Mediante deposizione di film sottili, litografia a fascio elettronico,
deposizione di microsferule e/o litografia X si stanno sviluppando i
cosiddetti cristalli fotonici mono, bi e tri-dimensionali. Tali strutture,
attraverso il principio del confinamento della luce, costituiranno la
chiave per il successo delle telecomunicazioni ottiche e dei computer
completamente ottici e/o quantistici. Infatti, i cristalli fotonici
consentono il confinamento ottico tridimensionale dei fotoni, una
delle possibili basi per realizzare la computazione quantistica ottica.
• Realizzazione di nanodispositivi elettronici
e di nanostrutture magnetiche per la spintronica
Nel primo caso, si tratta dello sviluppo di dispositivi di dimensioni
confrontabili con la lunghezza d’onda dell’elettrone e in cui si
sfruttano le proprietà ondulatorie degli elettroni oppure di dispositivi
in cui l’elettrone è visto come una singola particella quantistica
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
(quantum devices, single electron transistors).
Nel secondo caso, si stanno realizzando su multilayer magnetici dei
pattern nanometrici per applicazioni spintroniche, in cui l’integrazione
di semiconduttori e materiali magnetici consente di sfruttare
le proprietà degli spin degli elettroni per trasportare l'informazione.
• Progettazione e realizzazione di micro e nanosistemi
per il monitoraggio ambientale
Attraverso l’utilizzo di materiali a base di silicio e di carbonio nanostrutturati
si stanno realizzando sensori per il monitoraggio di gas,
temperatura, pressione, presenza di polveri o di inquinanti in ambiente,
in processi industriali o in sistemi a combustione.
• Realizzazione di sensori per diagnostica medica
e biologica
È probabilmente una delle attività più complesse e ambizione del
Laboratorio. Consiste nella realizzazione di dispositivi (i) per il riconoscimento
di DNA/geni/proteine, (ii) per il monitoraggio di sistemi
cellulari in evoluzione (colture batteriche, colture di cellule tumorali,
virus,…), (iii) per il drug delivery.
Si stanno realizzando schiere di micro e nanoelettrodi e di FET
(transistori a effetto di campo), oppure schiere di cantilever in grado
di rilevare microscopiche variazioni di massa, oppure sistemi ottici
in grado di rivelare chemiluminescenza. I dispositivi di analisi
sono integrati con strutture microfluidiche (Lab-on-chip), oltre che
in dispositivi in grado di attuare un drug delivery controllato in dose
e mirato in obiettivo.
• Nanotecnologie per l’energetica
Si tratta di attività in cui le nanotecnologie sono impiegate per la
produzione, l’immagazzinamento, il trasferimento e l’utilizzo razionale
dell’energia. È infatti possibile costruire celle solari, celle a
combustibile, batterie, combustori estremamente efficienti. Anche
la promettente tecnologia dell’idrogeno può trarre benefici effetti
dalle nanotecnologie sia nella fase di stoccaggio che nella fase di
utilizzo del combustibile idrogeno.
Iniziative didattiche
In un panorama mondiale e nazionale in forte espansione necessitano
iniziative di formazione della nuova schiera di tecnici e ricercatori
che opereranno nel settore delle micro e nanotecnologie. Il
Politecnico di Torino ha deciso nel Febbraio 2004 l’istituzione della
laurea specialistica in Nanotecnologie per le ICT, progettata dalla
Facoltà di Ingegneria dell’Informazione.
La laurea specialistica è realizzata in partenariato con l’Institut National
Polytechnique de Grenoble (INPG) e l’Ecole Polytechnique
Fédérale de Lausanne (EPFL). Tale tipo di laurea specialistica è il primo
esempio in Italia e in Europa.
Gli obiettivi prevedono la formazione di un ingegnere specialistico
in grado di sviluppare metodologie e prodotti che possono accrescere
il know-how e la competitività delle industrie a tecnologia
avanzata europee, in particolare nel campo delle nanotecnologie
applicate al settore dell'informazione. Il laureato specialistico avrà
profonde e aggiornate competenze nel campo delle micro- e nanotecnologie,
dei materiali e dei processi necessari allo sviluppo di
micro- e nanodispositivi, destinati a occupare una frazione sempre

più consistente del mercato globale nei prossimi decenni. Il laureato
specialistico sarà inoltre in grado di progettare e sviluppare nuovi
dispositivi per le micro e nanotecnologie avanzate.
Lo studente seguirà un semestre di corsi in ciascuna delle Università
partner e svilupperà un lavoro di tesi con uno stage presso un
Laboratorio di ricerca pubblico o privato operante nel campo delle
nanotecnologie e riceverà il titolo dalle tre istituzioni.
Il programma didattico della laurea specialistica è riassunta nella
tabella seguente:
1 ST SEMESTER - POLITO 2 ND SEMESTER - INPG 3 RD SEMESTER - EPFL
Trattandosi di una formazione non solo basata sull’acquisizione di
competenze elettroniche, fisiche e di trattamento del segnale, ma
anche fortemente legata agli aspetti realizzativi, hanno un ruolo
fondamentale i laboratori che si affiancano alle tre Scuole.
Per il Politecnico il Laboratorio Interdipartimentale Materiali e Dispositivi
per l’Elettronica (LIMADEL, in comune tra i dipartimenti di
Fisica e di Elettronica) e il “Materials and Microsystem Laboratori”,
costituito da il Politecnico e l’Istituto Nazionale Fisica della Materia
(clab). Si possono affiancare i laboratori dell’Istituto Superiore Mario
Boella e l’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris.
Per l’INPG il percorso formativo si situa nell’ambito del progetto
Minatec (Microsystèmes et nanotechnologies) in cui sono raggruppati
in iniziative di ricerca comuni, oltre ai laboratori dell’INPG,
quelli del Leti e della ST-Microelectronics di Crolles.
Per EPFL parteciperanno i laboratori di assoluta eccellenza di quella
Scuola.
Le tematiche oggetto del percorso di laurea specialistica sono degli
assi trainanti del nuovo programma quadro della UE.
La formazione, a cavallo tra tre aree ad alta tecnologia, consentirà
al laureato un vasto panorama multinazionale in cui poter offrire le
professionalità acquisite e costituirà un esempio pratico nella realizzazione
delle macro-aree transnazionali auspicate dalla UE..
Contatti
C.F. Pirri
Politecnico di Torino
C.so Duca degli Abruzzi 24
I-10129 Torino
Tel. 011-5647355,
e-mail fabrizio.pirri@polito.it
web: www.polito.it/thin-film
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Computer sciences Micro systems basics 2 Optoelectronics
Physics of technological
process
Digital circuits design Test and test design
Labs for technological
Process
Analog circuits design I Analog circuits design II
Solid state Physics Nanostructures physics VLSI System Design
Semi-conductor devices Nano-structures for Optic
and magnetic applications
Telecommunications
introduction
Physics and applications
of advanced microscopes
VLSI architectures
and design methodologies
Introduction to RF circuits
Micro systems basics 1 From micro to nanoelectronics
Projects & Labs
CAD for micro systems mE and Nano sciences Labs Physical models for micro
and nano systems
Micro systems design CAD for micro systems Nano-electronics
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Sintesi di nanotubi
di carbonio CNT
su catalizzatori
a base di Fe supportato
G.Gulinoa , C.Milonea , S.Galvagnoa , C. Pham-Huub , M.J. Ledouxb,c a Dip. Chimica industriale ed Ingegneria dei Materiali - Università di Messina
b LMSPC, Università Luis Pasteur di Strasburgo (Francia);
c Direttore nazionale del settore chimico del CNRS.
Introduzione
Inanotubi di carbonio (CNT), sistemi costituiti da cilindri cavi le cui
pareti sono formate da atomi di carbonio disposti in anelli esagonali
con uno schema simile alla grafite, rappresentano una nuovissima
classe di materiali dalle innumerevoli potenzialità grazie alle
loro eccezionali proprietà fisiche (bassa densità, elevata stabilità
termica, elevata conducibilità termica ed elettrica) e meccaniche
(elasticità, resistenza a trazione).
Sono già stati realizzati materiali compositi a base di nanotubi additivati
a materiali polimerici che hanno trovato applicazione nell’industria
automobilistica.
Sono invece oggetto di numerosi studi altre possibili applicazioni di
nanotubi come sensori per ossigeno, “serbatoi” per l’immagazzinamento
di H2, nella realizzazione di nanocircuiti, etc. [1-2].
La metodologia di produzione dei nanotubi è uno dei punti chiave
per l’applicazione di questi nanomateriali. Essa deve associare alla
qualità del materiale prodotto (assenza di difetti, omogeneità del
materiale in termini di lunghezza e dimensione dei nanotubi,) una
alta produttività ed un costo sostenibile.
I metodi per la sintesi dei nanotubi sono principalmente il metodo
ad arco elettrico, il metodo a raggio laser e la decomposizione termica
catalitica (CVD). La produzione dei nanotubi attraverso mezzi
fisici quali arco elettrico o raggio laser fornisce dei nanotubi di
buona qualità ma ha dei costi elevati.
La decomposizione termica catalitica (CVD) presenta costi notevolmente
inferiori rispetto alle precedenti ma i nanotubi ottenuti presentano
un’alta densità di difetti che ne compromette le proprietà
fisiche e meccaniche.
La decomposizione termica catalitica è ottenuta decomponendo
ad alta temperatura un reagente carbonioso, in genere CH4, in presenza
di catalizzatore.
Le condizioni operative, quali temperatura di reazione, tempo di
contatto, oltre che la natura del catalizzatore modulano sia la resa
che la qualità dei nanotubi prodotti.
In questo lavoro si riportano i risultati di uno studio sistematico sulla
sintesi dei nanotubi di carbonio su catalizzatori a base di Fe. La
reazione è stata condotta utilizzando etano (C2H6) come reagente
carbonioso, in presenza di H2. È stata investigata l’influenza dei parametri
quali: temperatura di riduzione del catalizzatore, temperatura
di reazione, rapporto C2H6/H2, e natura chimica del supporto
sulla resa in CNT.
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Parte sperimentale
Preparazione dei catalizzatori: I catalizzatori a base di ferro sono
stati preparati mediante la tecnica di impregnazione a umido
del supporto, con una soluzione di Fe(NO3)3 I solidi presentano un
carico nominale di metallo intorno al 20 wt%.
Campioni commerciali di SiO2, _-Al2O3, fibre di carbonio e carbone
attivo sono stati impiegati come supporti della specie attiva. Dopo
impregnazione i solidi sono stati essiccati in stufa a 110°C per 1 h e
successivamente sono stati calcinati in aria per 2 h.
I catalizzatori a base di fibre di carbonio sono stati calcinati a
300°C, mentre i catalizzatori a base di ossidi inorganici sono stati
calcinati a 450°C. La scelta di una minore temperatura di calcinazione
per i catalizzatori a matrice carboniosa deriva dal fatto che
essi cominciano a bruciare a T> di 300°C
Condizioni di reazione: La decomposizione termica catalitica dei
nanotubi è stata condotta in un reattore tubolare in quarzo allocato
in una fornace orizzontale. Il catalizzatore (circa 1g), depositato
in una navicella in materiale ceramico è stato ridotto in situ in corrente
di H2 (FH2 = 100cc/min) ad una temperatura prefissata, prima
di fare avvenire la reazione.
Successivamente è stata inviata la miscela di reazione costituita da
H2 e C2H6 (Ftotale = 120 cc/min)
La resa in deposito carbonioso è stata determinata secondo la formula:
dove:
Pcat carb è il peso del catalizzatore dopo reazione;
Pcat oss è il peso del catalizzatore posto nel reattore prima della reazione;
R è il rapporto fra il peso del catalizzatore dopo trattamento di riduzione
alla temperatura T ed il peso del catalizzatore dopo preparazione.
La morfologia del deposito carbonioso è stata analizzata tramite
microscopia elettronica a scansione (SEM) e in trasmissione (TEM)
e mediante diffrattometria ai raggi X (XRD).
Risultati
L’influenza della temperatura di pre-riduzione del catalizzatore,
temperatura di reazione, rapporto etano/H2 sulla resa di nanotubi
di carbonio è stata studiata utilizzando un catalizzatore contenente
il 20% di Fe disperso su SiO2.
È stato osservato che all’aumentare della temperatura di riduzione
del catalizzatore nell’intervallo 400 °C - 750°C, la resa in deposito
carbonioso passa da 46% a 28% La reazione è stata condotta alla
temperatura di 750°C ed un rapporto C2H6/ H2 =1.
Fissato pertanto il valore della temperatura di riduzione a 400°C è
stato investigato l’effetto della temperatura di reazione e del rapporto
C2H6/ H2 sulla resa in deposito carbonioso. I risultati ottenuti
hanno evidenziato che al variare della temperatura di reazione fra
650°C e 950°C (C2H6/H2 =1) la resa in deposito carbonioso aumenta
con la temperatura di reazione fino a 750°C, per poi diminuire a
valori di T superiori.
L’analisi morfologica dei depositi carboniosi effettuata mediante
microscopia elettronica a scansione (SEM) ed in trasmissione (TEM)
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ha mostrato che per temperature di reazione fino a T di 750 °C il
deposito carbonioso è prevalentemente formato da CNT. Oltre alla
resa complessiva, anche la resa in CNT diminuisce quando la reazione
viene condotta a T superiori a 750°C a favore della formazione
di grafite e nanoparticelle di carbonio.
È stata inoltre studiata l’influenza del rapporto C2H6/H2 =1 sulla resa
in CNT, alla T di reazione pari a 750°C.
I rapporti di C2H6/H2 utilizzati sono stati: 1/5, 1/2 1/1 2/1 5/1.
Al crescere del rapporto C2H6/H2 è stato osservato un aumento della
resa in deposito carbonioso.
Le analisi TEM condotte sui solidi scaricati dopo la reazione ha mostrato
che all’aumentare del rapporto C2H6/H2 fino a 1 il deposito
carbonioso è prevalentemente formato da CNT. Utilizzando miscele
più ricche in idrocarburo il deposito carbonioso è prevalentemente
formato da grafite e nanoparticelle di C.
È stata infine valutata l’influenza della natura chimica e morfologica
del supporto sulla resa in CNT. A tale scopo sono stati testati
nelle catalizzatori a base di Fe supportati su ossidi e su materiali a
matrici carboniosa (fibre e polvere).
È stato osservato che la resa in deposito carbonioso aumenta nell’ordine:
carbone attivo.

Conclusioni
Lo studio sistematico dei parametri di reazione nella sintesi di CNT
su catalizzatori a base di Fe/SiO2 ha permesso di ottimizzare i parametri
di processo per la sintesi di nanotubi di carbonio.
È stato inoltre dimostrato che la natura del supporto influenza la
resa in CNT. I catalizzatori a base di Fe/gAl2O3 sono risultati i migliori
in termini di produttività per la formazione di CNT.
Bibliografia
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C.N.R. Rao, Chem. Phys. Lett. 300, (1999), 236.
Contatti
Prof. Candida Milone
Università di Messina
Dipartimento di Chimica Industriale e Ingegneria dei Materiali
Salita Sperone 31
I-98166- Messina
Tel +39-090-393134
Fax +39-090-391518
e-mail cmilone@ingegneria.unime.it
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Sistemi microeterogenei
per la sintesi di nanoparticelle
C. Giordano, A. Ruggirello, V. Turco Liveri
Università di Palermo, Dip. di Chimica Fisica
Èormai ampiamente riconosciuto che la sintesi di nanoparticelle
consenta di ottenere nanomateriali caratterizzati da nuove proprietà
elettriche, chimiche, ottiche, meccaniche e magnetiche, che
possono trovare impiego nelle più svariate applicazioni. È possibile
così, solo per citare alcuni esempi, disporre di catalizzatori con
un’elevata attività specifica [1], biomateriali per applicazioni mediche
[2] o, ancora, materiali elettrocromici ed elettroreologici.
Per produrre nanomateriali è necessaria innanzitutto la messa a
punto di metodi di sintesi che permettano di regolare opportunamente
le dimensioni e la forma delle nanoparticelle poiché tali parametri
sono fondamentali nel controllo delle loro proprietà chimico
fisiche o delle funzioni che esse devono svolgere all’interno di
un nanodispositivo.
Tra le numerose strategie oggi messe a punto per la sintesi e la stabilizzazione
di nanoparticelle di vari materiali [3, 4, 5], il nostro
gruppo sfrutta la compartimentazione in sistemi microeterogenei,
quali soluzioni e gel micellari, cristalli liquidi e vescicole [6, 7]. Tale
metodologia presenta, infatti, diversi vantaggi quali: i) il controllo
delle dimensioni, ii) impedisce l’accrescimento delle nanoparticelle
e iii) può essere ampiamente impiegata anche per ottenere nanoparticelle
di numerose sostanze organiche.
I sistemi microeterogenei sono caratterizzati dalla presenza di tensioattivi,
molecole anfifiliche costituite da uno o più gruppi idrofili
e da una o più catene idrofobe, la cui coesistenza le rende capaci
di associarsi a formare una enorme varietà di aggregati molecolari
aventi specifiche forme e dimensioni, diversi tempi di vita media e
tutti caratterizzati dalla presenza di domini polari e apolari separati
spazialmente. Alcuni esempi di strutture formate dai tensioattivi in
varie condizioni sperimentali sono mostrati in figura 1.
Fig. 1. Rappresentazione schematica di alcune strutture formate dai
tensioattivi.
Tali sistemi possono solubilizzare quantità finite di svariate classi di
sostanze: mentre le molecole apolari sono solubilizzate nelle regio-
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ni idrofobe, quelle anfifiliche possono ripartirsi tra le regioni polari
e lo strato di palizzata (ovvero le regioni formate dalle code idrocarburiche
dei tensioattivi), opportunamente orientate; infine
quelle polari sono confinate nelle regioni idrofile. Qualora la quantità
di solubilizzato confinato in uno di tali domini sia sufficiente, si
osserva la formazione di clusters molecolari o nanoparticelle [8, 9,
10, 11, 12, 13].
In generale, le proprietà delle sostanze confinate sono diverse da
quelle dei materiali allo stato massivo e delle molecole isolate e tali
proprietà possono essere opportunamente modulate semplicemente
cambiando parametri come il rapporto molare soluto-tensioattivo,
la temperatura e la natura dei componenti del sistema
[14].
In particolare, gli studi effettuati dal nostro gruppo hanno mostrato
che è possibile confinare clusters di molecole di urea [8, 10],
acetammide [12], acrilammide, cianammide all’interno del cuore
di micelle inverse e cristalli liquidi costituiti da tensioattivi quali il bis
(2-etilesil) solfosuccinato di sodio (AOT), il bis (2-etilesil) fosfato di
sodio (NaDEHP) e la lecitina. Come anche confinare negli stessi sistemi
nanoparticelle di sali idrosolubili, quali Co(NO3)2 [15], CoCl2,
K4Fe(CN)6, K3Fe(CN)6, HAuCl4, aventi dimensioni inferiori a 5 nm.
Mediante numerose tecniche di indagine è stato osservato che le
proprietà dei clusters molecolari sono fortemente influenzate da
specifiche interazioni soluto-tensioattivo [9, 10].
Oltre a consentire la preparazione di nanocompositi, i sistemi microeterogenei
possono essere sfruttati come veri e propri nanoreattori
per reazioni solido-solido (nanoparticelle/nanoparticelle) in
fase fluida e la polimerizzazione in ambienti confinati. In tali condizioni,
il cammino di reazione e i prodotti che si ottengono possono
essere diversi da quelli della stessa reazione in fase bulk o in soluzione
[16]. Inoltre, l’uso di nanoparticelle per reazioni solido-solido
può ovviare al problema della lentezza che generalmente caratterizza
questo tipo di processi quando le sostanze impiegate sono allo
stato massivo e può permettere di evitare drastiche condizioni di
lavoro quali possono essere alte temperature e/o pressioni.
A tale proposito, per semplice mescolamento di due soluzioni costituite
da micelle anidre di AOT disperse in n-eptano e contenenti
nanoparticelle di Na2S e ZnSO4. sono state sintetizzate nanoparticelle
di ZnS [17] in ambiente confinato. Allo stesso modo, partendo
da opportuni precursori, sono state sintetizzate nanoparticelle
magnetiche di complessi cobalto-ferro cianuro. Gli esperimenti
condotti hanno mostrato che le reazioni sono estremamente più
rapide rispetto a quelle condotte in fase omogenea e che le proprietà
dei prodotti ottenuti risultano chiaramente influenzate da
effetti di confinamento.
Bibliografia
[1] W. M. Rudoy, B. G. Ershov, N. L. Sukhov, O. V. Dement’eva, A. V.
Zeitseva, A. F. Seliverstov, M. E. Kartseva, V. A. Ogarev, Colloid J., 64,
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Thermochim. Acta, 433, 269, 1995.
[17] P. Calandra, A. Longo, V. Turco Liveri, J. Phys Chem. B, 107, 25, 2003.
Contatti
Angela Ruggirello
Università di Palermo
Dipartimento di Chimica Fisica
Viale delle Scienze Parco D'Orleans II
I-90128 Palermo
Tel 0916459844
Fax 091590015
e-mail moniaruggirello@libero.it

Studio dei processi di sintesi
e caratterizzazione dei nanotubi
in carbonio per applicazioni
nei compositi polimerici
avanzati
F. Mancia*, M. Regi**, M. Marchetti**
* Centro Sviluppo Materiali S. p. A, ** Università degli Studi di Roma
“La Sapienza”, Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale e Astronautica
Abstract
Inanotubi in carbonio, grazie alle loro notevoli proprietà (meccaniche,
termiche, elettriche, magnetiche) rappresentano un materiale
di profondo interesse in molti settori dell’ingegneria applicata e
in particolar modo in quello delle nanotecnologie. Operando non
più su scale macroscopiche, ma su dimensioni nanometriche è
possibile caratterizzare un materiale in base alle specifiche richieste.
Tutti i processi riguardanti lo sviluppo e l’implementazione di
un nanomateriale richiedono lo studio di tecniche di produzione e
analisi avanzate. La determinazione dei parametri che caratterizzano
una struttura nanometrica viene realizzata non più con le classiche
procedure adottate quando si lavora su scala macroscopica
(es. test meccanici), ma utilizzando ampiamente strumenti quali
miscoscopia elettronica (SEM, TEM, analisi chimiche EDS), AFM
(Atomic Force Microscopy), spettrografia Raman.
Tutti i processi riguardanti le nanotecnologie, attualmente, possiedono
un elevato grado di complessità nella comprensione dei fenomeni
fisico – chimici di base, con un elevato costo di sviluppo
che non ne permettono ancora un impiego su scala industriale.
Inoltre, un nanomateriale deve possedere delle caratteristiche che
si differenziano in base al tipo di applicazione. Se nell’ambito dell’elettronica
i quantitativi richiesti sono dello stesso ordine di grandezza
delle attuali capacità produttive, per contro, nel settore delle
strutture (compositi polimerici avanzati) la realizzazione di un dimostratore
necessita di quantità ancora non proporzionate ai processi
di produzione.
Il presente lavoro fornisce una descrizione dettagliata dei processi di
sintesi, purificazione e caratterizzazione dei nanotubi in carbonio.
Vengono descritti gli studi riguardanti la dispersione di polveri nanometriche
(contenenti nanotubi) all’interno di matrici polimeriche.
Inoltre, vengono riportate delle analisi numeriche che dimostrano
come l’uso dei carbon nanotubes in una struttura aerospaziale
avanzata (anisogrid lattice structure) consenta un notevole guadagno
in termini di riduzione di massa soddisfacendo alle condizioni
di resistenza statica e stabilità locale e globale di tutto l’elemento.
1. Introduzione
I carbon nanotubes (CN) vengono casualmente scoperti nel 1991
da Sumio Iijima. Esistono due famiglie di CN: i SWNT (single wall
nanotubes) che sono costituiti da una solo unità tubolare rettilinea,
e i MWNT (multi wall nanotubes) formati da una serie di
SWNT fra loro coassiali e distanti circa 0.34 nm (stessa distanza tra
i vari piani della grafite di partenza).
I SWNT hanno un diametro dell’ordine dei nm e una lunghezza di
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micron. Inoltre, possono avere la loro estremità aperta, oppure
chiusa da due semi strutture fullerene C60.
All’interno dei MWNT, i SWNT che lo costituiscono possono avere
una lunghezza non uniforme e presentare una morfologia differenziata.
Inoltre, i SWNT e i MWNT hanno un rapporto lunghezza - diametro
molto grande.
Il parametro che caratterizza il SWNT è il Chiral Vector (CV) ottenuto
mediante la somma di due vettori, di modulo n ed m, linearmente
indipendenti secondo una base non canonica (non ortonormale)
avente origine e versori definiti dalla cella esagonale del piano
di grafite.
Pertanto, un carbon nanotube viene individuato dalla seguente
notazione:
(n, m)
Dal CV (n,m) e dal Chiral Angle CA dipendono tutte le caratteristiche
del SWNT: (diametro, tipo di CN, comportamento elettrico
(metallico o semiconduttore), caratteristiche termico – meccaniche,
comportamento elettronico).
Al variare del Chiral Angle (θ) si distinguono tre famiglie di CN:
1. θ = 0° ⇒ ZIG ZAG CN: (n,0) oppure (0,m)
2. θ = 30° ⇒> ARMCHAIR CN: n uguale a m
3. θ compreso tra 0° e 30° ⇒ CHIRAL CN: n diverso da m
se:
• n ≠ m ≠ 0 fi simmetria chirale
• n = 0 o n = m fi achiralità
inoltre:
{
n – m = 3q = conduttore
n – m ≠ 3q = semiconduttore
I processi di sintesi dei CN sono:
1. arc discharge
2. chemical vapor deposition (CVD)
3. laser ablation.
con q = intero
Dopo la sintesi è necessaria una fase di purificazione per eliminare
le impurità presenti. Le tecniche di purificazione tipicamente utilizzate
sono:
1. attacco chimico
2. ossidazione
3. ultrasuoni.
Per una reale applicazione dei CN in sistemi tecnologicamente
avanzati è necessario:
- aumentare la quantità prodotta abbattendo i costi
- migliorare i processi di sintesi, estrazione e purificazione
- eliminare le impurità
- controllarne: il diametro, la lunghezza, la chiralità, e la formazione
di SWNT o MWNT
- definire modelli teorici/numerici.
2. Sintesi dei Carbon Nanotubes
Per la sintesi dei CN, sono stati sviluppati i seguenti dimostratori:
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- arco voltaico in ambiente inerte (Argon, Elio)
- arco voltaico immerso
- ablazione laser CO2.
La grafite utilizzata nei processi può essere pura (2 ppm) oppure
drogata con opportuni catalizzatori (ittrio, coblato) che favoriscono
il processo di sintesi. In fig. 2.1 è mostrata l’apparecchiatura utilizzata
per la sintesi ad arco voltaico in ambiente inerte (voltaggio:
20-23 V, amperaggio: 50-60 A, pressione del gas inerte: 0.2 bar).
Fig. 2.1. impianto per la sintesi ad arco in ambiente inerte
In fig. 2.2 mostra l’arco voltaico nel corso di un test sperimentale di
sintesi di CN mediante arco voltaico immerso (voltaggio: 20-25 V,
amperaggio: 60-90 A, in acqua deionizzata). Grazie alla notevole
luminosità dell’arco voltaico è possibile stimare che la temperature
raggiunte sono superiori ai 4000 K.
Fig. 2.2. arco voltaico immerso
In fig. 2.3 è mostrato l’impianto per la sintesi ad ablazione laser
CO2 (potenza: 900 W, lunghezza d’onda: 10.6 µm, flusso Argon:
60 l/min).
Fig. 2.3. impianto per la sintesi ad ablazione laser
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Nella sintesi dei nanotubi uno dei problemi di maggior rilievo è
quello del controllo e della ripetibilità del processo. Vale a dire determinare,
per ogni set di parametri impiegati, quali sono le caratteristiche
del prodotto sintetizzato.
I target di riferimento sono:
- incrementare le quantità prodotte
- maggior controllo e ripetibilità dei processi
- abbattimento dei costi
- gli impianti di sintesi debbono passare da essere dei dimostratori
ad apparecchiature a carattere più industriale.
3. Purificazione dei Carbon Nanotubes
I CN, dopo il processo di sintesi, sono contenuti in un deposito ricco
di impurità (catalizzatori metallici residui, grafite non sintetizzata,
nanostrutture, fullerene, altro, fig. 3.1). Tali elementi non consentono
di ottimizzare le proprietà dei nanotubi.
Fig. 3.1. fasci di nanotubi contenenti impurità
Sono stati eseguiti una serie di prove sperimentali di purificazione
mediante ossidazione. In fig. 3.2 è mostrato l’andamento delle
curve del test DTA & TG. Sono stati analizzati 50 mg di materiale
sintetizzato con l’arco voltaico in ambiente inerte, sottoposto a un
flusso ossidante (N2 90%, O2 10%) per 5 ore (Tmax = 780 °C).
Fig. 3.2. purificazione per ossidazione (analisi DTA – TG)
In fig. 3.2 s’osserva come le polveri nanometriche abbiano chimicamente
reagito con il flusso ossidante (azoto + ossigeno) in corrispondenza
di una temperatura compresa tra i 500 °C e i 600 °C.
Quindi, è stata eseguita una successiva ossidazione (TG) con i seguenti
parametri:

- flusso ossidante: N2 90%, O2 10%
- Tmax = 530 °C
- tempo di ossidazione: 2.5 h
In fig. 3.3 è mostrata la morfologia prima e dopo la purificazione in
ambiente ossidante.
Fig. 3.3. morfologia del materiale prima e dopo la purificazione
Dalle prove è stato rilevato che la purificazione mediante ossidazione
permette di eliminare la maggior parte delle strutture amorfe.
Sono stati eseguiti dei test di purificazione agli ultrasuoni (25 minuti
di trattamento). Il principio è quello di sfruttare le vibrazioni
generate per separare i CN dalle impurità e conferire a essi un
maggior grado di allineamento.
In fig. 3.4 è mostrata la morfologia prima e dopo la purificazione
con gli ultrasuoni.
Fig. 3.4. morfologia dei CN prima e dopo il trattamento agli ultrasuoni
Si rileva come la morfologia dei CN sia peggiorata in quanto maggiormente
“sporcata” dalle impurità che, sotto l’azione degli ultrasuoni,
si sono addensate su di essi. Pertanto, tale metodo sembra
fornire risultati peggiori di quelli ottenuti con una ossidazione.
4. Analisi morfologiche dei Carbon Nanotubes
Le analisi morfologiche rappresentano lo strumento più importante
nella caratterizzazione dei CN sia in fase di sintesi che nel corso
dei processi di purificazione e di integrazione in un sistema. Esse
possono essere condotte tramite la microscopia ottico/elettronica
(esame ottico, SEM, TEM, EDS). Le procedure di preparazione e osservazione
dei campioni a dimensioni nanometriche sono del tutto
diverse da quelle impiegate per altri materiali (es. acciai).
In fig. 4.1 è mostrata un’immagine al microscopio ottico del deposito
contenuto sulla superficie interna di un elettrodo catodico di
grafite sottoposto all’arco voltaico in ambiente inerte.
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Fig. 4.1. analisi al microscopio ottico
La fig. 4.2 evidenzia, tramite un’analisi SEM, la presenza di nanotubi
in carbonio sulla superficie dell’elettrodo in fig. 4.1
Fig. 4.2. deposito all’interno di un elettrodo catodico di grafite
Tramite l’analisi EDS è possibile determinare (con un’analisi quantitativa
e semi quantitativa) la composizione chimica del deposito di
nanotubi (fig. 4.3)
Fig. 4.3. analisi chimica EDS di un elettrodo catodico di grafite
Lo studio più complesso è quello al TEM in quanto richiede una
preparazione del campione alquanto articolata. Per contro permette
di acquisire un numero notevoli di informazioni morfologiche
(fig. 4.4).
Fig. 4.4. immagine STEM (100000x, 200 KV)
5. Dispersione di polveri nanometriche in una matrice
polimerica
Per realizzare e valutare le proprietà di un composito particellato
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con CN è necessario studiare gli aspetti legati alla loro dispersione
all’interno della matrice e all’interfaccia chimico – fisica.
Sono stati prodotti dei provini (resina epossidica + indurente + polveri
nanometriche contenenti CN analizzate al SEM, fig. 5.1).
Il quantitativo di polvere dispersa nel polimero va da 10% wt al
20% wt.
Fig. 5.1. provini in composito
I campioni (dopo il processo di polimerizzazione) sono stati sottoposti
a dei test di resilienza e a trazione per determinare l’effetto
delle polveri nanometriche disperse all’interno della matrice.
È possibile fare le seguenti considerazioni generali:
1. riducendo la granulometria della polvere la variazione di resilienza
del composito è funzione dell’interfaccia fisico – chimica
con la matrice
2. se introducendo la polvere nanometrica all’interno della miscela
resina + indurente, l’energia di frattura del test di resilienza
non aumenta in maniera significativa, allora si verifica un incremento
nel modulo di Young
3. aumentare la finitura della superficie del campione permette di
migliorare le caratteristiche meccaniche.
L’eventuale presenza di bolle all’interno del composito consente di
fare alcune valutazioni riguardo la meccanica della frattura (fig.
5.2÷5.3).
In fig. 5.2 è mostrata la sezione di frattura di un provino contenente
un 20% wt di polveri nanometriche.
Fig. 5.2. analisi al microscopio ottico di un campione in composito rinforzato
con polveri nanometriche
In fig. 5.3 s’osserva come una cavità, sulla superficie di rottura del
provino, sia in grado di deviare (C & D) due linee di frattura (A & B)
e bloccarle (E).
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Fig. 5.3. analisi SEM della sezione di frattura del composito
6. Applicazione dei Carbon Nanotubes in una struttura
avanzata (anisogrid lattice structure)
Le anisogrid lattice structure (fig. 6.1) sono costituite da rib elicoidali
(resistenti al carico) e rib circonferenziali (conferiscono stabilità
al buckling).
Fig. 6.1. anisogrid lattice structures
Fissati i valori del raggio R e dell’altezza L della struttura, il carico di
compressione P applicato e il materiale (modulo di Young E,
densità ρ, carico ultimo σu) è possibile determinare la dimensioni
delle sezioni resistenti con il modello di Vasiliev, rispettando le condizioni
di:
1. massa minima dell’elemento
2. resistenza statica
3. stabilità locale e globale.
Sono stati sviluppati dei programmi di calcolo in MATLAB che determinano
le dimensioni dell’anisogrid al variare: del raggio R, dell’altezza
L, del carico applicato P e della percentuale di nanotubi in
carbonio (%CN) aggiunti a un composito per applicazioni aerospaziali
(resina epossidica, fibre di carbonio unidirezionali). Sono state
eseguite anche delle indagini FEM per verificare le tre condizioni
sopra riportate.
Per valutare il guadagno in termini di riduzione di massa nel passaggio
da una lega aeronautica (alluminio 2024) a un composito
(Hs/Ep, resina epossidica e fibre di carbonio unidirezionali), e
al composito Hs/Ep rinforzato con un 5% di carbon nanotubes
(modulo di Young teorico di 1 TPa), è stato utilizzato il modello di
Vasiliev su una anisogrid lattice structure cilindrica (raggio R = 1.5
m, altezza L = 4 mm, carico applicato P = 3 MN). In tabella 6.1 sono
riportati i valori della massa M dell’elemento la variare del materiale
impiegato.

MATERIALE AL 2024 HS/EP
HS/EP +
5% CN
MODULO DI YOUNG [Pa] 70E9 12E10 16E10
MASSA [Kg] 206.3 84.1 69.7
Tab.6.1. massa della struttura al variare del materiale
Il passaggio dalla lega di alluminio al composito Hs/Ep fornisce una
notevole riduzione della massa M. L’uso dei carbon nanotubes permette,
almeno dal punto di vista numerico, di ridurre ulteriormente il
peso. Successivamente è stato realizzato un prototipo piano (fig. 6.2)
in composito utile per studiare i processi di fabricazione di elementi
anisogrid con dimensioni maggiori e geometrie più complesse.
Il composito è costituito da:
- resina epossidica
- indurente
- fibre di vetro
- polvere nanometrica contenente carbon nanotubes
Il dimostratore ha evidenziato un ottimo comportamento alle sollecitazione
meccaniche.
Per rendere il processo più industriale e migliorare le caratteristiche
dell’elemento stesso, è necessario realizzare uno stampo che sia
flessibile, facilmente estraibile e riutilizzabile. La tecnica impiegata
è quella della prototipazione rapida con la quale costruire il contro
stampo da cui si ricava lo stampo in silicone (fig. 6.3).
Sono stati realizzati anche degli stampi a geometria lattice anisogrid
cilindrica che opportunamente dimensionata può trovare utile
applicazione in molti settori dell’aerospazio.
7. Conclusioni
Con il presente lavoro sono state descritte le attività di ricerca riguardanti
la sintesi, la purificazione e la caratterizzazione morfologica dei
nanotubi in carbonio e come disperderli in una matrice polimerica.
Inoltre, è stato dimostrato come l’uso di CN permetta, almeno dal
punto di vista teorico, di ridurre la massa di una struttura aerospaziale.
Le nanotecnologie e i materiali compositi possono avere un
profondo sviluppo e applicazione in molti settori dell’Ingegneria. È
necessario implementare tutti i processi in modo da rendere questo
tipo di tecnologia competitiva in termini tecnico/economici.
Contatti
F. Mancia
Centro Sviluppo Materiali S. p. A.
Via di Castel Romano 100
I-00128 Roma
Tel. 06/5055435
Fax. 06/5055202
e-mail: f.mancia@c-s-m.it
M. Regi, M. Marchetti
Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale e Astronautica
Via Eudossiana 18
I-00184 Roma
Tel. 06/44585800
Fax. 06/44585670
e-mail: regi@aerorisc.diaa.uniroma1.it, mario.marchetti@uniroma1.it
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Artificial molecular machines
and motors
Vincenzo Balzani, Alberto Credi, Filippo Marchioni,
Serena Silvi, Margherita Venturi
Dipartimento di Chimica "G.Ciamician"- Università di Bologna
Foreword
The concept of (macroscopic) machine can be extended to the
molecular level. A molecular machine can be defined as an assembly
of a discrete number of molecular components (i.e., a
supramolecular system) in which the component parts can display
changes in their relative positions as a result of some external stimulus.
Rotaxanes and catenanes are promising systems for the construction
of artificial molecular machines. The design, synthesis
and investigation of chemical systems able to function as molecular
machines and motors is of interest not only for basic research,
but also for the growth of nanoscience and the development of
nanotechnology. A few examples of molecular machines taken
from our own research will be illustrated.
1 Introduction
1.1 Extreme miniaturization: the bottom-up approach
A device is something invented and constructed for a special purpose,
and a machine is a particular type of device in which the
component parts display changes in their relative positions as a result
of some external stimulus. Progress of mankind has always
been related to the construction of novel devices. Depending on
the purpose of its use, a device can be very big or very small. In the
last fifty years, progressive miniaturization of the components employed
for the construction of devices and machines has resulted
in outstanding technological achievements, particularly in the field
of information processing. A common prediction is that further
progress in miniaturization will not only decrease the size and increase
the power of computers, but could also open the way to
new technologies in the fields of medicine, environment, energy,
and materials.
Until now miniaturization has been pursued by a large-downward
(top-down) approach, which is reaching practical and fundamental
limits (presumably ca. 50 nanometers) [1]. Miniaturization,
however, can be pushed further on since “there is plenty of room
at the bottom”, as Richard P. Feynman stated in a famous talk to
the American Physical Society in 1959 [2].
The key sentence of Feynman's talk was the following: “The principle
of physics do not speak against the possibility of manoeuvring
things atom by atom”. The idea of the “atom-by-atom” bottomup
approach to the construction of nanoscale devices and machines,
however, which was so much appealing to some physicists
[3] did not convince chemists who are well aware of the high reactivity
of most atomic species and of the subtle aspects of chemical
bond. Chemists know [4] that atoms are not simple spheres that
can be moved from a place to another place at will. Atoms do not
stay isolated; they bond strongly to their neighbours and it is difficult
to imagine that the atoms can be taken from a starting material
and transferred to another material.
In the late 1970s a new branch of chemistry, called supramolecular
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chemistry, emerged and expanded very rapidly, consecrated by the
award of the Nobel Prize in Chemistry to C.J. Pedersen [5], D.J.
Cram [6], and J.-M. Lehn [7] in 1987. In the frame of research on
supramolecular chemistry, the idea began to arise in a few laboratories
[8,9,10] that molecules are much more convenient building
blocks than atoms to construct nanoscale devices and machines.
The main reasons at the basis of this idea are: (i) molecules are stable
species, whereas atoms are difficult to handle; (ii) Nature starts
from molecules, not from atoms, to construct the great number
and variety of nanodevices and nanomachines that sustain life; (iii)
most of the laboratory chemical processes deal with molecules,
not with atoms; (iv) molecules are objects that exhibit distinct
shapes and carry device-related properties (e.g., properties that
can be manipulated by photochemical and electrochemical inputs);
(v) molecules can self-assemble or can be connected to
make larger structures. In the same period, research on molecular
electronic devices began to flourish [11].
In the following years supramolecular chemistry grew very rapidly
[12] and it became clear that the “bottom-up” approach based on
molecules opens virtually unlimited possibilities concerning design
and construction of artificial molecular-level devices and machines.
Recently the concept of molecules as nanoscale objects exhibiting
their own shape, size and properties has been confirmed by new,
very powerful techniques, such as single-molecule fluorescence
spectroscopy and the various types of probe microscopies, capable
of “seeing” [13] or “manipulating” [14] single molecules, and
even to investigate bimolecular chemical reactions at the single
molecule level [15].
Much of the inspiration to construct molecular-level devices and
machines comes from the outstanding progress of molecular biology
that has begun to reveal the secrets of the natural molecularlevel
devices and machines which constitute the material base of
life. Bottom-up construction of devices and machines as complex
as those present in Nature is, of course, an impossible task [16].
Therefore chemists have tried to construct much simpler systems,
without mimicking the complexity of the biological structures. In
the last few years, synthetic talent, that has always been the most
distinctive feature of chemists, combined with a device-driven ingenuity
evolved from chemists’ attention to functions and reactivity,
have led to outstanding achievements in this field
[17,18,19,20].
1.2 Characteristics of molecular machines and motors
The words motor and machine are often used interchangeably
when referred to molecular systems. It should be recalled, however,
that a motor converts energy into mechanical work, while a
machine is a device, usually containing a motor component, designed
to accomplish a function. Molecular machines and motors
operate via electronic and/or nuclear rearrangements and, like the
macroscopic ones, are characterized by (i) the kind of energy input
supplied to make them work, (ii) the type of motion (linear, rotatory,
oscillatory, ...) performed by their components, (iii) the way in
which their operation can be monitored, (iv) the possibility to repeat
the operation at will (cyclic process), and (v) the time scale
needed to complete a cycle. According to the view described
above, an additional and very important distinctive feature of a
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molecular machine with respect to a molecular motor is (vi) the
function performed [xviii].
As far as point (i) is concerned, a chemical reaction can be used, at
least in principle, as an energy input. In such a case, however, if the
machine has to work cyclically [point (iv)], it will need addition of
reactants at any step of the working cycle, and the accumulation
of by–products resulting from the repeated addition of matter can
compromise the operation of the device. On the basis of this consideration,
the best energy inputs to make a molecular device
work are photons [21] and electrons [22]. It is indeed possible to
design very interesting molecular devices based on appropriately
chosen photochemically and electrochemically driven reactions
[xx].
In order to control and monitor the device operation [point (iii)],
the electronic and/or nuclear rearrangements of the component
parts should cause readable changes in some chemical or physical
property of the system. In this regard, photochemical and electrochemical
techniques are very useful since both photons and electrons
can play the dual role of "writing" (i. e., causing a change in
the system) and "reading" (i. e., reporting the state of the system).
The operation time scale of molecular machines [point (v)] can
range from microseconds to seconds, depending on the type of rearrangement
and the nature of the components involved.
Finally, as far as point (vi) is concerned, the functions that can be
performed by exploiting the movements of the component parts
in molecular machines are various and, to a large extent, still unpredictable.
It is worth to note that the mechanical movements
taking place in molecular-level machines, and the related changes
in the spectroscopic and electrochemical properties, usually obey
binary logic and can thus be taken as a basis for information processing
at the molecular level. Artificial molecular machines capable
of performing logic operations have been reported [23].
1.3 Rotaxanes and catenanes as artificial molecular
machines
Most of the recently designed artificial molecular machines and
motors are based on rotaxanes and catenanes [xx]. The names of
these compounds derive from the Latin words rota and axis for
wheel and axle, and catena for chain. Rotaxanes [24] are minimally
composed (Figure 1a) of an axle-like molecule surrounded by a
macrocyclic compound and terminated by bulky groups (stopper)
that prevent disassembly; catenanes [xxiv] are made of (at least)
two interlocked macrocycles or “rings” (Figure 1b). Rotaxanes and
catenanes are appealing systems for the construction of molecular
machines because motions of their molecular components can be
easily imagined (Figure 2).
Figure. 1. Schematic representation of a rotaxane (a) and a catenane (b)

Figure 2. Schematic representation of some of the intercomponent motions
that can be obtained with rotaxanes and catenanes: shuttling (a) and ring
rotation (b, c)
Important features of these systems derive from noncovalent interactions
between components that contain complementary recognition
sites. Such interactions, that are also responsible for the efficient
template-directed syntheses of rotaxanes and catenanes, involve
electron-donor/acceptor ability, hydrogen bonding, hydrophobic/hydrophylic
character, p-p stacking, coulombic forces and, on
the side of the strong interaction limit, metal-ligand bonding.
In the next sections, a few examples of artificial molecular machines
based on rotaxanes and catenanes taken from our research
will be illustrated.
2 An acid-base controlled molecular shuttle
In rotaxanes containing two different recognition sites in the
dumbbell-shaped component, it is possible to switch the position
of the ring between the two “stations” by an external stimulus. A
system which behaves as a chemically controllable molecular shuttle
is compound 1 3+ shown in Figure 3 [25]. It is made of a dibenzo[24]crown-8
(DB24C8) macrocycle and a dumbbell-shaped
component containing a dialkylammonium center and a 4,4'bipyridinium
unit. An anthracene moiety is used as a stopper because
its absorption, luminescence, and redox properties are useful
to monitor the state of the system. Since the N + –H···O hydrogen
bonding interactions between the DB24C8 macrocycle and
the ammonium center are much stronger than the electron donoracceptor
interactions of the macrocycle with the bipyridinium unit,
the rotaxane exists as only one of the two possible translational
isomers. Deprotonation of the ammonium center with a base (a
tertiary amine) causes 100% displacement of the macrocycle to
the bipyridinium unit; reprotonation directs the macrocycle back
onto the ammonium center (Figure 3). Such a switching process
has been investigated in solution by 1 H nuclear magnetic resonance
(NMR) spectroscopy and by electrochemical and photophysical
measurements [xxv]. The full chemical reversibility of the energy
supplying acid/base reactions guarantees the reversibility of the
mechanical movement, in spite of the formation of waste products.
Notice that this system could be useful for information processing
since it exhibits a binary logic behavior. It should also be
noted that, in the deprotonated rotaxane, it is possible to displace
the crown ring from the bipyridinium station by destroying the
donor-acceptor interaction through reduction of the bipyridinium
station or oxidation of the dioxybenzene units of the macrocyclic
ring. Therefore, in this system, mechanical movements can be in-
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duced by two different types of stimuli (acid-base and electronhole).
Figure 3. A chemically controllable molecular shuttle. The macrocyclic ring can
be switched between the two stations of the dumbbell-shaped component by
acid-base inputs
3 A molecular elevator
By incorporating the architectural features of the acid-base switchable
rotaxane 1 3+ (Figure 3) [xxv] into those of a recently investigated
triply threaded two-component supramolecular bundle [26],
we came up with the design of the molecular elevator 2 9+ shown
in Figure 4 [27]. This nanoactuator, which is ca. 2.5 nm in height
and has a diameter of ca. 3.5 nm, consists of a trifurcated rig-like
component containing two different notches – one ammonium
center and one bipyridinium unit – at different levels in each of its
three legs. The latter are interlocked by a tritopic host made up of
three DB24C8-type macrocycles fused trigonally to a central aromatic
floor; such a platform can be made to stop at the two different
levels. The three legs of the rig carry bulky feet that prevent the
loss of the platform. Compound 2 9+ was synthesized using a template-directed
protocol from a trifurcated guest and the tritopic
host which form a 1:1 adduct (superbundle) that can be converted
into a mechanically interlocked elevator by functionalization of the
ends of each leg with bulky 3,5-di-tert-butylbenzyl groups.
Figure 4. Chemical formula and operation scheme of the molecular
elevator 29+
Initially, the platform resides exclusively on the “upper” level, i.e.,
with the three macrocycles surrounding the ammonium centers.
This preference results from strong N + –H···O hydrogen bonding
and weak stabilizing p-p stacking forces between the aromatic
cores of the platform and rig components. Upon addition of a
strong, non-nucleophilic phosphazene base to an acetonitrile solution
of 2 9+ , deprotonation of the ammonium center occurs and, as
a result, the platform moves to the “lower” level, that is, with the
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three macrocycles surrounding the bipyridinium units (Figure 4).
This structure is stabilized by electron donor-acceptor interactions
between the electron-rich aromatic units of the platform and the
electron-deficient bipyridinium units of the rig component. Subsequent
addition of acid restores the ammonium centers, and the
platform moves back to the “upper” level (Figure 4). The elevator
motion, which can be followed by 1 H NMR spectroscopy, electrochemistry,
and absorption and fluorescence spectroscopy, is quantitative
and can be repeated many times on the same solution
[xxvii]. The distance travelled by the platform is about 0.7 nm, and
from thermodynamic considerations we estimate that the elevator
movement from the upper to lower level can potentially generate
a force of up to 200 pN – one order of magnitude higher than that
developed by natural linear motors such as myosin and kinesin
[28].
It should be noted that the acid-base controlled mechanical motion
in 2 9+ can lead to other interesting functions, e.g., the opening
and closing of a large cavity, and the control of the positions and
properties of the bipyridinium legs. These findings confirm that, by
employing an incremental design strategy and a bottom-up template-directed
synthetic protocol, it is possible to produce multivalent
compounds capable of performing non-trivial mechanical
movements and exercising a variety of different functions upon external
stimulation.
4 Controlled ring rotation in catenanes
In a catenane, structural changes caused by rotation of one ring
with respect to the other can be clearly evidenced when one of the
two rings contains two non-equivalent units. In the catenane 3 4+
shown in Figure 5, the electron-acceptor tetracationic cyclophane
is “symmetric”, whereas the other ring contains two different
electron–donor units, namely, a tetrathiafulvalene (TTF) and a 1,5dioxynaphthalene
(DON) unit [29].
Figure 5. Redox controlled ring rotation in a catenane containing a nonsymmetric
ring
In a catenane structure, the electron donor located inside the cavity
of the electron-acceptor ring experiences the effect of two electron-acceptor
units, whereas the alongside electron donor experiences
the effect of only one electron acceptor. Therefore, the bet-
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ter electron donor (i. e., TTF) enters the acceptor ring and the less
good one (i.e., DON) remains alongside. On electrochemical oxidation,
the first observed process concerns TTF, which thus loses its
electron donating properties. Furthermore, an electrostatic repulsion
arises between TTF + and the tetracationic macrocycle. These
effects cause rotation of one ring to yield the translational isomer
with the DON moiety positioned inside the acceptor ring. Upon reduction
of TTF + , the initial configuration is restored. However, this
may happen without the occurrence of a full rotation, because it is
equally probable that the reset caused by reduction of TTF + occurs
by a reverse rotation compared to that occurred in the forward
switching caused by TTF oxidation. In order to obtain a full rotation,
i.e., a molecular-level rotary motor, the direction of each
switching movement should be controllable. This goal can likely be
reached by introducing appropriate functions in one of the two
macrocycles [xx,xxi]. When this goal is reached, it will be possible
to convert alternate electrical potential energy into a molecularlevel
mechanical rotation.
Controlled rotation of the molecular rings has been achieved also
in a catenane composed of three interlocked macrocycles (4 6+ , Figure
6) [30]. Upon addition of one electron in each of the bipyridinium
units, the two macrocycles move on the ammonium stations,
and move back to the original position when the bipyridinium
units are reoxidized. Unidirectional ring rotation has recently been
obtained [31] in a peptide-based catenane having the same topology
as 4 6+ .
Figure 6. Redox controlled movements of the ring components upon
reduction-oxidation of the bipyridinium units in a catenane composed of three
interlocked macrocycles
5 Conclusion and perspectives
In the last few years, several examples of molecular machines and
motors have been designed and constructed [xvii–xx]. It should be
noted, however, that the molecular-level machines described in
this chapter operate in solution, that is, in an incoherent fashion.
Although the solution studies of chemical systems as complex as
molecular machines are of fundamental importance, it seems reasonable
that, before functional supramolecular assemblies can
find applications as machines at the molecular level, they have to
be interfaced with the macroscopic world by ordering them in
some way. The next generation of molecular machines and motors
will need to be organized at interfaces [32], deposited on surfaces
[33], or immobilized into membranes [xvia,34] or porous materials
[35] so that they can behave coherently. Indeed, the preparation of

modified electrodes [xxii,36] represent one of the most promising
ways to achieve this goal. Solid-state electronic devices based on
functional rotaxanes and catenanes have already been developed
[37]. Furthermore, addressing a single molecular-scale device by
instruments working at the nanometer level is no longer a dream
[xiii–xv,38].
Apart from more or less futuristic applications, the extension of
the concept of a machine to the molecular level is of interest not
only for the development of nanotechnology, but also for the
growth of basic research. Looking at supramolecular chemistry
from the viewpoint of functions with references to devices of the
macroscopic world is indeed a very interesting exercise which introduces
novel concepts into Chemistry as a scientific discipline.
Acknowledgments
We would like to thank Prof. J. F. Stoddart and his group for a long
lasting and most profitable collaboration. Financial support from
the European Union, Ministero dell’Istruzione, dell’Università e
della Ricerca, and Università di Bologna is gratefully acknowledged.
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2000, 16, 1924. (c) Asakawa, M.; Higuchi, M.; Mattersteig, G.;
Nakamura, T.; Pease, A.R.; Raymo, F.M.; Shimizu, T.; Stoddart, J.F.
Adv. Mater. 2000, 12, 1099. (d) Gonzalez-Gaitano, G.; Guerrero-
Martinez, A.; Ortega, F.; Tardajos, G. Langmuir 2001, 17, 1392.
[71] Recent examples: (a) Buey, J.; Swager, T.M. Angew. Chem. Int. Ed.
2000, 39, 608. (b) Kleverlaan, C.J.; Indelli, M.T.; Bignozzi, C.A.;
Pavanin, L.; Scandola, F.; Hasselman, G.M.; Meyer, G.J. J. Am. Chem.
Soc. 2000, 122, 2840. (c) Shipway, A. N.; Willner, I. Acc. Chem. Res.
2001, 34, 421. (d) Cavallini, M.; Lazzaroni, R.; Zamboni, R.; Biscarini,
F.; Timpel, D.; Zerbetto, F.; Clarkson, G.J.; Leigh, D.A. J. Phys. Chem. B
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J.P. ChemPhysChem 2001, 2, 461. (f) Auletta, T.; van Veggel, F.C.J.M.;
Reinhoudt, D.N. Langmuir 2002, 18, 1288. (f) Cavallini, M.; Biscarini,
F.; Leon, S.; Zerbetto, F.; Bottari, G.; Leigh, D.A. Science 2003, 299,
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D.; Moore, T.A. Nature 1997, 385, 239. (b) Gust, D.; Moore, T.A.;
Moore, A.L. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 40. (c) Bennett, I.M.; Farfano,
H.M.V.; Bogani, F.; Primak, A.; Liddell, P.A.; Otero, L.; Sereno, L.;
Silber, J.J.; Moore, A.L.; Moore T.A.; Gust, D. Nature 2002, 420, 398.
[73] (a) Chia, S.; Cao, J.; Stoddart, J.F.; Zink, J.I. Angew. Chem. Int. Ed.
2001, 40, 2447. (b) Álvaro, M.; Ferrer, B.; García, H.; Palomares, E.J.;
Balzani, V.; Credi, A.; Venturi, M.; Stoddart, J. F.; Wenger, S. J. Phys.
Chem. B 2003, 107, 14319.
[74] Recent examples of threaded and interlocked molecular systems
supported on solid electrodes: (a) Willner, I.; Pardo-Yissar, V.; Katz, E.;
Ranjit, K.T. J. Electroanal. Chem. 2001, 497, 172. (b) Herranz, M.A.;
Colonna, B.; Echegoyen, L. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99,
5040. (c) Raehm, L.; Kern, J.-M.; Sauvage, J.-P.; Hamann, C.; Palacin,
S.; Bourgoin, J.-P. Chem. Eur. J. 2002, 8, 2153. (d) Bryce, M.R.;
Cooke, G.; Duclairoir, F.M.A.; John, P.; Perepichka, D.F.; Polwart, N.;
Rotello, V.M.; Stoddart, J.F.; Tseng, H.-R. J. Mater. Chem. 2003, 13,
2111.
[75] (a) Collier, C.P.; Wong, E.W.; Belohradsky, M.; Raymo, F.M.; Stoddart,
J.F.; Kuekes, P.J.; Williams, R.S.; Heath, J.R. Science 1999, 285, 391.
(b) Collier, C.P.; Mattersteig, G.; Wong, E.W.; Luo, Y.; Beverly, K.;
Sampaio, J.; Raymo, F.M.; Stoddart, J.F.; Heath, J.R. Science 2000,
289, 1172. (c) Luo, Y.; Collier, C.P.; Jeppesen, J.O.; Nielsen, K.A.;
R I C E R C A & S V I L U P P O
DeIonno, E.; Ho, G.; Perkins, J.; Tseng, H.-R.; Yamamoto, T.; Stoddart,
J.F.; Heath, J.R. ChemPhysChem 2002, 3, 519. (h) Diehl, M.R.;
Steuerman, D.W.; Tseng, H.-R.; Vignon, S.A.; Star, A.; Celestre, P.C.;
Stoddart, J.F.; Heath, J.R. ChemPhysChem 2003, 4, 1335.
[76] Metzger, R.M. Chem. Rev. 2003, 103, 3803.
Contatti
Prof. Vincenzo Balzani
Università di Bologna
Dipartimento di Chimica “G. Ciamician”
Via Selmi 2
I-40126 Bologna
e-mail: vincenzo.balzani@unibo.it
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Sensori ottici con risoluzione
sub-micrometrica
Massimo Bressanutti Ape Research S.r.l.
La realizzazione di sistemi di misura di piccoli spostamenti e la loro
integrazione in sistemi miniaturizzati è un settore in rapida
evoluzione che negli ultimi anni ha assunto dimensioni di mercato
sempre maggiori, in relazione all’aumento delle esigenze di misura
di un numero di clienti sempre più vasto. Le problematiche che si
devono affrontare per realizzare questo tipo di strumentazione sono
innanzitutto l’elevata risoluzione (nanometrica o sub-micrometrica)
richiesta per le varie applicazioni, che deve essere mantenuta
su intervalli più o meno lunghi (range), e le relativamente piccole
dimensioni del sensore.
Soddisfare contemporaneamente queste esigenze può risultare
difficile ed è necessario quindi prendere in considerazione di volta
in volta soluzioni diverse, a seconda dell’applicazione e della sua
geometria di utilizzo. Sul mercato vi sono diversi tipi di sensori ad
elevata risoluzione (encoder ottici lineari, sistemi interferometrici,
sensori capacitivi, sensori a fibra ottica), ma non sempre questi riescono
a coprire tutte le esigenze degli utilizzatori.
A.P.E. Research, (www.aperesearch.com) sulla base delle propria
esperienza nel settore delle nanotecnologie, ed in particolare nel
campo del nanoposizionamento, ha sviluppato un particolare modello
di sensori a fibra ottica e, in collaborazione con l’Istituto Metrologico
“G. Colonnetti” (I.M.G.C. – C.N.R. Torino), alcuni sistemi
di misura basati su sensori capacitivi.
La scelta di sviluppare due diverse tipologie di sistemi di misura di
piccoli spostamenti o di vibrazioni ad alta frequenza, nasce da due
esigenze ben distinte. Da un lato infatti si voleva disporre (con i
sensori capacitivi), di un sistema compatto in grado di misurare
spostamenti su piccoli range (al più 100 m) con risoluzione nanometrica;
dall’altro invece (con quelli ottici), di sensori in grado di
operare su range di misura più elevati (dell’ordine del millimetro)
pur mantenendo una risoluzione sub-micrometrica e sempre con
ingombri estremamente ridotti.
Questi sensori si pongono come valida alternativa agli encoder ottici
lineari classici, con cui competono in termini di risoluzione ma
rispetto ai quali sono migliori in termini di ingombro: la parte terminale
del sensore infatti è costituita da un capillare di acciaio, da
cui fuoriesce la radiazione luminosa utilizzata per misurare lo spostamento,
che può arrivare anche ad avere un diametro inferiore al
millimetro.
La sua compattezza unita alla semplicità di posizionamento (che
non richiede particolari procedure di allineamento tipiche invece
dei sistemi interferometrici) fanno in modo che questo sensore sia
facilmente integrabile in sistemi miniaturizzati.
Queste caratteristiche, assieme ad una risposta in frequenza che
può arrivare fino a 150 kHz, lo rendono adatto a molte e diverse
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
applicazioni, sia statiche che dinamiche: dall’analisi non intrusiva di
sistemi vibranti, alla misura di velocità di impatto di lamelle o valvole
su piastre, alle misure del moto di micro-meccanismi, di dispositivi
di scansione e di posizionamento. La curva di risposta è tale che
si può lavorare a piacimento su due diversi range di misura: uno
minore ad elevata risoluzione ed uno maggiore a risoluzione più
bassa. È possibile inoltre selezionare l’ampiezza di questi intervalli
configurando opportunamente il sensore.
Contatti
A.P.E. Research S.r.l.
Area Science Park
s.s. 14, Km 163,5 Basovizza
I-34012 Trieste
Tel. +39.040.3757905
Fax +39.040.3757906
infos@aperesearch.com
http://www.aperesearch.com

Trasduttori ad ultrasuoni
microfabbricati
Vittorio Foglietti, Elena Cianci IFN CNR
Le tecniche di “imaging” medicale hanno visto importanti progressi
tecnologici negli ultimi anni. Tra le varie tecniche utilizzate,
l’ecografia, basata sulla propagazione di ultrasuoni attraverso il
corpo umano, ha riscontrato un notevole successo per varie ragioni
tra le quali: 1) facilità d’uso per il medico, 2) basso costo rispetto
ad altri tipi di “imaging” biomedicale, 3) procedura di acquisizione
sicura ed affidabile. Le immagini sono oggi principalmente di carattere
bidimensionale, ma è già possibile ottenere immagini ecografiche
tridimensionali in tempo reale, senza ritardi apprezzabili
introdotti dal sistema di acquisizione. Questo approccio implica
l’uso di nuove sonde dove il fascio ultrasonico viene scansionato
elettronicamente e l’uso di calcolatori veloci con speciali architetture.
A tutt’oggi le sonde ad ultrasuoni fanno uso del fenomeno
piezoelettrico tipico di alcuni materiali ceramici. Le nuove sonde
hanno bisogno di matrici di 1000 X 1000 elementi di celle ceramiche
di dimensioni di 30 X 30 micrometri ciascuna. Data l’elevata
densità, le difficoltà di connessione al sistema elettronico di acquisizione
aumentano le complessità di fabbricazione ed inevitabilmente
i costi di produzione.
Recentemente la tecnologia della micromeccanica, applicata al silicio,
ha mostrato con successo che la combinazione di microstrutture
con particolari sistemi di pilotaggio elettronico, può generare
e rivelare fasci ultrasonici. Questa promettente sperimentazione
può condurre ad una generazione di sonde ultrasoniche con un
largo spettro di applicazioni. Il silicio rende inoltre possibile l’integrazione
sullo stesso “chip” del sistema di controllo e di pre-processamento
del segnale, riducendo drasticamente la complessità
del sistema di interconnessione.
La ricerca nel campo dei trasduttori capacitivi per applicazioni ad
ultrasuoni ha acquistato, negli ultimi anni, sempre maggiore interesse,
grazie alla possibilità di applicare la tecnologia di microfabbricazione
del silicio alla fabbricazione di tali trasduttori, con un
notevole miglioramento in termini di prestazioni e costi. Lo studio
e lo sviluppo di un nuovo concetto di sonda ultrasonica è il principale
obiettivo di un progetto bilaterale europeo EUREKA: UMIC,
che ha tra i vari partner fornitori di tecnologie, fabbricatori di sonde
e sistemi ed utilizzatori. L’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie,
IFN-CNR, è tra i partner di questo progetto. Il progetto EUREKA
ben si adatta a finanziare questo progetto, il cui obiettivo finale è
ben definito: lanciare una nuova famiglia di sonde ultrasoniche
con largo spettro applicativo.
Il principio di trasduzione elettrostatica, su cui si basano i trasduttori
capacitivi, consiste nella modulazione della capacità di un condensatore
con un elettrodo mobile che, posto in vibrazione da
un'onda di pressione incidente, fornisce un segnale di trasduzione
elettrico. Tale principio è noto sin dai primi anni del '900 e le prime
versioni di trasduttori capacitivi per applicazioni ad ultrasuoni in
aria risalgono agli anni '50; ma solamente l'utilizzo della tecnologia
dei semiconduttori per la realizzazione di sistemi microelettro-
R I C E R C A & S V I L U P P O
meccanici (MEMS, MicroElectroMechanical System), ha permesso
nell'ultimo decennio lo sviluppo di cMUT (capacitive Micromachined
Ultrasonic Transducer), con la possibilità di realizzare geometrie
ripetibili e con dimensioni micrometriche su un wafer di silicio,
di integrare il trasduttore con i circuiti elettronici, e quindi di fabbricare
matrici di trasduttori ad alta densità a basso rumore e a costo
contenuto, competitivi con i trasduttori piezoelettrici comunemente
utilizzati, in particolare per applicazioni nel campo dell'imaging
ecografico per indagini mediche.
Le attuali sonde ecografiche sono costituite da un elevato numero
(centinaia) di elementi di ceramica piezoelettrica separati da elementi
di materiale inerte, di dimensioni dell'ordine di cento micrometri,
ciascuno di essi collegato ad un canale elettronico capace di
generare ultrasuoni ed elaborare l'eco ricevuto. Le tecniche di lavorazione
utilizzate per realizzare tali elementi e la necessità di interconnessioni
elettriche limita le dimensioni degli elementi attivi
del traduttore, e di conseguenza la risoluzione con cui possono essere
rivelati particolari interni del corpo umano.
Nella tecnologia da noi utilizzata, ciascun elemento piezoelettrico
è sostituito da un insieme di micromembrane metallizzate, che costituiscono
l'elettrodo mobile del condensatore, affacciate ad un
elettrodo fisso, realizzato su un substrato di silicio. Le dimensioni
degli elementi e la separazione fra due elementi adiacenti possono
essere comunque ridotte, migliorando così la risoluzione laterale
della sonda.
Inoltre i trasduttori cMUT presentano un'impedenza acustica molto
vicina a quella del corpo umano, possono essere quindi accoppiati
senza dover utilizzare strati polimerici di adattamento acustico,
necessari invece nel caso di trasduttori piezoelettrici, che ne aumentano
l'efficienza ma ne limitano la banda; infine i trasduttori
hanno una risposta in frequenza molto ampia, possono quindi essere
utilizzati come sonda universale che copre varie applicazioni.
Le attuali sonde piezoelettriche coprono una banda più stretta e
quindi è necessario utilizzare sonde diverse in funzione dell'organo
che si vuole vedere e a che profondità è situato.
Il processo di fabbricazione dei trasduttori capacitivi si basa sulle
tecniche di surface-micromachining. I dispositivi sono realizzati su
substrati di silicio ossidati. Lo strato di ossido è sufficientemente
spesso da rendere piccola la capacità parassita di accoppiamento
tra gli elementi dell’array attraverso il substrato. L’elettrodo fisso,
alla base delle celle elettrostatiche, è realizzato in uno strato metallico
depositato mediante evaporazione, e protetto da un sottile
film di nitruro di silicio. Il nitruro di silicio costituisce anche il materiale
strutturale del dispositivo, con cui vengono fabbricate le
membrane libere di vibrare. Lo strato strutturare viene cresciuto
con stress meccanico controllato, agendo sui parametri del processo
di deposizione chimica da fase vapore assistita da plasma. Infatti
le proprietà meccaniche del film che costituisce la parte mobile
del dispositivo determinano la sua integrità finale (stress intrinseci
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
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troppo intensi possono fratturare la struttura sospesa o deformarla)
e il funzionamento finale del dispositivo (la frequenza di vibrazione
della membrana varia in funzione della sua tensione meccanica).
La temperatura del processo di deposizione è compatibile
con la tecnologia CMOS, rendendo così possibile l’integrazione del
dispositivo con l’elettronica di controllo.
Il nitruro di silicio strutturale copre isole circolari di materiale sacrificale
(Fig. 1), che viene rimosso in attacco chimico in liquido, attraverso
aperture nello strato strutturale stesso, per fabbricare così
membrane circolari sospese, vincolate lungo il perimetro, e libere
di vibrare. La cavità su cui è sospesa ciascuna membrana viene evacuata
e chiusa ermeticamente mediante una deposizione di nitruro
di silicio, il materiale riempie le aperture precedentemente scavate,
senza però penetrare all’interno della cavità ed alterarne le dimensioni.
Le dimensioni delle membrane, il diametro e lo spessore, e la distanza
fra le membrane e l'elettrodo fisso determinano, insieme alle
proprietà elettromeccaniche della membrana, il funzionamento
del trasduttore; il processo di fabbricazione sviluppato, basandosi
su tecniche di micromachining, consente il controllo di tali parametri
geometrici e quindi delle prestazioni del trasduttore.
Per realizzare la trasduzione elettrostatica, le membrane vengono
metallizzate, cosicché migliaia di membrane connesse in parallelo
costituiscono ciascun elemento dell’array (Fig. 2). La litografia usata
per la definizione delle membrane è ottica con sorgente a
365nm.
Fig. 1. Isole di materiale sacrificale allineate sugli elettrodi metallici.
Fig. 2. Le celle elettrostatiche di ogni elemento sono connesse in parallelo.
L'elettrodo mobile della cella è sostenuto da una membrana di nitruro di silicio
sospesa su una cavità in vuoto e chiusa ermeticamente.
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
I dispositivi MUT sono scalabili fino a dimensioni dell’ordine di decine
di nm. In questo caso parleremo di dispositivi nanoelettromeccanici
(NEMS). La tecnologia fabbricativa rimane sostanzialmente
la stessa tranne nella litografia, nella quale quella ottica convenzionale
deve essere sostituita con la litografia a fascio elettronico. I
MUT-NEMS possono interessare un ampio orizzonte applicativo,
quale per esempio la nanorobotica, un campo interdisciplinare che
coinvolge chimica, fisica, biologia e computer science. È interessante
infine menzionare inoltre la nanofluidica, dove i mut possono
giocare un ruolo chiave pompe nanofluidiche.
Contatti
Vittorio Foglietti
Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (IFN) del CNR
Via Cineto Romano 42
I-00156 Roma
tel. 06 415221
fax: 06 41522220
e_mail: foglietti@ifn.cnr.it

Materiali nanostrutturati
a base carbonio
Maria Letizia Terranova, Angelamaria Fiori, Silvia Orlanducci,
Susanna Piccirillo, Vito Sessa, Emanuela Tamburri
Università di Roma Tor Vergata, Dip. di Scienze e Tecnologie Chimiche,
Laboratorio “Materiali e Nanosistemi”
Il carbonio è attualmente oggetto di un vivace interesse nei settori
della scienza e della tecnologia che si occupano di elettronica molecolare
o biomolecolare e della ricerca di materiali organici per l’elettronica;
un analogo fermento di interessi sta coinvolgendo anche
la famiglia allargata delle forme di carbonio inorganico nanostrutturato
di più o meno recente scoperta. L’integrazione tra queste
due classi di materiali di nuova generazione rappresenta, quindi,
un traguardo ambizioso e promettente.
Sulla base di una ricca e pluriennale esperienza nella sintesi e caratterizzazione
di materiali inorganici a base carbonio, l’attività di ricerca
in corso nel “Laboratorio di Materiali e Nanosistemi” è focalizzata
allo studio e alla preparazione di materiali nanostrutturati e
nanosistemi mirati all’applicazione nel campo dell’elettronica, della
sensoristica, dell’energetica.
La fase di sintesi si avvale di due apparati Chemical Vapor Deposition
(CVD a filamento caldo e a microonde), ciascuno equipaggiato
con un sistema brevettato per l’immissione di polveri che li rende
in grado di produrre un’ampia gamma di materiali diversi; è
inoltre disponibile un sistema per la deposizione di film metallici.
La caratterizzazione viene effettuata all’interno del laboratorio per
mezzo di uno spettrometro Raman, un microscopio elettronico a
scansione ad emissione di campo (FEG-SEM), un sistema per la misura
dell’emissione di campo. Sono a disposizione anche un microscopio
AFM, uno spettrometro di massa, un diffrattometro RHEED.
Tra le linee di ricerca attualmente perseguite, la sintesi e la caratterizzazione
strutturale-funzionale di diamante micro e nanocristallino
è una delle attività più consolidate dal tempo e dai risultati. La
peculiare versatilità dell’apparato di sintesi ha permesso di disegnare
e produrre in modo selettivo materiali a base diamante dotati
di particolari caratteristiche:
• meccaniche (film protettivi e tribologici costituiti da clusters graficitici
in matrice di carbonio amorfo o di diamante nanocristallino);
• ottiche (film di diamante policristallino contenenti quantum dots
di Si, fotoluminescenti nel visibile a temperatura ambiente);
• di conducibilità (nanocompositi a conduzione metallica o semimetallica
costituiti da nanofasi metalliche disperse in matrice
di diamante);
• di emissione di campo (punte metalliche o fibre di carbonio
con ricoprimento di diamante nanocristallino drogato, con notevole
capacità fotoemettitiva).
A queste attività di ricerca si è affiancata, nel 1998, quella rivolta
alla produzione di nanostrutture grafitiche non planari, focalizzata
alla sintesi di nanotubi a parete singola (SWCNT). Lo studio delle
eccezionali proprietà di questi materiali ne auspica vivamente l’applicazione
nei più diversi settori della scienza e della tecnologia
chiedendo, però, alle metodologie di sintesi un preciso controllo
sul materiale (purezza di fase, caratteristiche geometriche) e sulla
sua organizzazione. Nel Laboratorio, perciò, la ricerca sui nanotubi
R I C E R C A & S V I L U P P O
di carbonio a parete singola è concentrata verso l’ottenimento di
sistemi ordinati secondo architetture atte all’integrazione in dispositivi
elettronici. Tra i risultati ottenuti si può annoverare:
• crescita di fasci di nanotubi allineati ed orientati ad angoli predefiniti
rispetto al substrato;
• crescita selettiva su specifiche aree di substrati litografati;
• controllo della lunghezza dei nanotubi e della densità dei fasci.
Una specifica linea di ricerca riguarda la messa a punto di trattamenti
chimici post-sintesi per la funzionalizzazione dei SWCNT, la
loro dispersione in solventi e matrici polimeriche, la produzione di
membrane, fibre, pasticche: sistemi tutti intesi all’applicazione nel
campo dell’ottica non lineare, dell’elettronica, della sensoristica.
Le metodologie di sintesi e di trattamento messi a punto permettono
di utilizzare in modo combinato i diversi nano-materiali e di proporre
l’utilizzo delle nanostrutture risultanti in un ampio numero di
applicazioni. Il disegno e lo sviluppo dei dispositivi prevedono, però,
oltre all’approfondita conoscenza del materiale e del processo sintetico
da cui proviene, precise competenze tecniche: l’efficace sinergia
tra il nostro laboratorio e altri gruppi di ricerca ha permesso di ottenere
buoni risultati nell’ambito delle nanotecnologie. Tra gli esempi
più interessanti, realizzati o in fase di realizzazione, si possono citare:
• sensori di pressione e di dislocazione basati sulla risposta piezoresistiva
di membrane di SWCNT opportunamente processati;
• sensori e biosensori a base di SWCNT per la determinazione
elettrochimica di importanti molecole biologiche e di neurotrasmettitori;
microelettrodi aghiformi che permettono analisi “
in vivo” di parametri clinici;
• elettrodi e transistor plastici assemblati con nanocompositi
SWCNT/polimero;
• fotocatodi a base diamante ad alta resa quantica per fotoemissione
nell’U.V.
• preparazione di sistemi di SWCNT per la generazione di seconda
e terza armonica;
• trasduttori assemblati con strati nanocompositi di diamante
conduttore in grado di operare in ambienti ostili ed in sistemi
che richiedono biocompatibilità;
• sistemi ad elevata emissione di campo costituiti da SWCNT organizzati
in arrays con specifica densità ed angolazione;
• fibre di SWCNT allineati per il trasporto di elevate correnti in
circuiti integrati e sistemi elettronici miniaturizzati.
I progetti sono portati avanti in stretta collaborazione con i seguenti
gruppi: Dip. di Ingegneria Elettronica, Università di Roma
Tor Vergata (Prof. A. Di Carlo); Lab. di BioElettroAnalitica di Tor
Vergata – BEAT- (Prof. G. Palleschi); CNR-ISMN (Dr. A. Curulli); Dip.
di Energetica, Università di Roma La Sapienza (Prof. M. Rossi);
ENEA Centro Ricerche Frascati Dip. Tecnologie Fisiche Avanzate
(Dr. S. Botti); INFN-Frascati (Dr. F. Tazzioli)
Contatti
Prof. Maria Letizia Terranova
Università di Roma Tor Vergata, Dip. di Scienze e Tecnologie Chimiche
Via della Ricerca Scientifica
I- 00133 Roma
Tel. 039 0672594416
e-mail terranova@roma2.infn.it
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
31
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32
Attività di nanotecnologia presso
la Scuola Superiore Sant’Anna
Paolo Dario, Arianna Menciassi, Lucia Beccai, Monia Gentile,
Gianpiero Negri,Carlo Filippeschi Scuola Superiore Sant'Anna
Il laboratorio CRIM della Scuola Superiore Sant’Anna, persegue
l’eccellenza scientifica e tecnologica nell’ambito dei microsistemi
(MEMS) e delle micromacchine. Inoltre, nell’ambito delle microtecnologie
ottiche (MOEMS), il CRIM dà il proprio contributo per la
disseminazione e il coinvolgimento dell’industria in progetti di innovazione
prodotto. Il laboratorio è dotato di macchine per microlavorazioni
meccaniche ed elettroniche, alcune operanti in camera
bianca classe 1000 e 10000.
Il CRIM, per esigenze di ricerca, presta attenzione al settore della
nanometrologia. In tale ambito è infatti attivo in progetti di ricerca
specifici; citiamo ad esempio il progetto Vision on line (www.visononline.tv),
un istituto virtuale che offre servizi on line per l’industria,
nell’ambito dell’ingegneria di precisione, metrologia, microingegneria,
microsistemi e nanotecnologie: accesso a banche
dati, organizzazione di training, seminari e workshop. Come parte
di tale consorzio virtuale la società EUSPEN (European Society on
Precision Engineering) organizza il quarto corso di training on line
sul tema “Precisione e Nanometrologia”.
Esempi di prototipi realizzati presso il CRIM
Fig. 1. Mini-pinza per assemblaggio Sviluppo di strumenti per la
micromanipolazione di elementi fisici e biologici.
Fig. 2. Sensore per il monitoraggio del mercurio Sviluppo di sensori per il
monitoraggio dell'ambiente.
Fig. 3. TEM lamella.
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
Fig. 4. Punta polimerica, rivestita in oro, realizzata in uno stampo di silicio
lavorato al FIB - altezza 5 mm.
Tra le dotazioni tecnologiche del laboratorio si ritiene opportuno
menzionare un microscopio a fascio ionico (FIB, fig. 3) con tolleranza
di lavoro di 10nm e un microscopio a forza atomica (AFM). Si
riportano di seguito alcune applicazioni degli strumenti ed alcuni
esempi di lavorazioni realizzate:
Applicazioni:
• esame di materiali semiconduttori
• correzione difetti di fabbricazione(circuiti integrati, maschere
per litografia)
• impiantazione ionica
• preparazione di campioni per microscopia (TEM e SEM)
• Sistemi micro elettro meccanici (MEMS)
• Nanolitografia
• Realizzazione e modifica di end effector per micro e nano manipolazione
Realizzazioni:
- lamella per osservazioni al TEM (fig.4);
- punta polimerica, rivestita in oro, realizzata in uno stampo di
silicio lavorato al FIB (fig. 5);
- foro da 0.2 micron praticato in una sfera in poliestere del diametro
di 1 micron.
- modifica di uno strain gauge commerciale a semiconduttore
per una applicazione in campo biomedicale;
- realizzazione di una microasola in un filo di tungsteno di diametro
10 m;
- resistore in platino depositato con il FIB su un cantilever AFM;
Contatti
Arianna Menciassi
Laboratorio CRIM, Polo Sant'Anna Valdera, Scuola Superiore Sant'Anna
Viale Rinaldo Piaggio, 34
I 56025 Pontedera (PI)
Fax +39 050 883497
e-mail crim@crim.sssup.it

Sviluppo di un sensore
microfabbricato per l’analisi
del mercurio gassoso
Mazzolai, V. Mattoli, V. Raffa, G. Tripoli, D. Accoto,
A. Menciassi, P. Dario Scuola Superiore Sant’Anna
Introduzione
Presso il laboratorio CRIM (Centro di Ricerca In Microingegneria)
della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa è stato sviluppato e
sperimentato un innovativo sensore microfabbricato per l’analisi
del mercurio atmosferico in aria (Hg°). Il mercurio rappresenta uno
dei principali inquinanti atmosferici del nostro pianeta, presente
per 90-99% nella forma di mercurio gassoso elementare Hg° 1.
Il principio di misura
Il sensore, basato sulla tecnica di variazione di resistività di un film
sottile d’oro 2,3,4, è caratterizzato da un’alta selettività e dall’assenza
di parti ottiche. Il sensore consiste in quattro resistori montati
in una configurazione a ponte di Wheatstone. Due resistori lavorano
come elementi sensibili e gli altri due come elementi di riferimento.
L’absorbimento di mercurio sul film d’oro produce un cambiamento
nella resistività che, lontano dalla saturazione, è proporzionale
alla quantità di mercurio adsorbito. Il sensore è reversibile:
il desorbimento del mercurio, favorito alle alte temperature, è indotto
per riscaldamento per effetto Joule.
Tecnologie e procedura di microfabbricazione del sensore
Nel corso del lavoro svolto si è tentato sulla base degli studi teorici,
della ricerca in letteratura 5,6, della consultazione di esperti del
settore e dell’esperienza accumulata, di individuare di volta in volta
le tecnologie e le procedure di esecuzione ottimali nel rispetto delle
specifiche iniziali, dei nuovi requisiti e dei bisogni emersi durante
l’attività di ricerca.
Spessore film d’oro (nm) 150
Superficie esposta
di una singola serpentina (mm)
Risoluzione (micron) 5
Tipi di supporto Ceramica lappata
(Spessore 0,635 mm, Rugosità (Ra) 220 nm)
Vetro borosilicato
(Spessore 0,5 mm, Rugosità (Ra) 80 nm)
Tabella 1. Specifiche tecniche del sensore.
MATERIALE FUNZIONE SPESSORE
Au Elemento sensibile < 200 nm
Ti Layer adesivo < 50 nm
TiO2 Layer adesivo < 50 nm
SiO2 Layer intermedio
Layer passivante
< 500 nm
Cr Layer adesivo < 100 nm
Tabella 2. Tipologie di film deposti.
Per la deposizione del film sensibile, dei layer intermedi e dei layer
passivanti si è adoperata la tecnologia di sputtering a RF (Sputtering
Sistec, model DCC 150). In tabella 2 sono elencati i principali film
deposti, la loro funzione e la dimensione indicativa dei loro spessori.
8,5
R I C E R C A & S V I L U P P O
Per la realizzazione delle maschere meccaniche è stata adoperata
la tecnologia della micro elettroerosione (EDM), caratterizzata da
una ‘minimum feature size’ di 100 micron e da una risoluzione di 1
micron. La misura degli spessori deposti è stata effettuata usando
il sensore in dotazione all’apparecchiatura di sputtering. La caratterizzazione
dei film deposti è stata effettuata utilizzando il microscopio
ottico, il Microscopio a Forza Atomica (Figura 1) e il FIB (Focus
Ion Beam). Queste strumentazioni consentono di acquisire immagini
superficiali in un range dimensionale che va dal millimetro
fino all’Amstrong. Le acquisizioni fatte consentono di esprimere
un giudizio sulla qualità del film prodotto, in termini di dimensione
media dei grani e orientazione, difettosità superficiale, rugosità superficiale,
porosità, presenza di impurezze, ecc.
Il layout meccanico e la procedura di microfabbricazione del sensore
(Figura 2) sono state fissate sulla base dei risultati ottenuti in fase
di sperimentazione.
I problemi di adesione substrato-film d’oro sono stati risolti tramite
la deposizione di un film intermedio e l’uso di un substrato ceramico
le cui caratteristiche sono riportate in tabella 1. I problemi di riproducibilità
e stabilità del sensore sono stati risolti ottimizzando la
procedura di deposizione in termini di parametri di deposizione e
scelta del trattamento termico di post-deposizione. L’influenza dei
parametri ambientali è stata minimizzata tramite l’ottimizzazione
del disegno del sensore e l’integrazione a bordo di un microsensore
di temperatura. Il sensore è mostrato in figura 3. L’elemento
sensibile, le piste elettriche e il sensore di temperatura sono integrati
su un supporto ceramico. Il sensore presenta una forma a carta
SIM e il layout dei contatti elettrici è compatibile con quello di
una carta SIM a 8 contatti.
Figura 1. Acquisizione AFM della superficie d’oro deposta.
Figura 2. Disegno tecnico del sensore.
Figura 3. Immagine del sensore.
Risultati sperimentali
Allo scopo di testare il sensore è stato allestito il set-up sperimentale
mostrato in Figura 4. Il circuito fluidico comprende un filtro, una
camera contenente il sensore, un flussometro (Honeywell,
AWM2300V Series Microbridge Mass Airflow Sensors, 1000
sccm), una pompa (KNF, NMP 015M; 1.6 l/min, 400mbar in aspirazione)
e un microcontrollore per il settaggio dei parametri e la gestione
dei segnali.
Le prove sperimentali sono state eseguite con un flusso costante di
1 l/min, iniettando un campione di 500 l di aria satura di mercurio
proveniente da un thermos tenuto a temperature controllata. L’iniezione
è stata effettuata con una siringa manuale di precisione. Il
tempo di iniezione è pari a 30 secondi.
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
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La Figura 5 riporta la tensione in uscita dal ponte di Wheatstone in
funzione della quantità di mercurio iniettata. I dati sperimentali
mostrano una risposta lineare e un’alta sensibilità e un detection limit
di circa 100 pg of mercurio.
In Figura 6 sono riportati i dati sperimentali relativi ad una prova di
saturazione del sensore: nel circuito sperimentale sono state effettuate
iniezioni multiple di una quantità costante di mercurio fino a
saturazione. Il grafico mostra un limite di risposta lineare del sensore
pari a circa 300 ng di mercurio e un limite di saturazione intorno
a 5000 ng di mercurio.
Le prove di rigenerazione hanno evidenziato che è necessario
mantenere i resistori ad una temperatura di circa 130°C per ottenere
la rigenerazione completa di un sensore saturo in un tempo
inferiore ai 5 minuti, in accordo con quanto riportato in letteratura
7. Il sensore ha inoltre evidenziato una notevole resistenza alla rigenerazione:
i test sperimentali evidenziano che è possibile sottoporre
i sensori a più di 1300 cicli di rigenerazione senza che i resistori
subiscano alcun danno meccanico o elettrico.
Figura 4. Set-up sperimentale.
Figura 5. Prova di adsorbimento.
Figura 6. Prova di saturazione.
Le applicazioni
L’obiettivo finale della ricerca è stato lo sviluppo di un mini analizzatore
portatile per la misura della concentrazione del mercurio
gassoso in aria (Figura 7) e un mini dosimetro per la valutazione
dell’esposizione personale all’inquinante (Figura 8). Il sensore descritto
è stato sperimentato e testato in entrambi i dispositivi.
Figura 7. Mini analizzatore portatile per la misuradella concentrazione
del mercurio gassoso in aria.
Figura 8. Mini dosimetro per la valutazione dell’esposizione personale
al mercurio.
Conclusioni
Gli autori hanno presentato un nuovo sensore miniaturizzato per
l’analisi del mercurio gassoso in aria, testato presso il laboratorio
CRIM (Center of Research In Microengineering) della Scuola Superiore
Sant’Anna di Pisa. I risultati dell’analisi sperimentale mostra-
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
no che il sensore lavora in un largo range di linearità con un’alta
sensibilità. Il sensore mostra elevata stabilità, accuratezza nella misura,
basso consumo energetico ed alta resistenza alla rigenerazione.
Il sensore è stato utilizzato e testato come elemento sensibile di
un mini analizzatore portatile per la misura della concentrazione
del mercurio gassosso in aria e di un mini dosimetro per la valutazione
dell’esposizione personale all’inquinante.
Ringraziamenti
Il lavoro descritto è stato condotto nell’ambito del progetto europeo
“European Mercury Emission from Chlor-Alkali Plants” (EME-
CAP; Contract Number QLK4-CT-2000-00489).
Riferimenti
1 J. Munthe et All, Atmos. Environ., 35, 3007 (2001)
2 J. J. McNerney and P. R. Buseck, Science 178, 611 (1972)
3 V. Bezak, M. Kedroand A. Pevala, Thin-Solid-Films 23(3), 305-313
(1974)
4 M. Levlin, E. Ikavalko and T. Laitinen, Fresenius' Journal of Analytical
Chemistry 365(7), 577-86 (1999)
5 Physical Vapour Deposition, ed. Russelì J. Hill, Temescal, Division of The
BOC Group, Inc., (1986)
6 M.A. George and W. S. Glaunsinger, Thin Solid Film 245, 215-224
(1994)
7 M.M. Nayak, S. Srinivasulu, K. Rajanna, S. Mohan and A.E.
Muthunayagam, Journal of Materials Science Letters 12, 119 (1993)
Contatti
B. Mazzolai
Scuola Superiore Sant’Anna
P.zza Martiri della Libertà 33
I-56127 Pisa
e-mail: b.mazzolai@mail-arts.sssup.it

Notizie in breve
Uno strumento per la ricerca sull’idrogeno
Il Gruppo Idrogeno dell’Università di Padova e dell’Istituto Nazionale
di Fisica della Materia (INFM), il quale opera presso i dipartimenti
di Ingegneria Meccanica (Settore Materiali) e di Fisica della
stessa Università, si occupa da alcuni anni dello stoccaggio di idrogeno
in polveri metalliche. Un notevole impulso nella ricerca è dovuto
alla recente acquisizione a Padova di uno strumento PCI
(Pressure-Composition-Isotherm measurements), che consente di
acquisire in modo automatico misure di tipo cinetico e termodinamico
sull’assorbimento e desorbimento di idrogeno da parte dei
campioni in esame di dimensioni nanometriche. I valori operativi di
pressione e temperatura (fino a 200 bar e 500 °C) sono idonei a
studiare materiali anche in condizioni estreme. Questo è l’unico
strumento del genere attualmente disponibile in Italia
Nuova previsione sul mercato globale
della nanoelettronica
Lo studio "Nanotechnology: Impact of Nanotechnology on the
U.S. Electronics Industry" condotto dalla FTM Consulting mostra
che il mercato della nanoelettronica è ancora ad uno stato embrionale,
ma durante la prossima decade si prevede una crescita massiva
con un incremento di più del 45% per generare un mercato superiore
a 75 miliardi di US$. In questo contesto si ritiene che il segmento
degli hard disks crescerà fino a 36.3 miliardi di US$, mentre
il mercato per i nanotubi utilizzati nei circuiti integrati arriverà a
11.3 miliardi di US$.
In particolare lo studio divide il mercato in due aree prioritarie: prodotti
di prima generazione, che includono nanotubi e nanowires, e
prodotti di seconda generazione, che includono elettronica molecolare,
quantum computing, e dispositivi auto assemblanti. I primi
si prevede che emergeranno all’interno della prima decade, mentre
quelli di seconda generazione probabilmente non entreranno
nel mercato per almeno 10 anni.
I nanocatalizzatori
Il mercato globale dei nanocatalizzatori, ovvero materiali su scala
nanometrica che hanno almeno una dimensione dell’ordine del
nanometro o che sono soggetti ad una modifica strutturale fino alla
nanoscala durante lo sviluppo della loro attività catalitica, ha fatto
registrare nel 2003 un valore di quasi 3.5 miliardi di dollari. Questi
catalizzatori sono insomma una realtà importante e Business
Communications, che ha pubblicato uno specifico rapporto sull’argomento,
prevede che questo mercato dal 2004, nel corso del
quale è stimato debba raggiungere i 3.7 miliardi di US$, al 2009
triplicherà.
I nanocatalizzatori nel 2003 sono stati utilizzati per più del 38%
dal settore petrolchimico, per il 19% dalla industria alimentare e
per il 13.4% dal settore ambientale. I segmenti nei quali tra il 2004
e il 2009 la richiesta di nanocatalizzatori è prevista crescere più rapidamente
sono: ambiente, con un rateo medio annuale (AAGR)
del 22.9%, energia (35.4%), nanotecnologia (90.4%) e applicazioni
miste come i rivestimenti idrofilici (35.7%).
N O T I Z I E
Cresce l’interesse del mondo finanziario
per le nanotecnologie
Il 21 aprile 2004 il giornale economico Svizzero “Finanz und Wirtschaft“
ha pubblicato un lungo articolo sulle potenzialità delle nanotecnologie
e sull’interesse generato tra gli investitori dalle aziende
impegnate in questo campo citando imprese la quotazioni delle
quali sono cresciute negli ultimi mesi con numeri a tre cifre.
Non vengono nascosti i pericoli di “bolle” speculative, analoghe a
quelle avutesi a suo tempo per nanotecnologie o più recentemente
per le cosiddette dot.com, ma l’importanza e le prospettive del
settore sono tenute in grande considerazione.
Per rimanere alla Svizzera viene ricordato che le maggiori istituzioni
di istruzione superiore del Paese sono impegnate in questo
campo. In particolare il Politecnico di Zurigo (ETH) e Losanna, le
Università di Basilea, Ginevra, Friburgo e Neuchatel dalle quali in
diversi casi sono stati generati degli spin off, ma anche molte delle
maggiori imprese del Paese, operanti in settori diversi, dalla farmaceutica
all’energia, sono attive nelle nanotecnologie. Tra queste
si possono citare Novartis, Roche, Ciba SC, Clariant, ABB,
Unaxis, Buehler.
Dal 19 di aprile 2004 il Credit Suisse offre ai suoi clienti un pacchetto
di titoli nanotech contenente 15 imprese (molte delle quali
americane) sui quali investire.
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
35
T

TN O T I Z I E
36
Progetti europei e nazionali
Road Map per le nanotecnologie
AIRI/Nanotec IT è il co-ordinatore di un progetto (Nanoroadmap)
finanziato dalla UE nell'ambito del Sesto Programma Quadro relativo
ad una indagine di previsione a lungo termine (road map) circa
lo sviluppo/l'utilizzo futuro delle nanotecnologie in tre settori fondamentali:
materiali, salute, energia. Accanto ad AIRI/Nanotec IT,
al progetto partecipano partners di altri 7 importanti Paesi Europei
e Israele, e ciò contribuirà a rafforzare ed allargare il network dei
contatti di Nanotec IT in questo settore strategico. Il progetto, che
ha preso avvio il 1 Gennaio 2004, si concluderà dopo 30 mesi e la
road map risultante fornirà indicazioni preziose circa lo sviluppo
delle nanotecnologie nei prossimi 10 anni. L'obiettivo è di farne
uno strumento di riferimento per la definizione delle strategie d'azione
e delle attività sulle quali articolare l'impegno in ambito Europeo.
Tutti gli esperti dei paesi partecipanti saranno coinvolti per
la preparazione di questa road map ed in Italia saranno gli iscritti a
Nanotec IT a giocare il ruolo principale.
Intesa MIUR-Veneto, stanziati 42 MEURO
Il presidente della Regione del Veneto, Giancarlo Galan e il Vice
Ministro dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca (MIUR), Guido
Possa hanno firmato il 17 marzo al Palazzo Balbi di Venezia, un
accordo di programmazione negoziata che porterà, nel prossimo
triennio, circa 42 milioni di euro per il Distretto Veneto per le Nanotecnologie:
15 milioni 861mila euro saranno messi a disposizione
dalla Regione, 26 milioni dal MIUR.
Progetto MOMO per portare le nanotecnologie
alle Piccole e Medie Imprese (PMI)
Il 19 aprile a Udine, Agemont e il Centro Ricerche Plast-optica
(CRP) recentemente avviato al CIT (Centro di Innovazione Tecnologica)
di Amaro (UD), hanno presentato il progetto europeo da 2
milioni di euro denominato MOMO, il quale ha come obiettivo la
trasformazione di scarti industriali in materiali plastici nanocompositi
innovativi destinati ad applicazioni multisettoriali, con prestazioni
migliori e costi inferiori fino ad oltre il 60% rispetto alle materie
plastiche vergini. MOMO rientra nelle attività di Agemont volte
ad accrescere la competitività delle PMI locali e rilanciare il territorio.
Progetto NAIMO per i materiali intelligenti
Nato dalla collaborazione tra l’Istituto per lo Studio dei Materiali
Nanostrutturati (ISMN) del CNR di Bologna e la Université Libre de
Bruxelles, il progetto NAIMO (Nanoscale Integrated processing of
self-organizing Multifunctional Organic materials) del Sesto Programma
Quadro (PQ6), ha come quello di sviluppare materiali organici
intelligenti e processi di fabbricazione semplici, economici e
a basso impatto ambientale, per la realizzazione di dispositivi elettronici
ed opto-elettronici, circuiti, memorie e nuovi materiali nanostrutturati
funzionali.
Il progetto, della durata di quattro anni, vede la partecipazione,
per l’Italia, oltre che l’ISMN–CNR, anche dell’Università di Bologna,
di STMicroelectronics (Catania) e di Innova di Roma.
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
Un nuovo approccio allo sviluppo di materiali
nanostrutturati: il progetto NANAMET
La metastabilità è il concetto base del progetto del VI Programma
Quadro (PQ6) NAMAMET ( “Processing of NAnostructured MAterials
through MEtastable Transformation”), coordinato dal Politecnico
di Torino e ad quale partecipano 12 Enti di Ricerca di 7 paesi.
L’approccio proposto, che rivoluziona quello termico tradizionale
per la produzione di nanopolveri, prevede la preparazione di materiali
nanostrutturati attraverso il passaggio per strutture metastabili
ottenute mediante trattamenti ad alte temperature, seguiti da
raffreddamento veloce. I materiali considerati sono ceramici polifasici,
compositi metallo-ceramici, composti intermetallici e composti
a memoria di forma.
Collaborazione per materiali ibridi polimerici:
il progetto MAPIONANO
Nell’ambito dei Fondi per l’Investimento della Ricerca di Base (FIRB)
messi a disposizione dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e
della Ricerca (MIUR) nell’anno 2001, il Centro di Cultura per l’Ingegneria
delle Materie Plastiche (CDCMP) del Politecnico di Torino
presso la sede di Alessandria, ha avviato da pochi mesi un progetto,
in collaborazione con cinque gruppi appartenenti a Università
Italiane e il Consorzio per la Formazione e la Ricerca Applicata sulla
Plastica (PROPLAST), denominato MAPIONANO (“Aspetti di base e
funzionali di MAteriali Polimerici ibridi Inorganici- Organici NANOstrutturati”),
coordinato dal Prof. Giovanni Camino, del Politecnico
di Torino e Direttore Scientifico del CDCMP.
Il progetto si propone di effettuare uno studio sistematico delle interazioni
tra polimero e nanofiller ed il loro effetto sulle proprietà
fisiche e chimiche realizzando esperimenti su sistemi controllati al
fine di comprendere sia le leggi che governano la dispersione della
matrice inorganica nel polimero, sia i fenomeni che si celano dietro
le proprietà di questi materiali. Infatti, per una determinata coppia
polimero/matrice inorganica, la difficoltà nel prevedere a priori se
si riuscirà ad ottenere un nanocomposito e quali proprietà esso
avrà verte in larga parte attorno alla conoscenza ed alla misura delle
interazioni chimiche e fisiche che si instaurano tra il polimero e la
componente inorganica.
Il primo seminario per illustrare l’andamento della ricerca si è tenuto
il 20 febbraio 2004 presso il Centro di Cultura per l’Ingegneria
delle Materie Plastiche ad Alessandria
Finanziamenti FIRB per le nanotecnologie
In base alla legge 388/2000 (finanziaria 2001), art. 104, è stato costituito
presso il MIUR il FIRB (Fondo per gli Investimenti della Ricerca
di Base), per interventi a favore di progetti di ricerca autonomamente
presentati e di progetti di: potenziamento di grandi infrastrutture,
sviluppo di tecnologie pervasive e multisettoriali; costituzione,
potenziamento e messa in rete di centri di alta qualificazione
scientifica. Sono soggetti ammissibili: università, enti pubblici di
ricerca e i relativi ricercatori, nonché altri soggetti, senza scopo di
lucro (pubblici o privati).
La seguente tabella riporta i proponenti dei progetti finanziati apparsi
sulla Gazzetta Ufficiale, dai quali (non essendo specificati nel
D.M.) si è risaliti, tramite il web, alla istituzione e alla sede di appartenenza
(salvo errori).

D. MIUR 13-12-2002 – O.P.1: SVILUPPO E MESSA A PUNTO DI TECNOLOGIE PER LA SINTESI E LA MANIPOLAZIONE DELLA MATERIA SU SCALA NANOMETRICA
N O T I Z I E
PROPONENTE ISTITUZIONE SEDE FINANZIAMENTO COMPLESSIVO IN EURO
Roberto Cingolani NNL/INFM Lecce 4.000.000,00
Fabio Beltram NEST/INFM Pisa 4.100.000,00
Gianluca De Bellis ITB/CNR Milano 1.400.000,00
Dante Gatteschi Univ. Firenze, Dip. Chimica & INSTM Firenze 3.700.000,00
Rolando Barbucci Univ. Siena, Dip. Scienze e Tecnologie Chimiche e Biosistemi Siena 3.000.000,00
Armando Reale Univ. L'Aquila, Dip. Fisica & INFN UdR L'Aquila L'Aquila 1.760.000,00
Claudio Nicolini Istituto Nazionale di Biostrutture e Biosistemi (INBB) Sassari 2.190.000,00
Silvio Quici ISTM/CNR Milano 2.890.000,00
23.040.000,00
D. MIUR 13-12-2002 – O.P.2: SVILUPPO E REALIZZAZIONE DI SISTEMI MINIATURIZZATI
PROPONENTE ISTITUZIONE SEDE FINANZIAMENTO COMPLESSIVO IN EURO
Silvio Modesti TASC/INFM Trieste 4.764.000,00
Giovanni Asti Univ. Parma, Dip. Fisica Parma 4.619.000,00
Domenico Acierno Univ. Napoli, Dip. Ing. Materiali e Produzione & INSTM Napoli 3.701.000,00
Orazio Svelto Poli Milano & CNR Milano 3.491.000,00
Sergio Cova Poli Milano, Dip. Elettronica e Informazione Milano 1.930.000,00
Paolo De Natale Univ.Firenze e Lab. LENS Firenze 3.000.000,00
Arnaldo D'Amico Univ. Tor Vergata, Ingegneria Sistemi Sensoriali e Apprendimento Roma 1.800.000,00
D. MIUR 14-1-2003
23.305.000,00
PROPONENTE ISTITUZIONE SEDE FINANZIAMENTO COMPLESSIVO IN EURO
Vittorio Ragaini Univ. Milano, Dip. Chimica Fisica Elettrochimica Milano 272.000,00
Giulio Pozzi Univ. Bologna, Dip. Fisica Bologna 283.000,00
Giorgio Bertotti IEN Galileo Ferraris Torino 189.000,00
Dario Braga Univ. Bologna, Facoltà di Scienze M. F. N. Bologna 50.000,00
Antonio Siri Univ. Genova, Facoltà S.M.F.N. & INFN e INFM UdR Genova Genova 110.000,00
Paolo Lazzeretti Univ. Modena, Facoltà Chimica Modena 110.000,00
Rinaldo Cubeddu Poli Milano, Dip. Fisica Milano 70.000,00
Paolo Scardi Univ. Trento, Facoltà Ingegneria Trento 160.000,00
Lucio Randaccio Univ. Trieste, Dip. Scienze Chimiche Trieste 95.000,00
Lorenzo Marrucci Univ. Napoli, Dip. Scienze Fisiche & INFM Napoli 95.000,00
Erio Tosatti Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) Trieste 120.000,00
Vittoria Russo Maria Univ. Roma, Dip. Chimica Roma 170.000,00
Lamberto Duo' Poli Milano, Ingegneria Meccanica Milano 70.000,00
Giuseppe Marrucci Univ. Napoli, Dip. Ingegneria Chimica & INSTM Napoli 50.000,00
Renato Gonnelli Politecnico Torino, Dip. Fisica Torino 90.000,00
Massimo Inguscio Univ. Firenze, Dip. Fisica & Lab. LENS Firenze 130.000,00
Ennio Arimondo Univ. Pisa, Dip. Fisica "Enrico Fermi" Pisa 130.000,00
D. MIUR 21-10-2003 – O.P.1: SVILUPPO E MESSA A PUNTO DI TECNOLOGIE PER LA SINTESI E LA MANIPOLAZIONE DELLA MATERIA SU SCALA NANOMETRICA
2.194.000,00
PROPONENTE ISTITUZIONE SEDE FINANZIAMENTO COMPLESSIVO IN EURO
Giovanni Camino Politecnico Torino, Centro di Cultura per le Materie Plastiche & INSTM Torino 2.190.000,00
Roberto Guerrieri Univ. Bologna, Centro di Ricerca "Ercole De Castro" (ARCES) Bologna 2.065.000,00
Fulvio Parmigiani TASC/INFM Trieste 2.190.000,00
Renato Bozio Univ. Padova, Dip. Fisica Chimica & INSTM & CIVEN & Veneto Nanotech Padova 2.570.000,00
9.015.000,00
D. MIUR 21-10-2003 – O.P.2: SVILUPPO E REALIZZAZIONE DI SISTEMI MINIATURIZZATI
PROPONENTE ISTITUZIONE SEDE FINANZIAMENTO COMPLESSIVO IN EURO
Roberto Paolesse Univ. Tor Vergata, Dip. Scienze e Tecnologie Chimiche Roma 1.450.000,00
Riccardo Marino Univ. Tor Vergata, Ingegneria Sistemi Sensoriali e di Apprendimento Roma 1.810.000,00
Mario Zen ITC-Irst Trento 3.796.000,00
Roberta Fantoni ENEA Brindisi 2.780.000,00
Alberto Maria Merlo CRF Torino 3.132.000,00
Maurizio Severi IMM/CNR Bologna 2.732.000,00
D. MIUR 10-12-2003
15.700.000,00
PROPONENTE ISTITUZIONE SEDE FINANZIAMENTO COMPLESSIVO IN EURO
Massimo Olivucci Univ. Siena, Dip. Chimica Siena 80.000,00
Carlo Bellitto CNR Roma 350.000,00
Leo Gabriella ISMN/CNR Roma 100.000,00
530.000,00
TOTALE 73.784.000,00
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Seminari & Convegni
A Bologna la Seconda Conferenza Nazionale
sulla nanoscienza e le nanotecnologie
Si è svolta a Bologna presso l’Area della Ricerca del CNR, dal 25 al
27 dello scorso febbraio, la seconda Conferenza Nazionale sulle
nanotecnologie e la scienza della scala nanoscopica, 2nd National
Conference on Nanoscience and Nanotechnology: the Molecular
Approach.
La Conferenza ha raccolto esponenti di numerosissime realtà universitarie
e centri di ricerca provenienti da tutta Italia e da altri Paesi
europei che hanno sviluppato l’approccio molecolare alla nanoscienza
e alla nanotecnologia, tematiche interdisciplinari e di frontiera
ed a forte impatto innovativo nel contesto internazionale.
Tale iniziativa ha fatto seguito ad un workshop tenutosi nel 2002 a
Catania come conferenza satellite di un meeting MEL-ARI-IND organizzato
dalla Commissione Europea dal programma IST-Future
and Emerging Technologies.
All’incontro di Bologna hanno partecipato 228 congressisti, 93 dei
quali giovani non strutturati. Quest’ultimo dato è molto importante
in quanto dimostra il notevole interesse che queste nuove tematiche
rivestono per giovani e promettenti ricercatori.
Le sponsorizzazioni hanno permesso tra l’altro di premiare i 7 migliori
poster, uno per ciascuna sessione tematica, presentati da giovani
ricercatori.
Inoltre, la sponsorizzazione da parte dell’INSTM, mediante il conferimento
di borse di studio a copertura della quota di iscrizione, ha
permesso di favorire la partecipazione alla conferenza anche di
dottorandi.
Le comunicazioni presentate sono state 215, di cui 9 invited plenary
talks, 52 contributing talks e 153 posters.
Quattro interventi plenari sono stati presentati da ricercatori internazionali
di spicco, operanti sia in istituzioni accademiche (Prof.
R.H. Friend – Cambridge UK e Prof. R.J.M. Nolte – Nijmegen the
Netherlands) che in centri di ricerca industriali (Prof. H. Hofstraat –
Philips Research Laboratories e Prof. M. Schadt – Rolic). La nanoelettronica
organica e l’optoelettronica sia negli aspetti di base che
negli sviluppi applicativi più recenti ed innovativi, quali la flexible
electronic paper, sono stati in particolare discussi e presentati dai
professori R.H. Friend e H. Hofstraat. (R. Zamboni)
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
Esperti internazionali di nanotecnologia
a confronto
Il 19 marzo presso il VEGA Parco Scientifico Tecnologico di Marghera,
Venezia, si è tenuto il workshop “Impact of nanotech clusters
on local business”, organizzato con la collaborazione della
Camera di Commercio, Industria, Artigianato, Agricoltura di Venezia,
Veneto Nanotech e il Civen, il consorzio interuniversitario veneto
per le nanotecnologie. L’evento ha riunito scienziati e ricercatori
provenienti da alcuni dei principali distretti per le nanotecnologie
di Stati Uniti, Germania, Regno Unito e Francia, i quali hanno
messo a disposizione le loro esperienze di ricerca, di gestione delle
strutture, di rapporti e di applicazione di queste nuove tecnologie
alle imprese dei Paesi di riferimento.
Al tavolo dei relatori si sono alternati Massimo Albonetti, Presidente
CCIAA di Venezia, Renato Bozio, Presidente Civen, Antonio
Marcomini, Presidente VEGA e Luigi Rossi Luciani, Presidente
Veneto Nanotech, e, nell’ordine, i delegati stranieri: Marc Drillon
dell’Institut de Physique et Chimie des Matériaux di Strasburgo,
Francia, Andreas Leson, del Fraunhofer Institute for Material
and Beam Technology IWS di Dresden, Germania, Kim Kai Wai
Wong del Begbroke Science Park dell’Università di Oxford, Regno
Unito, Teri Odom, del Nanoscale Science and Engineering Center
alla Northwestern University di Chicago, USA, Dan Hayes, della
Nanofabrication Facility alla Penn State University, University Park,
USA.

Notizie Nanotec IT
L’impatto delle nanotecnologie nei trasporti
Il 21 aprile 2004 si è tenuto presso il Centro Ricerche FIAT di Orbassano
(TO) il workshop "Impatto delle nanotecnologie nell'industria
dei trasporti", organizzato congiuntamente da Nanotec IT e CRF.
L'evento, al quale hanno partecipato ricercatori, sia del mondo
della ricerca pubblica che dell’industria, impegnati in questo campo
o comunque su tematiche con potenziali ricadute nel settore in
questione, ha messo in evidenza le grandi potenzialità connesse
con l'applicazione delle nanotecnologie nel settore dei trasporti e
consentito un ampio confronto sulle problematiche da affrontare.
Il workshop, che è stato aperto con il benvenuto dell'Amministratore
Delegato del CRF, Ing. Michellone e l'introduzione del Dr.
Mantovani, Direttore di Nanotec IT, ha visto la partecipazione di oltre
200 persone. Al workshop è intervenuto anche l'Amministratore
Delegato FIAT, Ing. Morchio, il quale ha espresso apprezzamento
per l’iniziativa ed ha sottolineato l'importanza che viene attribuita
alla ricerca nelle strategie del Gruppo.
Nell’occasione è stata presentata anche la Rete Industriale Italiana
Microsistemi, realizzata di recente da CRF, Olivetti i-Jet, Pirelli, ST-
Microelectronics, Saes Getters e Magneti Marelli, la quale ha come
obiettivo quello di intensificare i rapporti già esistenti tra i membri
per costituire una struttura in grado di competere a livello mondiale
in un settore in grande espansione e con effetti rilevanti su tutto
il Paese.
Informazioni dettagliate sulle memorie presentate saranno pubblicate
sul numero di settembre della newsletter.
Metrologia per le nanotecnologie
Il 12-13 Maggio 2004 si terranno a Torino (Villa Gualino) due Giornate
di Studio "Metrologia per le nanotecnologie", organizzate da
AIRI/Nanotec IT con la collaborazione dell'Istituto G. Colonnetti del
CNR. Il workshop intende affrontare le tematiche della metrologia
delle superfici (2-D e 3-D) e della metrologia a scala atomica alla luce
delle esigenze di misura che emergono nelle nano (micro) tecnologie.
Lo scopo è quello di approfondire lo stato dell’arte e delle possibili
innovazioni per le tecniche e i metodi di misura, la strumentazione
e i campioni, parallelamente alle specifiche esigenze di misura che
emergono in ambito industriale in questo settore nell’intento di
promuovere sinergie, collaborazioni e reti tematiche che riguardino
ricerca, innovazione e produzione.
Informazioni dettagliate sull’andamento del workshop e sulle memorie
presentate saranno pubblicate sul numero di settembre della
newsletter.
PRIMO CENSIMENTO ITALIANO DELLE NANOTECNOLOGIE
N O T I Z I E
Convegno Internazionale “NanoRoadMap”
Il 4-5 Novembre 2004 si terrà a Roma un convegno internazionale
legato al progetto (NANOROADMAP) finanziato dalla UE nell’ambito
del VI Programma Quadro (PQ6) per la realizzazione di una
road map sulle nanotecnologie del quale AIRI/Nanotec IT è il coordinatore.
L’obiettivo principale del progetto é quello di preparare
una road map sulle applicazioni delle nanotecnologie in tre specifici
settori industriali (materiali, salute a applicazioni biomediche,
energia) che coprirà i prossimi dieci anni, per dare a industria
(grandi imprese e PMI), comunità scientifica, managers di R&S, pianificatori
e politici Europei uno strumento utile per cercare di fare
delle nanotecnologie un fattore di crescita e di competitività per il
sistema industriale Europeo. Il progetto ha preso avvio il 1 gennaio
2004 ed il convegno in questione illustrerà i risultati dei primi dieci
mesi di attività mettendo in evidenza, anche con il contributo di riconosciuti
esperti internazionali, lo stato attuale della situazione e
le tendenze, sia per ciò che riguarda l’impegno a livello dei più importanti
Paesi nel mondo, sia per ciò che riguarda la ricerca e le applicazioni.
Informazioni sul convegno e sulle modalità di partecipazione
saranno disponibili sul sito www.nanotec.it.
Convegno sulle applicazioni delle nanotecnologie
in campo biomedicale
Nanotec IT, in collaborazione con l’Institute of Nanotechnology
(IoN) Britannico, ha organizzato un convegno internazionale dal titolo:
“Nanotechnology and Smart Materials for Medical Devices:
From Medical Diagnostic to Therapy” che si terrà a Roma i giorni
29-30 novembre 2004.
L’obiettivo della Conferenza, “application oriented”, è quello di
mettere in evidenza come le nanotecnologie si collochino alla frontiera
della ricerca in campo biomedico e terapeutico e possano diventare
un nuovo paradigma per la cura della salute e la diagnostica
medica. Gli interventi privilegeranno gli aspetti che sono più vicino
alla applicazione pratica ed affrontare lo spettro delle problematiche
più rilevanti, e quindi lo sviluppo di dispositivi/strumentazioni
“intelligenti” che emulino i sistemi naturali, nuovi sistemi diagnostici
in vitro e in vivo miniaturizzati, nuove tecniche e materiali
per “imaging”, dispositivi e prodotti per la somministrazione di
farmaci e per impianti, ma anche gli effetti delle nanotecnologie
sulla pratica medica ed il sistema sanitario.
Esperti provenienti dall’estero e nazionali presenteranno le loro attività
ed il loro punto di vista sull’evoluzione futura in questo settore
fondamentale. Informazioni sul convegno e sulle modalità di
partecipazione saranno disponibili sul sito www.nanotec.it.
Da fine maggio 2004 sarà disponibile il primo censimento italiano delle nanotecnologie, con informazioni dettagliate su oltre 120
organizzazioni, pubbliche e private, è sarà distribuito gratuitamente agli iscritti Nanotec IT e in vendita per gli altri interessati (vedi
www.nanotec.it)
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Siti Web & Eventi
Organizzazioni internazionali
• CASNANO (NanoScience and Tech Center of Chinese
Academy of Sciences) China
www.casnano.net.cn
• C(n)SI (California NanoSystems Institute) U.S.A.
www.cnsi.ucla.edu/mainpage.html
• CRN (Centre for Responsible Nanotechnology) U.S.A.
http://crnano.org
• ENA (European Nanobusiness Association) Belgium
www.nanoeurope.org
• EUSPEN (EUropean Society for Precision Engineering and
Nanotechnology) U.K.
www.euspen.org
• INEX Nanotechnology Exploitation U.K.
www.inex.org.uk
• Israeli Nano Business Alliance Israel
www.nanobusiness.org.il
• Michigan Small Tech U.S.A.
www.michigansmalltech.com
• Minanet- micro nano technology in Europe
www.minanet.com
• MIT - Massachusetts Institute of Technology U.S.A.
web.mit.edu/aboutmit/index.html
• NanoBusiness Alliance U.S.A.
www.nanobusiness.org
• Nanonet Styria Austria
www.nanonet.at
• NanoSpain Spain
www.nanospain.net
• Nanotechnology in Australia Australia
www.nanotechnology.gov.au
• Nanotechnology Research Institute Japan
unit.aist.go.jp/nanotech
• Nano Nordic Sweden
www.nanonordic.com
• National Nanotechnology Initiative (NNI) U.S.A.
www.nano.gov
NEWSLETTER NANOTEC IT NUMERO 1
Eventi
• Maggio 12-13, 2004
Metrologia per le nanotecnologie, Torino, Italia
• Maggio 17-19, 2004
NanoBusiness 2004, New York City, NY, USA
• Maggio 24-26, 2004
Lightweight Materials for Auto & Air 2004
Washington DC, USA
• Maggio 26-28, 2004
NanoTrends 2004, Munich, Germania
• Giugno 6-16, 2004
XIV Convegno Nazionale di Catalisi (GIC 2004), Lerici SP, Italia
• Giugno 14-16, 2004
Actuator 2004, Bremen, Germany
• Giugno 28-29, 2004
Euronano Tex 2004, Barcelona, Spain
• Luglio 28 – Agosto 02, 2004
IUVSTA - 8th International Conference on Nanometer-Scale
Science and Technology (NANO-8), Venezia, Italia
• Agosto 29 – Sep 02, 2004
COMS2004 - The 9th International Conference on the
Commercialization of Micro- and Nano-Systems Edmonton,
Alberta, Canada
• Settembre 14-16, 2004
Nanofair 2004 / Nano Conference 2004, St. Gallen,
Switzerland
• Settembre 29 – Oct 01, 2004
EMT 2004 - Electrochemical Micro&Nano System
Technologies, Tokyo, Japan
• Novembre 03-04, 2004
Nanotechnology in Crime Prevention & Detection II, London,
UK
• Novembre 04-05, 2004
1° International Conference Nanoroadmap, Roma, Italia
• Novembre 29-30, 2004
International Conference: “Nanotechnology and Smart
Materials for Medical Devices: From Medical Diagnostic
to Therapy”, Roma, Italia
• Dicembre 01-02, 2004
Nanotechnology and Smart Textiles for Industry and Fashion
London, UK
In grassetto eventi Nanotec IT

1. NANOTEC IT NEWSLETTER
Sulla Newsletter sono riportate le notizie più importanti (disponibili anche su www.nanotec.it),
quali risultati di ricerche ed applicazioni, eventi, corsi, iniziative di Nanotec IT e degli iscritti,
articoli su tendenze e su risultati di ricerche, su politiche della ricerca, su problematiche connesse
alla diffusione delle nanotecnologie.
Tiratura: n.1.000 copie. Pubblicazione: aprile, settembre, dicembre. Destinatari: (attivi o interessati
alle nanotecnologie): industria, istituti universitari, istituti di enti pubblici di ricerca, associazioni
industriali, pubbliche amministrazioni.
Gli ordini devono pervenire a Nanotec IT • AIRI entro il 6 agosto 2004 per il secondo numero
e il 26 novembre 2004 per il terzo numero.
Seconda di copertina
1 pagina 20x29 cm 800,00 euro
1/2 pagina 20x14,5 cm 500,00 euro
1/3 di pagina 20x7 cm 350,00 euro
1/6 di pagina 10x7 cm 200,00 euro
Quarta di copertina
1 pagina 20x29 cm 1.000,00 euro
1/2 pagina 20x14,5 cm 600,00 euro
1/3 di pagina 20x7 cm 400,00 euro
1/6 di pagina 10x7 cm 250,00 euro
Per pubblicità su entrambi i 2 numeri del 2004 sconto 20%.
2. PRIMO CENSIMENTO ITALIANO DELLE NANOTECNOLOGIE
120 schede di organizzazioni private e pubbliche attive nella ricerca sulle nanotecnologie,
contenenti descrizione dell’organizzazione, indirizzo, persona di contatto, addetti alla ricerca
(in particolare sulle nanotecnologie), aree di ricerca, pubblicazioni, brevetti, partecipazione
a programmi di R&S, apparecchiature e impianti, attività di formazione.
Volume formato cm 17x24, con copertina.
Prima di copertina
Logo aziendale 4x4 cm 3.000,00 euro
Pagine pubblicitarie (pagine iniziali prima edizione)
1 pagina 17x24 cm 1.500,00 euro
1/2 pagina 17x12 cm 900,00 euro
1/3 di pagina 17x8 cm 600,00 euro
1/6 di pagina 8,5x8 cm 300,00 euro
Gli ordini devono pervenire a Nanotec IT/AIRI entro il 21 maggio 2004.
3. SITO WEB (www.nanotec.it)
Banner
Dimensioni 150x50 pixel (o equivalenti), risoluzione 200 dpi.
12 mesi 1500,00 euro
3 mesi 500,00 euro
CAMPAGNA ABBONAMENTI
LISTINO PREZZI [AL NETTO DI IVA 20%]
PER IMPORTI SUPERIORI A 2.000 È PREVISTO UNO SCONTO DEL 20%.
Inserti pubblicitari, sponsorizzazioni e partecipazione a mostre/esposizioni saranno possibili
a condizioni ancora da definire. In novembre 2004 saranno infatti organizzate
due grandi conferenze internazionali sulle nanotecnologie, i cui programmi sono in preparazione
e saranno pubblicati sul sito appena disponibili.
• First International Conference Nanoroadmap- Roma, 4-5.11.04
• International Conference: “Nanotechnology and Smart Materials for Medical Devices:
From Medical Diagnostic to Therapy”-Roma, 29-30.11.2004.

NANOTEC IT è una struttura autonoma dell’AIRI il cui obiettivo primario è quello di diventare il punto di riferimento nazionale per le
nanotecnologie, nel quale trovino una sintesi missioni e obiettivi del mondo industriale e quelli del mondo della ricerca, si da rendere più
efficace ed efficiente l’impegno del Paese nel settore.
NANOTEC IT si propone di diffondere l’informazione relativa a questo settore, di stimolare la collaborazione tra strutture di ricerca pubbliche
e imprese, grandi e PMI, di favorire la valorizzazione dei risultati della ricerca e il trasferimento tecnologico, di fornire elementi utili per una
ottimale allocazione delle risorse nazionali.
Il fine ultimo di NANOTEC IT è quello di contribuire a trasformare i risultati della ricerca in uno strumento di vantaggio competitivo per le
imprese del Paese favorendo:
• l’applicazione di queste tecnologie emergenti;
• lo sviluppo di nuovi prodotti;
• la creazione di nuovi business.
All'iniziativa avviata dall'AIRI hanno già aderito gran parte dei principali attori, sia pubblici che privati, impegnati in Italia nelle nanotecnologie.
Iscritti a NANOTEC IT
• A.P.E. Research
• CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) - I.E.I.I.T. (Istituto di elettronica e di ingegneria dell'informazione e delle telecomunicazioni)
• CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) - IFN (Istituto di fotonica e nanotecnologie)
• CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) - INFM (Istituto Nazionale per la Fisica della Materia)
• CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) - ISTM (Istituto di scienze e tecnologie molecolari)
• CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) - ISMN (Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati)
• CRF - Centro Ricerche FIAT
• CSM - Centro Sviluppo Materiali
• INSTM (Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali)
• ENEA
• ENITECNOLOGIE
• INFN (Istituto Nazionale per la Fisica Nucleare)
• ITC-irst
• PIRELLI LABS
• SAES GETTERS
• SCUOLA SUPERIORE SANT'ANNA - CRIM (Centro di Ricerche in Microingegneria)
• SERVITEC
• STMICROELECTRONICS
• VENETO NANOTECH
Attività del Centro
- osservatorio permanente per la raccolta e selezione, sia a livello nazionale che internazionale, di informazioni, risultati e tendenze di ricerca,
applicazioni, dati e previsioni di mercato, attori sia a livello di ricerca che industriale, presenza e dislocazione di infrastrutture e apparecchiature
per la ricerca, programmi nazionali e della UE a sostegno della ricerca e innovazione, ecc.;
- censimento nazionale sulle nanotecnologie;
- diffusione capillare delle informazioni raccolte;
- attivazione di iniziative volte a far emergere e mettere in evidenza le necessità del mondo industriale in materia di ricerca di base, di
formazione e di addestramento, di infrastrutture e centri di competenza, di politiche nazionali di indirizzo e intervento;
- attivazione e facilitazione di contatti e collaborazioni per R&S tra imprese e tra imprese e istituzioni di ricerca;
- promozione e sostegno di iniziative ed eventi volti a favorire il trasferimento tecnologico e le applicazioni;
- programmazione e organizzazione di iniziative di formazione (corsi accademici, corsi brevi, scuole stive, stages, borse di studio, cc.).
A NANOTEC IT possono iscriversi sia organizzazioni attivi nella ricerca, sulle nanotecnologie (grandi imprese, PMI, centri di ricerca privati,
enti pubblici di ricerca, università, dipartimenti universitari), sia soggetti non impegnati direttamente in attività di ricerca, ma interessati a
seguirne evoluzione ed applicazioni (imprese, associazioni, enti finanziari, banche ecc.), sia infine fornitori di apparecchiature e
strumentazioni di ricerca sulle nanotecnologie. Gli iscritti che sono Soci Airi partecipano direttamente, attraverso il Comitato Direttivo,
all’indirizzo della attività del Centro mentre quelli che non sono Soci Airi avranno solo un ruolo consultivo, pur potendo contribuire a
tutte le iniziative e ovviamente fruire di tutti i servizi del Centro.
Per maggiori informazioni:
NANOTEC IT - c/o Airi - Viale Gorizia 25/c - 00198 Roma - tel. 068848831 - 068546662 - fax 068552949
info@nanotec.it – www.nanotec.it