12 Ricerca, innovazione e tecnologiaEventi

Lunedì 25 marzo 2013

La conoscenza, la ricerca, il mondo delle imprese,

le soluzioni più innovative: c’è un grande bacino di sapienza applicata alla vita dell’uomo, all’interno del centro di ricer-ca multidisciplinare Cnr-Ismn di Bologna. L’istituto è ricono-sciuto a livello internazionale per lo sviluppo, la fabbrica-zione e la caratterizzazione di dispositivi avanzati basati su film sottili, nano-strutture or-ganiche, inorganiche e ibride. Trenta gli anni di storia, per un luogo che genera conoscenze allo stato dell’arte nel campo della Scienza e tecnologia dei materiali e che accompagna i risultati della ricerca a incon-trare il mondo delle imprese, attraverso programmi ad hoc, svolti in sinergia da ricerca-tori industriali e dell’istituto, arrivando ad attuare vere e proprie partnership di medio-lungo termine per sviluppare prodotti originati dai risultati della ricerca. Spiega il respon-sabile, Michele Muccini: “Uno strumento ampiamente utiliz-zato negli anni, per valoriz-zare la ricerca, è poi quello di generare autonome iniziative imprenditoriali attraverso la costituzione di spin-off, in li-nea con la missione del Cnr”. Quello dell’Ismn è un am-biente stimolante e dinamico, grazie alla presenza di molti giovani ricercatori, dottori di ricerca, laureati e studenti universitari provenienti da diversi Paesi del mondo e a numerosi progetti nazionali ed europei. La struttura ha prodotto oltre 650 pubblicazioni su riviste internazionali di prestigio, numerosi brevetti e ha dato origine a quattro aziende a elevato tasso di innovazione fondate sui risultati della ri-cerca. L’Ismn Bologna vanta tre ambiti di ricerca svolti a livello di eccellenza interna-zionale: Nanotecnologie di materiali multifunzionali, Na-nostrutture magnetiche per la spintronica e la nanomedicina (si vedano i due articoli nella pagina) e quello dei Disposi-tivi multifunzionali avanzati per l’elettronica e fotonica organica, l’energia e il biome-dicale.Quest’ultimo ambito offre al pianeta, sempre più alla ri-cerca di soluzioni sostenibili e rispettose dell’ambiente, l’uso di materiali organici che pos-sono essere impiegati per pro-durre dispositivi optoelettro-nici flessibili e a basso costo di fabbricazione, come transistor organici a effetto di campo (Ofet) anche elettrolumine-scenti (Olet), diodi organici a emissione di luce (Oled), celle fotovoltaiche organiche (Opv) e biosensori. “Lo studio - spie-ga il ricercatore Stefano Tof-fanin - a livello nanoscopico dei processi di generazione e conversione della luce è uno strumento essenziale per ren-dere ancora più performanti

questi dispositivi innovativi”. Discorso analogo può essere fatto per la tecnologia fotovol-taica organica e ibrida (dove “organico” e “ibrido” indi-cano la natura dei materiali semiconduttori impiegati),

sempre studiata all’interno di quest’area di attività, rappre-sentata dal dirigente di ricerca Giampiero Ruani. Questa tecnologia rappresen-ta l’alternativa più economica per il settore fotovoltaico, nei

prossimi anni. I motivi? Sem-plicità del ciclo produttivo, ridotto impatto ambientale e costo potenzialmente basso dei materiali utilizzati. C’è un’ulteriore possibilità offerta dalla piattaforma ma-

Le mille applicazioni delle nanotecnologie Grazie alla presenza di professionisti con competenze diverse, Il Gruppo di nanotecnologie dei materiali multifunzionali affronta problemi scientifici d’avanguardia da molti punti di vista

All’interno del Cnr-Ismn, il Gruppo di nanotecnologie dei materiali multi-

funzionali (Nmm) studia e controlla le proprietà chimico-fisiche della materia organica e inorganica sulla scala nano-metrica. Le nanotecnologie sono essen-ziali per realizzare strutture e dispositi-vi con funzionalità specifiche quali, per esempio, il confinamento del trasporto della carica elettrica, l’aumento della re-sistenza meccanica o la regolazione del-le proprietà ottiche. Queste funzionalità sono attuabili organizzando la materia a partire dai suoi elementi fondamenta-li (atomi e molecole), mediante il cosid-detto approccio “bottom-up”. All’interno del gruppo lavorano professionisti con competenze chimiche, fisiche, biologiche e ingegneristiche. “Insieme - spiega il primo ricercatore

Massimiliano Cavallini - vengono affron-tati problemi scientifici d’avanguardia, da diversi punti di vista”. Per esempio, sono stati realizzati dispositivi elettronici Ofet,

circuiti elettronici complessi realizzati con nanofili di polimeri e sensori a tra-sduzione elettrica e ottica per l’ambiente e la biodiagnostica. “In tutti questi ambiti scientifici e tecno-logici - precisa Cavallini - la microsco-pia a scansione di sonda gioca un ruolo fondamentale e Nmm è considerato un riferimento nell’applicazione proprio di questa tecnica”.Recentemente, si è anche aperta un’atti-vità di scienza forense in collaborazione con la Polizia scientifica di Bologna, che applica le metodologie tipiche delle nano-tecnologie alla conservazione e alla repli-ca dei reperti da sparo. L’elevata produttività scientifica e il nu-mero di brevetti depositati dimostrano, insomma, la vitalità e lo spirito d’inizia-tiva del gruppo Nmm.

■■■ Cnr-Ismn Bologna / Il centro promuove anche l’incontro tra ricerca e imprese con programmi ad hoc

Un bacino di conoscenze per una vita migliore Sviluppa e produce dispositivi avanzati basati su film sottili e nanostrutture

Le nanotecnologie amano i materiali magnetici, e vice-versa. L’applicazione del magnetismo nei nanodispo-

sitivi di memoria ha rivoluzionato negli ultimi 20 anni il mondo dei computer, mentre tante altre possibili applica-zioni sono ancora da scoprire: in questo ambito, il Gruppo di nanostrutture magnetiche per la spintronica e la nano-medicina svolge un ruolo pionieristico a livello mondiale.“Nel 2002 abbiamo dato vita a una nuova disciplina, la spintronica organica, che unisce materiali magnetici e ma-teriali plastici”, racconta il coordinatore del gruppo Va-lentin Alek Dediu. “Obiettivo è quello di superare i limiti della tecnologia attuale basata sul silicio, fornendo solu-zioni rivoluzionarie nel campo delle memorie elettroniche, dell’elettronica a basso consumo. Per esempio, arrivando a ridurre del 50% lo spazio occupato dai circuiti integra-ti che si trovano all’interno dei computer grazie all’uso di memristor magnetici recentemente brevettati dal gruppo”. Nell’ambito della nanomedicina, spiega la ricercatrice Ilaria Bergenti, “i dispositivi possono essere utilizzati co-me biosensori ultrasensibili per arrivare a diagnosticare in modo semplice e precoce l’esistenza di disfunzioni che, se riscontrate più tardi, potrebbero rivelarsi fatali per il paziente”. Il gruppo ricopre un ruolo d’avanguardia an-che nello sviluppo degli scaffold magnetici, una sorta di “impalcatura” utilizzata nei pazienti per la rigenerazione del tessuto osseo danneggiato o mancante. Il tutto si basa sulla nozione nota a tutti secondo la quale un materiale ferromagnetico è attratto da una calamita. “Questa proprietà - illustra il ricercatore Alberto Riminuc-ci - consente di sfruttare le nanoparticelle magnetiche a mo’ di ‘zattere’”. Queste ultime sono in grado di trasporta-re fattori attivi - medicinali chemioterapici, fattori di cre-scita ossea, cellule staminali - verso una speciale “calami-ta” che svolge la funzione di “impalcatura” per la ricrescita del tessuto osseo e cartilagineo danneggiato. Il trasporto di vari bio-fattori è fondamentale per la rigenerazione dei tessuti e permette una riduzione significativa dei tempi di convalescenza.

Le promesse della spirotronica organica

Modulo fotovoltaico organico realizzato nell’ambito del progetto europeo Sunflower

Impianto per la fabbricazione

di dispositivi innovativi

a base organica

Transistor a effetto di campo basato su nanofili polimerici

In foto, un sistema Integrato di fabbricazione di dispositivi ibridi spintronici

teriali organici, ovvero l’ap-plicazione nel campo delle bio-nanotecnologie e dei bio-nano-materiali organici. Fles-sibilità leggerezza e versatilità di questi materiali si combina-no a un’eccellente biocompati-bilità verso il tessuto nervoso: “In pratica - precisa la ricerca-trice Valentina Benfenati - il materiale interagisce bene con le cellule cerebrali, preservan-done la vitalità e la funziona-lità”. In quest’ottica, nuove piattaforme tecnologiche ba-sate su materiali organici sono state sviluppate con successo, con la finalità di consentire una “comunicazione” tra cel-lule nervose e dispositivo. Il che significa poter immagi-nare una nuova generazione di impianti in vivo, con appli-cazioni per la rigenerazione del tessuto nervoso periferico compromesso dopo incidenti traumatici o per la cura di ma-lattie neurodegenerative come Parkinson e Alzheimer. O an-cora applicazioni per l’indu-stria chimico-farmaceutica.