Elementi di Scienza dei Materiali e Applicazioni Elementi di Scienza dei Materiali e Applicazioni CNR-IMIP Paolo Ascarelli Area prioritaria di ricerca

Elementi di Scienza dei Elementi di Scienza dei Materiali e ApplicazioniMateriali e Applicazioni

CNR-IMIPCNR-IMIP

Paolo AscarelliPaolo Ascarelli

Area prioritaria di ricerca dichiarata d’interesse dalla CEE (VI Programma Quadro)Area prioritaria di ricerca dichiarata d’interesse dalla CEE (VI Programma Quadro)

e dal MIURe dal MIUR

Marzo 2003Marzo 2003

Sommario

Analisi delle necessità di formazione scientifica1. Sostegno alla competitività in una economia della “conoscenza”

2. Sostegno all’emancipazione

a. Italia nella competizione tecnologica mondiale

b. Scenario attuale

c. L’evoluzione storica

a. Necessità della conoscenza scientifica

Elementi di Scienza dei materiali e Applicazioni1. Introduzione ed evoluzione, definizioni

2. Le particelle metalliche nanostrutturate

Prologo

• Significato e utilità della formazione di Significato e utilità della formazione di cultura scientifica in Italia: cultura scientifica in Italia: analisianalisi e e definizionedefinizione dei dei bisognibisogni, , motivazionimotivazioni e e obiettiviobiettivi della formazione della formazione

Analisi delle necessità

La necessità di mantenere la competitività dell’Italia in una economia e società basata sulla conoscenza

Fornire agli individui alcuni elementi della razionalità scientifica associati al metodo di approccio alla realtà come sostegno alla loro emancipazione

L’L’analisianalisi individua individua due direttrici fondamentalidue direttrici fondamentali

• Età nella quale il fattore dinamico di crescita verso il Età nella quale il fattore dinamico di crescita verso il benessere di una società non è tanto il benessere di una società non è tanto il farefare quanto il quanto il saperesapere

• Il fluido vitale, il sangue, di questa nuova era è fatto di Il fluido vitale, il sangue, di questa nuova era è fatto di cultura, in particolare di cultura, in particolare di cultura scientificacultura scientifica e e formazioneformazione

Mantenere la competitività nell’era della conoscenzaMantenere la competitività nell’era della conoscenza

Un Paese ha due leve su cui agire per migliorare la competitività Un Paese ha due leve su cui agire per migliorare la competitività

della propria economia sui mercati internazionali:della propria economia sui mercati internazionali:

proporre al mercato “commodities”, ossia prodotti comuni a prezzi minori dei concorrenti

proporre al mercato prodotti esclusivi e appetibili con alto valore aggiuntoHi-Tech e conoscenza scientifica

Perché

Competitività dell’ItaliaCompetitività dell’Italia

-1,00

-0,50

0,00

0,50

1,00

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Competitività dell’ItaliaCompetitività dell’Italia

I I parametriparametri su cui si basa la stima della su cui si basa la stima della competitivitàcompetitività di un di un Paese sono essenzialmente:Paese sono essenzialmente:

• l’l’economiaeconomia (costo della vita, consumi finali, valore (costo della vita, consumi finali, valore aggiunto),aggiunto),

• l’l’internazionalizzazioneinternazionalizzazione (bilancia dei pagamenti, tasso di (bilancia dei pagamenti, tasso di cambio, importazione, protezionismo nazionale),cambio, importazione, protezionismo nazionale),

• il il governogoverno (debito nazionale, efficienza dello Stato, politiche (debito nazionale, efficienza dello Stato, politiche fiscali),fiscali),

• la la finanzafinanza (costo del denaro, disponibilità di capitali, (costo del denaro, disponibilità di capitali, dinamismo dei mercati, efficienza del settore bancario),dinamismo dei mercati, efficienza del settore bancario),

• le le infrastruttureinfrastrutture (infrastrutture di base, tecnologiche, (infrastrutture di base, tecnologiche, ambiente, autosufficienza energetica),ambiente, autosufficienza energetica),

• la la gestionegestione (produttività, costo del lavoro, efficienza (produttività, costo del lavoro, efficienza gestionale),gestionale),

• scienza e tecnologiascienza e tecnologia (spesa e addetti in scienza e ricerca, (spesa e addetti in scienza e ricerca, gestione della tecnologia, ambiente scientifico),gestione della tecnologia, ambiente scientifico),

• la la popolazionepopolazione (caratteristiche, occupazione, qualità di vita, (caratteristiche, occupazione, qualità di vita, attitudini e valori)attitudini e valori)

GlobalizzazioneGlobalizzazione

La La globalizzazioneglobalizzazione delimita due aree geografiche: delimita due aree geografiche:

• Un’area con alto sviluppo e alta capacità di innovazione, Un’area con alto sviluppo e alta capacità di innovazione, grandi risorse finanziarie ed alto costo del lavorograndi risorse finanziarie ed alto costo del lavoro

Tale area impone i suoi nuovi prodotti e la sua culturaTale area impone i suoi nuovi prodotti e la sua cultura

• Un’area a basso sviluppo e bassa capacità di innovazioneUn’area a basso sviluppo e bassa capacità di innovazione

Tale area è definitivamente dipendente dalla prima ed è più Tale area è definitivamente dipendente dalla prima ed è più adatta ad una attività manifatturieraadatta ad una attività manifatturiera

• L’Italia si trova al limite di questa seconda areaL’Italia si trova al limite di questa seconda area

Circa ilCirca il 90%90% delle imprese italiane ha meno di delle imprese italiane ha meno di 1010 dipendenti dipendenti

IlIl 49%49% della popolazione occupata lavora in della popolazione occupata lavora in aziende con meno di aziende con meno di 1010 unità lavorative unità lavorative

Nell’industria, l’occupazione media è di Nell’industria, l’occupazione media è di 8.68.6 unità a fronte di unità a fronte di 1515 della media europea della media europea

Situazione economica odierna italianaSituazione economica odierna italiana

Italia e Hi-Tech

0

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100

Italia Francia Germania Irlanda Giappone U.S.A.Gran Bretagna

(%)

Esportazione Hi-Tech sul totale della manifattura nel 1997

Quota italiana nelle esportazioni mondiali Hi-

Tech

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1992 1995 1998

Quota

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%)

Ricerca scientifica e PIL• L’Italia spende circa lo L’Italia spende circa lo 0.5%0.5% del del PILPIL

per la ricerca scientifica pubblica, per la ricerca scientifica pubblica, quasi comequasi come Gran Bretagna e Gran Bretagna e Germania e Germania e menomeno di Francia, U.S.A., di Francia, U.S.A., GiapponeGiappone

• I nostri scienziati hanno una I nostri scienziati hanno una produttività simileproduttività simile ai colleghi ai colleghi

• Ma le industrie italiane non Ma le industrie italiane non credono e non necessitano di una credono e non necessitano di una scientificizzazionescientificizzazione della della produzioneproduzione

• Spesa sostenuta dalle industrie in Spesa sostenuta dalle industrie in % rispetto al % rispetto al PILPIL

L’Italia ha perso il treno dell’Hi-L’Italia ha perso il treno dell’Hi-TechTech

Aziende private

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Italia Gran Bretagna Francia Germania U.S.A. Giappone

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del PIL

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• La La spesa pro-capitespesa pro-capite in ricerca ed il numero di ricercatori ogni 10.000 in ricerca ed il numero di ricercatori ogni 10.000 lavoratori sono circa la lavoratori sono circa la metàmetà del valore medio dei maggiori Paesi europei del valore medio dei maggiori Paesi europei

• Nel periodo tra il 1990 e il 1997, l’aumento di ricercatori è stato delNel periodo tra il 1990 e il 1997, l’aumento di ricercatori è stato del

• La La ricerca di basericerca di base è fortemente è fortemente sottodimensionatasottodimensionata e praticamente e praticamente inesistente nelle impreseinesistente nelle imprese

• Oltretutto, il livello di istruzione secondaria superiore risulta essereOltretutto, il livello di istruzione secondaria superiore risulta essere

Ricerca in Italia

0 20 40 60 80 100 120

Italia

Francia

Finlandia

Giappone

Spagna

Gran Bretagna

(% )

0 10 20 30 40 50 60 70

Italia

Francia

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Germania

Gran Bretagna

Media Paesi OCSE

(% )

• Su Su 100 persone100 persone con età con età compresa tra 25 e 64 compresa tra 25 e 64 anni si hanno in Italia anni si hanno in Italia solo solo 8 laureati8 laureati contro contro una una media OCSEmedia OCSE pari a pari a 1313

Motivazioni per acquisire elementi di razionalità e conoscenze scientifiche

• La popolazione italiana è agli ultimi posti in Europa quanto a La popolazione italiana è agli ultimi posti in Europa quanto a preparazione scientificapreparazione scientifica. Tale questione è stata ritenuta, in . Tale questione è stata ritenuta, in tempi recenti, di scarsa importanza dagli uomini di cultura tempi recenti, di scarsa importanza dagli uomini di cultura italiani, in maggioranza lontani dalla scienzaitaliani, in maggioranza lontani dalla scienza

• Importanza della comprensione e della determinazione dei Importanza della comprensione e della determinazione dei rapportirapporti frafra la la ricercaricerca, l’, l’istruzioneistruzione, lo , lo sviluppo economicosviluppo economico e e culturaleculturale e quindi del e quindi del benesserebenessere futuro del Paese futuro del Paese

• Recupero di una dimensione razionale e culturaleRecupero di una dimensione razionale e culturale che in tempi che in tempi recenti sembra non essere facilmente ottenibile e “concedibile” recenti sembra non essere facilmente ottenibile e “concedibile” dal sistemadal sistema

• Riteniamo che gli individui debbano potersi dotare di alcuni Riteniamo che gli individui debbano potersi dotare di alcuni strumenti che permettano loro di strumenti che permettano loro di essere coscientiessere coscienti di di una una sempre maggiore pressione ad sempre maggiore pressione ad una lorouna loro omologazioneomologazione e di e di conseguenza ad una loro conseguenza ad una loro incapacità di proporsi e progettarsi incapacità di proporsi e progettarsi come individuicome individui, in modo da saper e poter individuare una , in modo da saper e poter individuare una strategia atta a migliorare le proprie condizioni di vitastrategia atta a migliorare le proprie condizioni di vita

Concetto di Concetto di conoscenzaconoscenza di di F. BaconeF. Bacone (1627, La Nuova (1627, La Nuova Atlantide):Atlantide):

• La La scienzascienza come come strumento di arricchimentostrumento di arricchimento e e beneficio della vita umana, beneficio della vita umana, ripudio dell’esclusivitàripudio dell’esclusività della della conoscenzaconoscenza, concetto ripreso dagli illuministi , concetto ripreso dagli illuministi

francesi autori dell’francesi autori dell’EnciclopediaEnciclopedia (1750-1770) (1750-1770)

• La La scienzascienza come come attività eticaattività etica, ricerca laboriosa e , ricerca laboriosa e sobria della verità, come metodo corretto di indagine sobria della verità, come metodo corretto di indagine

in contrapposizione alle fantasie “in contrapposizione alle fantasie “grandiose e grandiose e fumosefumose” proprie della magia e della superstizione” proprie della magia e della superstizione

Concetto di Concetto di IlluminismoIlluminismo secondo secondo I. KantI. Kant (1784): (1784):• l’l’IlluminismoIlluminismo è l’uscita dell’uomo da una condizione è l’uscita dell’uomo da una condizione

di di minoritàminorità di cui egli stesso è responsabile di cui egli stesso è responsabile

• MinoritàMinorità è l’incapacità di servirsi del proprio è l’incapacità di servirsi del proprio intelletto senza la guida di altriintelletto senza la guida di altri

• La responsabilità di tale La responsabilità di tale minoritàminorità va attribuita va attribuita all’uomo stesso quando la sua causa non risiede all’uomo stesso quando la sua causa non risiede

nell’intelletto, ma dipende dalla nell’intelletto, ma dipende dalla mancanza di mancanza di determinazionedeterminazione e e di coraggiodi coraggio nel servirsene nel servirsene

• ““Abbi il coraggio di servirti del tuo stesso Abbi il coraggio di servirti del tuo stesso intelletto!”intelletto!”

Necessità odierna ed attualità dell’IlluminismoNecessità odierna ed attualità dell’Illuminismo

L’L’IlluminismoIlluminismo come nostra motivazione riguardo la come nostra motivazione riguardo la divulgazione della scienza e soprattutto del metodo divulgazione della scienza e soprattutto del metodo

scientifico, proposto per primo da Galileoscientifico, proposto per primo da Galileo

• ““……l’l’IlluminismoIlluminismo non è la caratteristica di un’epoca, non è la caratteristica di un’epoca, ma un ma un dovere eticodovere etico da trasmettere da una da trasmettere da una

generazione all’altra, quindi un compito infinito che si generazione all’altra, quindi un compito infinito che si ripropone ogni volta che una fede, una visione del ripropone ogni volta che una fede, una visione del mondo, un’autorità, una propaganda tentano di far mondo, un’autorità, una propaganda tentano di far

passare se stesse e i loro contenuti come passare se stesse e i loro contenuti come verità verità assoluteassolute, a cui bisogna necessariamente aderire , a cui bisogna necessariamente aderire

rinunciando ad indagare…rinunciando ad indagare…”, U. Galimberti”, U. Galimberti

• La scienza come La scienza come doverosità eticadoverosità etica per per l’emancipazione del genere umano dallo stato di l’emancipazione del genere umano dallo stato di

minoritàminorità

La metafora dei lumiLa metafora dei lumi

La metafora dei “lumi” ha origini antiche; tra la La metafora dei “lumi” ha origini antiche; tra la fine del secolo XVII e la metà del XVIII acquistò fine del secolo XVII e la metà del XVIII acquistò

nella coscienza dei protagonisti una nuova nella coscienza dei protagonisti una nuova pregnanza simbolica. Il termine, carico di remote pregnanza simbolica. Il termine, carico di remote

suggestioni religiose, passò gradualmente a suggestioni religiose, passò gradualmente a significare l’uso laico della ragione nella ricerca significare l’uso laico della ragione nella ricerca filosofica e scientifica, fino a diventare la parola filosofica e scientifica, fino a diventare la parola d’ordine di una èlite di intellettuali che si sentì d’ordine di una èlite di intellettuali che si sentì

investita di una missione comune: investita di una missione comune: promuovere il promuovere il sapere antimetafisico e fondato sui successi del sapere antimetafisico e fondato sui successi del metodo sperimentale, bandire i pregiudizi e le metodo sperimentale, bandire i pregiudizi e le

superstizioni, far trionfare lo spirito di tolleranza, superstizioni, far trionfare lo spirito di tolleranza, illuminare le coscienze, diffondere in ogni strato illuminare le coscienze, diffondere in ogni strato

sociale l’educazione e la cultura, riformare le sociale l’educazione e la cultura, riformare le istituzioni, limitare l’influenza delle Chiese sugli istituzioni, limitare l’influenza delle Chiese sugli

Stati e sull’educazione.Stati e sull’educazione.

P.Casini, P.Casini, Introduzione all’IlluminismoIntroduzione all’Illuminismo

Hunc igitur terrorem animi tenebrasque necesset Hunc igitur terrorem animi tenebrasque necesset non radii solis neque lucida tela diei discutiant, sed non radii solis neque lucida tela diei discutiant, sed

naturae species ratioque.naturae species ratioque.Lucrezio, “De rerum natura”, 146-148Lucrezio, “De rerum natura”, 146-148

Questi terrori, queste tenebre dello spirito, li devono Questi terrori, queste tenebre dello spirito, li devono dissipare non i raggi del sole, non i dardi luminosi dissipare non i raggi del sole, non i dardi luminosi

del giorno, ma lo studio della natura e la sua del giorno, ma lo studio della natura e la sua comprensione.comprensione.

Guidato passo a passo, Memmio, imparerai senza Guidato passo a passo, Memmio, imparerai senza grande fatica a penetrare tutte queste verità; la grande fatica a penetrare tutte queste verità; la chiarezza ti risplenderà dall’una all’altra, e senza chiarezza ti risplenderà dall’una all’altra, e senza

che la cieca notte ti impedisca il cammino, ti aprirai che la cieca notte ti impedisca il cammino, ti aprirai un varco fino all’ultimo segreto della natura, tanto i un varco fino all’ultimo segreto della natura, tanto i

fatti verseranno luce sui fatti.fatti verseranno luce sui fatti.““Ibidem”, 1114-1117Ibidem”, 1114-1117

LO SCENARIOLO SCENARIO

La tradizione culturale scientifica e La tradizione culturale scientifica e tecnologica italianatecnologica italiana

La scienza e la tecnica sono state La scienza e la tecnica sono state nell’evoluzione dell’Italia moderna per lo più nell’evoluzione dell’Italia moderna per lo più slegate dai problemi e dai bisogni vitali del slegate dai problemi e dai bisogni vitali del

Paese.Paese.

Perché ?Perché ?

• Le OriginiLe Origini• Le origini della rivoluzione culturale ed industriale Le origini della rivoluzione culturale ed industriale

dell’Europa moderna vanno ricercate nella Riforma dell’Europa moderna vanno ricercate nella Riforma religiosa del XVI secolo. E’ opinione comune che i religiosa del XVI secolo. E’ opinione comune che i riformatori protestanti abbiano spianato il cammino riformatori protestanti abbiano spianato il cammino alla Scienza ed alla Filosofia nuova del XVII secolo.alla Scienza ed alla Filosofia nuova del XVII secolo.

• Il baricentro di tale sviluppo si spostò dalla Spagna, Il baricentro di tale sviluppo si spostò dalla Spagna, Italia, Francia e Germania meridionale Italia, Francia e Germania meridionale all’Inghilterra, Olanda, Svizza e città baltiche all’Inghilterra, Olanda, Svizza e città baltiche protestantiprotestanti

• Tale mutamento dipese dal fatto che la vecchia èlite Tale mutamento dipese dal fatto che la vecchia èlite economica europea fu costretta ad assumere economica europea fu costretta ad assumere posizioni eretiche (calviniste) perché posizioni eretiche (calviniste) perché l’atteggiamento mentale che le era stato proprio l’atteggiamento mentale che le era stato proprio per generazioni (e che per generazioni era stato per generazioni (e che per generazioni era stato tollerato) in alcune regioni fu dichiarato eretico ed tollerato) in alcune regioni fu dichiarato eretico ed intollerabileintollerabile

• Nel Nel mondo cattolicomondo cattolico il prestito ed il profitto erano il prestito ed il profitto erano considerati immorali perché si otteneva qualcosa considerati immorali perché si otteneva qualcosa senza sforzo e pena (senza pagare mediante il senza sforzo e pena (senza pagare mediante il lavoro e la fatica il prezzo del peccato originale).lavoro e la fatica il prezzo del peccato originale).

• Il Concilio di Trento (1545-1563) prese posizioni che Il Concilio di Trento (1545-1563) prese posizioni che frenarono lo sviluppo scientifico, conferendo alla frenarono lo sviluppo scientifico, conferendo alla Chiesa il potere inoppugnabile di decidere la verità Chiesa il potere inoppugnabile di decidere la verità in materia astronomica e medica.in materia astronomica e medica.

• Le scienze furono classificate in funzione dei Le scienze furono classificate in funzione dei conflitti che creavano alla Chiesa. Le scienze nobili conflitti che creavano alla Chiesa. Le scienze nobili erano le scienze astratte, le scienze della natura erano le scienze astratte, le scienze della natura (fisica, geologia, ecc.) erano considerate inferiori.(fisica, geologia, ecc.) erano considerate inferiori.

• Nel Nel mondo protestante mondo protestante andò diversamente. andò diversamente. Sull’etica calvinista si modellò lo spirito della Sull’etica calvinista si modellò lo spirito della nascente borghesia capitalista.nascente borghesia capitalista.

• La buona riuscita negli affari era considerata una La buona riuscita negli affari era considerata una prova evidente del favore di Dio e, secondo il prova evidente del favore di Dio e, secondo il Vecchio Testamento, un segno della sua Vecchio Testamento, un segno della sua predilezione. Calvino dichiarò (bando sull’usura) predilezione. Calvino dichiarò (bando sull’usura) moralmente lecito percepire un interesse sul mutuo.moralmente lecito percepire un interesse sul mutuo.

• La volontà di comprendere la natura per La volontà di comprendere la natura per comprendere Dio diede alle Scienze della natura la comprendere Dio diede alle Scienze della natura la priorità.priorità.

• Inoltre, il desiderio di aiutare lo sviluppo della Inoltre, il desiderio di aiutare lo sviluppo della società stimolò l’interesse per la tecnologia e per le società stimolò l’interesse per la tecnologia e per le finanze.finanze.

Avversità dei governi alla ScienzaAvversità dei governi alla Scienza– Tendenza all’identificazione dell’Tendenza all’identificazione dell’illuminismoilluminismo con la con la

rivoluzionerivoluzione PenalizzazionePenalizzazione delle discipline scientifiche negli delle discipline scientifiche negli

ateneiatenei

– La Matematica è vista come La Matematica è vista come Scienza SublimeScienza Sublime, non , non compromessa dal razionalismo illuministacompromessa dal razionalismo illuminista

– RelativaRelativa inferiorità inferiorità della chimica e della fisica della chimica e della fisica

Conseguente scarsità di risorse per Conseguente scarsità di risorse per ricercaricerca e e formazioneformazione in tali ambiti in tali ambiti

Pesantissime Pesantissime ripercussioniripercussioni sullo sviluppo sullo sviluppo dell’industria moderna, impossibilità di determinare dell’industria moderna, impossibilità di determinare scelte di fondoscelte di fondo nella politica nazionale per la ricerca nella politica nazionale per la ricerca

Verso l’unità d’Italia – i governi sorti dalla Restaurazione

Assenza della Ricerca Organizzata in ItaliaAssenza della Ricerca Organizzata in Italia

– Mancata istituzioneMancata istituzione di cattedre universitarie, di cattedre universitarie, laboratori e gruppi di ricercalaboratori e gruppi di ricercaLa chimica è ritenuta «perniciosa e pericolosa»La chimica è ritenuta «perniciosa e pericolosa»

– Ricerca condotta dai Ricerca condotta dai singoli ricercatorisingoli ricercatori con con fondi fondi privatiprivati

– Ideologia dominante della scienzaIdeologia dominante della scienza come puracome pura contemplazione del verocontemplazione del vero e e disinteressedisinteresse per i per i problemi produttiviproblemi produttivi

Conseguente produzione in Italia di notevoli lavori Conseguente produzione in Italia di notevoli lavori teoriciteorici (da Avogadro fino a Cannizzaro) con assenza (da Avogadro fino a Cannizzaro) con assenza di attività sperimentalidi attività sperimentaliContemporaneamente, all’estero (es. Germania) si Contemporaneamente, all’estero (es. Germania) si instaura invece uno stretto rapporto di cooperazione instaura invece uno stretto rapporto di cooperazione tra università e industriatra università e industria

La prima metà del 1800

Studio della MatematicaStudio della Matematica– I matematici manifestano crescente I matematici manifestano crescente disinteressedisinteresse

per problemi pratici, applicativi e politici.per problemi pratici, applicativi e politici.Studiano una matematica Studiano una matematica astrattaastratta piuttosto che piuttosto che individuare nessi con la realtàindividuare nessi con la realtà

– Emblematico è Emblematico è PeanoPeano: è convinto della completa : è convinto della completa inutilitàinutilità pratica dell’attività del matematico pratica dell’attività del matematico

– Peano giunge ad Peano giunge ad abbandonareabbandonare la cattedra al la cattedra al Politecnico di Torino pur di non inquinare la sua Politecnico di Torino pur di non inquinare la sua formazione teorica con gli elementi indispensabili formazione teorica con gli elementi indispensabili alla figura di un ingegnerealla figura di un ingegnere

La seconda metà del 1800

Studio dei fenomeni di Elettricità e Studio dei fenomeni di Elettricità e MagnetismoMagnetismo– PacinottiPacinotti concepisce l’ concepisce l’anello d’induzioneanello d’induzione (1859) (1859)– Si pongono le basi per la costruzione delle Si pongono le basi per la costruzione delle

macchine elettrodinamichemacchine elettrodinamiche– Attegiamento Attegiamento pratico e tecnicopratico e tecnico di Pacinotti, di Pacinotti,

inusuale nel panorama italiano del tempoinusuale nel panorama italiano del tempo– Mancata traduzione delle scoperte di Pacinotti in Mancata traduzione delle scoperte di Pacinotti in

iniziativa industriale italiana, imputabile a:iniziativa industriale italiana, imputabile a: DisinteresseDisinteresse dell’ambiente scientifico italiano per dell’ambiente scientifico italiano per

le applicazioni pratiche e produttivele applicazioni pratiche e produttive ArretratezzaArretratezza economica dell’ambiente italiano economica dell’ambiente italiano

In Francia la Société Gramme si impadronisce In Francia la Société Gramme si impadronisce dell’idea di Pacinotti sfruttandola a fini commercialidell’idea di Pacinotti sfruttandola a fini commerciali


Studio dei fenomeni di Elettricità e Studio dei fenomeni di Elettricità e MagnetismoMagnetismo– FerrarisFerraris getta le basi teoriche del getta le basi teoriche del motore a campo motore a campo

rotanterotante(tecnologicamente e industrialmente rivoluzionario) (tecnologicamente e industrialmente rivoluzionario)

– Al contrario di Pacinotti, Ferraris non pare Al contrario di Pacinotti, Ferraris non pare comprendere appieno la reale portata della sua comprendere appieno la reale portata della sua scoperta:scoperta:

– Ferraris ritiene cheFerraris ritiene che«lo sfruttamento industriale delle scoperte scientifiche «lo sfruttamento industriale delle scoperte scientifiche non è un compito degno dell’uomo di scienza»non è un compito degno dell’uomo di scienza»

L’ambiente industriale italiano è impreparato alla L’ambiente industriale italiano è impreparato alla produzione di motori:produzione di motori:la scoperta di Ferraris ottiene pratica applicazione la scoperta di Ferraris ottiene pratica applicazione all’esteroall’estero


Studio dei fenomeni di Elettricità e Studio dei fenomeni di Elettricità e MagnetismoMagnetismo– RighiRighi, insigne teorico, preferisce gli studi di fisica , insigne teorico, preferisce gli studi di fisica

pura ai problemi tecnici. Studia la pura ai problemi tecnici. Studia la radiotrasmissioneradiotrasmissione senza comprenderne la reale portata praticasenza comprenderne la reale portata pratica

– È il maestro di Marconi, pur intrattenendo con lui È il maestro di Marconi, pur intrattenendo con lui scarsi contatti in quanto scarsi contatti in quanto scetticoscettico sull’attività pratica sull’attività pratica di Marconidi Marconi

– MarconiMarconi è un è un autodidattaautodidatta, isolato e osteggiato. , isolato e osteggiato. Scopre la possibilità di Scopre la possibilità di trasmettere segnalitrasmettere segnali su su portante EMportante EM

– Comunica i risultati delle sue esperienze (1896) al Comunica i risultati delle sue esperienze (1896) al ministero delle PT che manifesta ministero delle PT che manifesta grande disinteressegrande disinteresse

Partito per l’Inghilterra, Marconi trova all’estero Partito per l’Inghilterra, Marconi trova all’estero successi e riconoscimentisuccessi e riconoscimenti


Cause della situazione tecnologica italianaCause della situazione tecnologica italianaLa mancanza di un insegnamento tecnico nella seconda La mancanza di un insegnamento tecnico nella seconda

metà del 1800 può essere imputata a:metà del 1800 può essere imputata a: Mancanza di precise Mancanza di precise sollecitazioni industrialisollecitazioni industriali per la per la

formazione della figura delformazione della figura del perito perito, convinzione , convinzione dell’dell’inutilitàinutilità della formazione di maestranze (es. della formazione di maestranze (es. industria tessile) in assenza di industrie (nell’Italia industria tessile) in assenza di industrie (nell’Italia prevalentemente agricola del tempo)prevalentemente agricola del tempo)

Mancanza di una Mancanza di una capacità di pianificazionecapacità di pianificazione dello dello sviluppo economico e produttivo nazionale sul lungo sviluppo economico e produttivo nazionale sul lungo periodoperiodo

Convinzione che l’unico ruolo economico della scienza Convinzione che l’unico ruolo economico della scienza sia il sia il risparmiorisparmio delle risorse e delle finanze pubbliche delle risorse e delle finanze pubbliche

Il ministro Baccelli si riferisce alla situazione della Il ministro Baccelli si riferisce alla situazione della ricerca dichiarando: «Vexatio dat intellectum»ricerca dichiarando: «Vexatio dat intellectum»


La non competitività industriale italianaLa non competitività industriale italiana– In Europa, i settori In Europa, i settori chimicochimico e e elettrotecnicoelettrotecnico (assi della II (assi della II

rivoluzione industriale) impongono un rivoluzione industriale) impongono un intrecciointreccio tra tra sviluppo industriale e conoscenze scientifichesviluppo industriale e conoscenze scientifiche

Stimolo della compenetrazione tra Stimolo della compenetrazione tra UniversitàUniversità e e IndustriaIndustria Richiesta di una Richiesta di una preparazionepreparazione notevolmente elevata al notevolmente elevata al

personale impiegatopersonale impiegato– Alla fine del 1800 in Europa la produzione industriale non Alla fine del 1800 in Europa la produzione industriale non

può più prescindere dal massiccio contributo della può più prescindere dal massiccio contributo della ricercaricercaNulla di tutto questo avviene in ItaliaNulla di tutto questo avviene in Italia

– I pochi prodotti tecnologici italiani vivono di I pochi prodotti tecnologici italiani vivono di imitazioneimitazione e e non sono competitivi o d’avanguardia in campo tecniconon sono competitivi o d’avanguardia in campo tecnico

– Significativo l’esempio delle macchine Significativo l’esempio delle macchine tessilitessili e e locomotricilocomotrici::Le scelte aziendali e governative nazionali sono volte ad Le scelte aziendali e governative nazionali sono volte ad acquistare dall’estero prodotti competitiviacquistare dall’estero prodotti competitivi


Il divario tra l’Italia e l’EuropaIl divario tra l’Italia e l’Europa– In Germania l’università si era adeguata ai bisogni In Germania l’università si era adeguata ai bisogni

industriali grazie alla industriali grazie alla forte spinta degli industrialiforte spinta degli industriali– In Italia l’università era rimasta In Italia l’università era rimasta chiusachiusa perché un perché un

simile movimento non era mai esistito: simile movimento non era mai esistito: imprenditori, governo e matematici imprenditori, governo e matematici non non compreserocompresero il valore della scienza il valore della scienza

– Dalle discussioni parlamentari del 1894 (Rizzetti):Dalle discussioni parlamentari del 1894 (Rizzetti):

«in Italia si dovrebbe lavorare molto di più e «in Italia si dovrebbe lavorare molto di più e studiare anche un poco di meno» [si ride]studiare anche un poco di meno» [si ride]«noi dobbiamo prima diventare prosperi e potenti «noi dobbiamo prima diventare prosperi e potenti e poi diventeremo una nazione colta e scienziata… e poi diventeremo una nazione colta e scienziata… finchè saremo una nazione povera di danaro e di finchè saremo una nazione povera di danaro e di risorse economiche, come potranno fiorire le arti, risorse economiche, come potranno fiorire le arti, le scienze, le lettere?»le scienze, le lettere?»


Lo Sviluppo Industriale e la crisi della Lo Sviluppo Industriale e la crisi della RicercaRicerca Lo sviluppo del pensiero scientifico e l’andamento Lo sviluppo del pensiero scientifico e l’andamento

della struttura produttiva di qualsiasi paese in della struttura produttiva di qualsiasi paese in generale non procedono di pari passogenerale non procedono di pari passo

Ciò è particolarmente vero nel caso italiano:Ciò è particolarmente vero nel caso italiano:

– Pur cominciando il periodo di decollo dell’economia Pur cominciando il periodo di decollo dell’economia italiana, è diffusa la sensazione di italiana, è diffusa la sensazione di difficoltàdifficoltà a dare a dare nuovi contributi alle scoperte scientifichenuovi contributi alle scoperte scientifiche

– La ricerca diventa per necessità più La ricerca diventa per necessità più costosacostosa e e bisognosa di mezzi (es. studio della radioattività)bisognosa di mezzi (es. studio della radioattività)

– Le politiche di governo e universitarie non forniscono Le politiche di governo e universitarie non forniscono tali risorse, proprio nel momento in cui in altri paesi il tali risorse, proprio nel momento in cui in altri paesi il pensiero scientifico è in una fase decisiva pensiero scientifico è in una fase decisiva

L’età Giolittiana (1892-1914)

Lo Sviluppo Industriale ItalianoLo Sviluppo Industriale Italiano Il decollo dell’economia in Italia incomincia quindi Il decollo dell’economia in Italia incomincia quindi

in maniera in maniera slegataslegata dalla ricerca: dalla ricerca:

Alcuni industriali ritengono più conveniente Alcuni industriali ritengono più conveniente investire in borsa che assumere un maggior investire in borsa che assumere un maggior numero di tecnici e ricercatorinumero di tecnici e ricercatori

I primi del 1900

Scarso stimolo al progresso tecnico

industriale

Tendenza al rialzo dei prezzi

Manodopera a basso costo

Politica protezionistica

Lo Scenario tra le due GuerreLo Scenario tra le due Guerre– All’inizio del secolo la scienza italiana non ha All’inizio del secolo la scienza italiana non ha

ancora conquistato un posto di primo piano nella ancora conquistato un posto di primo piano nella culturacultura, nella , nella societàsocietà e nell’ e nell’economiaeconomiaLo stesso Mussolini è consapevole dell’arretratezza Lo stesso Mussolini è consapevole dell’arretratezza italianaitaliana

– Spostamento del centro d’interesse scientifico Spostamento del centro d’interesse scientifico dalla dalla scienza purascienza pura alle applicazioni alle applicazioni pratiche pratiche (anni (anni 20)20)

– Il regime mira all’autarchia perseguita mediante Il regime mira all’autarchia perseguita mediante uno stretto legame tra politica e ricerca scientificauno stretto legame tra politica e ricerca scientifica

Reazioni di esponenti scientifici: rivendicazione Reazioni di esponenti scientifici: rivendicazione dell’dell’unitarietàunitarietà inscindibile della scienza pura ed inscindibile della scienza pura ed applicata e difesa della applicata e difesa della libertà di ricercalibertà di ricerca matematica (Bottazzi, Severi)matematica (Bottazzi, Severi)


Il Consiglio Nazionale delle RicercheIl Consiglio Nazionale delle Ricerche– L’Italia è dotata finalmente di un istituto L’Italia è dotata finalmente di un istituto

centralizzatocentralizzato e e indipendenteindipendente che persegue una che persegue una linea di ricerca sulle linea di ricerca sulle scienze applicatescienze applicate

– Interventi per la ricerca: il riordinamento del CNR si Interventi per la ricerca: il riordinamento del CNR si colloca in una realtà storica profondamente colloca in una realtà storica profondamente arretrataarretrata


L’effettiva maturazione del L’effettiva maturazione del CNR avviene in CNR avviene in concomitanza con concomitanza con l’avviamento della l’avviamento della guerraguerra

–Impossibilità di esprimere Impossibilità di esprimere il reale potenziale di il reale potenziale di lavorolavoro

–Nomina di Nomina di BadoglioBadoglio come come presidente, emblematico presidente, emblematico dell’imbalsamazione dell’imbalsamazione dell’entedell’ente

0,175

92

0

10

20

30

40

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100

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ITALIA INGHILTERRA

Il Consiglio Nazionale delle RicercheIl Consiglio Nazionale delle Ricerche– Nei primi anni del 1900 il periodo della scienza Nei primi anni del 1900 il periodo della scienza

condotta col condotta col solo geniosolo genio e con e con risorse risibilirisorse risibili è è terminatoterminato

– Vedono la luce Vedono la luce nuovi campinuovi campi di ricerca di ricerca (sistematicamente (sistematicamente assentiassenti in Italia per lunghi anni): in Italia per lunghi anni):

• Elevate tensioniElevate tensioni

• Alte pressioniAlte pressioni

• Intensi campi magneticiIntensi campi magnetici

• Basse temperatureBasse temperature

Il CNR avrebbe dovuto costituire l’anello di Il CNR avrebbe dovuto costituire l’anello di collegamentocollegamento tra la scienza e le necessità del Paese. tra la scienza e le necessità del Paese. In effetti consente:In effetti consente:

– CollaborazioneCollaborazione e sinergia tra più ricercatori e sinergia tra più ricercatori– OrganizzazioneOrganizzazione e interscambio e interscambio di laboratori e risorsedi laboratori e risorse


La RicostruzioneLa Ricostruzione

– La La costituzionecostituzione riafferma la concezione riafferma la concezione liberaleliberale di di culturacultura

– La concezione cattolica esalta i valori La concezione cattolica esalta i valori umanisticiumanistici e e letterariletterari

– La libertà di ricerca è intesa come astratta e La libertà di ricerca è intesa come astratta e dogmaticadogmatica

Non muta la concezione minoritaria della scienza Non muta la concezione minoritaria della scienza rispetto ad altre componenti culturali.rispetto ad altre componenti culturali.Si perde l’immagine di «scienza utile»Si perde l’immagine di «scienza utile»

Il dopoguerra

Dopo l’8 settembre si ha

unarresto della

ricerca

Caos organizzativo

Guerra

Crollo delle istituzioni statali

Assenza di finanziamenti

La RicostruzioneLa Ricostruzione– Ritorno a una visione «ottocentesca» della scienza, Ritorno a una visione «ottocentesca» della scienza,

funzionale all’funzionale all’elevamento spirituale elevamento spirituale del popolodel popolo– Opposizione a eventuali Opposizione a eventuali aumentiaumenti di spesa per la di spesa per la

ricerca, ritenuti responsabili dell’aumento di inflazionericerca, ritenuti responsabili dell’aumento di inflazione– Alla riunione plenaria del CNR (1947) Alla riunione plenaria del CNR (1947) EinaudiEinaudi respinge respinge

seccamente le richieste di fondi che vengono seccamente le richieste di fondi che vengono avanzateavanzate

Gonella afferma che «Il contributo che un governo può Gonella afferma che «Il contributo che un governo può dare al progresso scientifico è il mantenimento della dare al progresso scientifico è il mantenimento della pace sociale e della stabilità economica»pace sociale e della stabilità economica»

Il progressista Marchesi, pur conscio dell’enorme Il progressista Marchesi, pur conscio dell’enorme importanza pratica della scienza e della tecnica, importanza pratica della scienza e della tecnica, considera gli studi umanistici culturalmente superioriconsidera gli studi umanistici culturalmente superiori

Il dopoguerra

Le prospettive economiche dell’ItaliaLe prospettive economiche dell’Italia– Passaggio dell’industria da una politica autarchica Passaggio dell’industria da una politica autarchica

protezionisticaprotezionistica a un mercato liberistico a un mercato liberistico– Ritardo industrialeRitardo industriale rispetto ai paesi che hanno raggiunto rispetto ai paesi che hanno raggiunto

elevata produttività durante la guerra elevata produttività durante la guerra ImportazioneImportazione dei risultati della scienza estera (Stati Uniti) dei risultati della scienza estera (Stati Uniti) Inizio della Inizio della dipendenza economicadipendenza economica dall’estero dall’estero– Necessità insoddisfatta di una ricerca industriale Necessità insoddisfatta di una ricerca industriale

autonoma e allentamento dei legami Università-Industriaautonoma e allentamento dei legami Università-Industria– Nascita della simbiosi Università-CNR (fonte di Nascita della simbiosi Università-CNR (fonte di

finanziamento per i professori), scarsamente produttivafinanziamento per i professori), scarsamente produttiva Impossibilità di Impossibilità di programmareprogrammare un piano d’intervento un piano d’intervento

efficace sui efficace sui problemi di fondoproblemi di fondo del paese del paese Suddivisione dei finanziamenti in base ai Suddivisione dei finanziamenti in base ai rapporti di rapporti di

poterepotere

Il dopoguerra

La situazione del CNR nel dopoguerraLa situazione del CNR nel dopoguerra– Il CNR, nato per stimolare la ricerca applicata, si Il CNR, nato per stimolare la ricerca applicata, si

ritrova a finanziare esclusivamente la ritrova a finanziare esclusivamente la ricerca di ricerca di basebase a causa dei suoi rapporti con l’Università a causa dei suoi rapporti con l’Università

– La Commissione Europea individua la La Commissione Europea individua la responsabilità del disimpegno scientifico negli responsabilità del disimpegno scientifico negli industrialiindustriali, incapaci di inserire la ricerca nei , incapaci di inserire la ricerca nei processi produttiviprocessi produttivi

– Il modello di sviluppo economico Il modello di sviluppo economico liberisticoliberistico su cui su cui si basa la ricostruzione italiana si rivela si basa la ricostruzione italiana si rivela fallimentarefallimentare

Si evidenzia che il CNR non può elaborare un piano Si evidenzia che il CNR non può elaborare un piano di programmazione economica nazionale:di programmazione economica nazionale:I settori produttivi su cui far leva devono essere I settori produttivi su cui far leva devono essere indicati in indicati in sede politicasede politica

Il dopoguerra

La mancanza di un piano di lavoro per il La mancanza di un piano di lavoro per il CNRCNR– Nel 1946 Colonnetti indica per il CNR lo studio dei Nel 1946 Colonnetti indica per il CNR lo studio dei

seguenti problemi, quantomeno discutibili:seguenti problemi, quantomeno discutibili:• Individuazione zone sismiche meridionaliIndividuazione zone sismiche meridionali

• Valorizzazione agricola e mineraria della SilaValorizzazione agricola e mineraria della Sila

• Sfruttamento delle saline sicilianeSfruttamento delle saline siciliane

• TalassografiaTalassografia

Per il problema sismico furono stanziate £ 100 000Per il problema sismico furono stanziate £ 100 000

L’istituto di Fisica sperimentale del Politecnico di L’istituto di Fisica sperimentale del Politecnico di Torino ebbe £ 600 000 per «Ricerche Torino ebbe £ 600 000 per «Ricerche sull’abbagliamento dei riflettori di automobili a sull’abbagliamento dei riflettori di automobili a luce bianca e gialla»luce bianca e gialla»

Il dopoguerra

L’analisi della situazione economicaL’analisi della situazione economica– MorandiMorandi osserva che è mancato allo sviluppo osserva che è mancato allo sviluppo

industriale italiano il sostegno della industriale italiano il sostegno della ricercaricerca

– AndreattaAndreatta riconosce che il «miracolo italiano» è riconosce che il «miracolo italiano» è giustificato dal fatto che in 10 anni l’industria giustificato dal fatto che in 10 anni l’industria italiana ha italiana ha ricapitolatoricapitolato diverse fasi che si sono diverse fasi che si sono succedute nei paesi d’avanguardia per tre decennisuccedute nei paesi d’avanguardia per tre decenni

– Si individua nel basso Si individua nel basso costo del lavorocosto del lavoro un fattore un fattore condizionante il basso ritmo di sviluppo delle condizionante il basso ritmo di sviluppo delle innovazioni tecnicheinnovazioni tecniche


Gli anni del Miracolo EconomicoGli anni del Miracolo Economico– 1955: si verifica un 1955: si verifica un aumento di fondiaumento di fondi generalizzato a generalizzato a

seguito dello sviluppo delle seguito dello sviluppo delle ricerche nucleariricerche nucleari in Italia in Italia– Il Il piano Fanfanipiano Fanfani comporta l’organizzazione della comporta l’organizzazione della

ricerca universitaria per formare quadri altamente ricerca universitaria per formare quadri altamente qualificatiqualificati

Si evidenzia l’utilità dell’università per la formazione Si evidenzia l’utilità dell’università per la formazione di di forza lavoroforza lavoro, ma non della ricerca come , ma non della ricerca come motoremotore economico produttivoeconomico produttivo

– La La commissione Saracenocommissione Saraceno riconosce alla ricerca un riconosce alla ricerca un valore produttivo oltre che didatticovalore produttivo oltre che didattico

Formazione di un Formazione di un Ministero della RicercaMinistero della Ricerca di facciata, di facciata, utile solo politicamente, senza fondi né poteri e inviso utile solo politicamente, senza fondi né poteri e inviso all’ambiente universitarioall’ambiente universitario

Emerge l’incapacità di Emerge l’incapacità di programmareprogrammare precisi obiettivi precisi obiettivi di sviluppo su cui impegnare i ricercatoridi sviluppo su cui impegnare i ricercatori


La crisi delle iniziative energetiche italianeLa crisi delle iniziative energetiche italiane– Enrico MatteiEnrico Mattei, presidente dell’ENI, è il fautore di una , presidente dell’ENI, è il fautore di una

politica energetica italiana basata su relazioni politica energetica italiana basata su relazioni dirette e di cooperazione coi paesi Africani e dirette e di cooperazione coi paesi Africani e Orientali produttori di petrolio. Viene assassinato Orientali produttori di petrolio. Viene assassinato nel 1962.nel 1962.

Rallentamento nella spinta verso una politica Rallentamento nella spinta verso una politica energetica nazionale energetica nazionale

– Felice IppolitoFelice Ippolito, segretario del CNEN, responsabile , segretario del CNEN, responsabile dello sforzo nucleare italiano (l’Italia è al terzo dello sforzo nucleare italiano (l’Italia è al terzo posto nel mondo insieme a USA e GB per posto nel mondo insieme a USA e GB per competenza e tecnologia sul nucleare) viene competenza e tecnologia sul nucleare) viene arrestato pretestuosamentearrestato pretestuosamente

CNEN e ENEL abbandonano le iniziative in campo CNEN e ENEL abbandonano le iniziative in campo nucleare. Si punta sul metano (importato) come nucleare. Si punta sul metano (importato) come risorsa energeticarisorsa energetica


Il rapporto Freeman-Young e la nascita dell’IMIIl rapporto Freeman-Young e la nascita dell’IMI– 1965: il rapporto 1965: il rapporto Freeman-YoungFreeman-Young sullo sviluppo sullo sviluppo

dell’Europa Occidentale evidenzia la miserevole dell’Europa Occidentale evidenzia la miserevole condizione della ricerca italiana in confronto a quella condizione della ricerca italiana in confronto a quella statunitensestatunitense

– Il rapporto suscita Il rapporto suscita preoccupazionepreoccupazione e orgoglio nazionalista e orgoglio nazionalista– Fanfani propone un Fanfani propone un «Piano Marshall» per la scienza«Piano Marshall» per la scienza, ,

ovviamente respinto dagli Stati Unitiovviamente respinto dagli Stati Uniti– Istituzione dei Istituzione dei fondi IMIfondi IMI per la ricerca applicata: per la ricerca applicata:

è la prima volta che capitali è la prima volta che capitali statalistatali sono messi a sono messi a disposizione dei disposizione dei privatiprivati

– La pratica clientelare, la gestione «bancaria» dei dirigenti La pratica clientelare, la gestione «bancaria» dei dirigenti IMI, l’assenza di una strategia della ricerca per l’impiego IMI, l’assenza di una strategia della ricerca per l’impiego dei fondi provocano la dei fondi provocano la dispersionedispersione delle risorse IMI delle risorse IMI


Conseguenze del rapporto Freeman-Conseguenze del rapporto Freeman-YoungYoung– Sarebbe stato indispensabile che dal rapporto Sarebbe stato indispensabile che dal rapporto

scaturisse un scaturisse un pianopiano di intervento economico, che di intervento economico, che invece venne a mancareinvece venne a mancare

– CagliotiCaglioti, membro dell’Accademia Nazionale delle , membro dell’Accademia Nazionale delle Scienze, dimostra che non si è ancora in grado di Scienze, dimostra che non si è ancora in grado di concepire tali programmi:concepire tali programmi:

«L’Italia non può permettersi di fare delle ricerche «L’Italia non può permettersi di fare delle ricerche il cui prodotto non potrebbe andare sul mercato il cui prodotto non potrebbe andare sul mercato che in dilazioni molto lunghe, ma deve orientare le che in dilazioni molto lunghe, ma deve orientare le sue ricerche verso prodotti che si possono sue ricerche verso prodotti che si possono commercializzare rapidamente […] Quando il commercializzare rapidamente […] Quando il potenziale economico avrà raggiunto un certo potenziale economico avrà raggiunto un certo livello sarà possibile sviluppare i più nuovi settori»livello sarà possibile sviluppare i più nuovi settori»


Crisi del modello americano in EuropaCrisi del modello americano in Europa– Crollo della fiduciosa visione della benefica Crollo della fiduciosa visione della benefica

ricadutaricaduta da produzioni di alta tecnologia sul da produzioni di alta tecnologia sul restante campo di produzionerestante campo di produzione

RiduzioneRiduzione della partecipazione italiana ai della partecipazione italiana ai programmi spaziali comunitariprogrammi spaziali comunitari

Ripiegamento ulteriore dell’industria Ripiegamento ulteriore dell’industria sull’avviamento di ricerche con sviluppi applicativi sull’avviamento di ricerche con sviluppi applicativi a a breve terminebreve termine

Gli anni ‘70

Situazione attuale e conclusioniSituazione attuale e conclusioni– La ricerca italiana è sempre stata La ricerca italiana è sempre stata slegataslegata dai dai

problemi vitali del paese e troppo problemi vitali del paese e troppo subordinatasubordinata alla alla legge del profitto immediatolegge del profitto immediato

– Oggi il livello scientifico viene valutato per la Oggi il livello scientifico viene valutato per la capacità di risolvere capacità di risolvere problemi realiproblemi reali, anziché per il , anziché per il numero di pubblicazioni prodottenumero di pubblicazioni prodotte

In questo senso la situazione italiana è cattivaIn questo senso la situazione italiana è cattiva– La storia della ricerca italiana ha assistito a pochi La storia della ricerca italiana ha assistito a pochi

successi teorico/pratici di notevole importanza. successi teorico/pratici di notevole importanza. È È mancato il lavoro metodico di mancato il lavoro metodico di traduzionetraduzione delle delle conoscenze teoricheconoscenze teorichein processi produttiviin processi produttiviIl complesso procedimento che porta dalla teoria alla Il complesso procedimento che porta dalla teoria alla produzione richiede un’organizzazione della ricerca e produzione richiede un’organizzazione della ricerca e dell’economia che l’Italia di oggi è lontana dall’averedell’economia che l’Italia di oggi è lontana dall’avere

Situazione attuale

“… “… Allora il bronzo fu più apprezzato e l’oro Allora il bronzo fu più apprezzato e l’oro venne negletto come un metallo inutile la cui venne negletto come un metallo inutile la cui

punta smussata si ripiegava facilmente. Oggi è il punta smussata si ripiegava facilmente. Oggi è il bronzo che giace disdegnato, e l’oro gli ha rubato bronzo che giace disdegnato, e l’oro gli ha rubato

l’onore supremo. Così, la rivoluzione dei tempi l’onore supremo. Così, la rivoluzione dei tempi cambia la sorte di tutte le cose: quel che si cambia la sorte di tutte le cose: quel che si

giudicava prezioso finisce col perdere ogni onore, giudicava prezioso finisce col perdere ogni onore, un altro oggetto prende il suo posto uscendo un altro oggetto prende il suo posto uscendo

dall’ombra e dal disprezzo …”dall’ombra e dal disprezzo …”

(Lucrezio, (Lucrezio, De Rerum NaturaDe Rerum Natura))

Scienza dei materiali

• Storicamente, lo sviluppo e l’avanzamento della società sono stati Storicamente, lo sviluppo e l’avanzamento della società sono stati collegati alla capacità dei suoi membri di produrre e di manipolare collegati alla capacità dei suoi membri di produrre e di manipolare i materiali per rispondere ai loro bisognii materiali per rispondere ai loro bisogni

• Età paleolitica o della pietra grezzaEtà paleolitica o della pietra grezza (fino a 10000 a.C.) (fino a 10000 a.C.)

Vita dell’uomo basata sulla caccia e pesca. Gli utensili sono pietre Vita dell’uomo basata sulla caccia e pesca. Gli utensili sono pietre ed ossi scheggiatied ossi scheggiati

• Età paleolitica o della pietra levigataEtà paleolitica o della pietra levigata (10000-5000 a.C.) (10000-5000 a.C.)

Introduzione dell’agricoltura e dell’allevamento. La lavorazione Introduzione dell’agricoltura e dell’allevamento. La lavorazione delle pietre permette la realizzazione di strumenti rudimentalidelle pietre permette la realizzazione di strumenti rudimentali

• Età neoliticaEtà neolitica (5000-4000 a.C.) (5000-4000 a.C.)

Utilizzo dei metalli (oro, argento, rame, stagno)Utilizzo dei metalli (oro, argento, rame, stagno)

• Età del bronzoEtà del bronzo (4000-1100 a.C.) (4000-1100 a.C.)

Grande progresso tecnologico: scoperta della versatilità della Grande progresso tecnologico: scoperta della versatilità della lega di rame e stagno, che coincide con la fine della preistoria e lega di rame e stagno, che coincide con la fine della preistoria e l’inizio della storial’inizio della storia

• Età del ferroEtà del ferro (1100 a.C) (1100 a.C)

Conoscenza di questo metallo, caratterizzato da una elevata Conoscenza di questo metallo, caratterizzato da una elevata resistenza, utile alla realizzazione di altri strumentiresistenza, utile alla realizzazione di altri strumenti

Scienza dei materiali

Storia dei materiali

0

2

4

6

8

10

AnnoAnno

Fo

rza/D

en

sità

(in

Fo

rza/D

en

sità

(in

×1

0×

10

66))

1800 1900 20001800 1900 2000

LegnoLegno

PietraPietraBronzoBronzo

Fusione Fusione

del Ferrodel FerroAcciaioAcciaio AlluminioAlluminio

MaterialiMateriali

compositicompositi

Fibre di Fibre di

carboniocarbonio

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1900 1920 1940 1960 1980

AnnoAnno

Tem

pera

tura

opera

tiva d

ei m

oto

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°C)

Tem

pera

tura

opera

tiva d

ei m

oto

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°C)

Motore Motore

a a vaporevapore Motore aereonauticoMotore aereonautico

raffreddato ad ariaraffreddato ad aria

Motore modernoMotore moderno

TurbojetTurbojet

Evoluzione dei materiali

Evoluzione Evoluzione nella resistenza nella resistenza

dei materialidei materiali

Progresso nella Progresso nella temperatura di temperatura di

lavoro dei motori lavoro dei motori resa possibile resa possibile

attraverso l’utilizzo attraverso l’utilizzo dei materiali dei materiali

modernimoderni

10

100

1000

104

1750 1800 1850 1900 1950 2000

Utensili in acciaioUtensili in acciaio

Carburo di Carburo di

tungstenotungsteno

CeramiciCeramici

Diamante Diamante policristallino,policristallino,

Nitruro di Boro cubicoNitruro di Boro cubico

Velo

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glio

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cità

di ta

glio

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0,1

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dB

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3000 a.C. 1900 1966 1979 1983

EgiziEgizi

FeniciFenici

Ottiche in vetroOttiche in vetro

Fibre otticheFibre ottiche

Evoluzione dei materiali

Evoluzione Evoluzione nella velocità di nella velocità di

taglio degli utensilitaglio degli utensili

Evoluzione Evoluzione nella trasparenza nella trasparenza dei materiali al dei materiali al

fine di trasportare fine di trasportare informazioniinformazioni

• Fu scoperto che le proprietà di un materiale Fu scoperto che le proprietà di un materiale possono essere alterate da trattamenti chimici e possono essere alterate da trattamenti chimici e dall’addizione di altre sostanze: ma a questo dall’addizione di altre sostanze: ma a questo punto, l’uso dei materiali fu totalmente limitato punto, l’uso dei materiali fu totalmente limitato ad un ad un processo di selezioneprocesso di selezione associato ad un associato ad un ristretto set e finalizzato al tipo di applicazione ristretto set e finalizzato al tipo di applicazione adatta alle caratteristiche di un determinato adatta alle caratteristiche di un determinato materialemateriale

• Risale solo a circa 60 anni faRisale solo a circa 60 anni fa la profonda la profonda conoscenza e la correlazione tra le proprietà di conoscenza e la correlazione tra le proprietà di un materiale e le sue caratteristiche strutturali e un materiale e le sue caratteristiche strutturali e quindi le quindi le basi per una scienza della materia e dei basi per una scienza della materia e dei materialimateriali

Storia moderna dei materiali

• La La disciplinadisciplina della della scienza dei materialiscienza dei materiali consiste consiste nello studio delle nello studio delle correlazionicorrelazioni che intercorrono che intercorrono tra le tra le strutturestrutture e le e le proprietàproprietà dei materiali dei materiali

• Per Per Material EngineeringMaterial Engineering si intende la capacità di si intende la capacità di progettazioneprogettazione di un materiale, sulla base della di un materiale, sulla base della conoscenza delle sue caratteristiche, al fine di conoscenza delle sue caratteristiche, al fine di produrre un produrre un set predeterminatoset predeterminato di proprietà di proprietà

• La La strutturastruttura di un materiale è associata alla di un materiale è associata alla mutua disposizione dei suoi componenti internimutua disposizione dei suoi componenti interni

• ProprietàProprietà dei materiali: dei materiali: meccanichemeccaniche, , elettricheelettriche, , termichetermiche, , magnetichemagnetiche, , otticheottiche, , resistenza al resistenza al deterioramentodeterioramento

Definizioni

• Materiali strutturaliMateriali strutturali (durezza, resistenza, robustezza, rigidità, peso, (durezza, resistenza, robustezza, rigidità, peso, deformazione e rottura sotto sforzo)deformazione e rottura sotto sforzo)

• Materiale elettrici ed elettroniciMateriale elettrici ed elettronici (conducibilità elettrica, risposta a (conducibilità elettrica, risposta a campi elettrici, polarizzazione) campi elettrici, polarizzazione) semiconduttori, metalli, semiconduttori, metalli, isolanti, ceramici, polimeriisolanti, ceramici, polimeri

• Materiali polimericiMateriali polimerici (plastiche, ecc.)(plastiche, ecc.)

• Materiali magnetici Materiali magnetici (risposta allo stimolo di campi magnetici)(risposta allo stimolo di campi magnetici)

• Materiali otticiMateriali ottici (risposta alla radiazione luminosa, riflettività, (risposta alla radiazione luminosa, riflettività, trasparenza, indice di rifrazione) trasparenza, indice di rifrazione) fibre ottiche, cristalli liquidifibre ottiche, cristalli liquidi

• BiomaterialiBiomateriali (materiali biocompatibili, utili per applicazioni biomediche) (materiali biocompatibili, utili per applicazioni biomediche)

• Materiali avanzatiMateriali avanzati (materiali compositi, rivestimenti protettivi) (materiali compositi, rivestimenti protettivi)

• Materiali moderni in condizioni estreme Materiali moderni in condizioni estreme (materiali nanostrutturati e (materiali nanostrutturati e amorfi) amorfi)

Funzionalità dei materiali

Verso l’infinitesimamente piccolo

3mm 1mm 50m 20m 2.5m 740nm 400nm 80nm 16nm 2nm 0.1nm

Macro Micro Nano

Formica

Microprocessore Micro-ingranaggio

Capelli Globuli rossi Luce visibile

Transistor sperimentale

Virus dell’influenza

Nanotubo

Atomi

Non tutto ciò che è oro splende: nano-sistemi metallici

Le motivazioni alla base dello studio di sistemi formati da composti nanoaggregati metallici (1 nm = 10-9 m) nascono

a) dal conoscere il comportamento della materia progressivamente più suddivisa fino alla selezione dei componenti base della struttura

b) dall’interesse dell’applicabilità in ambito industriale (ad esempio nella chimica l’utilità di massimizzare il rapporto superficie-volume)

In seguito si vedrà come l’effetto delle dimensioni abbia influenza su tre proprietà:

a) la fusione

b) le proprietà ottiche

c) la reattività chimica

Solido

Liquido

Gas

Stato

ordinato

Stato

disordinato

Pressione

Temperatura

T, punto triplo

C, punto

critico

Fusione

Fusione

Solido Liquido Gas

Nanoaggregato Diagramma di stato, tipico di ogni sostanza

Volume sfera = /6 D3

Superficie sfera = D2

Superficie di un cubo di ugual volume =3.89D2

E=EP+EC ,

EP=1/2VP(dnm)

EC=1/2kT

• EP>EC Stato ordinato

• EP>EC Stato disordinato

Temperatura di Fusione

• Perdita dell’ordine atomico a lungo raggio

• Acquisizione della forma sfericaFusione

costF Fa

F s

T T

T a

2/321 ( )Fa s

s lF s s l

T

T a L

1/3( )s l

l s

a

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600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

0 50 100 150 200 250 300

Tem

pera

tura

, T

Fa (

°C)

2as (A)°

• L calore latente di fusione

S, l densità del solido e del liquido

• TF, TFa temperature di fusione del solido e delle particelle

• aS, al raggio della particella nel solido e nel liquido

S, l tensione superficiale del solido e del liquido

Proprietà ottiche

E

Il colore dell’oro dipende dalla grandezza delle particelle metalliche

• La luce è una radiazione elettromagnetica il cui campo elettrico oscillante è in grado di sollecitare cariche elettriche presenti sul suo percorso

• Le cariche elettriche stimolate dalla radiazione oscillano ed assorbono la sua energia

• Una particella metallica è dotata di cariche negative (elettroni), che si possono muovere liberamente, e da cariche positive fisse (ioni)

• Sotto la sollecitazione della radiazione, gli elettroni oscillano rispetto agli ioni, producendo un assorbimento tipico delle particelle metalliche, fenomeno che non si verifica nel metallo esteso

1 A

<1 nm

3 – 30 nm

50 - 100 nm

Oro

°

Proprietà ottiche

Distanza tra le particelle

Den

sit

à o

ttic

a

Lunghezza d’onda (A)

Oro colloidale

°

E’ evidente che la posizione in

lunghezza d’onda e la larghezza del picco dipendono dalle dimensioni della particella…

…e anche dalla distanza reciproca

Reattività chimica

• L’energia WP necessaria per ionizzare una particella, ossia per portare un elettrone fuori dalla particella, è legata al raggio R della medesima particella dalla relazione

Questo andamento è dovuto a due effetti:

1. Effetto di interazione coulombiana dovuta al caricamento

2. Effetto della carica immagine

e-

23

8P m

eW W

R

WP

Wm

RRAtomo

• Si ricorda che l’elettronegatività di un sistema A (la capacità di cedere e acquisire elettroni) è la somma dell’energia di ionizzazione e dell’affinità elettronica (guadagnata nel portare un elettrone all’interno del sistema A)

• Un’indicazione della possibile reattività tra due sistemi A e B è data dal confronto tra le loro elettronegatività

• Queste quantità variano in funzione delle dimensioni dei sistemi: le reazioni chimiche sono, perciò, influenzate dalle dimensioni delle particelle

Reattività chimica

2A A

A

W E

2 2A A B B

A B

W E W E

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