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D I C E M B R E
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Editoriale .............................................................................................................................................1
PRIMO PIANO
Il Secondo Censimento Italiano delle Nanotecnologie ...........................................................................3
Verso il 7° programma quadro, le prospettive per la ricerca in ambito nano e micro...............................7
RICERCA & SVILUPPO
Tecniche di nanostrutturazione e autoassemblaggio per dispositivi mems innovativi ..............................9
Nanomedicine: drug delivery by microemulsions and solid lipid nanoparticles .....................................15
Nanotecnologie e tessili: possibili applicazioni e sviluppi dei materiali nanocompositi ..............................
nel settore del tessile .........................................................................................................................18
Metal-Polymer Nanocomposites: new materials for advanced functional applications..........................22
Sorgenti compatte di raggi X realizzate con nanotubi di carbonio ......................................................25
NOTIZIE
Lettera Aperta al Governo sulle Nanotecnologie ................................................................................28
Primavera in Giappone ......................................................................................................................28
Nuovo bando per le Nanotecnologie in Veneto ..................................................................................28
Partecipazione italiana alla conferenza Nanotech 2007 .....................................................................29
Nuovo notiziario Assocompositi .........................................................................................................29
Il Distretto Tecnologico pugliese DHITECH ..........................................................................................29
Rapporto CBEN su pubblico e prodotti nano ......................................................................................30
Nanochallenge 2006 .........................................................................................................................30
Strategia pubblico/privato per le nanotecnologie in Finlandia .............................................................31
Le nanotecnologie in Francia: il programma PNANO ..........................................................................31
Avviata in Germania la “Nano-initiative action plan 2010” ................................................................32
Task force della Food and Drug Administration sulle nanotecnologie ..................................................32
Polimeri nanoporosi per l’idrogeno.....................................................................................................32
STMicroelectronics inaugura nuova linea di produzione MEMS ad 8 pollici in Italia ..............................32
Verso la conclusione il progetto europeo NaoMITEC ..........................................................................33
The Nanodialogue Project .................................................................................................................33
SEMINARI & CONVEGNI
NanoItalTex 2006: Le nanotecnologie per il tessile italiano .................................................................34
Workshop ATA “Nanotecnologie: dalla diffusione scientifica all’evoluzione industriale nei trasporti” ..35
International School and Workshop: Nanoscience & Nanotechnology (n&n2006) ...............................35
Nanoforum 2006 ..............................................................................................................................39
Governare le nanotecnologie in Italia .................................................................................................40
Nuova edizione di Nanoweek ............................................................................................................42
Presentazione dei risultati del progetto FIRB Mapionano ....................................................................43
Research to Business 2007 (R2B): la ricerca industriale incontra l’impresa ...........................................43
A LT R I E V E N T I
Periodico
di informazione
sulle nanotecnologie
dicembre 2006
Supplemento a Notizie Airi
n. 152 settembre ottobre 2006
Anno XXI - 2006
Bimestrale
Abbonamento annuo
• Soci Euro 49,00
• Non soci Euro 70,00
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
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AVVISO PER I LETTORI
Nuove modalità di distribuzione
di Nanotec IT Newsletter
Gentile lettore,
Newsletter Nanotec IT fino ad ora è stata spedita in forma cartacea (e
gratuita) ad un ampio indirizzario di persone direttamente coinvolte o interessate nelle nanotecnologie che Nanotec IT ha costruito nel corso delle
sue attività, ed in particolare grazie al Censimento sulle nanotecnologie
ed ai numerosi eventi organizzati.
A partire dal prossimo numero, è stato deciso di attivare la diffusione anche in formato elettronico (via e-mail) ed al contempo limitare la distribuzione in formato cartaceo, che sarà inviata ad un numero più selezionato
di indirizzi.
Continueranno a ricevere la copia cartacea le organizzazioni iscritte ad
AIRI/Nanotec IT ed i soggetti che collaborano con l’Associazione per la
realizzazione di pubblicazioni ed eventi, in particolare tutte le organizzazioni che hanno risposto al Censimento delle nanotecnologie.
Oltre che una più rapida distribuzione, il formato elettronico permetterà
una maggiore diffusione e circolazione della rivista, alzando l’attuale tiratura di 1000 copie, con il risultato di favorire cosi’ una più efficace promozione delle nanotecnologie e la conoscenza dell’attività in corso, in particolare quella in Italia.
Oltre al formato elettronico, sarà comunque possibile richiedere eventuali copie su carta mediante il versamento di un contributo per spese di tecniche e di spedizione di 20 euro all’anno.
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Quanti vogliono segnalare eventuali variazioni di indirizzo o desiderino
essere inseriti nella mailing list della Newsletter sono pregati di contattare
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Nanotec IT è interessata a ricevere articoli, notizie ed informazioni in genere su attività di ricerca nel campo delle nanotecnologie da pubblicare
sulla Newsletter. Quanti volessero sfruttare tale opportunità sono pregati
di contattare la redazione entro il 20 di marzo per proposte relative ad articoli di R&S ed entro il 15 aprile per notizie, informazioni ed eventi (uscita prossimo numero: maggio 2007).
Per informazioni
Andrea Porcari,
tel. 068848831, 068546662 - e-mail: [email protected]
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Editoriale
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’importanza attribuita al ruolo delle nanotecnologie nello sviluppo tecnologico e la crescita economica futuri, è chiaramente
indicata dai fondi previsti per R&S in questo settore nel 7° Programma Quadro (7PQ) della UE che prenderà il via all’inizio del
2007. Come riportato in questa Newsletter, nell’arco della durata
del Programma (2007-2013), la Tematica 4, Nanosciences, Nanotechnologies, Materials and new Production Technologies (NMT),
della quale le nanotecnologie sono magna pars, potrà contare su
finanziamenti per circa 3500 milioni di Euro, e fondi per progetti
che vedranno le nanotecnologie come protagoniste, sono disponibili anche nell’ambito delle altre aree prioritarie del 7PQ, incrementando ulteriormente le risorse dedicate a questo settore. Le
nanotecnologie sono insomma considerate uno strumento essenziale per la competizione globale e tutti i piu’ importanti paesi del
mondo dedicano risorse cospicue alla R&S in questo campo per
sfruttare adeguatamente le opportunità che offrono. Anche nel
nostro Paese, come evidenziato dal “2° Censimento delle Nanotecnologie in Italia” pubblicato da AIRI/Nanotec IT lo scorso mese
di agosto e riportato anche esso in questa Newsletter, è in corso
una notevole attività di R&S nelle nanotecnologie la quale, ancorché di minore entità se confrontata con quella di diversi altri paesi nostri diretti concorrenti, coinvolge risorse economiche ed
umane di tutto rispetto e riguarda sia il mondo della ricerca pubblica che quello delle imprese, grandi e piccole.
Una indagine condotta dal Woodrow Wilson International Center
ha messo in luce che sono attualmente presenti sul mercato circa
300 prodotti basati sulle nanotecnologie. Il mercato legato a questi prodotti, che fanno riferimento ad una grande varietà di settori produttivi, è stimato essere stato nel 2005 pari a circa 32 miliardi di $, ma le aspettative di crescita sono pero’ enormi. Le previsioni variano entro ampi limiti, ma è comunque convinzione diffusa che il mercato generato da prodotti che incorporano nanotecnologie possa raggiungere dimensioni dell’ordine delle centinaia se non delle migliaia di miliardi di dollari da qui a 10-15 anni!
Condizione essenziale, sulla quale esiste ampio consenso, tuttavia, è che perché queste aspettative si realizzino veramente, è necessario che si operi affinché gli eventuali rischi associati alle nantecnologie (come a qualsiasi altra tecnologia) siano ridotti al minimo. Cio’ richiede un impegno forte e condiviso, a livello mondiale, per comprendere e gestire i rischi potenziali per la salute, la sicurezza e l’ambiente, ma anche per valutare le implicazioni socioeconomiche che possono derivare dalla diffusione di queste tecnologie abilitanti emergenti.
Il tema non è nuovo e l’editoriale della newsletter di un anno fa si
chiudeva sottolineando proprio questa esigenza. Da allora la consapevolezza circa la necessità di promuovere uno sviluppo responsabile delle nanotecnologie ha guadagnato sempre piu’ spazio e stimolato iniziative volte a promuovere un impegno sempre
piu’ convinto in questa direzione.
Nell’ambito della National Nanotechnology Initiative (NNI) USA,
attraverso la quale passano tutti i finanziamenti federali a sostegno di R&S nelle nanotecnologie, la spesa 2006 per ricerca su
problematiche connesse ambiente, sicurezza e salute (ESH) delle
nanotecnologie dovrebbe essere di circa 37,5 milioni di $, un incremento, sia pur lieve, rispetto ai 35 spesi nel 2005, mentre per il
2007 sono stati richiesti per questa voce 44 milioni. La ricerca in
questo campo, insieme a quella volta a valutare gli aspetti etici,
legali e sociali connessi con la diffusione delle anotecnologie è ormai comunque considerata una priorità della NNI ed è previsto
che le iniziative per affrontare il problema con efficacia crescano
ulteriormente nei prossimi anni.
Recentemente, il National Institute for Occupational Safety and
Health (NIOSH) Americano ha rilasciato un rapporto nel quale è
riportato quanto al momento è noto circa la possibile pericolosità
dei nanomateriali e le precauzioni da prendere per minimizzare
l’esposizione sul posto di lavoro. Su questo documento il NIOSH
ha chiesto commenti e indicazioni da quanti, a vario titolo, sono
coinvolti con le nanotecnologie in modo che le direttive di salvaguardia possano essere ulteriormente perfezionate e disseminate. A sua volta, la Food and Drug Administration (FDA) ha appena
costituito una task force sulle nanotecnologie che dovrà definire
una regolamentazione che garantisca che i farmaci, i sistemi medicali, i vaccini, i cosmetici, gli alimenti che incorporano nanotecnologie che vengono immessi sul mercato sono efficaci e sicuri.
La Commissione Europea, nel 7° Programma Quadro, ha posto
l’approfondimento degli aspetti legati alla sicurezza ed alle implicazioni sociali, tra i requisiti essenziali richiesti per progetti che
concernenti le nanotecnologie che verranno presentati.
A. D Maynard, advisors del “Project on Emergine Technologies”
del Woodrow Wilson International Center, in un suo articolo apparso su Nature dello scorso mese di novembre, ha individuato 5
priorità per poter affrontare con efficacia il problema. In particolare, sviluppo di: 1) strumenti per accertare l’esposizione dell’ambiente ai nanomateriali; 2) metodi per valutare la loro tossicità; 3)
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modelli per predire tali effetti; 4) procedure per valutare l’impatto
dei nanomateriali lungo tutto il loro ciclo di vita; 5) programmi
strategici per promuovere ricerca focalizzata sull’accertamento
del rischio.
Tutto cio’ pero’ deve essere accompagnato, come è stato detto al
Convegno “Safety, Risk and Regulation of Engineered Nanoparticles”, tenutosi il settembre scorso a San Gallo (Svizzera), da tutta
una serie di iniziative su temi che sono cruciali per un’azione efficace. Queste riguardano in particolare la definizione di una terminologia chiara e condivisa, un approccio proattivo alla gestione
del rischio, revisione delle legislazioni esistenti, cooperazione e
coordinamento tra i vari organismi pubblici, industria e ricerca a
livello nazionale ed a livello internazionale, “nano-labelling”,
informazione e dialogo con il pubblico. Quest’ultimo aspetto è
cruciale in quanto senza l’accettazione da parte del pubblico le
nanotecnologie difficilmente avranno la diffusione attesa. E ciò si
può ottenere solo combinando un impegno convinto per valutare
oltre che i benefici anche i rischi potenzialmente associati a que-
ste tecnologie ed una comunicazione tempestiva, corretta ed affidabile, che rassicuri, prevenga i pregiudizi e guadagni la fiducia
della gente.
Insomma, lo sviluppo responsabile delle nanotecnologie è una
priorità strategica unanimemente riconosciuta e deve uniformare
l’azione di tutti coloro che sono impegnati/coinvolti in questo
campo.
Anche AIRI/Nanotec IT si è adoperata per promuovere il dibattito
su questo tema e nel Convegno “Governare le nanotecnologie in
Italia”, organizzato a luglio 2006, sono emerse utili indicazioni su
come perseguire l’obiettivo suddetto.
L’esistenza, anche in Italia, di una Iniziativa Nazionale sulle Nanotecnologie (NNI), analoga a quelle esistenti in altri paesi, oltre che
imprimere un’accelerazione ed un cambio di marcia dell’impegno
del Paese nelle nanotecnologie, faciliterebbe senza dubbio anche
l’azione in questa direzione. AIRI/Nanotec IT, che sostiene da tempo opportunità della creazione di una iniziativa di questo genere,
ne auspica ancora una volta l’attivazione. I tempi sono maturi.
Elvio Mantovani
Direttore Nanotec IT
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Il Secondo Censimento Italiano
delle Nanotecnologie
Elvio Mantovani, Andrea Porcari
AIRI / NanotecIT
Introduzione
e nanotecnologie rappresentano ormai una sfida globale che
vede coinvolti i principali Paesi del mondo, molti dei quali hanno
fatto delle nanotecnologie una delle opzioni principali a sostegno
della loro strategia di sviluppo.
Per assicurare una adeguata competitività del Paese sullo scenario
internazionale e quindi fondamentale che anche in Italia vi si un
preciso impegno da parte di tutti gli attori del settore per sfruttare al meglio le potenzialità della ricerca e delle imprese italiane in
questo settore. Una approfondita conoscenza della situazione
(attori, attività, iniziative, risorse disponibili, ecc) è la base necessaria per rendere questo impegno efficace.
Il settore è in continua evoluzione e per questo motivo AIRI / Nanotec IT, che già nel 2004 aveva realizzato il 1° Censimento delle
Nanotecnologie in Italia, ha creduto opportuno ripeterlo per aggiornare il quadro di riferimento in modo da favorire e facilitare
eventuali azioni volte a promuovere e sostenere lo sviluppo delle
nanotecnologie e delle sue applicazioni.
L
Metodologia
Il documento è stato realizzato inviando un questionario dettagliato ad un ampio numero di organizzazioni individuate da AIRI/Nanotec IT sulla base del 1° Censimento, dei contatti e delle
informazioni raccolte nel corso delle sue attività istituzionali e da
un lavoro di ricerca specifico.
La raccolta dei dati è iniziata a gennaio 2006 e si è conclusa all’inizio di giugno 2006 ed i dati relativi a ciascuna delle organizzazioni censite sono stati fedelmente riportati in schede dedicate e
raccolte nel Censimento (in alcuni casi le organizzazioni sono state ricontattate per avere ulteriori dettagli o precisazioni). Il Censimento è stato redatto in Inglese per favorirne la circolazione anche al di fuori del territorio nazionale.
Il Censimento
Il 1° Censimento AIRI/Nanotec IT, pubblicato nel 2004, aveva mostrato una attività piuttosto intensa nelle nanotecnologie, che
coinvolgeva sia la ricerca pubblica sia quella privata. Nel corso degli ultimi due anni questo impegno è ulteriormente aumentato ed
il nuovo Censimento ne ha messo in evidenza l’entità.
Il numero di organizzazioni/strutture (imprese, enti di ricerca, dipartimenti universitari, Istituti, ecc) attive nelle nanotecnologie che
hanno risposto al questionario del Censimento è passato infatti da
120 nel 1º Censimento a 169. Circa il 60% di esse fa riferimento
alla ricerca pubblica, ed il 40% ad imprese private (Figura 1).
38%
62%
Ricerca pubblica
Industria
Fig. 1 - Distribuzione (%) delle organizzazioni censite tra ricerca pubblica e
industria
Notevolmente cresciuto è anche il numero delle persone coinvolte (intese come addetti R&S “full time equivalent”, compresi PhD
e personale con contratti di ricerca temporanei).
Queste sono passate infatti dalle circa 1330 rilevate nel 1° Censimento a 4300. In particolare, gli addetti del settore pubblico sono
aumentati da 1122 a 1958, ma l’incremento maggiore è riscontrato nel settore privato, passato da 200 a 2360 addetti (Figura 2).
55%
45%
Ricerca pubblica
Industria
Fig. 2 - Distribuzione (%) degli addetti R&S impegnati nelle nanotecnologie tra
ricerca pubblica e industria
Il drammatico incremento registrato nel settore privato merita
tuttavia una precisazione. Infatti, esso è in gran parte dovuto ad
una singola impresa, fortemente impegnata nel settore della nanoelettronica (tecnologie CMOS sotto i 100 nm) che assorbe un
numero molto elevato di persone.
Secondo i dati forniti, nel periodo 2002-2005, le organizzazioni
riportate nel Censimento hanno prodotto 6989 pubblicazioni
scientifiche, la quasi totalità delle quali (6795) sono state pubblicate su riviste internazionali. Il 95% di tali pubblicazioni è dovuto
alle organizzazioni pubbliche (Figura 3), ma si deve tenere conto
che, mentre la quasi totalità dei soggetti pubblici hanno risposto
alla domanda, di quelli privati solo il 50% lo ha fatto.
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5%
95%
Industria
60
40
8. Others
7. Energy
6. (Electro)
Chemical
5. Instrumentation
4. Long term
research
3. Health
2. Data storage
30
25
20
15
10
Sardegna
Abruzzo e Molise
Trentino e Alto Adige
Marche
Calabria
Sicilia
Puglia
Umbria
Campania
Liguria
0
Toscana
5
Friuli e Venezia Giulia
Di rilievo risulta anche l’impegno nella ricerca di base/lungo termine, la quale oltre a coinvolgere, come è ovvio, la ricerca pubblica riguarda anche un numero significativo di imprese.
35
Emilia e Romagna
Materiali (strutturali e funzionali);
Salute & sistemi medicali/”life sciences”;
Raccolta dati, “processing” e trasmissione (dispositivi e materiali).
40
Veneto
Lo spettro dell’attività di ricerca in corso in Italia è piuttosto ampio
e riguarda 7 aree tematiche principali. Queste sono le stesse sia
per le strutture del settore pubblico che per le imprese. Una valutazione qualitativa dell’entità di questa attività è riportata in Figura 5, nella quale è indicato il numero di strutture impegnate in
ciascuna della varie aree tematiche. Dalla figura risulta che l’attività è distribuita in maniera piuttosto equilibrata anche se le aree
sulle quali maggiormente si concentra l’attenzione sono:
La distribuzione territoriale delle organizzazioni censite è mostrata in figura 6, la quale indica come circa il 70% delle strutture
considerate sono concentrate in gran parte nelle regioni del Centro e Nord Italia. La Lombardia è la regione con la piu’ alta densità.
Nel Sud Italia è presente un numero inferiore di strutture, ma si
deve sottolineare che alcuni di esse sono particolarmente rilevanti in termini di numero di persone, strumentazioni e attività.
Come per la figura precedente, il grafico, essendo un semplice
somma dei soggetti presenti in una data area, fornisce una indicazione solo qualitativa sulla distribuzione della attività di ricerca
nel Paese.
Lazio
Industria
Fig. 4 - Origine dei brevetti
Fig. 5 - Numero di organizzazioni per area di ricerca (domanda a risposta
multipla).
Lombardia
47%
1. Structural and functional materials; 2. Data storage, processing and
transmission (devices and materials); 3. Health & medical systems / Life
sciences; 4. Fundamental / long term research; 5. Instrumentation / equipments;
6. (Electro) chemical-related products and processes
Numero di strutture
53%
1. Materials
0
Per ciò che riguarda i brevetti, i soggetti censiti hanno dichiarato
di avere ottenuto, nel periodo 2002-2005, 314 brevetti, di cui 94
in USA (USPTO), 132 in EU (EPO) e 24 in Giappone (JPO).
A differenza delle pubblicazioni, in questo caso vi è una prevalenza dell’industria sia pure piuttosto modesta (Figura 4). La situazione effettiva potrebbe tuttavia essere diversa. Solo il 50% circa dei
soggetti, sia pubblici sia privati, infatti, ha dato risposta a questa
domanda ed inoltre, nel questionario, veniva chiesto di indicare
solo i brevetti contenenti nel titolo la parola nanotecnologia.
Questa limitazione potrebbe essere stata troppo restrittiva e di
conseguenza il numero di brevetti riportato potrebbe essere sottostimato.
•
•
•
Ricerca pubblica
Industria
80
20
Fig. 3 - Origine delle pubblicazioni scientifiche
Ricerca pubblica
100
Piemonte + Valle D'Aosta
Ricerca pubblica
Numero di strutture
120
Fig. 6 - Distribuzione geografica delle organizzazioni attive nella ricerca sule
nanotecnologie
La Ricerca Pubblica
Come già mostrato dal 1° Censimento, l’impegno della ricerca
pubblica nello sviluppo delle nanotecnologie è notevole. Secondo
il 2° Censimento risultano impegnate in questo campo 104 strutture, con un totale di 1958 addetti, e la Figure 7 mostra che il
4
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maggiore numero di queste fa riferimento al Consorzio Interuniversitario INSTM (40), seguito da altre strutture universitarie non
afferenti ad INSTM (33), da CNR/INFM (21), INFN ed ENEA ed altri
(10).
Altri
8%
CNR (INFM)
20%
Altre
università
31%
INSTM
30%
ENEA e
INFN
30%
Fig. 7 - Distribuzione (%) delle organizzazioni censite tra le Istituzioni
considerate
La situazione cambia se si considera il numero di addetti R&S nelle singole Istituzioni. In questo caso il CNR/INFM è quello con più
persone, seguito dal Consorzio INSTM e dalle altre Università (Figura 8).
Altre
Università
22%
ENEA e
INFN
2%
glia. Altri due distretti sono in via di definizione in Sicilia ed Umbria
La disponibilità di personale qualificato è essenziale per lo sviluppo delle nanotecnologie ed il 2° Censimento ha messo in evidenza che il numero delle Università che offrono corsi post laurea sulle nanotecnologie (master in primo luogo, ma anche dottorati)
sono notevolmente aumentati. Spesso sono coinvolte anche le
imprese che contribuiscono con tesi, stages, workshop.
Le Imprese
Il 2° Censimento ha messo in evidenza l’esistenza in Italia di 65
imprese impegnate in questo settore. Un numero decisamente
più alto rispetto alle 20 individuate nel 1° Censimento, segno di
una crescente maturità del settore, che in molti casi ha già permesso la realizzazione di prodotti industriali.
Il 30% di queste imprese è costituito da grandi imprese (>250 addetti) mentre il restante 70% sono PMI.
Tra le PMI, la maggioranza di esse sono piccole (<50 addetti) o
micro (<10), spesso start-up o spin-off di strutture di ricerca pubblica, le quali giocano pero’un ruolo non marginale (Figura 9).
Micro
28%
Large
29%
Altri
5%
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CNR (INFM)
42%
Medium
14%
INSTM
29%
Fig. 8 - Distribuzione (%) degli addetti R&S sulle nanotecnologie tra le
Istituzioni considerate
Da questi dati risulta una certa frammentazione dell’attività anche se si deve considerare che c’è uno sforzo a mitigare questa
frammentazione favorendo l’aggregazione di risorse su
temi/obiettivi comuni.
Anche a questo obiettivo risponde la creazione promossa dal
MIUR negli ultimi 2-3 anni di Centri di Eccellenza per le Nanotecnologie che fanno riferimento a strutture che operano all’interno
del Consorzio INSTM e delle altre Università. Questi sono in totale
sette, localizzati presso l’Università ed il Politecnico di Milano, l’Università ed il Politecnico di Torino, l’Università di Trieste, l’Università di Perugia, l’Università di Calabria. Questi centri coinvolgono
complessivamente 253 addetti.
Un ruolo importante per lo sviluppo tecnologico ed industriale e
la promozione della collaborazione tra pubblico e privato in Italia
e svolto dai distretti tecnologici creati dal MIUR e dalle regioni negli ultimi cinque anni. Alcuni hanno le nanotecnologie tra le loro
priorità di intervento. Questi sono: Veneto Nanotech, creato nel
2003, e completamente dedicato ai nanomateriali, il Centro per
le Biomedicina Molecolare (CBM) in Friuli Venezia Giulia, il distretto sui Materiali Polimerici e Compositi (IMAST) in Campania e
quello su nanoscienze, bioscenze e infoscenze (DHitech) in Pu-
Small
29%
Fig. 9 - Numero di imprese (%) in funzione della loro dimensione
Tra le grandi imprese vi sono importanti aziende Nazionali quali
Centro Ricerche Fiat (CRF), Centro Sviluppo Materiali (CSM), Centro Tecnico di Gruppo di ItalCementi, Colorobbia, il gruppo Finmeccanica (con imprese quali Alenia Aeronautica, Alcatel-Alenia
Spazio, Selex Communication, Selex Sistemi Integrati), ENItecnologie, Olivetti i-Jet, Pirelli Labs, Saes Getters, STMicroelectronics.
In Figura 10 è riportata la distribuzione degli addetti R&S tra le
imprese ed ovviamente la grande maggioranza è concentrata nelle grandi imprese.
Micro Small
Medium
2%
4%
6%
Large
88%
Fig. 10 - Distribuzione (%) degli addetti R&S in funzione della dimensione
dell’impresa
Come visto in precedenza, le aree tematiche delle ricerche in corso in ambito privato sono analoghe a quelle della ricerca pubbliN E W S L E T T E R
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ca. Lo spettro dei potenziali settori di applicazione è molto ampio
e comprende elettronica, ITC, salute e sistemi medicali, trasporti,
aerospazio, chimica, difesa, energia, tessile e materiali.
Le grandi imprese sono generalmente focalizzate sul loro core
business, mentre le PMI tendono a rivolgersi a più settori di mercato.
Si tratta infatti di PMI che spesso forniscono servizi, tecnologie di
processo o strumentazione, e che quindi operano su diversi settori di mercato, oppure PMI basate su un singolo prodotto o processo che cercano di adattare la loro idea a molteplici applicazioni e
mercati.
Nonostante l’attività nel campo delle nanotecnologie sia essenzialmente a livello di ricerca, 58 organizzazioni su 169 hanno affermato di avere prodotti o processi che si trovano nella fase di
sviluppo prototipale/pilota o commerciale.
Il 40% di questi soggetti e pubblico ed il 60% privato.
Ovviamente solo le imprese hanno prodotti sia a livello prototipale o pilota sia a livello commerciale (Figura 11).
40
Il finanziamento pubblico è in Italia ancora il propellente principale della R&S nelle nanotecnologie le quali sono tra le priorità dell’ultimo Programma Nazionale di Ricerca (2005-2007). Stabilire
l’entità complessiva dei finanziamenti pubblici non è tuttavia del
tutto agevole. Sulla base dei dati raccolti dal Censimento è stato
stimato che questi nel 2005 sono stati pari a circa 60Meuro. A
questi vanno aggiunti finanziamenti da parte della UE ricevuti
nell’ambito del 6° Programma Quadro (6PQ) e stimati in circa 4045 Meuro.
È importante sottolineare, tuttavia, che ancorché notevole, l’impegno complessivo è in Italia ancora quantitativamente inferiore
a quello di altri grandi paesi con i quali l’Italia è chiamata a confrontarsi, in particolare Germania, Francia, UK. Dai dati raccolti
emerge inoltre una certa frammentazione dell’attività. Tutto ciò
rende evidente l’esigenza di incrementare le risorse e di ottimizzare gli sforzi al fine di sfruttarle al meglio. L’esistenza, anche in Italia, come accade in altri paesi, di una Iniziativa Nazionale per le
Nanotecnologie renderebbe sicuramente più agevole il raggiungimento di questo obiettivo.
Industria
Ricerca pubblica
35
Numero di strutture
30
25
20
15
10
5
0
Prototype
Pilot
Commercial
Fig. 11 - Stadio di sviluppo della ricerca (domanda a risposta multipla)
Alcuni dei prodotti e processi afferenti alle nanotecnologie già in
fase avanzata di sviluppo (prototipo) o a livello commerciale messi in luce dal Censimento sono:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Nanoelettronica (tecnologie CMOS per logiche e memorie)
Dispositivi ottici nanometrici
Trattamenti superficiali (per tessile, ceramica, metalli, ecc.)
Diagnostica (es. DNA chips)
Nanoparticelle
Nanoemulsioni (per cosmetici)
Strumentazione (es. AFM)
Nano sensori
Nanomateriali fotocatalitici
Conclusioni
Il 2° Censimento Nanotec IT ha evidenziato che è in corso in Italia
una intensa attività nelle nanotecnologie che mobilita risorse rilevanti sia nell’ambito della ricerca pubblica che delle imprese.
L’impegno del settore privato è in continua crescita e si riferisce
ad importanti comparti industriali, ma la ricerca pubblica rimane
fondamentale per lo sviluppo delle nanotecnologie e delle loro
applicazioni.
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Il volume “Second Italian Nanotechnology Census” puo’ essere richiesto ad
AIRI/ NanotecIT.
Informazioni sulle modalità di acquisto:
http://www.nanotec.it/censimento_2005/Censimento_2005.htm
Contatti
Elvio Mantovani
Andrea Porcari
www.nanotec.it
e-mail: [email protected]; [email protected]
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Verso il 7° programma quadro,
le prospettive per la ricerca in
ambito nano e micro
Vitantonio Altobello
AIRI - Roma
I
l 22 dicembre 2006 saranno pubblicate le prime Calls for proposals del 7° Programma Quadro di Ricerca e Sviluppo Tecnologico
(7PQ), il principale strumento della Commissione Europea per la
pianificazione e il finanziamento diretto alle attività di R&S pubbliche e private.
Il 7PQ sarà pienamente operativo dal 1° Gennaio del 2007 e durerà ben sette anni, fino al 2013. Saranno a disposizione della ricerca circa 50 miliardi di Euro distribuiti su vari programmi specifici. Con 32 miliardi, il programma “Cooperation” sosterrà, come
indica chiaramente il nome, l’attività di R&S cooperativa e sarà il
cuore del 7PQ, ma le comunità scientifiche e industriali possono
trovare opportunità di sviluppare ricerca di frontiera nel Programma “Ideas” (circa 7.5 miliardi di Euro), migliorare la formazione
attraverso il Programma “People” (circa 5 miliardi), che rafforza
misure di interscambio tra accademia e industria e infine, mediante il programma “Capacities” (4 miliardi di Euro), potenziare
il coordinamento e lo sviluppo di infrastrutture di ricerca, favorire
la cooperazione regionale e internazionale e il dialogo tra scienza
e società.
Le aree tematiche e la tipologia alle quali possono fare riferimento le proposte che verranno presentate sono di seguito sintetizzate.
COOPERATION
• Health
• Food, agriculture and biotechnology
• Information and communication technologies
• Nanosciences, nanotechnologies, materials and new
production technologies
• Energy
• Environment (including climate change)
• Transport s(including aeronautics)
• Socio-economic sciences and the humanities
• Security and Space
IDEAS
• Research at the frontier
PEOPLE
• Initial training
• Life-long training
• Industry-academia
• International dimension
• Specific actions
CAPACITIES
• Research infrastructures
• Research for the benefit of SMEs
• Regions of Knowledge
• Research potential
• Science in society
• Coherent development of research policies
• International co-operation
(STRUTTURA DEL 7PQ - http://cordis.europa.eu/fp7)
Per favorire e facilitare la partecipazione alle Piccole e Medie Imprese (PMI) al 7PQ sono previsti strumenti a loro dedicati nel programma Capacities, si tratta dello schema “Research for SMEs”
per PMI prive di capacità di ricerca e lo schema “Research for
SMEs Associations” per le associazioni rappresentative di PMI che
vogliano identificare problemi comuni alle imprese e promuovere
la disseminazione di tecnologie utili al settore. Inoltre le PMI riceveranno una percentuale di co-finanziamento pari al 75% dell’investimento per la loro partecipazione a tutti i progetti di ricerca e
sviluppo.
Se la struttura complessiva del 7PQ resta sostanzialmente allineata a quella del 6PQ, la filosofia di fondo sposta in parte la visione
europea dalla ricerca applicata, che “passo dopo passo” muove
l’innovazione, alla ricerca di base considerata come acceleratore
verso scenari di eccellenza nel progresso scientifico europeo. Come risultato, il 7PQ oltre che semplificare alcune operazioni di
presentazione delle proposte e di rendicontazione, pone la centralità sulla ricerca e non solo sugli strumenti di gestione e da impulso a progetti fortemente innovativi. Troveranno ampio spazio i
“Large projects”, la cooperazione internazionale con paesi terzi,
mentre si prevede una riduzione dei Networks of Excellence, dei
quali verranno privilegiati solo quelli in grado di mantenere vitalità oltre la durata del progetto co-finanziato.
Con il Programma “Cooperation” si intende dare un particolare
sostegno alle attività transnazionali secondo un piano di lavoro
che, coerentemente con la filosofia del 7PQ richiamata sopra, delinei almeno tre direttrici principali: spazio significativo alla ricerca
di base, forte impulso alla soluzione di problematiche identificate
dal mondo industriale, apertura a paesi terzi, soprattutto Stati
Uniti e area asiatica.
La ricerca nelle nanotecnologie trova sostegno essenzialmente
nel Tema 4, “Nanosciences, Nanotechnologies, Materials and
new Production Technologies (NMP)”, il quale recepisce i principali punti identificati dalla Commissione Europea nel documento
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“Nanosciences and nanotechnologies: An action plan for Europe
2005-2009”, ma progetti di ricerca facenti riferimento alle nanotecnologie possono trovare spazio anche in altre aree tematiche.
Cio’ è vero in modo particolare per “Health”, “ICT”, “Energy”,
“Environment” e “ Transports”, dove le nanotecnologie possono
essere una componente essenziale, anche se magari non prioritaria, della ricerca.
Per il Tema 4 la Commissione ha previsto un finanziamento complessivo, per tutta la durata del 7PQ, di circa 3500 milioni di Euro,
suddivisi, indicativamente, come riportato nello schema sottostante.
700
600
500
400
300
200
100
0
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Fig.1 - Dati EC presentati a Nanoitaltex, Milano 15-16 Novembre 2006
Il budget 2007 che, come indicato in figura, è previsto essere di
circa 540 milioni di Euro, dovrebbe essere suddiviso indicativamente come segue: 55% su “Large scale Integration Projects”,
circa 25% su “Small and medium scale Focused Projects”, 3% su
“Coordination and Support Actions”, 15% su “SME targeted
Projects” 2% su “ERANet”.
E’ volontà della Commissione far si che la ricerca Nano sia indirizzata verso bisogni sociali garantendo competitività e sviluppo sostenibile. Considerato che lo sviluppo del settore Nano comporterà una crescita di prodotti totalmente nuovi e l’acquisizione di
nuove conoscenze, è fondamentale che la prevenzione di eventuali rischi per la salute, la sicurezza e l’ambiente, nonché un
aperto dialogo con la società su questi temi, siano tenuti in considerazione e costituiscano un aspetto importante dei progetti presentati.
Al fine di ottimizzare le ricadute della ricerca sul piano industriale,
invece, è necessario che le proposte tengano conto di almeno
due fattori: la trasformazione dei settori industriali coinvolti dentro un’economia competitiva basata sul driver ricerca e non solo
sul driver prodotto e la piena realizzazione degli scenari prioritari
individuati dalle Piattaforme Tecnologiche Europee per 30 settori
chiave delle quali 12 direttamente e 4 indirettamente sono collegate alle Nanotecnologie. Di seguito ne sono riportate solo quelle
per le quali maggiormente le nanotecnologie possono giocare un
ruolo rilevante:
• Advanced Engineering Materials and Technologies - EuMaT
• European Construction Technology Platform - ECTP
• European Nanoelectronics Initiative Advisory Council - ENIAC
• Future Manufacturing Technologies - MANUFUTURE
• Future Textiles and Clothing - FTC
• Hydrogen and Fuel Cell Platform - HFP
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• Innovative Medicines for Europe - IME
• Nanotechnologies for Medical Applications - NanoMedicine
• Photonics21 – Photonics
(tutte le piattaforme si trovano su http://cordis.europa.eu/technology-platforms/home_en.html).
Le calls NMP che saranno note il 22 dicembre vedranno il primo
stage di valutazione ad aprile ed il secondo a ottobre per cui è ragionevole pensare che i progetti approvati possano partire alla fine del prossimo anno.
E’ importante che i progetti da presentare per il 7PQ tengano in
considerazione sia la logica “ricerca orientata a tutti i settori” e
“ricerca integrata su specifici settori” che separa “Small and medium scale Focused Projects” e “SME targeted Projects” da “Large scale Integration Projects”, sia gli obiettivi scientifici identificati
dalle suddette Piattaforme Tecnologiche Europee nelle strategic
agenda.
In conclusione, far convergere la ricerca globale nello spazio europeo e spostare il focus scientifico su innovazioni radicali del sistema produttivo sembra essere, dunque, lo spirito del nuovo Programma Quadro. Un’esigenza dettata probabilmente dalla consapevolezza di essere ancora lontani dalle aspettative delineate
nella strategia di Lisbona di fare dell’Europa un’economia della
conoscenza mentre è vicino quel 2010 che, nelle sua scommessa
con il mondo, la politica europea aveva indicato come data per
raggiungere tale obiettivo.
Contatti
Per maggiori informazioni sul 7° PQ rivolgersi a:
Vitantonio Altobello, AIRI - Roma
e-mail: [email protected]
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Tecniche di nanostrutturazione
e autoassemblaggio
per dispositivi mems innovativi
Marco Pizzi, Valerian Konyachkine, Marzia Paderi, Luca Belforte,
Vito Lambertini, Nello Li Pira, Federica Valerio, Gianfranco Innocenti
Centro Ricerche Fiat, St. Torino 50 Orbassano (TO), Italy.
Considerazioni sull’evoluzione delle nanotecnologie
el 1957 Hoerni e Noyce inventarono la “tecnologia planare”
[1] che consiste nell’introduzione della fotolitografia e di tecniche di deposizione di film sottile e di incisione chimica nell’industria elettronica, che da quel momento divenne microelettronica.
Fu una rivoluzione che consentì un grande sviluppo di questo settore, sintetizzato nella famosa legge di Moore.
Dopo alcuni anni ci si rese conto che le tecnologie della microelettronica potevano essere utilizzate anche per realizzare strutture
che integrassero micromeccanica, elettronica e successivamente
microottica. Queste microstrutture vengono denominate MEMS
(Micro Electro Mechanical Systems). Il primo esempio di MEMS fu
presentato nel 1968 dai Westinghouse Laboratories e consisteva
in un microrelé elettrostatico denominato “resonant gate transistor” [2] che abilitava la trasmissione del segnale quando un microcantilever conduttore sospeso su un sottostrato di silicio veniva eccitato alla frequenza di risonanza.
Alle tecniche classiche della microelettronica utilizzate per integrare in un singolo componente micromeccanica e microottica, si
sono aggiunte tecniche per manipolare la materia a livello di singoli atomi o di gruppi di poche decine di atomi come le tecniche
di Surface Probe Microscopy (SPM) o il Focussed Ion Beam (FIB).
Tutte queste tecniche sono dette di tipo “top-down” e fanno riferimento dal punto di vista teorico al celebre discorso di Richard
Feynman del 1959.
Oltre a questi processi derivati dalla microelettronica si sta affermando una nuova serie di tecniche ispirate ai processi biologici
dette di autoassemblaggio (di tipo “bottom-up”). Le nanostrutture artificiali ottenute per autoassemblaggio sono estremamente semplici se confrontate anche con il più elementare organismo
vivente ma indicano la fattibilità di processi dalle potenzialità
enormi che richiedono un atteggiamento culturale completamente nuovo. Vista la novità delle tecniche di tipo bottom up è
più difficile individuarne le radici teoriche, anche se è probabile
che dopo questa fase iniziale in cui inevitabilmente prevale un atteggiamento empirico, assumeranno importanza crescente i lavori che tentano di descrivere la complessità, dai modelli per descrivere i sistemi lontani dall’equilibrio fino ai modelli biologici.
Non arriveremo probabilmente mai a dispositivi complessi che si
assemblano da soli e crescono come vegetali, ma alcuni materiali
innovativi e nanostrutture autoassemblate esistono già. Ad esempio un gruppo di ricerca del MIT ha recentemente presentato nanofili di oro assemblati da virus opportunamente modificati, selezionati e “istruiti” [3]. Al CRF realizziamo matrici di nanocanali
N
(allumina porosa) che non sono ottenibili mediante tecniche classiche di microlavorazione di tipo top-down. Oltre al termine
MEMS, è stato introdotto il termine NEMS (Nano Electro Mechanical System) sia per indicare nanosistemi come i motori molecolari, sia microsistemi che includano parti nanostrutturate.
Dal punto di vista strettamente tecnologico ci troviamo in una fase paragonabile a quella in cui si trovava l’elettronica prima dell’introduzione della tecnologia planare in cui i singoli componenti
dovevano essere assemblati singolarmente, con grossi limiti alla
realizzazone di sistemi di elevata complessità.
L’obiettivo a più breve termine riguarda l’integrazione delle tecniche top down, già da tempo mature per la produzione in grandi
volumi, con le tecniche bottom up, ancora in una fase di rapida
evoluzione e ridefinizione continua. I primi dispositivi complessi
che gioveranno dell’incontro tra le metodologie di tipo top down
e bottom up saranno MEMS nei quali alcune parti vengono realizzate per autoassemblaggio. Nel seguito vengono presentati due
casi paradigmatici di incontro tra micro e nanofabbricazione in
tecnologie sviluppate presso il Centro Ricerche FIAT.
Esempi di tecnologie NEMS-MEMS per sensori
Sono passati molti anni prima che i discendenti dei primi dispositivi MEMS avessero i requisiti necessari per diventare componenti
automotive ma oggi la loro diffusione è molto vasta ed in crescita.
In un’auto ci sono in media 50 sensori, fino a 100 in un’auto di
lusso, di cui il 30% circa è realizzato mediante tecniche MEMS.
Nel seguito viene riportato il numero di sensori utilizzati in alcuni
sistemi/funzioni.
Electronic controlled transmission
Antilock braking system
Central locking system
Dynamic beam levelling
Automatic air condition
Active body control
Tire pressure monitoring
Common rail diesel injection
9
4
3
6
13
12
11
11
(ECT)
(ABS)
(ZV)
(LWR)
(AAC)
(ABC)
(TPMS)
(CDI)
Sono in sviluppo presso il CRF alcuni sensori MEMS di particolare
interesse per il controllo e la riduzione dell’impatto ambientale
dei trasporti.
Un esempio è dato dallo spettrometro IR miniaturizzato per controllo emissioni a bordo veicolo. Una misura diretta della concenN E W S L E T T E R
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trazione dei gas di scarico (COx, HC, NOx, H2O) a bordo veicolo,
oltre a diventare probabilmente obbligatoria con le nuove normative, consentirebbe un utilizzo più efficiente dei sistemi e delle
strategie volte a ridurre le emissioni.
I sensori gas a base di zirconia inizialmente sviluppati per monitorare l’O2 sono stati utilizzati in laboratorio per misurare le concentrazioni di CO e NOx. Sono inoltre stati proposti sistemi per il
monitoraggio di HC, H2S e di CO2 basati su principi simili. Il limite principale di queste tecniche è la scarsa selettività rispetto alle
varie specie chimiche.
Questi limiti potrebbero essere superati mediante tecniche di controllo basate sulla spettrometria IR.
La spettrometria viene già utilizzata a banco per il controllo emissioni mediante attrezzature ingombranti e costose che ne rendono impensabile l’utilizzo a bordo veicolo, se non per le misure effettuate in fase di ricerca e progettazione.
La tecnologia abilitante di un dispositivo che possa essere montato su tutte le vetture è costituita da modulatori ottici MEMS operanti nell’infrarosso. Uno spettrometro classico si compone di una
sorgente IR, un cammino ottico opportuno che attraversi il materiale da analizzare, un reticolo di diffrazione che scompone il fascio nelle componenti cromatiche e una matrice di sensori che
misura l’intensità relativa di strette bande di frequenza. Il costo
elevato della matrice di sensori ha finora frenato una più vasta
diffusione delle tecniche di analisi basate su spettrometria IR. Il dispositivo CRF sostituisce la costosa matrice di sensori con una matrice di modulatori MEMS che permette di ricostruire lo spettro
con un singolo sensore. I modulatori MEMS sono composti da tre
parti principali: un elettrodo rigido ed uno strato dielettrico trasparenti all’IR e un elettrodo flessibile metallico (fig.1).
Fig. 2 - Matrice modulatori ottici elettrostatici.
Fig. 3 - Modulatore ottico elettrostatico.
I modulatori MEMS sono realizzati mediante la tecnica di Stress
Induced Self Assembly (SISA) che costituisce una combinazione di
microlitografia e autoassemblaggio (fig. 4).
Fig. 1 - Sezione di alcuni elementi modulatore MEMS.
Applicando una tensione opportuna tra gli elettrodi, l’elettrodo
flessibile si distende sulla superficie del dielettrico per effetto dell’attrazione elettrostatica ed il “pixel” cambia il proprio stato da
trasparente a riflettente. Pertanto la superficie delle microstrutture può essere utilizzata come otturatore e/o come specchio. Una
vista di insieme di una matrice di elementi è mostrata in fig.2
mentre in fig.3 è mostrato il particolare di un singolo elemento.
Fig. 4 - Tecnica SISA.
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I particolari micrometrici vengono realizzati mediante tecniche
classiche di fotolitografia e incisione chimica. I film strutturali vengono deposti controllando lo stato di tensionamento interno,
agendo sulla variazione della composizione della lega metallica
durante la deposizione. Detta z la direzione perpendicolare al sottostrato, controllando con precisione i parametri di deposizione si
può ottenere
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complesse sono stati presentati recentemente. Ad esempio una
evoluzione originale di questi concetti è la cosiddetta “origami technique”, introdotta da un gruppo di ricerca giapponese della
ATR nel 2003 [6]. Parti rigide vengono connesse da elementi flessibili che si assemblano deformandosi sotto l’effetto del tensionamento interno.
La rimozione dello strato sacrificale permette la deformazione del
film strutturale che raggiunge la condizione di energia potenziale
minima. Con questa tecnica sono state realizzate varie microstrutture con curvatura sia positiva che negativa anche nello stesso elemento, come microshutters, microserbatoi, mocrocoil, come mostrato in fig.5 e 6.
Fig.6 - Esempi di microfabbricazione SISA, microcoils e elementi flessibili per
un attuatore elettrostatico
Fig.5 - Esempi di microfabbricazione SISA, microshutters.
Questa tecnica [4-5] sta acquistando popolarità e alcuni lavori interessanti che utilizzano queste tecniche per ottenere strutture
Generalmente utilizziamo fotolitografia e attacco chimico per ottenere i pattern a livello micrometrico sui film a tensionamento
controllato ma è anche possibile e particolarmente utile durante
le fasi di studio di nuovi dispositivi utilizzare il FIB per tagliare le
micro o nanostrutture e depositare materiale aggiuntivo per modificare lo stress complessivo del film. Quseta procedura può essere considerata una sorta di “FIB rapid nanoprototiping”. La figura seguente mostra un rettangolo ritagliato su un film a tensionamento controllato in cui su due cerchi laterali è stato depositato del platino. Dopo la rimozione dello strato sacrificale il rettangolo va a formare la superficie laterale del cilindro mentre i due
cerchi costituiscono le basi.
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Fig.7 - Esempio di FIB micromachining
Fig.9 - Spettrometro IR.
In un altro esempio (fig.8) il tensionamento di un cantilever viene
modificato depositando con il FIB alcune strisce di Pt: questa zona
del cantilever rimane rettilinea dopo la rimozione dello strato sacrificale.
Lo spettrometro MEMS è solo un piccolo esempio di applicazione
di queste tecnologie alla riduzione dell’impatto ambientale dei
trasporti.
Un altro esempio riguarda l’area di ricerca dei MEMS piezoelettrici che potrebbero trovare applicazione nella misura di parametri
fisici rilevanti nel controllo motore, come ad esempio il ciclo di
pressione in camera di combustione.
Le condizioni richieste di elevata temperatura, pressione e ambiente riducente sono particolarmente critiche e richiedono lo sviluppo di materiali innovativi.
I limiti dei materiali attuali possono essere riassunti nei seguenti
punti:
Fig. 8 - Controllo della deformazione del film mediante deposizione locale
mediante FIB.
Una prima versione dello spettrometro a microshutter elettrostatici, realizzata per dimostrare il concetto, si compone di emettitore IR, ottiche per la dispersione del fascio, ottica di ricombinazione, matrice MEMS, sensore IR, elettronica di pilotaggio e condizionamento del segnale (figura 9).
Le prime misure effettuate su vari campioni hanno evidenziato
prestazioni paragonabili allo stato dell’arte di spettrometri classici
notevolmente più costosi. Lo stesso dispositivo potrebbe inoltre
essere utilizzato per il monitoraggio dello stato usura olio, della
qualità del carburante e della qualità dell’aria nell’abitacolo.
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(i) La transizione alla fase paraelettrica o in un’altra fase ferroelettrica deve essere significativamente più alta della maggiore
temperatura di utilizzo. Una eventuale transizione di fase
causerebbe una parziale o completa depolarizzazione del materiale.
L’utilizzo prolungato in prossimità di una transizione di fase
può portare ad una parziale depolarizzazione anche se la
temperatura di transizione non viene superata. Il problema è
ulteriormente aggravato dall’esposizione ad elevata pressione che può portare ad una parziale o completa rotazione dei
domini ferroelastici.
(ii) Il materiale deve mantenere una elevata resistività elettrica
per ridurre perdite di segnale. Questo aspetto è aggravato
dall’utilizzo in ambiente riducente.
(iii) L’applicazione statica o dinamica di elevate tensioni meccaniche causa lo spostamento delle pareti dei domini che nel tempo tendono ad uno stato di equilibrio. Sottoposto a pressioni
statiche il materiale presenta quindi un drift della carica piezoelettrica (creep) e se sottoposto a pressioni dinamiche un
aumento di isteresi e nonlinearità del segnale piezoelettrico,
limitando la precisione del sensore.
(iv) Un’altra fonte di deriva del segnale è data dalle cariche piroelettriche che si presentano per variazioni di temperatura.
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Vengono valutati vari approcci per superare i problemi descritti:
(i) Utilizzo di materiali con pareti dei domini bloccate, come nel
caso di hard PZT che mostra limitato creep, minore isteresi e
nonlinearità rispetto ai ferroelettrici soft. In questo caso il problema è che i materiali hard presentano un comportamento
dipendente dalla loro storia e che le temperature di Curie sono generalmente limitate a 200-300 °C. I materiali basati su
composizioni tipo PZT presentano però il vantaggio di avere
elevati coefficienti piezoelettrici.
(ii) Utilizzo di materiali in cui le pareti dei domini ferroelastici
sono assenti o immobili. Ne sono esempio materiali basati
su strutture tipo Aurivillius (titanato di bismuto) e basati su
metaniobato di piombo. Il vantaggio ulteriore delle strutture tipo Aurivillius è l’elevata temperatura di Curie (fino a
900°C) a scapito di coefficienti piezoelettrici 10-20 volte inferiori rispetto al PZT. Anche il metaniobato di piombo presenta elevata temperatura di Curie ma una bassa resistività
elettrica.
(iii) Utilizzo di materiali con transizione ferroelettrica-paraelettrica superiore a quelli della famiglia PZT ma con lo stesso ordine di grandezza dei coefficienti piezoelettrici come ad esempio soluzioni solide tipo BiMeO3-PbTiO3. Il potenziale svantaggio di questo approccio è la presenza di MPB (morphotropic phase boundary) che, se attraversate possono portare alla
parziale o completa depolarizzazione del materiale. Si conosce molto poco della stabilità dei domini in questa classe di
materiali. Il potenziale è comunque molto elevato in quanto
nel caso in cui si riuscisse a operare in prossimità delle MPB i
coefficienti piezoelettrici sarebbero molto grandi.
(iv) Utilizzo di materiali piezoelettrici non-ferroelettrici e non-piroelettrici come la langasite e il fosfato di gallio. Lo svantaggio è una sensibilità circa 100 volte inferiore rispetto alla famiglia PZT.
(v) Sviluppo di packaging dedicati alla riduzione degli effetti piroelettrici (come ad esempio l’utilizzo di deformazioni di taglio dell’elemento sensibile sfruttando il modo d51).
Fig. 10 - Schema dispositivo a nanofili orientati piezoelettrici.
Oltre allo studio di nuovi materiali vengono analizzati gli effetti
della nanostrutturazione e la compatibilità con tecniche di fabbricazione dei sensori a basso costo come screen printing e sol gel.
E’ particolarmente promettente il tentativo di ridurre la mobilità
dei domini mediante il confinamento dimensionale in strutture
nanometriche.
Vengono utilizzate matrici in allumina porosa come strutture templanti. I nanofili piezoelettrici vengono realizzati mediante tecniche sol-gel, impregnando con soluzioni di PZT la struttura templante di allumina. Vengono successivamente evaporati gli elettrodi metallici ottenendo il dispositivo schematizzato in fig. 10.
Una sezione di allumina nanoporosa è riportata in fig.11.
Oltre all’effetto del confinamento dimensionale sulle caratteristiche ferroelettriche è in fase di studio il comportamento ottico delle strutture periodiche piezoelettriche per verificare la fattibilità di
cristalli fotonici adattativi
Fig.11 - Allumina nanostrutturata.
Conclusioni
L’impatto delle tecnologie MEMS-NEMS può essere visto su scale
di tempo differenziate. A breve medio termine saranno disponibili componenti e materiali che consentiranno di controllare e ottimizzare sistemi esistenti, come ad esempio sensori per la misura a
bordo veicolo delle emissioni o di parametri fisici rilevanti come il
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ciclo di pressione in camera di combustione, integrando tecniche
di microlavorazione classiche e tecniche di autoassemblaggio. A
medio termine le tecnologie MEMS-NEMS potranno diventare
abilitanti per sistemi più complessi al momento non fattibili. A
lungo termine si avrà lo sviluppo di tecniche di fabbricazione innovative che ridurranno l’impatto ambientale dell’industria manufatturiera in generale e automobilistica in particolare.
Il punto di arrivo non potrà prescindere da nuove basi concettuali
e da un terreno teorico comune che porti alla riduzione o eliminazione della distanza che oggi si pone tra le scienze “dure”, come
matematica, fisica, chimica e le scienze della vita.
Rirerimenti
[1] Stan Augarten, “Putting the Planar Process to Good Use. The First Planar
IC”, ISBN 0-89919-195-9 , 1961
[2] H.C. Nathanson, W.E. Newell, R.A. Wickstrom, J.R. Davis, Jr. , “The resonant
gate transistor”, Electron Devices, IEEE Transactions on. 1967, Volume: 14,
Issue: 3, 117- 133. ISSN: 0018-9383
[3] CE Flynn, SW Lee, BR Peelle, AM Belcher, “Viruses as vehicles for growth,
organization and assembly of materials”. Acta Materialia, 2003, Page 1.
Acta Materialia 51 (2003) 5867–5880
[4] M.Pizzi, V. Koniachkine. ”Electrostatic microshutter-micromirror array for
light modulation systems” SPIE vol. 3878, 1999.
[5] Marco Pizzi , Omar De Martiis, Valentina Grasso, “Fabrication of self
assembled micro reservoirs for controlled drug release” “Biomedical
Microdevices”, 6,2; 155-158, 2004
[6] K. Kubota, et al, “Self-assembly of microstage using micro-origami
technique on GaAs”, Jpn. J. Appl. Phys. 42, pp. 4079-4083, 2003.
Contatti
Marco Pizzi
Advanced Manufacturing & Materials, Centro Ricerche Fiat
Strada Torino 50, 10043 Orbassano (TO), ITALY
Tel. +39.011.9083.520 - Fax: +39.011.9083.337
e-mail: [email protected]
www.crf.it
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Nanomedicine: drug delivery by
microemulsions and solid lipid
nanoparticles
Maria Rosa Gasco
Nanovector S.r.l.
Introduction
icroemulsions are clear, liquid systems. thermodynamically
stable as their interfacial tension is near to zero. They are
constituted of oil, water, surfactant and co-surfactant. Their nanodroplets have a mean diameter lower than 150 nm and work as reservoir of drugs or diagnostic. Nanovector has specific expertise on
microemulsions, both at room temperature and at warm temperature.
M
apomorphine plasma levels (ng/ml)
Microemulsions at room temperature
Sustained releases of drugs are obtained by microemulsions: they
can be proposed for transdermal and subcutaneous administration. The components are biocompatible, as phospholipidis are
normally used as surfactants and short chain fatty acids or biliar
salts as cosurfactant.
A water in oil microemulsion (1) and an aqueous solution, both
carrying pertechnetate, were injected subcutaneously in rabbits;
release was observed by imaging the administration sites with a
gamma camera. Disappearance from the injection site of
pertechnetate in aqueous solution was about ten times faster
than the one obtained by microemulsion, meaning that a sustained release can realised.
A microemulsion containing apomorphine (APO-MTD)(2), a drug
used by parenteral route in Parkinson’s disease (PD), was administered by transdermal route to 21 PD patients; therapeutic plasma
levels for many hours were provided and reduced total duration
of off periods was obtained. (Fig. 1)
Apo-M T D
Solid Lipid Nanoparticles
Solid Lipid Nanoparticles are named SLNs and are mainly constituted of lipids. The SLNs produced according to Nanovector’s
technical platform are obtained from warm microemulsions; the
oil phase, in this case, is represented by lipids at a relatively low
melting point such as fatty acids and triglycerides. As surfactants
phospholipids are normally used while as cosurfactants short
chain fatty acids or biliar salts can be employed. The warm microemulsion is then quenched in cold water at 2-3° obtaining the
spherical SLNs that are the solidified droplets of the warm microemulsions.
SLNs dispersions are successively washed with water by tangential filtration and eventually concentrated; SLNs can be freezedried and can be in most of cases heat sterilised. Hydrophilic and
hydrophobic molecules can be incorporated in SLNs, following
different preparation methods.
The components of the warm microemulsions are biocompatible.
(Fig. 2)
Apomorphine s.c.
50
40
30
20
Fig. 2 - FESEM micrograph of SLNs (Politecnico of Torino, Dip. Fisica – Dr.
Chiodoni, Dr. Descrovi)
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Hours
9
10
11
12
13
14
15
16
Fig. 1 - Comparison of apomorphine plasma concentration-time profile after
Apo-MTD application (mean) and after apomorphine 3 mg administered by
subcutaneous route [HPLC method].
Time 0: Apo-MTD application; hour 12: Apo-TD removal.
SLNs can carry drugs of different structure and hydrophobic/hydrophilic nature such as cyclosporine, doxorubicin, tobramycin,
steroids, peptides, antisense oligonucleotides, etc. Also diagnostics have been incorporated in SLN (3). SLNs carrying drugs have
average diameter between 80 and 200 nm, according to the
amount and the structure of the incorporated molecule, (of) its
molecular weight, (of) the components of the warm microemulN E W S L E T T E R
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sions. By administration of drug loaded SLNs in animal models,
sustained release of loaded drug has been usually observed.
A particular hydrophobic matrix, cholesteryl butyrate, chosen to
obtain Chol-but SLN, directly works as prodrug of butyric acid, a
weak histone deacetylase inhibitor, suggesting other possible
SLNs’ approach in drug delivery.
Uptake of SLNs by cells
Loaded and unloaded SLN are internalised into cells within few
minutes.
Different studies were performed on neoplastic cells: SLN carrying
paclitaxel or doxorubicin or SLN constituted of cholesteryl butyrate, used as prodrug of butyrate. For all kinds of SLN the cytotoxicities are greatly enhanced compared to the ones of the reference drug in solution. Different cell lines were tested: human
glioma cell, human melanoma cells, leukaemia, retinoblastoma
cells, histiocytic lymphoma, MCF 7, human colorectal adenocarcinoma HT29. In Fig. 3 the enhanced cytotoxycity of Chol-but SLNs
in human glioma cells vs butyrate is reported (4).
extend the residence time. Same amounts of drug-free SLNs
stealth and non stealth were administered IV to rats to evaluate
their transport across the blood-brain-barrier and their distribution. The cerebrospinal fluid (CSF) was then analysed by transmission electron microscopy (TEM); both types of SLN were present
in the biological fluid 20 min after intravenous administration (6),
stealth SLN in bigger amount. (Fig. 4)
Doxorubicin non-stealth and stealth SLNs at increasing amounts
of stealth agent have been administered IV to Rabbits vs doxorubicin solution, that doesn’t reach the brain while small amounts
of Doxorubicin non-stealth-SLN reaches the brain. Doxorubicin
stealth SLN reach the brain in higher amounts than non-stealth
SLNs and at increasing concentrations depending on employed
amount of stealth agent (7).
Fig. 3 - Cytotoxicity comparison - Sodium butyrate Vs Chol-But SLN 72 hours
exposure - Glioma cell lines
The behaviour of doxorubicin in different formulations (solution,
pegylated liposomes (Caelix), SLNs), in three human cancer cell
lines was followed: higher cytotoxicity of SLNs compared with
those of other formulations was shown, due to a greater uptake
and intracellular accumulation (5).
Chol-But SLNs were also proved to have high anti-inflammatory
activity: they are able to inhibit adhesion of human neutrophils to
endothelial cells, with more enhanced activity than sodium butyrate (7)
SLN have been tested in animal models by different administration routes: intravenous, duodenal and ocular
Intravenous route
For intravenous administration SLN can be prepared Stealth to
avoid the recognition by Reticulo Endothelial System (RES) and to
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Fig. 4 - TEM micrograph of Cerebrospinal Fluid - 20 minutes after I.V. adm. to rats
Duodenal administration
Oral delivery is the easiest and most convenient route for drug
administration, but many drugs are not administered orally because they are not absorbed or are degraded in the gastrointestinal tract. In the last years much effort has been made to achieve
lymphatic targeting of drugs using colloidal carriers.
Drug-unloaded SLN, labelled and unlabelled (average diameter
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80 nm) were administered intraduodenally to rats; TEM analysis
evidenced SLN in lymph and blood. Invivo experiments with radiolabelled SLNs confirmed presence of SLN in lymph and in blood.
Tobramycin, a drug not absorbed at the gastrointestinal level and
till now administered only by parenteral route, was incorporated
in SLN and duodenally administered to rats: a transmucosal transport was obtained.
Therefore SLNs containing three different percentages of tobramycin were prepared and fixed doses (5 mg/kg) of tobramycin
were intraduodenally administered to rats. The pharmacokinetic
parameters varied considerably with the percentage of Tobramycin loaded in SLNs, being different the number of SLN administered, the mean diameter, the total surface area, and the
drug content in each nanoparticle.
TEM analysis showed not only that Tobramycin-SLNs are targeted
to lymph, but also that 21 hours after duodenal administration
SLN are still present in the mesenteric lymph nodes.
Ocular administration
Also the ocular administration in rabbits of drug-SLN dispersions,
used as eye-drops, was performed. The dispersions are not irritant, cause neither watering nor conjunctival reddening. The area
under the curve (AUC) of tobramycin in aqueous humour, determined for six hours, was much more higher than that obtained
with the commercial form.
Nanovector srl
NANOVECTOR (NV) has been funded in 2001, starting its working activity in October 2002. NV has specific skill in the research
and development of colloidal carriers, such as Solid Lipid
Nanoparticles (SLNs) and Micro-emulsions. Actually the staff consists in a professor and 4 graduates in Chemistry and Pharmaceutical Technology (CTF) and one engineer. Contact researchers are
present depending on specific projects. The company is equipped
with apparatus required to develop on bench scale preparation of
micro-emulsion and Solid Lipid Nanoparticles, to characterise
them for size, poly-dispersity index, zeta potential, and for chemical analyses. NV has in its facilities a working clean-room (class A)
for study of pharmaceutical process development in sterile condition. NV has actually several patents relative to Solid Lipid
Nanoparticles (SLNs) obtained from warm oil in water (O/W) and
water in oil in water (W/O/W) micro-emulsions. NV has also a
great expertise in the field of micro-emulsions prepared at room
temperature. Company’s core business is to apply and commercialise SLN technology for drug delivery in pharmaceutical fields
and in special foods.
NV is well connected to many academic institutions including the
universities of Piedmont (University of Torino, University of Eastern Piedmont, Politecnico of Torino, Università di Milano Bicocca,
Policlinico di Milano)
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a new treatment in Parkinson’s disease, Mov. Disorders 19, 937-42, 2004
Peira et al., In Vitro and in Vivo study of Solid Lipid Nanoparticles loaded
wih superparamagnetic iron oxide, J. Drug Targeting 11, 19-24 , 2003
4) Brioschi A. et al., Butyric acid cholesterol ester nanospheres for glioma
therapy: in vitro and in vivo study in a rat cerebral glioma model, J. Neurol.
251 (Suppl3), III/11, 2004
5) Serpe L. et al. Intracellular accumulation and cytotoxycity of doxorubicin
with different pharmaceutical formulations in human cancer cell lines, J.
Nanosci. Nanotechnol. 6, 3062-9, 2006
6) Dianzani et al., Cholesteryl butyrate solid lipid nanoparticles inhibit
adhesion of human neutrophils to endothelial cells, Br. J. Pharmacol., 148,
648-56, 2006
7) Podio V. et al., Biodistribution of stealth and non-stealth solid lipid
nanospheres after intravenous administration to rats, J. Pharm.
Pharmacol., 52, 1057-1063, 2000
8) Zara GP. et al. Intravenous administration to rabbits of non-stealth and
stealth doxorubicin–loaded solid Lipid Nanoparticles at increasing
concentration of Stealth agent: pharmacokinetics and distribution of
doxorubicin in brain and other tissues, J. Drug Targeting 10, 327-335, 2002
9) Bargoni A. et al., Solid Lipid Nanoparticles in Lymph and Plasma after
duodenal administration to rats, Pharm. Res., 15, 745-750, 1998
10) Cavalli R. et al., Duodenal administration of solid Lipid Nanoparticles
loaded with different percentages of tobramycin, J. Pharm. Sci. 92, 10951094, 2003
3)
Contact
Maria Rosa Gasco
c/o Environment Park, via Livorno 60 – 10144 TORINO
Tel : +39 011 225 8921
e-mail: [email protected]
Bibliography
1) Bellò M. et al., Pertechnetate release from a water /oil microemulsions and
an aquoeus subcutaneous injection in rabbits, J. Pharm. Pharmacol., 46,
508-510, 1994
2) Priano L. et al., Transdermal apomorphine pemeation from microemulsions;
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Nanotecnologie e tessili:
possibili applicazioni e sviluppi
dei materiali nanocompositi
nel settore del tessile
Jenny Alongi, Giovanni Camino, Alberto Frache, Andrea Castrovinci
Centro di Cultura per l’Ingegneria delle Materie Plastiche c/o Politecnico di
Torino sede di Alessandria
Introduzione
e imprese italiane che operano nel settore del tessile hanno bisogno di un supporto che le possa agevolare nello sviluppo delle potenzialità presenti al fine di migliorare l’immagine esterna e la
qualità dei prodotti promuovendo una politica di incentivazione
delle esportazioni sui mercati esteri.
Per affrontare la concorrenza sempre più incalzante dei Paesi extraeuropei e per sostenere l’impatto derivante dalla rimozione
delle quote all’importazione previste dall’ Accordo sul tessile
(ATC) WTO del 1° gennaio 2005, non è più sufficiente puntare su
fattori di costo. Lo sforzo di abbattere i costi porta ad una erosione dei margini di guadagno dell’impresa che ne limita le capacità
di investimento e di crescita. Alla luce di tale analisi, sembra piuttosto evidente l’urgenza di un ulteriore sforzo da parte delle imprese italiane di basare la loro competitività sulle capacità di innovare, progettare, produrre e distribuire nuovi prodotti ad alto valore aggiunto, puntando su fattori quali la qualità, l’innovazione,
il design e la multifunzionalità. Nell’ambito di questo scenario, i
materiali nanocompositi a matrice polimerica rispondono alle esigenze e alle caratteristiche di nuovi materiali multifunzionali con
grandi potenzialità nel settore dei tessili. Grazie ai numerosi progressi conseguiti in questi ultimi anni nella scienza dei materiali, è
possibile conferire al tessile nuove caratteristiche per applicazioni
funzionali e ad alto contenuto tecnologico. Infatti, i nanocompositi permettono di ottenere materiali (per esempio antifiamma,
antibatterici, antiodore, anti UV, antistatici, anti onde elettromagnetiche, ecc.) che consentono la riduzione dei rischi, oltre che
avere funzioni di termoregolazione corporea, avere effetti visivi,
azione cosmetica o medicale e tanti altri ancora.
Attualmente, il mondo scientifico e industriale sta focalizzando la
propria attenzione e i propri sforzi sulla possibilità di sfruttare le
nanotecnologie per applicazioni nel settore del tessile.
Il paese che ha il maggior numero di pubblicazioni e brevetti (ca.
33%) relativi ad applicazioni delle nanotecnologie è la Cina, ma
fra i primi dieci paesi al mondo che stanno lavorando in tale direzione vi sono anche Corea e Hong Kong. Di tale gruppo l’Italia
rappresenta il fanalino di coda (ca. 1% delle pubblicazioni) insieme a Colombia, Polonia e Svizzera.
Come viene evidenziato da TexClubTec [1] l’impegno da parte del
governo cinese nel settore del tessile tecnico/innovativo e nell’evoluzione del settore “Fibre” risulta notevole sia a livello di pubblicazioni e brevetti sia a livello di investimenti economici. Questi
ultimi sono focalizzati preferenzialmente sulla messa a punto e
realizzazione di nuovi tessuti innovativi per l’abbigliamento protettivo, l’abbigliamento sportivo e le calzature per sport, l’arreda-
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mento, la filtrazione industriale e l’ edilizia.
Alla luce di tale panorama, Aldo Tempesti della TexClubTec [1] stimando una penetrazione del 20% di nanotessili in determinati
segmenti di mercato afferma che per il 2010 il valore dei prodotti
derivanti dalle nanotecnologie sarà valutabile intorno ai 12 miliardi di dollari. Si ritiene, inoltre, che tale mercato con i relativi servizi porterà alla creazione di due milioni di posti di lavoro nei prossimi 10-15 anni.
Fibre tessili
Da millenni l’uomo utilizza prodotti naturali con matrice fibrosa
per trasformarli in filati dai quali ottenere tessuti per i più svariati
utilizzi (per coprirsi, per adornarsi, per ostentare il proprio stato sociale ed economico). Le fibre tessili naturali più importanti sono la
seta, il lino, la lana e il cotone.
Le fibre tessili chimiche, invece, sono il frutto della tecnologia e si
classificano in:
• fibre sintetiche;
• fibre artificiali.
Le fibre sintetiche sono dei materiali filamentosi polimerici ottenuti industrialmente a partire da sostanze più semplici provenienti generalmente dall’industria petrolchimica. Solitamente tali fibre
possono essere ottenute mediante:
• Polimerizzazione per addizione. Le principali fibre prodotte
con questo processo sono le polipropileniche, le viniliche e le
acriliche;
• Polimerizzazione per condensazione. Le principali fibre prodotte con questo processo sono le poliestere e le poliammidiche.
Le fibre artificiali sono basate sulla modifica chimica dei polimeri
che costituiscono le fibre naturali. Il polimero diventa fibra in seguito alle operazioni di filatura e di stiro. La filatura consiste nel
far passare, a pressione, il polimero fuso o disciolto in opportuni
solventi, attraverso filiere provviste di fori calibrati per ridurlo in fili sottili di lunghezza indefinita; questi fili vengono fatti coagulare
per raffreddamento o per immersione in liquidi speciali (coagulanti). Per la filatura si possono impiegare tre metodi: filatura per
fusione, filatura a umido e filatura a secco. Nella filatura per fusione il polimero viene riscaldato sino alla fusione, spinto a pressione nella filiera e coagulato per semplice raffreddamento. La filatura a umido si esegue sul polimero sciolto in adatto solvente;
questa soluzione, molto viscosa, viene spinta contro la filiera ed il
filo è coagulato in un bagno nel quale il polimero risulta insolubile. La filatura a secco è analoga alla precedente ma la coagulazione avviene in una camera percorsa da un gas riscaldato, per semplice evaporazione del solvente. Accanto a tali tecniche recente-
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mente si può ricordare anche l’electrospinning che è tornato di
attualità negli anni ’90 con la crescita di interesse per le nanotecnologie. Con questo metodo più di 100 polimeri sintetici e naturali sono stati trasformati in fibre con diametro variabile da decine
di nanometri (10-9 m) a pochi micron (10-6 m).
Lo stiro consiste nella applicazione, sul filo proveniente dalla filiera,
di una forza nel senso della sua lunghezza; questo stiramento, che
comporta un notevole allungamento del filo con diminuzione del
diametro sino a 10 volte, ha la funzione di orientare le catene macromolecolari con conseguente incremento di tenacità, di rigidezza,
di resistenza all’usura, di impermeabilità all’acqua e di lucentezza.
I nanocompositi e il tessile
L’introduzione di cariche inorganiche in una matrice polimerica è
da sempre una possibilità per migliorare o modificare alcune proprietà specifiche del polimero (meccaniche, termiche, ottiche ed
elettriche) o per ottenere materiali con nuove funzionalità (ritardo
alla fiamma, proprietà barriera e/o selettività ai gas ecc.).
Un materiale composito è un sistema che associa intimamente
una carica di rinforzo e una matrice polimerica. Questo tipo d’approccio ha portato negli ultimi anni alla ricerca e allo sviluppo dei
materiali nanocompositi, nei quali le cariche introdotte hanno dimensioni dell’ordine dei nanometri (10-9 m). Pertanto, lo sviluppo dei nanocompositi offre per la prima volta la possibilità di migliorare le proprietà delle matrici organiche, sintetiche, artificiali e
naturali, che costituiscono le fibre tessili, mediante l’uso di cariche inorganiche. Infatti, le nanocariche possono essere introdotte
nei polimeri fusi o in soluzione senza pericolo di bloccare i fori
della filiera. Inoltre, le nanocariche possono essere inserite nelle
fibre dei tessuti durante l’operazione di finissaggio, più agevolmente che nel caso di cariche di dimensioni micrometriche.
Le cariche studiate e utilizzate si possono classificare in base al
numero delle dimensioni che rientrano nell’ordine dei nanometri:
• 3D: nanoparticelle, es: nanoparticelle di carbonio o di POSS
(polyhedral oligomeric silsesquioxanes)
• 2D: nanotubi, es: nanotubi di carbonio, nanofibre e whiskers
• 1D: lamelle di spessore nanometrico, come in alcune argille
(fillosilicati) o in idrotalciti
A partire dalla metà degli anni ’90 si è, quindi, realizzata la possibilità di produrre materiali ibridi organici-inorganici, strutture in
cui associare le ottime proprietà dei ceramici (resistenza ad alta
temperatura, rigidità ecc.) alla grande varietà strutturale permessa dalla chimica organica macromolecolare che fornisce materiali
dotati di un rapporto molto favorevole tra proprietà meccaniche
e peso e da una grande facilità di fabbricazione.
Con questi materiali ibridi si possono ottenere straordinarie proprietà meccaniche, barriera e di ritardo alla fiamma, con un contenuto di carica (in genere <6-8%) molto inferiore rispetto ai microcompositi tradizionali in cui le cariche hanno dimensioni al minimo micrometriche (10-6 mm) per i quali miglioramenti nelle
proprietà del materiale vengono ottenuti con livelli di carica decisamente superiori (es. 30%).
L’elevato interesse per i nanocompositi deriva anche dalla possibilità di attribuire simultaneamente al materiale polimerico, con una
sola nanocarica, più funzioni per ottenere le quali in passato occorreva ricorrere a più additivi o cariche diverse. Le potenzialità dei na-
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nocompositi a base di termoplastici sono particolarmente interessanti a livello industriale perché possono essere prodotti utilizzando
gli estrusori ed i processi normalmente impiegati per le operazioni
di miscelazione (compounding) dei compositi tradizionali.
La bassa percentuale di carica utilizzata da un lato migliora la trasformabilità del materiale in tutto il suo ciclo vita, dalla messa in
opera al riciclo, dall’altro limita i costi e non modifica le altre proprietà della matrice polimerica.
Di particolare interesse è la potenzialità dell’utilizzo delle nanocariche come ritardanti di fiamma nelle matrici polimeriche. I polimeri organici sono naturalmente soggetti alla combustione; per
limitare la reazione e, se possibile, arrestarla, si usano degli additivi detti di ritardo alla fiamma che possono intervenire a diversi livelli nel complesso processo di combustione.
Gli additivi più utilizzati attualmente sono principalmente di tre tipi: aromatici alogenati, composti del fosforo e idrossidi inorganici; tra questi i più efficienti e versatili sono quelli alogenati. Negli
ultimi anni, soprattutto a causa degli effetti negativi per l’uomo e
l’ambiente che possono derivare dall’uso di composti alogenati,
sono state proposte normative che tendono alla limitazione del
loro uso e in futuro alla loro eliminazione. Molta attività di ricerca
è stata svolta in questa direzione su sistemi alternativi, quali le nanocariche, che possono essere applicati nel settore dei tessili per
la produzione di nuovi materiali multifunzionali intelligenti-tecnici
con proprietà di ritardo alla fiamma.
Attualmente sono ancora pochi i lavori in letteratura circa la produzione di nuove fibre tessili caricate.
Tessili a matrice polimerica a base di nanocariche
monodimensionali, le argille
Nell’ambito dei materiali nanocompositi per il tessile, sono stati effettuati alcuni studi soprattutto su matrice polimeriche poliammidiche caricate con montmorilloniti commerciali variamente modificate. Il primo lavoro è stato pubblicato nel 2001 ad opera di S.-H.
Wu et al. [2] il quale ha preparato mediante estrusione nanocompositi a base di poliammide 6 (PA6) rinforzata con tre tipi di cariche: fibre di carbonio, fibre di vetro e una montmorillonite commerciale. I risultati dimostrano che le proprietà meccaniche e termiche dei sistemi PA6-argilla sono nettamente superiori a quelle
della PA6 tal quale in termini di temperatura di distorsione del calore, di modulo tensile e a flessione. Inoltre, le proprietà meccaniche dei compositi contenenti l’argilla sono superiori di oltre il 10%
a quelle dei compositi contenenti fibre di carbonio o di vetro. Nel
2002 S. Bourbigot et al. [3] hanno investigato per la prima volta
l’infiammabilità di fibre nanocomposite a base di PA6 e un’argilla
commerciale modificata preparate mediante melt spinning. Tali
studi dimostrano mediante misure al cono calorimetrico che la capacità di rilascio del calore di tali fibre caricate risulta essere ridotta
del 40% rispetto a quella delle fibre tal quali. Questo risultato apre
una promettente strada per nuovi materiali tessili con proprietà di
ritardo alla fiamma. Nel 2006 Li et al. [4] preparano per la prima
volta fibre di PA6 caricate con Cloisite30B® (acquistata alla
SouthernClay, Inc.) anche mediante electrospinning. Tale tecnica
permette di preparare fibre con un diametro regolare anche molto
piccolo (ca. 100nm). Li dimostra che le fibre aventi un diametro
molto piccolo esibiscono un modulo di Young più alto rispetto a fiN E W S L E T T E R
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bre ottenute per melt spinning. E. Marsano et al. [5] hanno preparato fibre nanocomposite a base di polibenzammide e vari tipi di
argille commerciale (Cloisite10A®, 20 A® e 30B®, acquistate alla
SouthernClay, Inc.)) mediante filatura ad umido, mentre P. Persico
et al. [6] preparano fibre nanocomposite mediante melt compounding a base di PA6 e di un’argilla commerciale e di olio di jojoba
per ottenere un tessile a rilascio controllato di essenze profumate
per l’abbigliamento.
Tessili a matrice polimerica a base di nanocariche
bidimensionali, i nanotubi di carbonio (CNTs)
Nel settore del tessile il numero di articoli riguardanti la preparazione e la caratterizzazione di fibre caricate con nanotubi di carbonio a parete singola e/o multipla (SWNTs e MWNTs) è in continua crescita. Recentemente i nanotubi di carbonio hanno attirato
notevole attenzione perché sono considerati ideali rinforzo per le
fibre a causa delle loro eccezionali proprietà meccaniche, per la
bassa densità e l’elevato rapporto di forma. Si suppone, inoltre,
che grazie alle loro caratteristiche conduttive e antistatiche potrebbero essere degli additivi altrettanto utili.
Uno dei primi lavori scientifici è stato pubblicato da R. Sen et al. [7]
e riguarda la preparazione di membrane a base di poliuretani caricati con SWNTs mediante electrospinning. L’analisi TEM evidenzia
l’incorporazione di una piccola frazione di nanotubi di carbonio
orientati parallelamente lungo l’asse delle fibre. Le proprietà meccaniche delle membrane nanocomposite risultano essenzialmente
migliori di quelle non caricate: il modulo tensile delle membrane
caricate è incrementato del 104%. Risultati altrettanto promettenti su fibre di polietilenossido caricate con MWNTs ottenute mediante electrospinning sono stati ottenuti anche da Y. Dror et al.
[8]. Anche W. Chen et al. [9] hanno studiato l’influenza dei
MWNTs sulle proprietà meccaniche di fibre di poliuretano ottenute
mediante melt spinning. Il modulo e la forza tensile delle fibre caricate risultano incrementate di circa 9.3% senza sacrificare la rottura sotto forte elongazione. Questo aspetto risulta di notevole importanza per lo sviluppo e le applicazioni di poliuretani.
Nel caso delle poliammidi non sono stati sviluppati numerosi studi
circa la preparazione di fibre caricate con CNTs fatta eccezione
per una breve comunicazione di W. D. Zhang et al. [10] dove viene descritta la preparazione di fibre a base di PA6 caricate con
MWNTs caratterizzate da buone proprietà meccaniche e per uno
studio effettuato da J. K. W. Sandler [11] circa fibre di poliammide
12 caricata con diverse tipologie di nanotubi di carbonio caratterizzate da differenti gradi di purezza. In questo studio viene valutato il ruolo delle impurezze dei CNTs sulle proprietà meccaniche
e termiche delle fibre preparate.
Nell’ambito delle matrici poliimmidiche, E. J. Siochi et al. [12] hanno sviluppato un nuovo materiale tessile nanocomposito a base di
un termoplastico in polietereimmide, ULTEM®, ad elevate prestazioni caricando basse percentuali di SWNTs (ca. 1%). L’ ULTEM® è
infatti un materiale estremamente performante grazie alla combinazione di un’elevata resistenza alle temperature, di un basso livello di assorbimento dell’umidità e delle eccellenti caratteristiche
dielettriche e viene utilizzato nel settore dell’aeronautica e dell’automobilistica. Lo studio citato dimostra che è possibile preparare
fibre nanocomposite a base di ULTEM® in cui i nanotubi risultano
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allineati con l’asse della fibra. Le proprietà originali del materiale
vengono preservate e l’aggiunta di SWNTs anche in basse concentrazioni fa aumentare il modulo tensile e il carico di snervamento.
R. Haggenmueller et al. [13] dimostrano che è possibile preparare
anche fibre a base di polimetilmetacrilato caricate con SWNTs caratterizzate da eccezionali proprietà meccaniche ed elettriche.
Nel caso di matrici poliolefiniche sono state preparate sia fibre a
base di polietilene che di polipropilene. Fibre a base di polietilene
caricate con 5 % di MWNTs sono state preparate mediante gelspun dal gruppo di S. Ruan [14]. Tali fibre presentano un incremento del 18.8% in termini di carico di snervamento e del 15.4%
di duttilità a confronto di fibre non caricate. Inoltre, le fibre caricate sono caratterizzate da un incremento del 44.2% in termini
di energia a rottura. Infine, per quanto riguarda le fibre a base di
polipropilene sono stati effettuati studi su fibre contenenti fibre di
carbonio [15] o SWNTs [16]. Nel caso di fibre di polipropilene caricate con SWNTs T. E. Chang dimostra che il modulo di Young triplica per l’aggiunta dell’1% (in peso) di nanotubi.
Tessili a matrice polimerica a base di nanocariche
tridimensionali, i POSS
Tra le nanocariche di tipo 3D, per le quali tutte e tre le dimensioni
sono nanometriche, meritano particolare attenzione i POSS [17].
Sebbene i POSS siano stati isolati per la prima volta nel 1946 e il
loro studio sia stato sviluppato dagli anni ’60, la svolta decisiva
nell’interesse verso tali materiali è arrivata all’inizio degli anni ’90
grazie alle ricerche di Air Force Research Laboratories presso la
base aerea americana di Edwards, California. L’idea dei ricercatori
americani fu quella di utilizzare i POSS per preparare nuovi materiali ibridi con proprietà chimico-fisiche intermedie tra i polimeri e
i ceramici. Particolare interesse era dedicato alla possibilità di ottenere materiali con un’alta temperatura di utilizzo e buona resistenza all’ossidazione pur conservando la leggerezza, la tenacità
e la processabilità tipiche dei materiali polimerici.
Da questo gruppo di ricerca nel 1998 è nata Hybrid PlasticsTM,
società privata che è attualmente il principale se non l’unico produttore mondiale di POSS. In questi anni è stata dedicata particolare attenzione agli ibridi contenenti POSS, basati sulle principali
famiglie di polimeri esistenti, sia termoplastici che termoindurenti
[19, 20]. Grande interesse è stato rivolto ad alcune applicazioni
speciali, in particolare nel settore aerospaziale: ibridi poliimmidePOSS sono impiegati, dall’agosto 2001, in alcune parti della stazione spaziale internazionale.
Tra le applicazioni dei nanocompositi oggi ritenute più interessanti si trova certamente il ritardo alla fiamma dei polimeri. In questo
campo i POSS hanno attirato un certo interesse legato alla possibilità di produrre ad alte temperature una fase ceramica (silice e/o
ossicarburo di silicio) inerte anche alle alte temperature, che protegge il polimero dall’azione della fiamma .
La possibilità di ottenere una dispersione nanometrica ed uniforme di particelle di POSS nel polimero, permette di ottenere, a seguito dell’ablazione del polimero in superficie durante la combustione, uno strato di silice anche con una piccola percentuale di
POSS. Negli ultimi anni, oltre a estesi studi su nanocompositi a
base di argille, bohemiti, nanotubi e nanofibre di carbonio, presso i laboratori del Centro di Cultura per l’Ingegneria delle Materie
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Plastiche ci si è occupati attivamente anche della preparazione e
caratterizzazione di nanocompositi a matrice polimerica contenenti POSS e della caratterizzazione delle loro proprietà termiche
e di combustione per il ritardo alla fiamma [21-24].
Nella preparazione dei nanocompositi è stata data particolare attenzione allo studio della compatibilità polimero-POSS in funzione del tipo di sostituente organico –R. Un articolato studio su sistemi polipropilene-POSS ha mostrato come la solubilità della carica dipenda strettamente dalla lunghezza della catena alchilica
–R sul POSS; mentre con -R = metile si ottengono microcompositi
già al 3% di carica, con catene più lunghe (R= isobutile o isottile)
è possibile ottenere dei nanocompositi.
I risultati di resistenza in termo-ossidazione e di ritardo alla fiamma dei nanocompositi polimero-POSS sono positivi, proprio grazie alla formazione di uno strato ceramico superficiale, chiaramente osservabile sui provini dopo una combustione interrotta.
In letteratura è presente un unico caso di studi circa fibre a base di
polipropilene e POSS preparate via melt spinning ad opera di S.
Bourbigot et al. [25]. Questo lavoro ha investigato la possibilità di
preparare fibre contenti POSS come ritardanti alla fiamma per applicazioni nel tessile: i POSS hanno un effetto stabilizzante sulla
matrice polimerica in termini di aumento del tempo di ignizione.
Questi studi, comunque, sono ancora in corso di sviluppo e poiché sembrano estremamente promettenti aprono la possibilità di
utilizzare i POSS come nuovi additivi per il ritardo alla fiamma per
produrre nuovi tessili intelligenti e tecnici per applicazioni mirate.
Fibre naturali e nanocariche
Attualmente le ricerche nel settore dei nanocompositi a base di fibre naturali, come il cotone, sono ancora poco sviluppate. La letteratura scientifica presenta un numero esiguo di lavori in merito.
L’unico gruppo di ricerca attualmente impegnato nello sviluppo di
nanocompositi a base di cotone e/o cellulosa è l’ Agricultural Research Service of the US Department of Agricolture (USDA-ARS).
Leslie White [26] del Cotton Textile Chemistry Research Unit of
the Southern Regional Research Center in New Orleans (Lousiana) ha preparato fibre nanocomposite a base di cotone e argilla
con proprietà di ritardo alla fiamma. Il materiale risultante presenta prestazioni performanti nel campo tessile per il ritardo alla
fiamma nella produzione di materiali protettivi per la sicurezza individuale e per rivestimenti interni di case ed edifici. Tale materiale è coperto da brevetto [27].
Fibre artificiali e nanocariche
Il Centro di Cultura per l’Ingegneria delle Materie Plastiche in collaborazione con BembergCell S.p.A. sta effettuando uno studio su fibre artificiali ottenute mediante filatura ad umido: l’attenzione è
stata focalizzata su fibre di acetato di cellulosa caricate con differenti tipologie di montmorilloniti. Lo scopo del lavoro è quello di
migliorare le proprietà prestazionali delle fibre (filabilità, tenacità,
allungamento, resilienza e lavabilità) e funzionali (idrorepellenza,
conduttività, comportamento antifiamma, comportamento antibatterico, termoregolazione) delle stesse. L’analisi morfologica ha
dimostrato una buona dispersione omogenea della carica all’interno della fibra, ma le proprietà meccaniche effettuate al dinamometro non hanno ancora evidenziato miglioramenti significativi [28].
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Bibliografia
[1] Studio “Mercato Cina 2005”: il tessile tecnico e innovativo,
http://www.texclubtec.it/pubblicazioni.asp
[2] S.-H. Wu, F.-Y. Wang, C.-C. M. Ma, W.-C. Chang, C.-T. Kuo, H.-C. Kuan, W.-J.
Chen, Mater. Lett. 2001, 49, 327
[3] S. Bourbigot, E. Devaux, X. Flambard, Polym. Degrad. Stab. 2002, 75, 397
[4] L. Li, L. M. Bellan, H. G. Craighead, M. W. Frey, Polymer 2006, 47, 6208
[5] E. Marsano, F. Azzurri, P. Corsini, Macromol. Symp. 2006, 234, 33
[6] P. Persico, C. Carfagna, P. Musto, Macromol. Symp. 2006, 234, 147
[7] R. Sen, B. Zhao, D. Perea, M. E. Itkis, H. Hu, J. Love, E. Bekyarova, R. C.
Haddon, Nano Lett. 2004, 4, 459
[8] Y. Dror, W. Salala, R. L. Khafin, Y. Cohen, A. L. Yarin, E. Zussman, Langmuir
2003, 19, 7012
[9] W. Chen, X. Tao, Y. Liu, Compos. Sci. Technol. 2006, 66, 3029
[10] W.D. Zhang, L. Shen, I.Y. Phangh, T. Liu, Macromolecules 2004, 37, 256
[11] J.K.W. Sandler, S. Pegel, M. Cadek, F. Gojny, M. van Es, J. Lohmar, W.J. Blau, K.
Sculte, A.H. Windle, M.S.P. Shaffer, Polymer 2004, 45, 2001
[12] E. J. Siochi, D. C. Working, C. Park, P. T. Lillehei, J. H. Rouse, C. C. Topping, A. R.
Bhattacharyya, S. Kumar, Composites Part B 2004, 35, 439
[13] R. Haggenmueller, H.H. Gommans, A.G. Rinzler, J.E. Fisher, K.I. Winey, Chem.
Phys. Lett. 2000, 330, 219
[14] S. Ruan, P. Gao, T.X. Yu, Polymer 2006, 47, 1604
[15] S. Kumar, H. Doshi, M. Srinivasaro, J.O. Park, D.A. Schiraldi, Polymer 2002, 43,
1701
[16] T.E. Chang, L.R. Jensen, A. Kisliuk, R.B. Pipes, R. Pyrz, A.P. Sokolov, Polymer
2005, 46, 439
[17] P.G. Harrison, J. Organomet. Chem. 1997, 542, 141
[18] http://www.hybridplastics.com
[19] C.U. Pittman Jr., G.Z. Li, H. Ni, Macromol. Symp. 2003, 196, 301
[20] G. Li, L. Wang, H. Ni, C.U. Pittman Jr., J. Inorg. Organomet. Polym., 2001, 11,
123
[21] A. Fina, D. Tabuani, A. Frache, G. Camino, Polymer 2005, 46, 7855
[22] A. Fina, D. Tabuani, A. Frache, E. Boccaleri, G. Camino “Isobutyl POSS thermal
degradation” In “Fire Retardancy of Polymers: New Applications of Mineral
Fillers” Le Bras M., Wilkie C., Bourbigot S., Duquesne S., Jama C., editors.,
Chapter 15, page 202-219, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK,
2005
[23] M. Pracella, D. Chionna, A. Fina, D. Tabuani, A. Frache, G. Camino, Macromol.
Symp. 2006, 234, 59
[24] A. Fina, D. Tabuani, F. Carniato, A. Frache, E. Boccaleri, G. Camino,
Thermochim. Acta 2006, 440, 36
[25] S. Bourbigot, M. Le Bras, X. Flambard, M. Rochery, E. Devaux et J.Lichtenhan Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes - Application To Flame Retardant
Textile « Fire Retardancy of Polymers: New Applications of Mineral Fillers »,
Edité par M. Le Bras, S. Bourbigot, S. Duquesne, C. Jama et C.A. Wilkie, Publié
par : Royal Society of Chemistry, pp. 189-201, 2005
[26] L. A. White, J. Appl. Polym. Sci. 2004, 92, 2125
[27] US Department of Agricolture, US Patent number: 6,893,492, 05/17/2005
[28] NanotecIT, Newsletter Dicembre 2005, pg. 9
Contatti
Jenny Alongi
Centro di Cultura per l’Ingegneria delle Materie Plastiche c/o Politecnico di
Torino sede di Alessandria
Viale Teresa Michel, 5 – 15100 Alessandria. e-mail: [email protected]
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Metal-Polymer Nanocomposites:
new materials for advanced
functional applications
G. Carotenuto, F. Nicolais
Institute of Composite and Biomedical Materials. National Research Council,
Napoli
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tomic clusters of transition metals embedded into polymeric
matrices represent a very attractive class of materials which
combine properties belonging to the nanometer sized metal phase
(such as certain magnetic, electronic, optical, or catalytic properties) and the polymer phase (such as processability and film-forming properties). By the careful selection and combination of both
components, tailor-made functional materials exhibiting unique
characteristics can be obtained, with the advantage of using the
well-established, low cost technologies available for polymer processing, such as printing, spraying, or spin-coating.
Basic concepts
A nanocomposite is a material made of two or more phases one
of which has at least one dimension in a nanometric size range.
Amorphous linear polymers, like optical plastics (eg, polystyrene,
poly(methyl methacrylate)) and conductive polymers are the most
frequently used. About the metallic filler, very small clusters and
nano-particles with a pseudo-spherical shape are frequently employed. The use of nano-rods and nano-wires has also been described. In these materials, the polymer has the function of protecting the nanostructures and allowing their manipulation, whereas the nano-sized filler provides the polymeric matrix with unique properties coming from “small-size” effects (ie, mesoscopic
properties). To allow the appearance of mesoscopic properties,
the nano-particle size is required to be very small; usually a dimension less than 30nm is necessary for most metallic materials.
The properties of nanometric particles strictly depend on their microscopic structure (chemical composition, shape, size, percentage of defects, microstrain concentration, etc). Because of high
surface chemical reactivity, metal clusters can be easily oxidized or
contaminated by nucleophilic molecules. The surface reactivity of
small clusters is so high that even noble metals (eg, Pt, Pd, Ag)
can be oxidized by air. For such a reason the nanoparticles need
to be passivated before their embedding in polymers.
Classification
Nanocomposites are biphasic materials that can be classified on
the basis of their microstructure by the selfconnectivity concept,
that is the number of space directions (X, Y, Z) in which each phase inside the composite physically contacts itself. Like in macroand micro-composite systems, each phase in a nano-composite
material can be locally self-connected in zero, one, two, or three
dimensions. Therefore, inside a biphasic system (n = 2) there are
10 different self-connectivity patterns: (0–0), (1–0), (2–0), (3–0),
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(1–1), (2–1), (3–1), (2–2), (3–2), and (3–3). The first number in the
notation represents the physical connectivity of one of the two
phases and the second number refers to connectivity of the other
one.
Properties of nanosized metals
Nanosized metals are characterized by novel thermodynamic,
chemical, catalytic, optical, magnetic, and transport properties
which are much different from those of corresponding massive
metals. The first small-size effect which has been observed for
metals is the change in the melting point.
Nanometer-size crystals melt at much lower temperatures than
extended ones. Several interesting chemical properties arise as
the grain size of a metal is decreased to a nanometer-size range
(eg, enhanced reactivity, stoichiometric behavior of heterogeneous reactions, new reaction routes). If the size of a cubic crystal
is decreased from 100nm down to the 3-5nm range, the fraction
of atoms contained in edge sites as compared to those contained
in basal planes increases to 70%. The consequence of this observation is that as the crystal size decreases, the fraction of atoms
located in low coordination sites increases sharply, which inherently imparts a higher chemical reactivity to such materials (activated metals). High surface areas and intrinsically high surface
reactivities of hyperfine reactants allow surface reactions to approach stoichiometric conversion. The properties of nanosized
metals in heterogeneous catalysis are well established, since heterogeneous catalysts represent one of the pioneering fields of
nanotechnology.
The increasing portion of surface atoms with decreasing particle
size, compared with bulk metals, makes small metal particles as
highly reactive catalysts, since surface atoms are the active centers for catalytic elementary processes. Among the surface
atoms, those sitting on the crystal edges and corners are more
reactive than those on basal planes. The percentage of edge and
corner atoms also increases with decreasing size and this is the
reason for the enhanced catalytic activity (ie, supercatalytic effect)
and different selectivity of very small metal catalysts. If metal particles become very small, reaching the nanometer-size scale, a color may occur. This is due to a collective electron plasma oscillation (plasmon) that is coupled to an external transverse electromagnetic field through the particle surface. Far-IR luminescence is
another optical phenomenon frequently observed with nanosized metals. For magnetic materials such as Fe, Co, and Ni, the
magnetic properties are size-dependent. In particular, the coerci-
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vity force Hc needed to reverse an internal magnetic field within
the particle changes with particle size and it is maximum for single-domain particles. Further, the strength of the internal magnetic field of a single particle can be size dependent. Giant magnetostriction, magnetoresistivity, and magnetocaloric effects represent further examples of new properties arising from the small size of magnetic domains.
Also transport properties, which are strictly related to the electronic structure of a metal particle, critically depend on size. For
small particles, the electronic states are not continuous, but discrete, because of the confinement of electron wave function.
Consequently, also properties like electrical and thermal conductivity may exhibit quantum size effects.
Preparation methods
In Situ Methods
A simple, direct, and versatile in situ method was proposed by
Watkins and McCarthy. In this method, an organometallic precursor is dissolved in supercritical fluid (SCF) carbon dioxide and
infused into a solid polymer as SCF solution. Chemical or thermal reduction of the precursor to the zero-valence metal either
in the presence of SCF or subsequent to its removal produces
metal domains within the solid polymer matrix. Such a technique
has been used in the synthesis of nanoscale platinum clusters
embedded into poly(4-methyl-1-pentene) and poly(tetrafluoroethylene), using dimethyl(cyclooctadiene)Pt(II) as metal precursor. Coupled with manipulation of reaction rates, SCFs offer unprecedented control over composite composition and morphology. Bronstein and co-workers reported an in situ method for
the preparation of polymer-cobalt nanocomposites by mixing
Co2(CO)8 with a polyacrylonitrile copolymer or an aromatic
polyamide in dimethylformamide (DMF). The cobalt carbonyl interacts with DMF giving the complex [Co(DMF)6]2+[Co(CO)4]2-,
which is then converted to nanodispersed Co particles by thermolysis. Metal/polymer nanocomposites were prepared by Chen
and co-workers using dispersion of metal chlorides in polyurethane. Both polyurethane and metal salts were dissolved in
N,N-dimethylacetamide, followed by film casting and reduction
of the metal salts by sodium borohydrate. The metal particle size
depended on the type of metal salt used and on its concentration.
Ex Situ Methods
Because of the high optical purity that can be achieved in the final product, the ex situ synthesis of metal/polymer nanocomposites is a very attractive technique, especially in the preparation of
materials for optical applications. The particulate material of the
required size, as obtained by a solution chemistry route (alcoholic
reduction, polyol process, etc.), is stabilized by legand chemisorption (eg, thiols) in order to reduce their surface reactivity and tendency to agglomeration, and then it is incorporated into a castable polymeric matrix. Usually, the passivated nanoparticles are dispersed into a liquid monomer–initiator mixture (eg, styrene or
methyl methacrylate activated by benzoyl peroxide), which is
then thermally polymerized.
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Characterization techniques
For the comprehension of mechanisms involved in the appearance of novel properties in polymer-embedded metal nanostructures, their characterization represents the fundamental starting
point. The microstructural characterization of nanofillers and nanocomposite materials is performed mainly by transmission electron microscopy (TEM), large-angle X-ray diffraction (XRD), and
optical spectroscopy (UV–vis). Of the many techniques which have been used to study the structure of metal/polymer nanocomposites, TEM has undoubtedly been the most useful. Metal clusters are characterized by the surface plasmon resonance, which
is an oscillation of the surface plasma electrons induced by the
electromagnetic field, and consequently their microstructure can
be indirectly investigated by optical spectroscopy (UV–Vis spectroscopy). The characteristics of this absorption (shape, intensity,
position, etc) are strictly related to the nature, structure, topology,
etc of the cluster system.
Applications
Because of the plasmon surface absorption band, atomic clusters
of metals can be used as pigments for optical plastics. The color
of the resulting nanocomposites is light-fast and intensive, and
these materials are perfectly transparent, since the cluster size is
much lower than light wavelength. Gold, silver, and copper can
be used for color filter application. Also UV absorbers can be made for example by using Pd clusters. The plasmon surface absorption frequency is modulated by making intermetallic particles (eg,
Pd/Ag, Au/Ag) of adequate composition. As shown in Figure 1,
polymeric films containing uniaxially oriented pearl-necklace type
of arrays of nanoparticles exhibit a polarization-dependent and
tunable color. The color of these systems is very bright and can
change strongly, modifying the light polarization direction. These
materials are obtained by dispersing metal nanoparticles in polymeric thin films and subsequently reorganizing the dispersed
phase into pearl-necklace arrays by solid-state drawing at temperature below the polymer melting point. The formation of these
arrays in the films is the cause of a strong polarization-direction
dependent color which can be used in the fabrication of liquidcrystal color display and special electrooptical devices. Surface
plasmon resonance has been used to produce a wide variety of
optical sensors, eg, systems which are able to change their color
in presence of specific analytes. These devices can be used as sensors for immunoassay, gas, and liquid. Metals are characterized
by ultrahigh/low refractive indices and therefore they can be used
to modify the refractive index of optical plastics. Ultrahigh/low refractive index optical plastics can be used in the waveguide technology (eg, planar waveguides and optical fibers). Plastics doped
by atomic clusters of ferromagnetic metals show magneto-optical properties (ie, when subject to a strong magnetic field, they
can rotate the vibration plane of a plane-polarized light) and therefore they can be used as Faraday rotators. These devices have a
number of important optical applications (eg, magneto-optic modulators, optical isolators, optical shutters). Nanosized metals (eg,
gold, silver) have attracted much interest because of the nonlinear optical polarizability, which is caused by the quantum confinement of the metal’s electron cloud. When irradiated with light
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above a certain threshold power, the optical polarizability deviates from the usual linear dependence on that power. By incorporating these particles into a clear polymeric matrix, nonlinear optical devices can be made in a readily processable form. These materials are used to prepare a number of devices for photonics and
electrooptics. Contact-free dispersion of noble metal clusters in
polymer can be also used as nonporous catalytic membranes. Traditionally, nonporous catalytic separation layers are composed of
palladium or palladium alloy foils. Reduction in thickness by metal
film deposition on special supports increases the hydrogen permeability and reduces the costs for the precious metal. Polymeric
matrix filled by a catalytic nanosized metal offers in addition to
the above advantages, the possibility of using the catalytic properties of nanoscale metal catalysts.
Fig. 1 - TEM-micrographs showing the microstructure of different silverpolystyrene nanocomposite samples.
One of the most important characteristics of polymers filled by
metal microclusters is their ability to absorb microwave radiation,
producing heat. These plastic materials can be processed by using
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new technologies based on the microwave heating and can be
used for food packaging, microwave shielding, RADAR camouflage, plastic welding by microwaves, etc. Metal/polymer nanocomposites can have many other important applications. For example, nanoparticles embedded into poly(vinylpyrrolidinone) can be
used for the electroless plating of polymeric, ceramic, and semiconductor substrates. These materials have also been used for
the preparation of “smart” systems that experience a reversible
alteration of their properties upon exposure to light. They are
used as infrared barriers against exposures to intense solar light
or fires.
Contatti
G. Carotenuto
Institute of Composite and Biomedical Materials. National Research Council,
Napoli
Piazzale Tecchio, 80 - 80125 Napoli (Italy)
e-mail: [email protected]
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Sorgenti compatte di raggi X
realizzate con nanotubi
di carbonio
M. Lucci, S. Orlanducci , V. Sessa E.Tamburri, ,M. L. Terranova ,
F. Toschi
MINASlab, Università di Roma “Tor Vergata” and INFN, Via della Ricerca
Scientifica 1, 00133 Roma, Italia
G. Cappuccio, D. Hampai,
INFN-LNF, Via E. Fermi 40, 00044 Frascati, Italia
A. Ciorba ,M.Rossi.
Dip. di Energetica , Università di Roma “La Sapienza”, via Scarpa 16, 00100
Rome, Italia
Introduzione
e eccellenti caratteristiche di emissione di campo (field emission:
F.E.) dei nanotubi di carbonio [1,2] hanno portato a proporre
questo materiale quale efficiente emettitore di elettroni da utilizzare in varie applicazioni tecnologiche avanzate che richiedono l’utilizzo di catodi “freddi”, dai FED (Field Emission Displays) alle sorgenti di elettroni per tubi a raggi X.
Rispetto alle sorgenti termoioniche convenzionali [3] che lavorano ad alta temperatura e richiedono un alto vuoto, un catodo basato su nanotubi offre vantaggi significativi, quali una bassa temperatura di lavoro (temperatura ambiente), condizioni di vuoto
meno stringenti e tempi di risposta veloci [4]. Inoltre i catodi freddi basati sulla F.E. da nanotubi offrono enormi potenzialità in termini di risoluzione spaziale e di miniaturizzazione del dispositivo
[5,6].
Presso il MINASlab, nell’ambito degli studi sulla F.E da nanostrutture di C [7-8], è stato realizzato e provato un prototipo di sorgente di raggi X che utilizza come emettitori di elettroni punte
metalliche ricoperte da nanotubi a parete singola (SWNT) [9].
L
Preparazione del catodo e caratterizzazione della emissione
di campo
La sintesi dei nanotubi di carbonio viene effettuata presso il MINASlab con la tecnica di “Chemical Vapour Deposition” (CVD),
utilizzando apparati CVD a filamento caldo (HF-CVD) e a microonde (MW-CVD) [10].
I nanotubi, a parete singola o a parete multipla, vengono depositati su substrati con differenti geometrie, su substrati litografati e
su fili metallici. In questa ricerca sono stati utilizzati come substrati fili di W (diametro: 200 e 300 µm). Il processo di ricopertura
delle punte metalliche con nanotubi è un processo a due fasi. Durante la prima si ricopre il filo con uno strato di nanoparticelle di
ferro che agiscono da catalizzatore; successivamente, nella stessa
camera di reazione, vengono immessi i reagenti (idrocarburi, nanoparticelle di C, idrogeno). La temperatura di processo è di 800900° C, la pressione nel reattore è di 30 - 40 Torr, la durata del
processo va da 5 a 15 minuti . La foto di un filo di W dopo il processo di ricopertura della punta è riportata in Fig.1. Le caratterizzazioni effettuate tramite microscopia elettronica a emissione di
campo (FE-SEM) e spettroscopia micro-Raman hanno evidenziano un rivestimento omogeneo formato da fasci di nanotubi a parete singola (SWNT) allineati perpendicolarmente al substrato
(Fig. 2).
Le misure di F.E. vengono effettuate usando uno strumento costruito ad hoc per lo studio dei materiali nanostrutturati. Il sistema consente di controllare in modo estremamente preciso la distanza anodo-catodo ed è idoneo allo studio della emissione sia
da catodi planari che da punte (Fig. 3). Specifiche metodologie
analitiche permettono di valutare la reale area di emissione dei
campioni.
Le misure di field emission effettuate su vari depositi di nanotubi
prodotti nei nostri laboratori hanno evidenziato che l’emissione
segue in generale la legge di Fowler-Nordheim (Fig. 4) anche se
sono stati identificati comportamenti emettitivi specifici per differenti morfologie dei depositi. La caratteristica saliente che vogliamo sottolineare è l’elevata corrente di emissione (dell’ordine della
decina di µA per le punte ) che si ottiene anche con bassi valori di
campo. Infatti il campo elettrico di soglia per l’emissione di 1 nA è
tipicamente di 10-15 V/µm per i catodi planari , di 1 V/µm per le
punte.
Fig. 1 - Immagine ottica di un filo di W ricoperto di nanotubi.
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Prototipo di sorgente miniaturizzata per a raggi X
I fili di tungsteno ricoperti di SWNT sono stati utilizzati come catodi per la fabbricazione di un dispositivo compatto in grado di produrre radiazione X utilizzando come bersaglio una lamina di alluminio.
I componenti principali del prototipo sono il catodo a nanotubi ed
una lamina sottile di Al utilizzata sia come anodo che come chiusura della camera, in modo da evitare l’uso della tipica finestra di
berillio (Fig. 5). Il dispositivo è racchiuso in una camera di acciaio
(4 x 6 cm) e tenuto in condizioni di medio vuoto (10-5 - 10-6
mbar). All’anodo, costituito dalla lamina di Al, viene applicata un
potenziale di accelerazione fino a 6 KV.
Fig. 2 - Immagine FE-SEM di SWNT depositati su filo di W
Fig. 3 - Schema a blocchi dell'apparato per misure di "field emission" da
catodi con geometria a punta
Fig. 5 - Foto e schema della sorgente di raggi X.
Fig. 4 - Corrente emessa in funzione del campo elettrico applicato e FowlerNordheim plot per un tipico catodo a punta.
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freddi particolarmente efficienti, che possono operare in un vuoto di medio livello, che non necessitano di raffreddamento e che
sono caratterizzati da tempi veloci di risposta. Questi fattori li rendono idonei alla fabbricazione di dispositivi compatti e facilmente
utilizzabili anche in situazioni ed ambienti non convenzionali.
Inoltre rendono possibile la fabbricazione di sistemi formati da
una serie di catodi miniaturizzati in grado di focalizzare più fasci
su uno stesso mini-micro-oggetto e di ottenere la ricostruzione di
una immagine in 3D tramite “X-ray scanning “ [11,12].
Le applicazioni previste per tali sorgenti vanno dalla microscopia
X in applicazioni di diagnostica bio-medica alla litografia X per usi
industriali (nano-meccanica), dalla micro-diffrattometria alla micro-fluorescenza X nel settore dei beni culturali e della diagnostica ambientale mediante apparati portatili per misure “in situ”.
Bibliografia
Fig. 6 - Immagine prodotta da radiazione X su una lastra fotografica Polaroid
(tempo di esposizione circa 10’).
Fig. 7 - Spettro in energia ottenuto tramite un detector di NaI. E’ ben evidente
la riga K· dell’alluminio.
La generazione di radiazione X si e’ posta in evidenza utilizzando
una pellicola Polaroid posizionata di fronte alla lamina di Al, a distanze comprese tra 5 e 15 cm . Un tipico “spot” è presentato in
Fig 6 . La misura della radiazione emessa è stata effettuata tramite uno scintillatore NaI interfacciato con un multicanale. In fig. 7 è
mostrato lo spettro in energia prodotto dalla nostra sorgente: sono evidenti le righe caratteristiche (K· e K‚) dell’alluminio.
Esperimenti di produzione di radiazione X sono stati effettuati
utilizzando, oltre a punte di W, anche punte di Ta, Mo ed acciaioinox, in forma di fili di diametro pari a 300 µm, ricoperti sempre di
SWNT. Le prove effettuate sui vari catodi a punta dimostrano che
l’emissione è continua e costante per oltre 72 ore.
Sono previsti miglioramenti strutturali della sorgente, e l’utilizzo
di altri metalli , quali il rame, in grado di generare radiazioni X di
energia più elevata. Attualmente e’ in corso la messa a punto di
una configurazione più complessa, che prevede l’utilizzo di una
griglia interposta fra anodo e catodo per il controllo della corrente emessa dai nanotubi e quindi della intensità della radiazione-X
prodotta.
Questo studio di fattibilità ha dimostrato che il deposito di nanotubi di C su fili metallici micrometrici permette di ottenere catodi
1.
A.G. Rinzler, J.H. Hafner, P. Nikolaev, P. Nordlander, D. T. Colbert, R.E.
Smalley, L. Lou, S.G. Kim, D. Tomaánek, , Science, 269, 1550 (1995).
2. J.-M. Bonard, H. Kind, T. Stöckli, L.-O. Nilsson,, Solid-State Electronics 45
(6), 893 ( 2001).
3. L. W. Swanson and AE .Bell , Adv. Electron. Electron Phys., 32, 193 (1973)
4. N. De Jonge, J.-M. Bonard,, Philosophical Transactions: Mathematical,
Physical and Engineering Sciences (Series A), 362 (1823), 2239 ( 2004).
5. Y. B. Zhang, S. P. Lau, L. Huang, and M. Tanemura, , Appl. Phys. Lett. 86,
123115-1 ( 2005).
6. Haga, S. Senda, Y. Sakai, Y. Mizuta, S. Kita, and F. Okuyama, , Appl. Phys.
Lett. 84, 2208 ( 2004).
7. F.Brunetti, A.Di Carlo, R.Riccitelli, A.Reale, P.Regoliosi, M.Lucci, A.Fiori,
M.L.Terranova, S.Orlanducci, V.Sessa, A.Ciorba, M.Rossi, M.Cirillo, V.Merlo,
P.Lugli and C.Falessi: Proc SPIE Nanotechnology II , ed. P.Lugli, L.B.Kish,
J.Mateos , vol.5838 (SPIE, Bellingham,WA, 2005) p. 154-161
8. Brunetti, P.Lugli, R.Riccitelli, E.Petrolati, L.Von Neumann, C.Paoloni,
A.Reale, A.Di Carlo, A.Fiori, S.Orlanducci, F.Toschi, E.Tamburri,
M.L.Terranova, V.Sessa, A.Ciorba, M.Cirillo, V.Merlo: Proc.IEEE Nano-2006
Cincinnati (Ohio)
9. V.Sessa, A.Ciorba, A.Fiori, M.Lucci, S.Orlanducci, M.L.Terranova,
G.Cappuccio, D.Hampai, S.Cialdi and M.Rossi: Proc.SPIE Channeling 2006 ,
ed. S.Dabagov (SPIE, Bellingham ,WA ,2006) in stampa
10. S. Orlanducci, V. Sessa, M.L. Terranova, M. Rossi, D. Manno, Chem. Phys.
Lett. 367, 109 ( 2003).
11. G. Z. Yue, Q. Qiu, Bo Gao, Y. Cheng, J. Zhang, H. Shimoda, S. Chang, J. P. Lu,
and O. Zhou, Appl. Phys. Lett. 81, 355 ( 2002).
12. J. Zhang, G. Yang, Y. Cheng, B. Gao, Q. Qiu, Y. Z. Lee, J. P. Lu and O. Zhou,
Appl. Phys. Lett. 86, 184104-1 (2005).
Contatti
Maria Letizia Terranova
MINASlab
Università di Roma Tor Vergata
Via della Ricerca Scientifica,
00133 Roma
e-mail: [email protected]
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Notizie in breve
Lettera Aperta al Governo sulle Nanotecnologie
Primavera in Giappone
AIRI/Nanotec IT si è fatto promotore dell’invio di una lettera aperta al Presidente del Consiglio ed ai Ministri di Università e Ricerca,
Sviluppo Economico, Salute, Ambiente, Funzione Pubblica e Innovazione con la quale è stata sollecitata l’attivazione di una Iniziativa Nazionale per le Nanotecnologie (INN) volta ad accelerare
in Italia lo sviluppo e l’applicazione delle nanotecnologie che contribuisca a favorire la crescita e l’innovazione del sistema Paese e
ad innalzarne il posizionamento competitivo.
Questa iniziativa, analoga ad altre iniziative dello stesso tipo presenti in numerosi paesi, a cominciare dagli USA, ma presente anche in paesi come Israele, Cina o Corea del Sud, può consentire di
mobilizzare, traguardando sul lungo periodo, risorse economiche
adeguate, di razionalizzare l’uso di queste risorse, di orientare
l’attività verso obiettivi prioritari condivisi. In questo modo l’impegno in Italia nelle nanotecnologie, già significativo, si potrebbe
tradurre piu’ facilmente in vantaggio competitivo, ma si favorirebbe anche uno sviluppo responsabile di queste tecnologie
emergenti.
L’esigenza della creazione di una iniziativa nazionale per le nanotecnologie, che AIRI/Nanotec IT da tempo caldeggia, è condivisa
sia nell’ambito del mondo delle imprese che della ricerca e delle
Istituzioni pubbliche ed importanti esponenti di queste organizzazioni hanno deciso di sottoscrivere la lettera suddetta auspicando
l’avvio di tale iniziativa al più presto.
Con la collaborazione delle istituzioni italiane presenti in Giappone (Istituto per il Commercio Estero, Agenzia Nazionale per il Turismo, Istituto Italiano di Cultura, Camera di Commercio Italiana,
Banca d’Italia) e con l’appoggio di sponsors pubblici e privati italiani e giapponesi, il Ministero degli Affari Esteri (MAE) con l’Ambasciata d’Italia a Tokyo, ha organizzato la grande manifestazione
promozionale “Primavera Italiana 2007: L’arte del vivere e del
creare” (http://sedi.esteri.it/PrimaveraItaliana2007/).
Primavera Italiana 2007 si svolgera’ da marzo a giugno del prossimo anno con oltre 200 eventi in programma in tutto il Giappone.
Nello stesso periodo sono previste visite di esponenti del Governo
italiano, a testimonianza dell’impegno del Paese a intensificare le
relazioni con il Giappone anche sul piano politico.
Nell’ambito di tale iniziativa, nei giorni 17-18 maggio 2007, sé
stato organizzato, con la collaborazione del CNR ed ENEA, l’evento “Dalle Micro alle Nanotecnologie” per facilitare e rafforzare la
collaborazione tra i due Paesi in questo particolare settore.
AIRI/Nanotec IT fa parte del Comitato Scientifico e dà il suo contributo alla promozione e organizzazione dell’evento.
Tale evento sarà articolato in un workshop ed una esposizione di
1/2 giorni durante i quali, attraverso interventi italiani e giapponesi, saranno illustrati sia le capacità di ricerca esistenti nei due
paesi sia le iniziative di collaborazione già in corso, con l’obiettivo
di rafforzare i legami esistenti e favorire nuove collaborazioni, di
ricerca ma non solo. La partecipazione di PMI, che puo’ avvenire
anche in maniera indiretta attraverso la distribuzione di materiale
informativo e multimediale, è fortemente auspicata.
Per preparare la trasferta ed raccogliere gli eventuali contributi è
stato deciso di organizzare, nei giorni 30-31 gennaio 2007 un
workshop presso la sede del CNR di Roma. Quanti sono interessati a partecipare al workshop ed eventualmente alla missione in
Giappone possono contattare Nanotec IT per informazioni e modalità di partecipazione.
Di seguito sono indicati quanti ad oggi hanno sottoscritto la lettera, ma altre adesioni sono attese.
per AIRI - Renato Ugo, Presidente
A.P.E Research - Stefano Prato, Direttore R&S
CBM - Consorzio Biomedicina Molecolare- Maria Cristina
Pedicchio, Presidente
CNR, Dipartimento Progettazione Molecolare – Sesto Viticoli, Direttore
CRFiat e Elasis - Nevio Di Giusto, Amministratore Delegato
Centro Sviluppo Materiali - Roberto Bruno, Amministratore Delegato
EniTecnologie - Ugo Romano, Presidente e Amministratore Delegato
Hitech2000 (e Api Catania) - Carlo G. Campisano, Presidente (e VP R&I)
INSTM - Dante Gatteschi, Direttore
ISPESL - Antonio Moccaldi, Presidente
Istituto Superiore di Sanità - Enrico Garaci, Presidente
Pirelli Labs - Giorgio Grasso, Amministratore Delegato
SAES Getters - Massimo della Porta, Vice Presidente e Amministratore Delegato
Sigma-Tau - Claudio Cavazza, Presidente
UNI - Paolo Scolari, Presidente
Il testo completo della lettera è scaricabile da www.nanotec.it
Riferimenti
http://www.nanotec.it/documenti/letteraapertaINN%20.pdf
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Contatti
AIRI / Nanotec IT
Tel 068848831, 068546662 - e-mail: [email protected]
Nuovo bando per le Nanotecnologie in Veneto
E’ uscito il 21 Novembre 2006 (Decreto Direttoriale 21 novembre
2006 prot. n. 2461/2006) un nuovo bando del MIUR per “Invito
alla presentazione di progetti di ricerca industriale, sviluppo precompetitivo, formazione nel settore delle Nanotecnologie da realizzarsi nella Regione Veneto”
I sei temi a cui possono riferire i progetti sono:
• Metodi innovativi di nanofabbricazione e patterning su scala
nanometrica e relativa modellizzazione;
• Nanostrutture per sensori chimici e biochimici;
• Metodi e tecniche per la realizzazione e la caratterizzazione di
ricoprimenti nanostrutturati con specifiche proprietà funzionali;
• Sviluppo di particolari meccanici con leghe di metallo amorfo
o attraverso sinterizzazione di polveri nanostrutturate;
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•
Sviluppo di materiali nanocompositi con funzionalità mirate o
con combinazioni di proprietà funzionali richieste per applicazioni specifiche;
• Nanotecnologie applicate al settore tessile e al settore della
concia.
Il costo massimo di ogni singolo progetto non potrà superare i 5
milioni di euro per il primo tema ed i 3 milioni di euro per le restanti tematiche.
L’ammontare massimo delle risorse attivate dal MUR e destinate
al finanziamento dei progetti predetti è stabilito in 15 milioni di
Euro a valere sulle risorse del FAR.
Scadenza ultima per la presentazione dei progetti è il 1 marzo
2007.
Riferimenti
http://www.miur.it/0003Ricerc/index_cf3.htm
Partecipazione italiana alla conferenza Nanotech
2007
Si terrà dal 20 al 24 maggio 2007, a Santa Clara in California, Nanotech 2007, la decima edizione del simposio annuale del NanoScience and Technology Institute (NSTI), uno dei più importanti
eventi a livello mondiale sulle nanotecnologie.
L’edizione 2006 ha visto la partecipazione di circa 4000 delegati e
250 aziende espositrici provenienti oltre che dal Nord America
anche molti altri paesi del mondo, con una notevole partecipazione anche da parte italiana (si veda la notizia dedicata su Nanotec
IT Newsletter di giugno).
Quest’anno l’evento è organizzato in 28 sessioni tecniche e 3 sessioni di tipo finanziario, con un numero elevatissimo di presentazioni, distribuite nelle tre tematiche salute e sistemi medicali, sistemi elettronici e microsistemi, materiali e tecnologie e si attende
una partecipazione anche più nutrita
Anche quest’anno L’Istituto per il Commercio Estero (ICE) per
l’occasione metterà a disposizione uno stand all’interno del Convegno, da utilizzare come vetrina per le imprese e gli Istituti di ricerca italiani partecipanti i quali potranno cosi’ presentare ed illustrare le loro attività nel campo delle nanotecnologie. Come gia
nel 2006, Nanotec IT affiancherà l’ICE nell’organizzazione dell’evento e per definire la composizione della delegazione italiana e
del programma che animerà la presenza al NSTI. È previsto, infatti, che durante la missione vengano organizzati anche incontri
specifici con aziende e istituti americani nel campo delle nanotecnologie presenti nell’area.
Ulteriori informazioni e aggiornamenti sul convegno si possono
trovare alla pagina web http://www.nsti.org/Nanotech2007/,
mentre informazioni sulla partecipazione italiana all’iniziativa
ICE/Nanotec IT si possono avere da AIRI/Nanotec IT.
Contatti
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Nuovo notiziario Assocompositi
Assocompositi è l’Associazione che raggruppa, tutela e promuove l’industria dei materiali compositi in Italia allo scopo di favorire
lo sviluppo delle potenzialità tecniche ed economiche di questi
materiali.
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Assocompositi è membro dell’Associazione Industriale Europea
dei Compositi (EuCIA) e si propone di costituire un punto di riferimento per l’industria italiana dei materiali compositi promuovendo lo scambio di informazioni tra industria, università e centri di
ricerca a livello nazionale e internazionale.
Tra gli obbiettivi dell’associazione:
• promuovere la professionalità e la cultura dei propri associati
attraverso l’organizzazione di incontri, seminari di alto livello
e corsi di formazione su temi di carattere sia tecnico che legislativo di interesse per i materiali compositi;
• promuovere la collaborazione tecnica e scientifica con università e centri di ricerca nazionali e internazionali per favorire
l’innovazione e il trasferimento tecnologico nei diversi settori
di applicazione dei materiali compositi;
• rendere disponibili sul proprio sito web l’elenco e la descrizione delle attività dei soci, nonché le pubblicazioni e i documenti tecnici di rilevante interesse nel settore dei materiali
compositi;
• promuovere la partecipazione ad eventi o fiere nazionali e internazionali.
Assocompositi pubblica un notiziario mensile in formato elettronico che viene inviato a tutte le aziende e i professionisti interessati, che ha l’obbiettivo di diffondere notizie, novità, informazioni
sui materiali compositi.
I primi due numeri sono stati presentati ai saloni Jec di Parigi e
Composites Europe di Essen riscuotendo un notevole interesse
tra gli addetti ai lavori.
Compositi è edito da Tecnedit e viene inviato a titolo gratuito per
il primo numero a chiunque ne faccia richiesta, scrivendo a [email protected].
Contatti
Segreteria: Dott.ssa Simona Tiburtini
Relazioni Esterne: Dott. Giovanni Grasso
Tel: 02.23999085
e-mail: [email protected]
www.assocompositi.it
Il Distretto Tecnologico pugliese DHITECH
A fine 2005 è stato formalmente costituito DHITECH (Distretto
Tecnologico High-Tech) Scarl, presso la Scuola Superiore ISUFI
(http://www.isufi.unile.it/index.htm) di Lecce, con un capitale sociale di 150.000 euro così suddiviso:
Università di Lecce 46%, CNR 21%, Engineering I.I. 12%, STMicroelectronics 7%, FIAMM 7%, Leuci 4%, Avio 3%
Il CdA è composto da: Prof. A. Romano (direttore ISUFI), Presidente e da: O.Limone (Rettore Università Lecce), R. Cingolani (Direttore N.N.L.L), C. Musca (STMicroelectronics), D. Avallone (Engineering I.I.), M. Mazzola (Avio), B. Dussert-Vidalet (Astron Fiamm
Safety).
Il Distretto Tecnologico Pugliese, che è un cluster interdisciplinare,
la cui attività è orientata a Nano-, Bio- e Info-scienze, è nato intorno al laboratorio nazionale di nanotecnologie (NNL-INFM) e alla
Scuola Superiore ISUFI, con annesse tutte le attività di formazione
superiore, ha attratto 8 imprese nazionali e multinazionali con insediamenti di personale industriale presso i laboratori di NNL e di
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ISUFI. Il Distretto si avvale di una sinergia fra imprese multinazionali, territorio, università e enti di ricerca unica in Europa, che ha
portato sino ad ora alla creazione di un indotto di circa 200 ricercatori universitari e degli enti di ricerca, e di circa 50 dipendenti
delle multinazionali operanti a Lecce, operativi su programmi finanziati per circa 80 milioni di euro nei prossimi tre anni.
Le previsioni di crescita concordate con le industrie già presenti
nel sito arrivano a circa 100 unità di personale industriale entro
due anni.
Attualmente la facility si sviluppa su circa 5000 metri quadrati
delle strutture ISUFI , dove hanno sede i laboratori pubblici che
ospitano i laboratori e i centri ricerca compartecipati e dove esistono possibilità di forte espansione infrastrutturale.
La crescita del Distretto è inoltre alimentata dall’Università con le
Facoltà di Ingegneria e di Scienze, che forniscono corsi di laurea
con profilo tecnico scientifico a oltre mille nuove matricole ogni
anno.
Il Distretto si fonda su tre infrastrutture che dispongono già di
una rete di collaborazioni internazionali, transcontinentali ed europee e un significativo indotto di industrie localizzate nel sito
Leccese:
• Piattaforma Hardware (facente capo al laboratorio NNL di
INFM e al settore Nanoscienze della Scuola Superiore ISUFI) ;
• Piattaforma e-business management e intelligent governament (facente capo al settore E-BMS della Scuola Superiore
ISUFI)
• Piattaforma di calcolo ad alte prestazioni e grid-computing
(facente capo a al laboratorio trasversale di HPC-High Performance Computation and Grid Computing della Scuola Superiore ISUFI).
L’ammontare stimato degli investimenti dei progetti per il periodo
2006-2008 è di 25-30 Meuro.
Rapporto CBEN su pubblico e prodotti nano
Pubblicata su Nature Nanotechnology una interessante indagine
sulla percezione del pubblico rispetto all’uso di prodotti nanotecnologici. L’indagine è basata su più di 5.500 risposte da parte di
un pubblico di consumatori a cui è stato chiesto di esprimersi sulla loro predisposizione rispetto all’eventuale utilizzo di alcuni prodotti particolari realizzati mediante le nanotecnologie (un farmaco, una lozione per la pelle, dei pneumatici per l’automobile, un
frigorifero che utilizza un liquido refrigerante a base di nanotecnologie).
Tra i risultati un generale interesse all’uso dei prodotti nanotecnologici, con proprietà o benefici superiori rispetto ad altri prodotti
sul mercato, anche a fronte di una componente di incertezza sui
possibili rischi ad essi associati.
L’indagine è stata condotta dal Rice University’s Center for Biological and Environmental Nanotechnology (CBEN) americano, University College London (UCL) e la London Business School e pubblicata sul numero di dicembre di Nature Nanotechnology.
Riferimenti
http://www.nature.com/nnano/index.html
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Nanochallenge 2006
Si è svolta a Padova dal 16 al 18 novembre la seconda edizione di
Nanochallenge 2006, la prima business plan competition riservata alle nanotecnologie.
Un laboratorio tascabile, non più grande di una valigetta, in grado di realizzare tutte le analisi enologiche che normalmente vengono fatte sul vino (acidi organici, alcool, glucosio, polifenoli, ecc)
direttamente in cantina e quasi in tempo reale. È questa l’idea innovativa grazie alla quale Eurosen, un team di ricercatori slovacchi, si è aggiudicato la seconda edizione di Nanochallenge. La
competizione, completamente sostenuta dalla Fondazione Cassa
di Risparmio di Padova e Rovigo, mette in palio un premio finale
di 300.000 euro per dar vita ad un’azienda nanotecnologica con
sede nel Veneto all’interno del Distretto per le nanotecnologie.
La scelta è arrivata al termine di una selezione di tre giorni fatta
da una giuria che ha attentamente valutato i tredici progetti presentati da altrettanti team provenienti da tutto il mondo ammessi
alla fase finale e che era composta da:
• Prof. Renato Bozio
presidente di Nanofab, Prorettore alla ricerca dell’Università
di Padova e Presidente della giuria Nanochallenge 2006
• Mr. Aymeric Sallin
Founder and Managing Director Nanodimension AG
• Ing. Pietro Busnardo
General Partner Innogest Sgr
• Dott.ssa Anna Maria Fiorello
Responsabile Microelettronica e Fotonica Selex SI (Gruppo
Finmeccanica)
• Mr. Robert Jelski
Sector Partner Electronics, Semiconductors & Advanced Technologies, 3i Investments
• Prof. Emile Knystautas
direttore scientifico di CIVEN e Nanofab
• Prof. Andreas Leson
Vice Direttore Fraunhofer Institut, Dresda
• Dott. Pierluigi Paracchi
Amministratore Delegato Quantica Sgr
• Mr. Robert Paull
Co-Founder and Managing Partner Lux Capital
• Dott. Roberto Siagri
Presidente e amministratore Delegato di Eurotech Spa
• Dott. Silvio Varagnolo
Partner PriceWaterhouse Coopers
• Dott. Alessandro Piva
PriceWaterhouse Coopers
Una decisione non facile, quella della giuria considerato l’elevato
livello scientifico e imprenditoriale dei team in gara, che dovevano convincere i giudici della loro capacità di trasformare, in tempi
compatibili con il mercato, i propri progetti di ricerca in vere
aziende. Come ha spiegato il presidente di Veneto Nanotech Luigi Rossi Luciani “il vincitore non deve solo mostrare di essere in
possesso di una significativa innovazione di prodotto su base nanotecnologica, ma anche di essere in grado di trasformarla in un
prodotto con un time to market accettabile. Condizione per riscuotere il premio è infatti quello di fondare entro sei mesi una
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nuova impresa tecnologica all’interno del nostro Distretto”.
Il verdetto della giuria è arrivato al termine di due round di selezione: una prima fase, nella quale sono stati individuati i tre progetti che, per le loro caratteristiche scientifiche e per la sostenibilità economico-finanziaria del business plan sviluppato grazie al
supporto e alla consulenza di Price Waterhouse Coopers, erano
sembrate più convincenti, ed una seconda fase nella quale è stato
prescelto il vincitore.
Oltre ad Eurosen, sono arrivati in finale il team Diacool, composto
da due giovani ricercatori austriaci che hanno brevettato un materiale innovativo composto da una “miscela” di rame e diamante in grado di ricoprire qualunque tipo di componente elettronico, dai microprocessori ai circuiti integrati e ridurre drasticamente
la temperatura e la dispersione di calore, e il team americano Tigon che all’Università americana di Georgia Tech sta lavorando su
un innovativo agente biotecnologico che inserito all’interno del
corpo riconosce le cellule cancerose e permette di diagnosticarle
sin dallo stato iniziale attraverso un sistema di imaging.
«La scelta è ricaduta sul team slovacco per un insieme di motivazioni – ha spiegato il Professor Renato Bozio; innanzitutto perché
coniugava bene valore scientifico e tempi di realizzazione. I giovani ricercatori sono infatti già in possesso di un prototipo funzionante che, con pochi mesi ancora di ricerca, potrà essere mostrato a tutti gli operatori specializzati del settore. In secondo luogo
per motivazioni economiche: l’Italia e il Veneto in particolare, è
uno dei maggiori produttori di vino al mondo, e sarebbe veramente un gran risultato se questa nuova nano-impresa sapesse
entro breve tempo immettere una innovazione così interessante
sul mercato italiano. Infine per ragioni “educative”: questi ragazzi sono un messaggio forte per i nostri ricercatori. Non si fa innovazione di alto livello solo nelle grandi Università americane che
hanno strutture e risorse nemmeno comparabili con le nostre, ma
anche in una piccola Università come quella di Bratislava che per
valore e storia non è certamente paragonabile all’Ateneo di Padova o ad altri del nostro Paese. Il “sogno americano” non si fa solo
in America insomma, ma anche in Europa o in una piccola Università dell’Est europeo». E proprio per incoraggiare la presenza di
team provenienti dai paesi del centro-est Europa che quest’anno
l’Iniziativa Centro Europea, attraverso il Segretariato Esecutivo di
Trieste, ha introdotto un premio speciale di 20.000 Euro a favore
di partecipanti provenienti da uno dei propri paesi membri.
Obiettivo doppiamente raggiunto, considerata la vittoria anche
del premio speciale da parte di Eurosen.
Contatti
Veneto Nanotech
Via San Crispino, 106
35129 Padova
049 7705500 fax 049 7705555
[email protected]
www.venetonanotech.it - www.nanochallenge.com
Strategia pubblico/privato per le nanotecnologie in
Finlandia
La principale Agenzia finlandese per il finanziamento alla tecnologia ed all’innovazione (http://www.tekes.fi/) ha
lanciato nel 2005 una iniziativa dedicata alle nanotecnologie
(“FinNano technology programme”) per il periodo 2005-2009,
con un volume totale di stanziamenti dell’ordine di circa 70Meuro.
La strategia di sviluppo del programma FinNano è stata discussa
in un primo incontro di kick-off, tenutosi ad agosto 2006, al quale hanno partecipato più di 100 rappresentanti di imprese e istituti di ricerca pubblica.
Sono in particolare stati definiti cinque gruppi tematici (Electronics Cluster Applications, Forest Cluster Applications, Nanotechnology Materials & Processes, Instruments and Tools, Safety and
Standardization), aventi il compito di definire e focalizzare le aree
ed i temi di intervento del programma.
Tale gruppi tematici sono stati creati per facilitare il dialogo tra imprese, centri di ricerca ed istituzioni e favorire la definizione del
programma FinNano in maniera coerente con le realtà e le potenzialità del mondo della ricerca finlandese.
Il lavoro del gruppo tematico “Safety and Standardization”, guidato dal Professor Kai Savolainen del “Finnish Institute of Occupational Health” è considerato fondamentale per integrare nei
processi di produzione delle aziende finlandesi metodi efficaci di
prevenzione e valutazione del rischio, e fornire in tal modo un
vantaggio strategico ai prodotti di queste aziende.
Riferimenti
http://www.tekes.fi/finnano/
Le nanotecnologie in Francia: il programma PNANO
L’Agenzia Nazionale per le Ricerca francese (“Agence Nationale
de la Recherche”) ha lanciato nel 2005 l’iniziativa “Programme
National en Nanosciences et Nanotechnologies (PNANO)” realizzato in collaborazione con il Reseau National de Micro- NanoTechnologies (RMNT, National Micro and Nano Technology
Network), organismo creato dal Governo Francese nel 1999 per
promuovere la collaborazione tra ricerca pubblica e privata nel
settore delle nanotecnologie.
Il programma PNANO, in questi ultimi due anni (2005 e 2006) ha
avuto come scopo quello di amplificare le azioni intraprese nel
campo delle nanoscienze e nanotecnologie in Francia, di sostenere lo sviluppo di tecnologie innovative e la loro valorizzazione, di
favorire le sinergie tra la ricerca di base e la ricerca industriale. Esso si è prefisso come obbiettivo di finanziare, sulla base della loro
eccellenza e per una durata da due a quattro anni, i migliori progetti di ricerca presentati. Piu di 50 i progetti che sono stati selezionati nel 2006.
La realtà francese delle nanotecnologie è in continua crescita, con
un livello di finanziamenti pubblici nazionali (nel 2005 più di 220
mil euro) che in Europa è superato solo dalla Germania, un ottima
posizione nella classifica delle pubblicazioni sulle nanoscienze a livello mondiale e numerose realtà di eccellenza sia pubbliche che
private. Tra queste ricordiamo il polo CEA-LETI di Grenoble, il Laboratoire d’Analyses et d’Architectures des Systemes (LAAS) a Tolosa, il Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) a
Marcoussis e l’Institut d’Electronique Fondamentale a Orsay (IEF)
e l’Institut d’Electronique, de Microelectronique et de Nanotechnologies (IEMN) a Lille, istituti in cui sono impegnati migliaia di ricercatori e vicini ai quali operano spesso importanti realtà industriali. Tra queste importanti realtà private si possono citare STM,
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Philips, Freescale, Thales, Alcatel per la nanoelettronica, Biomerieux, L’Oreal, Apibio per le nanobiotecnologie, EADS, Rhodia,
Michelin, Atofina, Sain Gobain per i nanomateriali.
Riferimenti:
http://www.agence-nationale-recherche.fr/templates/appel-aprojet.php?NodId=17&lngAAPId=57
Numerose le presentazioni ed il materiale informativo presenti sul
sito dell’evento.
Riferimenti
http://www.fda.gov/nanotechnology/
http://www.fda.gov/nanotechnology/agenda1010.html
Polimeri nanoporosi per l’idrogeno
Avviata in Germania la “Nano-initiative action plan
2010”
Anche la Germania ha deciso di avviare una iniziativa dedicata alle nanotecnologie denominata ‘Nano-initiative action plan 2010’,
lo ha annunciato il 6 novembre scorso Annette Schavan, Ministro
alla Educazione e Ricerca tedesco (Federal Ministry of Education
and Research - BMBF).
Obbiettivo della iniziativa è sostenere la posizione che la Germania detiene a livello internazionale nel settore delle nanotecnologie, mediante la creazione di un organismo di indirizzo nazionale
che coordini e pianifichi lo sviluppo delle nanotecnologie nel
Paese.
Tra i temi che affronterà il piano di azione sulle nanotecnologie vi
saranno: individuare gli sviluppi futuri più promettenti di queste
tecnologie, la creazione di iniziative di supporto alla ricerca nazionale, approfondire i temi dello sviluppo responsabile e del dibattito con il pubblico sugli effetti delle nanotecnologie.
La Germania è il paese Europeo con i maggiori investimenti per
attività di R&S nelle nanotecnologie, con circa 310Meuro investiti
nel 2005 e 330Meuro previsti per il 2006. In Germania circa 600
aziende sono coinvolte nello sviluppo o nell’utilizzo di prodotti
nanotecnologici, e ad esse afferiscono circa 50000 lavoratori.
Riferimenti
http://www.bmbf.de/pub/nano_initiative_aktionsplan_2010.pdf
Task force della Food and Drug Administration sulle
nanotecnologie
L’agenzia americana FDA (Food and Drug Administration) si occupa della regolamentazione di numerosi prodotti, tra cui alimenti,
cosmetici, farmaci, dispositivi e prodotti veterinari, alcune dei
quali fanno o potranno fare uso di nanomateriali.
Al fine di favorire la regolamentazione di prodotti che usano le
nanotecnologie, la FDA ha creato, ad Agosto 2006, una Task Force dedicata, il cui obbiettivo è definire una corretta regolamentazione del settore che permetta uno sviluppo efficace, innovativo e
sicuro dei prodotti regolamentati dall’agenzia.
Considerato la peculiarità delle nanotecnologie, spesso non facilmente definibili in una delle usuali categorie di prodotti usata dall’agenzia, FDA ha anche costituito un gruppo di lavoro interno
(NanoTechnology Interest Group - NTIG), composto da rappresentanti delle diverse aree tematiche di intervento (alimenti, cosmetici, ecc) per facilitare la classificazione dei nanomateriali.
Tra le prime iniziative pubbliche della Task Force, l’organizzazione
di un evento sulle nanotecnologie “Public Meeting on Nanotechnology Materials in FDA Regulated Products”, tenutosi il 10 ottobre 2006 nel Maryland, USA. L’evento ha visto la partecipazione
di importanti rappresentanti di Istituzioni, agenzie internazionali,
aziende ed istituti di ricerca impegnati nello sviluppo di applicazioni di competenza FDA.
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Ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory e della University of California a Berkeley, hanno recentemente presentato
al International Congress of Nanotechnology a San Francisco un
nuovo risultato riguardo alla capacità di intrappolare idrogeno in
un polimero a struttura nanoporosa.
I ricercatori hanno utilizzato come polimero lo stirene, un idrocarburo usato normalmente per produrre plastica, e mediante processi termici e chimici hanno realizzato una struttura nanoporosa,
con pori di meno di 2nm di diametro.
Alla temperatura di 77 Kelvin, gli atomi di idrogeno si legano al
polimero mediante legami superficiali ed in questa maniera l’idrogeno viene incorporato dalla struttura porosa del materiale.
La percentuale di idrogeno che rimane intrappolata all’interno del
polimero dipende dalla temperatura e dalla pressione esterne. A
temperatura ambiente e pressione 40 volte superiore a quella atmosferica il polimero riesce a contenere il 3,8% in peso di idrogeno, a pressione atmosferica questo valore scende al 1,5%.
Tale risultato è ancora lontano dall’obbiettivo stabilito dal US Department of Energy (DoE), che prevede di individuare entro il
2010 un materiale capace di intrappolare il 6% in peso di idrogeno (e di poter rilasciare rapidamente l’idrogeno quando utilizzato
per fornire carburante ad un mezzo di trasporto), ma è per ora il
migliore risultato raggiunto per il materiale preso in considerazione. I polimeri nanostrutturati a base di stirene possono essere realizzati mediante tecniche convenzionali e quindi risultare meno
costosi di altri materiali, quali per esempio i nanotubi di carbonio.
Riferimenti
http://www.fuelcellsworks.com/Supppage6384.html
STMicroelectronics inaugura nuova linea di
produzione MEMS ad 8 pollici in Italia
E’ stata inaugurata a novembre 2006 la nuova linea di produzione di wafer di silicio ad 8 pollici (200mm) interamente dedicata
alla produzione di MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems).
STM è il primo grande produttore mondiale di semiconduttori a
produrre dispositivi MEMS usando una linea ad 8 pollici; tale scelta permetterà un ulteriore riduzione del prezzo di produzione dei
dispositivi e quindi una maggiore espansione del mercato delle
applicazioni MEMS. La linea di produzione occupa attualmente
1300 metri quadri e impiega circa 100 persone, ma potrà essere
espansa a 2500 metri quadri in base alle richieste di mercato.
Molteplici i prodotti sviluppati da STM, tra i quali accelerometri,
giroscopi, microfoni miniaturizzati, sensori di pressione. Tra i settori di applicazione principali dei MEMS l’elettronica di consumo
(PDAs, giochi elettronici, cellulari, computer), l’automobile (airbag, allarmi anti-intrusione, sistemi di navigazione) e l’industria
(sensori di vibrazione per elettrodomestici, sistemi di sicurezza).
Le previsioni sullo sviluppo del mercato mondiale dei MEMS, che
dovrebbe subire nei prossimi anni una rapidissima crescita rag-
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giungendo i 10 miliardi di dollari nel 2010, confermano l’importanza strategica della nuova linea di produzione STM.
Riferimenti
http://www.st.com/stonline/press/news/year2006/c2523f.htm
Verso la conclusione il progetto europeo NaoMITEC
Sono disponibili i primi risultati del progetto europeo NaoMITEC,
support action tra 16 Partners europei e Israele, di cui AIRI è coordinatore. NAoMITEC è dedicato alle PMI che sviluppano e/o sono
interessate alle micro e nanotecnologie, aiutandole ad entrare nei
progetti di R&S del Sesto e Settimo Programma Quadro per migliorare o mantenere la competitività.
I Partners NAoMITEC hanno effettuato 500 audit tecnologici
presso le aziende e assistito più di 1000 aziende sul VI e VII PQ
fornendo informazioni, procedure, assistenza sui programmi
quadro. Naomitec pemette alle società di entrare in contatto con
i coordinatori dei progetti, così aiuta i consorzi di ricerca che stanno preparando progetti per il VII PQ nel trovare PMI adeguate per
svolgere specifiche attività.
Sono disponibili sul sito Naomitec 370 profili di PMI specializzate in Nano&Micro e interessate a partecipare al VII PQ
e più 130 Espressioni di Interesse dei consorzi di ricerca su
tematiche progettuali.
Contatti
AIRI / Nanotec IT
http://www.airi.it/NAOMITEC
The Nanodialogue Project
The Nanodialogue Project - the first at the European level focused
on an intense dialogue activity with citizens and stakeholders on
ethical, social and legal aspects of nanotechnologies - is based on
the active involvement of citizens in different European countries
through demonstrations, educational activities and debates centered around an interactive exhibition module displayed across
Europe. It involves a total of 11 organisations of excellence in different fields (scientific research, social participation, science communication) in order to create a unique blend between the different capacities represented in the consortium, such as the knowledge of the public and of ways to effectively approach it of science centers, the methodological competency of universities and
the communication strategy of the Ecsite network. The project
has been funded by DG Research of the European Commission in
the activities of the VI Framework Program for a duration of 24
months starting March 2005.
As a conclusion of NanoDialogue, the projects Consortium and
the DG Research European Commission promoted the organization of a conference, to be held in Brussels (European Parliament)
on February 5, 2007 to discuss ethical, legal and social aspects
of nanotechnologies and nanosciences.
The interdisciplinary characterization of the project, which has
seen the involvement of experts from different backgrounds, such as nanosciences, social sciences and philosophy, will be mirrored in the choice of speakers. The conference represents the timely commitment of the European Commission to encourage
debate on cutting edge science, in a phase in which the impact of
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science - and particularly nanosciences - on society is becoming
stronger, thus provoking widely diffused doubts and uncertainties, although it is still virtually unknown.
Main goals of the conference are transferring to the European
Commission and the public of experts the results of the NanoDialogue project, discussing and reflecting on ethical, social and legal aspects of nanotechnologies and nanosciences.
Fundamental will be the involvment in the discussion of other European actors active on the topic of Science and Society in Europe.
The program of the Conference is the following:
09.30 - 11.00 First session
THE NANODIALOGUE PROJECT: CONTENTS, ACTIVITIES, RESULTS
Chair:
• Catherine Franche, Executive Director, ECSITE
Speakers:
• Luigi Amodio, Director of Fondazione IDIS-Città della Scienza, Naples, Italy
• Andrea Bandelli, University of Amsterdam, The Netherlands
• Alison Mohr, CSD, Westminster University, London, UK
11.30 - 13.30 Second session
NANOTECHNOLOGIES AND THEIR IMPLICATION IN SOCIETY
Chair:
• Umberto Guidoni, Member of the European Parliament
Speakers:
• Bengt Kasemo, Professor of Physics, Göteborg University, Sweden
• Alfred Nordmann, Professor of Philosophy, Univ. of Darmstadt, Germany
• Massimiano Bucchi, Professor of Sociology of Science, Univ. of Trento, Italy
• Wolfgang Heckl, Director of the Deutsches Museum, Munich, Germany
13.00 - 13.30 Keynote speech
• Philippe Busquin, Chair of Scientific and Technical Options Assessment
programme office of the European Parliament
15.00 - 17.00 Third session
ROUND TABLE ON NANOTECHNOLOGIES TODAY AND TOMORROW: CURRENT
RESEARCH AND POSSIBLE FUTURE CONCERNS
Chair:
• Renzo Tomellini, European Commission
Speakers:
• Maria Jesus Buxo i Rey, Professor of Social and Cultural Anthropology,
University of Barcelona / Observatory Bioethics and Law, Barcelona
Science Park, Spain
• Dominique Grand, MINATEC, Commissariat à l’Energie Atomique, France
• Wolfgang Heckl, Director of the Deutsches Museum, Munich, Germany
• Simon Joss, CSD, Westminster University, London, UK
• Doug Parr, Chief Scientist, Greenpeace UK
• Virod Subramaniam, Professor of Biophysical Engineering, University of
Twente, The Netherlands
17.00 - 17.30 Conclusions
• Pçteris Zilgalvis, European Commission
• Nicholas Hartley, European Commission
Contacts
Gugliemo Maglio, Jennifer Palumbo
Fondazione IDIS – Città della Scienza
tel +39 081 570 21 58
email: [email protected], [email protected]
Website: www.nanodialogue.org
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Seminari & Convegni
Eventi passati
NanoItalTex 2006: Le nanotecnologie per il tessile
italiano
Milano; 15/11/2006 - 16/11/2006
È convinzione diffusa che, in considerazione della loro capacità a
rendere disponibili materiali con caratteristiche tecniche e funzionali grandemente migliorate o del tutto nuove, nanotecnologie e
tessuti intelligenti potranno avere un impatto decisivo nello sviluppo futuro dei settori del tessile e abbigliamento. Le ricadute
possono essere rilevanti e riguardare i settori più diversi: dalla moda ai trasporti, dalla salute alle costruzioni, dai cosmetici all’ambiente.
Il tema è stato trattato nel Convegno NanoItalTex, organizzato a
luglio 2006 da AIRI/Nanotec IT e TexClubTec i quali, alla luce del
successo di quella iniziativa, hanno ritenuto opportuno riproporlo
estendendone obiettivi, contenuti e finalità.
Il Convegno, svoltosi presso la Camera di Commercio di Milano,
ha visto la partecipazione di circa 170 delegati e 23 relatori. Tra i
delegati poco meno di due terzi proveniva dal mondo industriale
ed i restanti da Università, Centri di Ricerca ed Istituzioni. Più di
venti i contributi per la sessione poster.
Il convegno:
Il primo giorno, il convegno ha presentato un quadro rappresentativo delle attività in corso e delle potenzialità di queste tecnologie emergenti nonché un panorama delle competenze e capacità
esistenti nel Paese in grado di sostenere un impegno in questo
campo.
Vi sono stati interventi da parte di rappresentati sia della ricerca
pubblica sia di quella privata.
Il Prof. Jose Kenny, dell’Università di Perugia, ha presentato una
panoramica della situazione attuale e delle prospettive future di
queste tecnologie, mostrando con esempi concreti come le nanotecnologie siano già oggi una realtà per il mondo tessile; tra gli
esempi di applicazioni sul mercato l’uso dell’Argento per trattamenti antimicrobici, il SiO2 per ricoprimenti ceramici di tipo solgel che modificano le proprietà meccaniche, ottiche e biologiche
dei tessuti, il TiO2 per la protezione UV e la fotocatalisi, le ciclodestrine in ambito cosmetico e biomedico, le superfici autopulenti
(lotus effect), l’uso dei nanoclays o dei carbon nanotubes per il
miglioramento delle proprietà strutturali e la modifiche delle fibre.
Alcune di queste applicazioni sono state riprese dalle aziende ed
Istituti che hanno parlato nel seguito della giornata, come i tessuti a rilascio controllato di farmaci, di cui a discusso Il Dr. Morganti
di Mavi Sud srl e il Dr. Cremaschi di Biofarmitalia, le fibre poliolefiniche nanostrutturate in sviluppo alla Meraklon (presentate dal
Dr. Biagiotti), che possono permettere migliorate proprietà termiche e meccaniche, le numerose applicazioni dei nanocompositi,
con particolare riferimento alle proprietà di ritardo alla fiamma,
presentate dal Prof. Camino del Centro di Cultura per l’Ingegneria delle Materie Plastiche, l’applicazione di nanosistemi colloidali
in campo tessile, in particolare grafting di ciclodestrine su cellulo34
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sa e l’applicazione di nanoparticelle di ZnO ed Ag e argento su
tessuti sia naturali che sintetici, presentata dal Prof. Lo Nostro del
CSGI di Firenze. I due interventi del Dr. Mediavilla, di Saati, e del
Prof. Barni del Politecnico di Milano, hanno invece discusso di
trattamenti superficiali al plasma, mentre il tema della elettrofilatura, per applicazioni nel settore del tessile tecnico e del biomedicale, è stato affrontato dalla Dr.ssa Aluigi del CNR-ISMAC di Biella.
Due azienda straniere, la ceca Inotex (Dr. Marek) e la francese
DGTec (Dr. Jobert), hanno mostrato un esempio di imprese che
offrono sul mercato un portafoglio di molteplici applicazioni delle
nanotecnologie per il settore tessile, sfruttando diverse tecnologie legate all’uso di nanomateriali ed ai trattamenti superficiali.
L’italiana Singular ID (Dr. Gallucci) ha invece proposto un metodo
innovativo per contrastare la contraffazione basato sull’uso di nanotecnologie.
La presentazione introduttiva di J. Kenny e in maniera dettagliata
l’intervento del Prof. De Rossi dell’Università di Pisa hanno affrontato l’ampio ed importante tema dei tessili intelligenti. Tra i materiali e le tecnologie presentate, citiamo i materiali a memoria di
forma, i materiali con particolari proprietà cromatiche, i materiali
conduttivi ma soprattutto la sintesi delle diverse conoscenze e
abilità legate all’uso delle nanotecnologie ed all’elettronica: nuovi
materiali realmente “intelligenti”, con incorporate funzionalità
quali capacità di “sentire” e rilevare stimoli (per esempio derivanti da attività del corpo umano), di attuare delle funzioni (movimenti), di elaborare le informazioni e infine di generare o conservare energia. Le prime applicazioni di queste ricerche sono in ambito biomedico, con tessuti tecnici capaci di monitorare o aiutare
persone affette da vari tipi di problematiche mediche, ma è evidente che i campi di applicazione potranno essere molteplici.
Il tema dei tessili intelligenti è stato poi ripreso il secondo giorno
nella parte relativa alla presentazione di progetti europei e nazionali: il Dr. Fischer, progetto AVALON, ha mostrato importanti innovazioni relative ai materiali a memoria di forma per il rinforzo
strutturale in campo civile, industriale, automobilistico ed aerospaziale, la Dr.ssa Paradiso di Smartex, progetto Proetex, ha mostrato diversi esempi di tessili intelligenti per uso in campo biomedico.
Sempre il secondo giorno, è stato illustrato da parte del Dr. Zangani di D’Appolonia il progetto Polytect, per lo sviluppo di tessili
tecnici a base di nanomateriali per rinforzi strutturali da usare nel
settore delle costruzioni e alcuni progetti dedicati al trasferimento
tecnologico ed alla cooperazione in ambito internazionale (Dr.ssa
Dumesnil, Capital High Tech) e nazionale (Dr. Marcandalli, TIMAT
e Dr. Perucca, Environment Park).
Notevole interesse ed attenzione ha infine suscitato la sessione
dedicata alle opportunità per il tessile ed abbigliamento nei programmi UE e nazionali, con gli approfonditi interventi di Odile
Demuth, della Commissione Europea, che ha mostrato i contenuti del Settimo Programma Quadro relativi al Tessile ed Abbigliamento e le modalità e tempistiche delle prime calls FP7, di Mauro
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Scalia (Euratex) che ha offerto una panoramica delle attività svolte dalla Piattaforma Tecnologica per il Tessile Abbigliamento e
delle opportunità che essa può offrire alle imprese del settore, di
Antonio Martini del Ministero per lo Sviluppo Economico, che ha
illustrato gli strumenti offerti a livello nazionale per la promozione
ed il supporto della ricerca.
A dimostrazione dell’interesse suscitato dai due giorni di lavoro,
numerosa è stata la partecipazione all’ultima parte del convegno,
durante la quale una sala è stato riservata ad incontri e scambi di
informazione con i relatori e tra i partecipanti.
Contattando AIRI/Nanotec IT o TexClubTec è possibile avere
il CDROM con il programma e le presentazioni dei due giorni. (Andrea Porcari)
Riferimenti
Andrea Porcari
http://www.nanotec.it/eventi_nanotec.htm
Workshop ATA “Nanotecnologie: dalla diffusione
scientifica all’evoluzione industriale nei trasporti”
Orbassano (To); 10/11/2006
ATA (Associazione Tecnica dell’Automobile) in collaborazione con
CRF-ELASIS ha organizzato in novembre, presso il Centro Ricerche Fiat, un workshop nazionale dedicato ad analizzare le prospettive di sviluppo ed applicazione delle nanotecnologie nel settore dei trasporti. Al workshop sono intervenuti 19 relatori ed
hanno partecipato 130 delegati.
Nanotecnologia è l’abilità del ricercatore di manipolare a livello
molecolare, atomo per atomo, per creare strutture su larga scala
con nuove organizzazioni molecolari; al contempo significa materiali e sistemi le cui strutture e componenti a causa delle loro dimensioni esibiscono e mostrano nuove o migliorate proprietà.
Questo nuovo paradigma impone l’integrazione di diverse discipline come la fisica, la chimica, la biologia, l’ingegneria dei materiali e, di conseguenza, la nascita di nuove industrie e la creazione
di nuove professionalità tecniche ed ingegneristiche.
I campi di applicazione nell’automotive sono numerosissimi e praticamente tutti i settori produttivi più importanti ne possono essere influenzati.
Esse avranno un profondo impatto sui materiali, sui processi di
fabbricazione e sui sistemi di controllo, nonché sul comfort, sulla
sicurezza, sull’impatto ambientale e sui consumi.
In quest’ottica le nanotecnologie rappresentano l’unica leva capace realmente di implementare e migliorare le potenzialità dei
sistemi e della componentistica automotive. Dal motore al veicolo, dall’elettronica di bordo all’ottica tutte le parti dell’auto possono essere protagoniste di un rinnovamento che passa attraverso
una ricerca mirata, accompagnata dalla creatività dei ricercatori.
Obbiettivo del Workshop è stato esplorare le evoluzioni, le reali
potenzialità e le problematiche derivanti dall’applicazione delle
nanotecnologie nel settore dei trasporti e di fornire un’opportunità di incontro ed una base tecnico scientifica a coloro che nell’ambito della ricerca pubblica e industriale sono impegnati in
questo campo. Sono stati presentati e discussi risultati di ricerca,
tendenze ed esigenze tecnologiche, collaborazioni, iniziative didattiche e organizzative specifiche.
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Ha introdotto il workshop Nevio di Giusto, Amministratore Delegato del Centro Ricerche Fiat e di Elasis, con la presentazione delle attività del centro, seguita da due interventi sulla situazione
mondiale e italiana nel settore delle micro e nanotecnologie (E.
Mantovani di AIRI / Nanotec IT e S. Taylor di SRI).
Il workshop si è quindi articolato in altri 17 interventi di esponenti sia della ricerca pubblica che di quella privata, suddivisi in 4 sessioni tematiche:
• Le ricadute delle micro e nanotecnologie nel settore automotive,
• I materiali nanostrutturati e la loro evoluzione applicativa,
• L’evoluzione di elettronica, attuazione e sensoristica,
• Microgenerazione di energia: un nuovo campo applicativo
delle nanotecnologie
Riferimenti
ATA - Associazione Tecnica dell’Automobile
Strada Torino, 50 - 10043 Orbassano (TO)
www.ata.it
www.ata.it/Convegni/Past_%20Events/2006_past/progrfin/attach/Programma_
finale.pdf
International School and Workshop:
Nanoscience & Nanotechnology (n&n2006)
Frascati; 6/11/2006 - 9/11/2006
A strong interest in assessing the current state of the art of this
fast growing field of nanoscience and nanotechnology, as well as
the need of stimulating research collaboration, prompted Dr. S.
Bellucci, Prof. A. Bergamaschi and Prof. E. Bergamaschi to organize the International School and Workshop: “Nanoscience&Nanotechnology (n&n 2006)”, November 6-9, 2006, under the patronage of INFN (Italian Institute for Nuclear Physics), the University of Rome Tor Vergata and the Catholic University of Rome, with
the generous sponsorship by 3M, 2M Strumenti, Physik Instrumente, RS. The aims of this event were manifold:
fostering the concrete planning of future devices based on innovative (nano)materials, involving both industrial entities and public research institutes;
allowing the presentation by sponsoring firms of their instrumentation and success stories, based on current use by significant
customers;
lending an opportunity for preparing and presenting joint projects, involving both industry and public research, see e.g. the EU
Framework Programs;
exploring the possibility of integrating nanodevices from their
concept into system projects.
The Conference http://www.lnf.infn.it/conference/nn2006/ has
gathered at Villa Mondragone in Monteporzio Catone, Italy, leading experts in research and innovative technologies in bio-medical, aerospace, optoelectronics, instrumentation, coming both
from the academic research and the industrial areas, as well as
national security and military defence experts offering the opportunity for the exchange of knowledge and the collaboration
among the different stakeholders in the field of nanotechnology.
A special poster and equipment session has been devoted to the
exhibit by various firms of their institutional activities in selected
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areas of application where nanoscience can have a deep impact.
There has been also the possibility for sample testing by the participants. Tutorial lectures were delivered at the School, addressing general and basic questions about nanotechnology, such as
what they are, how does one go about them, what purposes can
they serve. In tutorial sessions the nature of nanotechnology, the
instruments of current use in its characterizations and the possible applicative uses have been described at an introductory level.
The Conference covered a large range of topics of current interest in nanoscience and nanotechnology, including aerospace, defence, national security, biology, medicine, electronics. The program for the first two sessions devoted to Aerospace, Defense
and National Security has been setup in collaboration with the
University of Rome “La Sapienza”, Department of Aerospace and
Astronautics Engineering.
The opening address was delivered by Giancarlo Grasso, Central
Technical Director of the Finmeccanica Group, in representation
of the President, Pier Francesco Guarguaglini while the first tutorial lecture was given by Milind Pimprikar, CANEUS’ founder and
chairman, who will illustrate its mission, i.e. “to provide a platform for the coordinated investment and development of MNT
by identifying and nurturing complementary core competencies
within government, private sector and academic organizations
from the CANEUS participating countries”. CANEUS is a nonprofit organization catering primarily to the needs of the aerospace community by fostering the coordinated, international development of MNT (Micro-Nano- Technologies) for aerospace applications. As a “hands on” organization, CANEUS is focused on
the practical aspects of transitioning MNT rapidly and efficiently
into aerospace systems. In achieving this goal, CANEUS brings together MNT developers, aerospace end-users, governmental policy makers and investors from across Canada, Europe, US, and
Japan.
Then, A. Ortona (FN SpA, Italy) offered an overview on composite
materials with ceramics matrix. This kind of materials turns out to
be of particular interest in aerospace applications, as it conjugates a good behavior with respect to fracture, similar to that of
metals, especially at high temperatures, with remarkably inferior
material density values. A useful application in aerospace is the
improvement of electrical properties of composites made of carbon nanotubes and epoxy resin; the use of such nanocomposites
for electromagnetic interference shielding was the object of the
talk by F. Micciulla (Univ. Roma La Sapienza, Italy). The synergies
of fourteen main companies and four research centres working
together in a Finmeccanica Focus Group on Nanomaterials and
Nanotechnologies was described by C. Falessi (SELEX-SI, Italy);
this group is coordinating a Multiscale NanoScience - Engineering
Integration initiative to study, design, develop and test nanotechnology based metamaterials, devices, sensors and systems. N.
Pugno (Polito,Torino, Italy) tackled the issue of nanotribology of
biological systems involving miniaturized contacts with a very
high surface to volume ratio, which suggests the feasibility of
strong and reversible adhesive materials as well as of fully invisible macroscopic cables. Supersonic cluster beam deposition techniques to produce nanostructured thin films of transition metal
oxides for applications where a high specific surface is needed,
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such as gas sensing and devices for detecting properties for
volatile organic compounds and gases related to environmental
pollution, was the subject of the presentation by L. Seminara (SELEX-Com., Italy). Investigations in complex structures with advanced nanomechanical tests were discussed by M. Berg
(Hysitron, USA).
Two sessions were devoted to biology, medicine and pharmaceuticals. A tutorial lecture by Vincenzo Balzani (Univ. Bologna, Italy)
introduced the audience to the topic of molecular devices and
machines, as a journey into the nano world. Molecular recognition in nanosystems was the subject of a lecture by P. Baglioni
(Univ. Firenze, Italy) while Santina Carnazza lectured on surface
bio-functionalization (by controlled ion implantation and fibronectin adsorption) aimed to enhance promonocytic cells adhesion and spatial confinement, and micro-patterning of polymer
surfaces (by controlled ion irradiation on stripes of given dimensions) to obtain alignment and controlled positioning of adherent
fibroblasts. The first may be important for biosensing, the latter in
preparing cell-based integrated circuits, hence having an impact
both in biomedicine, particularly in regenerative medicine (including tissue engineering), and in BioMEMS applications. Enrico Sabbioni (European Commission, DG JRC, Italy) introduced the topic
of nanotoxicological research, emphasizing the urgent need for a
safe, integrated and responsible European strategy for nanotechnology. Sergio Iavicoli, Director of the Italian ISPESL-Department
of Occupational Medicine, presented innovative methods for assessing nanomaterial-related risks in the field of occupational
health. Filtration technologies for pharmaceutical sector and industrial processes were illustrated by 3M Italy. Lina Ghibelli (Univ.
Roma Tor Vergata) starting from the concern about possible
harmful effect of nanotubes on health, which appears justified also because of the knowledge that nanotubes react with important classes of biological molecules, such as DNA and peptides,
demonstrated a deep effect of multiwall carbon nanotubes on
cell viability and differentiation, providing evidence that the
mechanisms involved include alteration of the cell cycle, redox alterations and mitochondrial and cytoskeletal alterations.
Cellular interactions with engineered nanoparticles are dependent on many variables, some inherent to the nanoparticle (size,
shape, surface reactivity, degradation, agglomeration/dispersal,
and charge) and some due to the inherent properties of the cells
or tissues responding to the nanoparticle (cell type; cell surface
interactions with the nanoparticle; whether cellular membranes
have pores that allow or block passage of nanoparticles, cellular
enzyme degradation of the outer protective surface revealing a
toxic nanoparticle core; cellular storage of nanoparticles or
degradation products (bioaccumulation), within the cell ultimately causing the cell’s death).
Functionalization and shorter exposure times increased biocompatibility; however, nanoparticle size and reactivity in relation to
the type of cells and organs to be targeted seemed to be equally
important. Understanding the biological effects of nanoparticles
at the gross (microPET) and microscopic levels (light and electron
microscopy) is essential to predict nanoparticle processing, degradation and excretion in cells, and mammalian systems in general.
In this respect, Barbara Panessa-Warren’s lecture provided the au-
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dience with an overview of the types of phenomena that have
been reported in the literature with living cells and tissues exposed to nanoparticles, as well as new experimental data on the
biological cell and tissue responses in vitro (using human lung
and colon epithelial monolayers) and in vivo (in mice) to nanoparticles designed for bio-medical use (prepared with and without
surface functionalization); with specific attention directed to how
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dose, exposure time and surface reactivity affect biocompatibility
and cytotoxicity.
Preventive genotoxicity approaches for a safe nano world was illustrated by Lucia Migliore (Univ. Pisa, Italy), whereas A. Salis
(Univ. Cagliari, Italy) talked about biotechnological applications of
lipases immobilized onto porous materials, i.e. biodiesel production (see Fig. 1) and biosensors. For biosensing use the immobi-
Fig. 1 - The use of lipases to produce biodiesel
Fig. 2 - Silica based mesoporous support to immobilize a lipase
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Fig. 3 - (a-e) FEM model of an indentation using a conical indenter with a variable corner angle; (f) Comparison between the FEM model results and the theoretical
scaling law.
Fig. 4 - (a-b) SEM images and (c-d) CAD model of an AFM tapping probe, functionalized using FIB technique. We used this procedure in order to obtain indent
probes with a variable geometry.
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lization of the lipases was performed by the Cagliari group on
porous Silicon (see Fig. 2).
Maura Monduzzi (Univ. Cagliari, Italy) gave a tutorial lecture
about Hofmeister effects on enzymatic activity reviewing, at an
introductory level, the role of different intermolecular forces.
Bice Fubini (Univ. Torino, Italy) lectured about the toxicity of
nanoparticles, an issue recently raised by both media and scientific journals, in a general fear that they might turn up, similarly to
asbestos, in an occupational and environmental disaster, or become a debated issue, like OGM. In addition to rejecting the idea
that all nanoparticles are harmful or similarly hazardous (e.g. titania nanoparticles have been used for decades in sun screening
skin preparations and lipidic or other organic nanoparticles are
currently employed as drug delivery systems), two main points
will be stressed:
Toxicity of particles of different size should be compared both per
unit mass and per unit surface. If the enhancement of toxicity
with nano particles is proportional to the increase in specific surface, when moving from micro to nano, this simply means that
the biological effects elicited are related to the extent of the surface of the particles and not to a different surface reactivity.
Nanoparticles have a higher surface energy and consequently develop strong interparticle forces which may maintain the particles
in the form of macro aggregates, even in water suspensions or in
body fluids, thus behaving like much bigger particles.
The last part of the Conference was devoted to aspects related to
electronics, materials and characterizations. Principia Dardano
(IMM-CNR, Napoli, Italy) showed that photonic crystals, exhibiting negative refraction, are suitably integrated in self-collimating
circuits, presenting a polarizing beam splitter and a cavity, both
based on negative refraction and integrated in a self-collimating
circuit while Vicenta Sánchez (Univ. Nacional Autonoma de Mexico) presented her activity which investigate in a non-perturbative
way the electrical and thermal conductivity of nanowires with
macroscopic scale length, within the linear response theory description of the transport of electrons and phonons in solids.
Chumin Wang (Univ. Nacional Autonoma de Mexico) talked
about porous silicon layers, formed by a set of interconnected Silicon quantum wires at nanometer scale, analyzing the effects of
thermal oxidation on the refractive index of porous silicon.
Concurrent measurement of mechanical and electrical properties
during nanoindentation was illustrated by U. Hangen (Hysitron,
USA), nanoscale characterization of soft materials using Atomic
Force Microscopy (AFM) were discussed by Winkel and P. De Wolf
(Veeco Instruments), and the influence of single defects on the
properties of Aluminum nitride single wall nanotubes by Y.
Zhukovskii (Univ. Riga, Latvia).
Gallium nitride and other wide gap semiconductor nanowires exhibit various unusual physical properties due to the high surfaceto-volume ratio. One of them is the change of elastic constants
when the cross section of the system is varied from the macroscopic scale down to the nanoscale. This phenomenon was analyzed by Andris Gulans (Helsinki Univ. of Technology, Finland).
Maria Silvia Peluccio (Polito, Torino, Italy) presented a comparative study of the nanomechanical properties of several types of
cement used in the restoration of teeth. In this study nanoindentation methods have been used to explore, at the nanoscale, the
mechanical properties of the resin cement polymerized with different techniques, indenting each tooth along the interface with
dentin in order to determine nanohardness and elastic modulus
of the bonding.
AFM nanoindentation, which is now commonly used for the
study of mechanical properties of materials at the nanoscale, was
treated by Lorenzo Calabri (CNR-INFM Modena, Italy), who
showed how to find a relationship between the hardness of a
material and the shape of the indenter, using a general scaling
law for nanoindentation, and then comparing the results obtained by this theoretical approach with those obtained by numerical simulations (Fig. 3a-e), and by direct measurements (Fig.
4a-b). The numerical approach yields very tight results compared
with the theoretical ones (Fig. 3f). Channeling of a particle beam
in a nanostructure with defects was discussed by Valery Biryukov
(IHEP-Protvino, Russia). While theoretical models deal with perfect nanostructures, real structures contain defects of different
kind. Moreover, more defects are produced under beam irradiation. The results of simulating the effects of lattice defects on
channeling in nanostructure will be presented. A route to the
production of ordered structures which can be applied to the development of planar arrays for molecular based devices was presented by Jose Kenny (Univ. Perugia, Italy), who illustrated recent
progress on methods for thin film deposition, pattern formation
and photoelectrical measurements for the development and
characterization of novel organic optoelectronic devices based on
Polyethynyl[2.2]Paracyclophane Derivatives.
The next edition of n&n2007, is planned in October 15-18, 2007,
at Villa Mondragone, Monte Porzio Catone (Rome), Italy,
http://www.lnf.infn.it/conference/nn2007/ (Stefano Bellucci)
References:
[1] S. Bellucci (ed.), Proc. Of the School and Workshop on Nanotubes &
Nanostructures 2000, Santa Margherita di Pula (Cagliari), Italy, 24
September – 4 October 2000, Italian Physical Society, Bologna, Italy, 2001,
ISBN 88-7794-291-6.
[2] M. De Crescenzi, S. Bellucci (eds.), J. Phys.: Condens. Matter 15 Number
34, 3 September 2003.
[3 ] S. Bellucci (ed.), J. Phys.: Condens. Matter 18 Number 33, 23 August
2006.
Contatti
Stefano Bellucci, INFN
Laboratori Nazionali di Frascati
e-mail: [email protected]
Nanoforum 2006
Milano; 27/9/2006 - 28/9/2006
La seconda edizione di Nanoforum, evento dedicato alle micro e
nanotecnologie si è tenuta 27-28 settembre presso la sede Bovisa
del Politecnico di Milano.
Grazie alla collaborazione del Politecnico di Milano, della Camera
di Commercio di Milano, di Promos (Azienda speciale della Camera di Commercio di Milano) e di sei Camere di Commercio Italiane all’estero (Houston, coordinatrice dell’iniziativa e capofila
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del progetto, Miami, Lione, Tel Aviv, Monaco di Baviera e San
Paolo), nanoforum ha costituito un importante momento di incontro e di dibattito attorno ad un tema sempre più importante e
determinante per la competitività del nostro Paese.
Sono stati circa 800 le presenze nei due giorni, con il coinvolgimento di 55 tra aziende ed enti di ricerca, 16 sessioni e circa un
centinaio di relatori in totale.
Tra le sessioni che hanno riscosso particolare interesse quelle riguardanti nanotecnologie per la medicina, sensori, micro e nanodispositivi.
Già fissata la data per l’edizione 2007, che si terrà il 26 e 27 settembre 2007 sempre presso il Politecnico di Milano.
Contatto
Pasqualina Sellitto, Iter
e-mail: [email protected]
Governare le nanotecnologie in Italia
Roma; 3/7/2006
Il 3 luglio 2006 si è svolto a Roma, presso il Centro Congressi
Frentani, il Convegno “Governare le nanotecnologie in
Italia” organizzato da AIRI/Nanotec IT.
L’obiettivo del Convegno, al quale hanno partecipato circa un
centinaio di delegati, era quello di affrontare e discutere il problema di come promuovere e facilitare uno sviluppo efficace e sostenibile delle nanotecnologie, partendo da esempi di iniziative e
azioni di “governance” create a livello internazionale per individuare e prevenire in maniera tempestiva eventuali effetti avversi
di queste tecnologie.
La giornata si è articolata in tre differenti sessioni:
• La mattina interventi di esperti internazionali hanno fornito
una panoramica del mercato e dei prodotti nanotecnologici a
livello mondiale, delle potenziali opportunità e rischi associati
allo sviluppo di queste tecnologie e delle principali iniziative in
corso per affrontare al meglio tali problematiche. Sono intervenuti, Renzo Tomellini (Direttore Nanoscienze e Nanotecnologie della CE), Julia Moore (Deputy Director, Project on Emerging Technologies, Woodrow Wilson International Center for
Scholars, USA), Terry Wilkins (Chief Executive, NanoManufacturing Institute, UK) e Christoph Meili (CEO, Innovation Society Ltd, Switzerland). Ha concluso la sessione mattutina Elvio Mantovani, Direttore di Nanotec IT, che ha presentato il 2°
Censimento AIRI/Nanotec IT delle Nanotecnologie in Italia.
• Il primo pomeriggio è stato presentato un panorama dell’attività in corso nel Paese attraverso contributi di esponenti di alcune imprese italiane impegnate nelle nanotecnologie.
Sono intevenuti: Stefano Prato (Ape Research), Gianfranco
Innocenti (CRF), Ugo Franzoni (CSM), Roberto Millini (EniTecnologie), Carlo Falessi e Alessandro Garibbo (Selex), Fabrizio
Giacometti (Pirelli Labs), Gianfranco Cerofolini (STMicroelectronics), Massimo Gatelli (Tethis).
• L’ultima parte del Convegno è stata dedicata ad una tavola
rotonda dal titolo: “Strategie e strumenti per lo sviluppo efficace e responsabile delle nanotecnologie in Italia: C’è bisogno di una Iniziativa Nazionale per le Nanotecnologie?” a cui
hanno partecipato Amministratori Delegati e Presidenti di importanti Imprese, Centri di Ricerca ed Istituzioni italiane.
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In particolare vi sono stati interventi di: Dante Gatteschi (INSTM), Giorgio Grasso (Pirelli Labs), Nevio Di Giusto (CRF ed
ELASIS), Attilio Di Giovanni (Finmeccanica), Ruggero Lensi
(UNI), Antonio Martini (MSE), Luigi Monica (ISPESL), Andrea
di Matteo (STMicroelectronics), , Carlo Pagliucci (CSM), Sesto
Viticoli (CNR), Giovanni Zapponi (ISS).
La Conferenza
Numerosi sono i dati sullo sviluppo attuale delle nanotecnologie
presentati dai vari relatori nel corso della mattinata.
Si stima che nel 2005 siano stati investiti nel mondo in ricerca e
sviluppo per le nanotecnologie piu’ di 9 miliardi di dollari, di cui la
metà da finanziamenti pubblici e metà da finanziamenti privati.
Più di 1.600 sono le imprese, in gran parte piccole e medie, che
nel mondo sono impegnate in questo settore ed è stato stimato
che il giro di affari legato alla vendita di prodotti realizzati mediante l’uso di nanotecnologie sia stato nel 2005 di 32 miliardi di
dollari. Secondo alcune stime questo mercato nel 2015 dovrebbe
essere superiore a mille miliardi di dollari
Più di due milioni sono i posti di lavoro che nel 2010 si prevede
saranno dovuti alle nanotecnologie.
Nel suo intervento Renzo Tomellini ha sottolineato la necessità
di un approccio integrato e responsabile ad una tematica multidisciplinare e multisettoriale quale le nanotecnologie.
In particolare l’intervento ha evidenziato alcuni obiettivi fondamentali sui quali è importante concentrare gli sforzi e che necessariamente richiedono il contributo di tutti i “portatori di interessi” (stakeholders):
E’ necessario accrescere la conoscenza delle nanotecnologie, attraverso la formazione, la ricerca di base e la creazione di adeguate infrastrutture; sviluppare l’affidabilità, mediante la metrologia,
la definizione degli standard, la regolamentazione; attuare in maniera adeguata il trasferimento tecnologico, ossia l’ingegnerizzazione, la produzione, la considerazione della proprietà intellettuale; infine si deve considerare durante tutto lo sviluppo di questa
tecnologia la sua sostenibilità, assicurando la rispondenza ai bisogni della società, il coinvolgimento di tutti gli stakeholders, la valutazione dell’equilibrio rischio/benefici e la conformità ai principi
etici.
Il contributo che la Commissione Europea ha dato e darà a questi
temi è notevole, basta considerare i 370 Meuro di finanziamenti
erogati nel 2004, i 470Meuro nel 2005, nel contesto del 6° Programma Quadro, ed i circa 3500M euro previsti per il 7° Programma Quadro che prenderà il via nel 2007.
Il Dibattito Internazionale e la cooperazione su questi tematiche,
in particolare sui temi afferenti all’affidabilità e alla sostenibilità
sopra menzionati, sono fortemente voluti dalla CE, e per questo
nel Settimo Programma alcuni dei programmi di ricerca su questi
argomenti saranno aperti non solo all’Europa ma anche al resto
del mondo; inoltre la CE incoraggia la realizzazione di un “code
of conduct” a livello internazionale sullo sviluppo responsabile
delle nanotecnologie.
Tra le diverse iniziative ricordate da Tomellini relativi alle tematiche sociali, la “Informal collection of input on R&D topics in fields
on nano(eco) toxicology” condotta nel 2006 dalla CE, il cui rapporto finale è ora disponibile in rete.
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Julia Moore ha fatto riferimento al “Project on Emerging Nanotechnologies” (http://www.nanotechproject.org/), lanciato dal
Woodrow Wilson International Center for Scholars, che ha come
obbiettivo quello di assicurare che il governo e le imprese che
operano sul territorio americano rispondano in maniera adeguata
alle problematiche ambientali, della salute e della sicurezza legate
allo sviluppo ed all’applicazione delle nanotecnologie.
Mrs. Moore ha fatto presente come negli USA i finanziamenti federali per promuovere lo sviluppo e l’applicazione delle nanotecnologie passano attraverso la National Nanotechnology Iniziative
(NNI) e questi, nel 2006, ammonteranno a circa 1300 M$. Per ciò
che riguarda le problematiche sociali per il 2006 è prevista una
spesa di 80,6 M$: circa 38 per tematiche EHS (Environment,
Health & Safety) e 42,6M$ per tematiche relative alla formazione,
agli aspetti legali ed altre questioni sociali. L’agenzia attraverso la
quale transita la maggior parte dei finanziamenti (circa il 60% del
totale) è la National Science Foundation, seguita, con valori nettamente inferiori, da EPA, NIOSH, NIH, DOJ, DOD e DOE.
Quindi sono stati mostrati i dati relativi al primo “inventario” dei
prodotti nanotecnologici già presenti sul mercato mondiale. Essi
sono più di 200 e fanno riferimento soprattutto ai settori dei cosmetici, degli articoli sportivi, dell’abbigliamento, dell’elettronica,
dell’automotive, dei rivestimenti superficiali, dell’edilizia. Molti di
questi, come cosmetici, prodotti dietetici, alimenti, creme solari
vengono a contatto diretto con l’organismo umano, e quindi possono essere particolarmente rischiosi per la salute umana.
Il quadro di regolamentazione di queste sostanze dipende da diverse agenzie americane (EPA, FDA, CPSC, Department of Agricolture, OSHA), che ancora non hanno sviluppato in maniera
completa metodologie e regole per il trattamento di prodotti di
tipo nanotecnologico, nonostante alcuni prodotti siano gia sul
mercato. Esponenti di alcune di queste agenzie hanno oltretutto
affermato che non prevedono che il comportamento di queste
sostanze sia sotanzialmente diverso da quello di altre sostanze
chimiche gia note, e che quindi non sono necessarie metodologie
e precauzioni particolari. Anche in considerazione di questo atteggiamento, il “Project on Emerging Nanotechnologies” richiede un maggiore impegno da parte delle Istituzioni americane nella ricerca e regolamentazione del settore.
Da segnalare a riguardo che proprio da parte di alcune di queste
agenzie, sono state attivate ultimamente iniziative e studi specifici per rispondere a queste problematiche, quale per esempio la
task force dedicata allo studio delle nanotecnologie creata ad
Agosto 2006 dalla Food and Drug Administration (FDA).
Christoph Meili ha riportato un interessante esempio di una iniziativa congiunta pubblico/privato per la definizione di una “governance” delle nanotecnologie promossa recentemente in Svizzera.
L’Innovation Society, una società svizzera di ricerca e consulenza
privata di cui Meili è Direttore, ha avviato nel 2005 l’iniziativa
“Nano Regulation Platform”, con l’obbiettivo di promuovere un
dibattito aperto tra tutti gli “stakeholders” dello sviluppo delle
nanotecnologie, al fine di definire le necessità e priorità di tale sviluppo. L’iniziativa ha coinvolto autorità governative, industrie, enti di ricerca ed assicurazioni.
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In parallelo il governo svizzero ha avviato ufficialmente la definizione di uno “Swiss Action Plan” per mettere a punto una strategia di sviluppo delle nanotecnologie, che favorisca il coordinamento delle iniziative nazionali, ed internazionali, e l’attuazione
di misure di regolamentazione per la sicurezza dell’ambiente e
della salute dei lavoratori.
In seguito al primo anno di attività è stato pubblicato un rapporto
con i primi risultati ed indicazioni della Piattaforma (Nano-Regulation www.innovationsgesellschaft.ch/nano_regulation.htm), ed è
stata definita la struttura e la strategia organizzativa dello “Swiss
Action Plan 2006-2009” (che verrà proposta per l’approvazione
al Governo Federale).
Tutti i dettagli si possono trovare nella presentazione, scaricabile
dal sito dell’evento, o sul sito della Innovation Society.
Terry Wilkins ha presentato strategia organizzativa e linee di attività del centro NanoManufacturing Insitute (NMI), del quale è
Direttore, la cui missione è quella di diventare uno dei centri europei di riferimento relativamente alla ricerca sui processi di “nanomanufacturing” dei prodotti nanotecnologici. Al NMI riferiscono
28 centri di ricerca pubblici, specializzati su differenti temi di ricerca, e più di 170 partners industriali.
Nell’illustrare la strategia organizzativa del centro, Wilkins si è soffermato sull’importanza di un approccio multidisciplinare e sulla
collaborazione internazionale per accelerare l’ingegnerizzazione
ed il trasferimento tecnologico dei processi nanotecnologici.
Riguardo alle tematiche di sicurezza e ambiente Wilkins ha evidenziato con alcuni esempi la complessità insita nelle ricerche sulla tossicità dei nanomateriali ed il rischio di proliferazione delle attività di ricerca necessarie per valutare i nanomateriali (“one researcher can create a valuable new class of nanomaterials which
need a team of more than six life science researchers to evaluate
nanotoxicity”); ha inoltre fatto presente che i fondi in UK dedicati
a questo argomento, gestiti dal “Department of Environment,
Farming and Rural Affairs”, sono attualmente piuttosto modesti.
Wilkins ha poi presentato l’interessante esempio della “Nano
Jury” inglese, una iniziativa promossa dal governo inglese, da
Green Peace e alcune altre organizzazioni, che ha realizzato una
apposita giuria “popolare”, composta da persone comuni, per
giudicare e valutare le potenzialità dello sviluppo delle nanotecnologie.
L’iniziativa ha favorito il dialogo con la società e evidenziato l’importanza della comunicazione con il pubblico; tra le richieste della giuria sia la necessità di promuovere ulteriormente la comunicazione tra la comunità scientifica e la società sia l’esigenza di
raccogliere maggiori informazioni sui reali effetti delle nanotecnologie sull’uomo.
La sessione mattutina si è conclusa con l’intervento di Elvio
Mantovani che ha presentato la seconda edizione del Censimento delle nanotecnologie in Italia, realizzato da AIRI/NanotecIT.
Il Censimento ha fotografato un impegno piuttosto consistente,
con numeri di tutto rispetto, ancorché inferiori quelli degli altri
grandi paesi piu’ industrializzati. In particolare: 60Meuro il finanziamento pubblico (nazionale) nel 2005, più di 170 organizzazioni coinvolte, 7000 pubblicazioni scientifiche, centinaia di brevetti
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rilasciati in tutto il mondo, più di 4000 persone attive nella ricerca
e sviluppo sulle nanotecnologie.
Una realtà in continua crescita, con esempi sia industriali sia accademici di eccellenza, che può permettere all’Italia di competere
con il resto del mondo in maniera efficacie sul terreno dell’innovazione in molteplici settori applicativi (materiali, elettronica, ITC,
salute, tessile per citare i temi ad oggi più “caldi”).
Ma nonostante l’impegno italiano nelle nanotecnologie sia notevole, il Censimento ha mostrato anche alcune punti deboli quali il
già segnalato minore impegno rispetto ai concorrenti più agguerriti, una certa frammentazione delle organizzazioni coinvolte nella ricerca, in particolare pubblica, la carenza di un coordinamento
e pianificazione della ricerca a livello Paese.
Senza la adeguata massa critica ed una corretta strategia di sviluppo si rischia di non ottimizzare l’utilizzo delle risorse e delle
energie disponibili, e di risultare indeboliti rispetto ad altre realtà
internazionali, compresa quella di paesi quali Cina e Corea del
Sud, che oltre dedicare alle nanotecnologie risorse più elevate
delle nostre hanno anche attività di ricerca maggiormente focalizzate.
Nel pomeriggio la presentazione delle attività di alcune delle imprese Italiane impegnate in questo campo ha mostrato chiaramente l’importanza che questo settore riveste per l’industria italiana, non solo per l’enorme potenziale di innovazione e sviluppo
di queste tecnologie, ma anche per gli importanti risultati già raggiunti. Numerose sono le ricerche ed applicazioni citate durante
la giornata nei settori dell’optoelettronica, nanoelettronica, strumentazione, diagnostica medica, materiali strutturali, sensoristica, componentistica per l’automobile, energia e sistemi di combustione, chimica.
Per ulteriori informazioni, molti dei contributi sono scaricabili dal
sito.
Nella tavola rotonda conclusiva è stato dibattuta la proposta
avanzata da AIRI/NanotecIT di avviare anche in Italia un’ iniziativa
nazionale specifica per favorire e promuovere lo sviluppo delle
nanotecnologie, analogamente a quanto accade nella maggior
parte dei paesi tecnologicamente avanzati, gli USA, dove dal
2001 è attiva la già citata National Nanotecnology Initiative (NNI)
che, nel periodo 2001-2005 ha erogato i fondi federali per più di
4000 M$ a sostegno della R&S in questo campo.
Tutti i partecipanti alla Tavola Rotonda e la maggior parte dei delegati presenti, hanno auspicato che anche in Italia, venga attivata una Iniziativa Nazionale sulle Nanotecnologie che mobilizzando risorse adeguate coinvolga le istituzioni governative, le strutture di ricerca pubbliche e le imprese in un disegno condiviso che
ottimizzi l’uso delle risorse e le indirizzi verso obiettivi strategici
per il sistema Paese. La sinergia tra gli attori dello sviluppo, una
giusta politica di incentivazione e supporto da parte governativa,
focalizzata alla selezione e promozione dell’eccellenza, l’attenzione alle problematiche della sicurezza e della valutazione del rischio, sono temi affrontabili unicamente con un approccio integrato.
Come già riportato in questa Newsletter, le indicazioni emerse dal
Convegno, con la richiesta di attivare anche in Italia una iniziativa
volta a sostenere e promuovere lo sviluppo delle nanotecnologie
e le loro applicazioni, sono state condensate in una lettera aperta
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firmata da coloro che hanno prese parte alla Tavola rotonda, che
AIRI/NanotecIT ha inviato alla Presidenza del Consiglio ed ai Ministri interessati. (Andrea Porcari)
L’evento ha avuto il patrocinio di:
Istituzioni:
• Ministero Università e Ricerca (MUR)
• Minstero Sviluppo Economico (MSE)
• Comitato nazionale per la biosicurezza e biotecnologie - Presidenza del
Consiglio dei Ministri
Enti Nazionali:
• Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)
• Istituto Superiore per la Prevenzione e Sicurezza sul Lavoro (ISPESL)
• Ente Nazionale Italiano di Unificazione (UNI)
• Istituto Superiore di Sanità (ISS)
ed ha ricevuto la sponsorizzazione di:
• Centro Ricerche Fiat (CRF)
• STMicroelectronics (STM)
• Farmindustria
Contatti
Andrea Porcari, Nanotec IT
porcari@nanotec. it
http://www.nanotec.it/eventi_nanotec.htm
Eventi futuri
Nuova edizione di Nanoweek
Verona; 15/1/2007 - 20/1/2007
NanoWeek è un appuntamento interamente dedicato alle nanotecnologie con eventi, conferenze, incontri ed un’esposizione che
hanno lo scopo di spiegare al grande pubblico cosa sono le nanotecnologie, illustrando le diverse applicazioni e gli ambiti di utilizzo.
La seconda edizione di NanoWeek si svolgerà dal 15 al 20 gennaio 2007, presso il Polo Zanotto dell’Università di Verona. Organizzata da Veneto Nanotech in collaborazione con l’Università
scaligera e la Provincia di Verona, NanoWeek è una settimana di
conferenze su tematiche nanotecnologiche specifiche, di notevole rilevanza per le aziende per spiegare agli imprenditori più attenti nuove tecnologie e metodi di produzione e applicazione. Il
programmazione delle conferenze prevede i seguenti incontri:
Lunedì 15 gennaio
Le nanotecnologie: cenni storici, stato dell’arte e prospettive future
Martedì 16 gennaio
Nanomedicina: nanomateriali per l’imaging multimodale e la medicina
rigenerativa
Mercoledì 17 gennaio
Le nanotecnologie per il settore agroalimentare e per il packaging
Giovedì 18 gennaio
Nanotecnologie per l’edilizia
Venerdì 19 gennaio
Le nanotecnologie per i settori del riscaldamento e del condizionamento
Parallelamente verranno riproposti gli incontri per gli studenti delle scuole superiori, strutturati in modo di avvicinare i giovani al
mondo delle nanotecnologie e facilitare la conoscenza del mon-
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do dellìinfinitamente piccolo, grazie anche all’esposizione di materiali e prodotti nanostrutturati inviati per l’occasione sia da
aziende italiane che straniere. Oltre 2000 alunni hanno partecipato alla fase preliminare di conferenze organizzate per le scuole a
fine novembre a Verona e - considerate le numerosissime richieste rimaste inevase per mancanza di tempo - è stato deciso di riproporre tale attività anche in occasione dell’evento di gennaio.
NanoWeek si rivolge a:
• imprenditori
• personale di aziende/ addetti R&S
• esponenti della PA
• giornalisti
• studenti e ricercatori
• mondo accademico
• docenti di scuola superiore
• cittadini
Ore 14.00-16.00 Relazioni Unità
• G. Mensitieri: “Caratterizzazione reologica e di proprietà di trasporto di
nanocompositi polimerici”
• S. Russo: “Preparazione di nanocompositi per polimerizazione in situ:
aspetti peculiari.”
• G. Camino: “Nanocompositi polimerici con lamellari naturali e sintetici:
degradazione termica e comportamento alla combustione”
Ore 16.15-18.30 Casi di sviluppo industriale di nanocompositi polimerici
Contatti
Alberto Frache
Centro di Cultura per l’Ingegneria delle Materie Plastiche
e-mail: [email protected];
Tel: 0131229304)
Contatti
Veneto Nanotech
Via San Crispino, 106
35129 Padova
049 7705500 fax 049 7705555
[email protected] - www.nanoweek.it
Bologna; 3/5/2007 - 4/5/2007
Presentazione dei risultati del progetto FIRB
Mapionano
Alessandria; 02/2007
Nel mese di Febbraio 2007 verrà organizzata presso il Centro di
Cultura per l’Ingegneria delle Materie Plastiche, , c/o Politecnico di Torino – Sede di Alessandria, in collaborazione con
AIRI/NanotecIT, una giornata di studio per la presentazione dei risultati del progetto FIRB “Aspetti di Base e Funzionali di ibridi
inorganici-organici nanostrutturati (MAPIONANO”.
Il progetto ha come obbiettivo effettuare uno studio sistematico
delle interazioni tra polimero e nanofiller ed il loro effetto sulle
proprietà fisiche e chimiche, realizzando degli 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 alle proprietà di questi materiali.
I partners del progetto sono il Centro di Cultura per l’Ingegneria
delle Materie Plastiche (CDCMP), il Consorzio Proplast, le Università di Genova, Napoli, Perugia, Torino, l’Università degli Studi del
Piemonte Orientale A. Avogadro.
Il programma della giornata è il seguente:
Ore 9.00 Presentazione progetto MAPIONANO
Ore 9.30-12.30 Relazioni Unità
• L. Marchese: “Sintesi e caratterizzazione di argille, alluminosilicati e
alluminofosfati lamellari e mesoporosi”
• R. Bongiovanni: “Preparazione di nanocompositi a base di resine
epossidiche con metodi di fotopolimerizzazione”
• U. Costantino: “Idrotalciti sintetiche e fosfati lamellari filler non
convenzionali di nanocompositi polimerici. Caso di membrane
ionomeriche per celle a combustibile.”
• A. Casale: “Studio del processing per la preparazione di nanocompositi
polimerici via melt-blending”
Ore 12.45-14.00 pausa pranzo
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Research to Business 2007 (R2B): la ricerca
industriale incontra l’impresa
Impresa e ricerca sono interlocutori il cui confronto è diventato un
fattore di fondamentale importanza per consentire alla prima di
sviluppare innovazione di prodotto e di processo produttivo in
grado di sostenere una competizione globale sempre più aggressiva ed alla seconda di poter trovare nuove fonti di finanziamento
per i propri progetti di ricerca
Impresa e ricerca hanno trovato un’importante sede di confronto
a Bologna, in occasione di R2B – Research to Business, la manifestazione internazionale nel cui ambito i più accreditati centri di ricerca e spin-off nazionali e internazionali hanno la possibilità di
presentare, a imprenditori e investitori, nuove proposte di innovazione tecnologica, progetti di ricerca, prototipi di nuovi prodotti e
applicazioni da immettere sul mercato.
Forte degli eccellenti risultati conseguiti nell’ambito dell’edizione
2006, con la presenza di 206 espositori italiani ed esteri, 1877 visitatori, 300 progetti di ricerca, 42 eventi convegnistici, R2B - Research to Business intende proseguire su di un percorso di crescita
attraverso lo sviluppo di collaborazioni con interlocutori che possano arricchirla in termini di contenuti e di esperienze di innovazione tecnologica nelle 5 macroaree di riferimento: NEWMA Nuovi Materiali e Nanotecnologie, AMA - Alta Tecnologia Meccanica, BIO - Biotecnologie, ENA - Energia e Ambiente, Industrial
Information Technology.
Il format
R2B - Research to Business 2007 sarà articolata su 3 livelli:
Exhibition, un’area espositiva nella quale i centri di ricerca potranno far conoscere i propri progetti e incontrare il pubblico degli imprenditori;
Conference, caratterizzato da un programma convegnistico che
ospiterà interventi dedicati agli scenari tecnologici, allo stato dell’arte e alle prospettive future nelle aree tematiche di R2B;
Iniziative Speciali tra cui:
• Innovat&Match: evento di brokeraggio tecnologico transnazionale supportato dalla Rete Europea degli International
Relay Centres, un’opportunità offerta agli espositori di R2B
per favorire la collaborazione ricerca-impresa a livello internazionale nelle cinque aree focus della manifestazione.
• Meeting Scheduling Service: programma on-line per orgaN E W S L E T T E R
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nizzare in anticipo gli incontri tra Domanda ed Offerta di innovazione prefissandolo via Internet e realizzandolo in fiera
(dettagli su www.rtob.it).
Ready to Market Corner: Open Space collocato presso il
padiglione espositivo nell’ambito del quale gli espositori potranno presentare i risultati e i prodotti delle loro ricerche
(dettagli su www.rtob.it)
Prototipi di grande dimensione: un’area speciale verrà dedicata ai prototipi che dimensionalmente non possono essere
collocati negli stand degli espositori.
Lo steering committee
Costituito da autorevoli rappresentanti del mondo scientifico ed
imprenditoriale operanti nelle aree tematiche di R2B, lo Steering
Committee avrà il compito di indicare le linee guida per l’attuazione dell’iniziativa e per la selezione dei prodotti e progetti di ricerca presentati e di definire i contenuti del programma convegnistico
Lo Steering Committee di R2B’06 ha visto la presenza di Gianni
Lorenzoni - Presidente (Università di Bologna), Carsten Dreher
(Fraunhofer Institute- Karlsruhe), Marco Landi (Atlantis Ventures),
Alessandro Ovi (MIT Technology Review Edizione italiana), Augusto Porta (Istituto Battelle – Ginevra), Riccardo Varaldo (Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa), Romano Volta (Datalogic).
Sono in corso contatti per il rinnovo dell’incarico per l’edizione
2007 di R2B
Il club degli imprenditori
Al fine di rafforzare ulteriormente il coinvolgimento delle imprese, l’edizione 2007 di R2B vedrà la costituzione di un Club di Imprenditori, le cui aziende sono particolarmente attive nel campo
dell’innovazione tecnologica.
Una manifestazione internazionale
Intensa ed articolata sarà la campagna di promozione internazionale di Reaserch to Business che prevede una serie di iniziative
promozionali – direct mailing, conferenze stampa, road-show, incontri presso ambasciate e consolati - che riguarderanno i seguenti paesi: Belgio, Cina, Finlandia, Francia, Germania, Giappone, Gran Bretagna, Israele, Olanda; Svezia, USA.
Contatti
Giuseppe Squeri
BolognaFiere
Tel. 051.282399
[email protected]
www.rtob.it
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Altri eventi
• Jan 15 - Jan 20, 2007 - Verona
Nanoweek
• Jun 6 - Jun 8, 2007, San Diego, USA
Drug Delivery 2007
• Jan 17 - Jan 18, 2007 - Wiener Neustadt - Austria
Co-operation: Nano 07
• Jun 19, Jun 21, 2007, Duesseldorf, Germany
EuroNanoForum2007
• Jan 18, 2007 - London, UK
Nanotechnology for Security Crime and Prevention
• Jun 21 - Jun 22, 2007, Roma
IV° Simposio sulle Tecnologie Avanzate - Segredifesa
• Feb 5, 2007 - Brussel, Belgium
Nanodialogue Final Conference
• Jun 27 - Jun 28, 2007, Paris Sofitel, France
Nanotoxicity 2007
• Feb 12 - Feb 14, 2007 - Napoli
Associazione Italiana Sensori e Microsistemi - AISEM 2007
• Feb 21 - Feb 23, 2007 - Tokyo, Japan
Nanotech 2007
• Mar 10 - Mar 17, 2007, Luxor, Egypt
NanoTech Insight
• Mar 20 - Mar 23, 2007, Pamplona, Spain
3rd NanoSpain workshop
• Mar 27 - Mar 28, 2007, Paris, France
Smart system Integration 2007
• Mar 27 - Mar 29, 2007, Helsinki, Finland
Nanotech Northern Europe 2007
• Apr 3 - Apr 4, 2007, London, UK
1st International Conference on Industrial Processes for Nano
and Micro Products
• Apr 3 - Apr 4, 2007, East Lansing (Michigan), USA
What is Agrifood Nanotechnology
• May 10 - May 11, 2007, Miami Beach, USA
NanoKAP 2007 - “Nanoimprint Lithography Application in
Nanosystems and Nanodevices”
• May 20 - May 24, 2007, Santa Clara, USA
NSTI Nanotech 2007
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Nanotec IT è una struttura autonoma di AIRI creata nel 2003 con l’obiettivo primario di essere il punto di riferimento nazionale per le
nanotecnologie e contribuire a rendere più efficace ed efficiente l’impegno del Paese nel settore.
Attività del Centro:
• Raccolta di informazioni sulle nanotecnologie sia a livello nazionale che internazionale
• Diffusione capillare delle informazioni raccolte
• Censimento dell’attività in Italia nelle nanotecnologie
• Elaborazione di documenti volti a far emergere le necessità del settore per rendere più efficace ed efficiente l’impegno Nazionale nel settore.
• Promozione di contatti e collaborazioni per R&S tra imprese e tra imprese e istituzioni di ricerca.
• Organizzazione/promozione di convegni, seminari, iniziative di formazione legati alle nanotecnologie.
• Partecipazione a progetti della UE e nazionali sulle nanotecnologie.
• Supporto alle PMI per la partecipazione a progetti di R&S nazionali e internazionali, in particolare europei.
Iscritti a Nanotec IT:
• A.P.E. Research
• BREMBO
• CHILAB - Politecnico di Torino
• CNR - IFN (Istituto di fotonica e nanotecnologie)
• CNR - ISMAC (Istituto per lo studio delle macromolecole)
• CNR - ISTM (Istituto di scienze e tecnologie molecolari)
• CNR - ISMN (Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati)
• CNR - ITIA (Istituto di Tecnologie Industriali e Automazione)
• CRF - Centro Ricerche FIAT
• CSM - Centro Sviluppo Materiali
• CRIM - Scuola Superiore Sant’Anna (Centro di Ricerche in Microingegneria)
• CTG - Centro Tecnico di Gruppo - Italcementi
• DE NORA Tecnologie Elettrochimiche
• GRINP Srl
• INSTM (Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali)
• ENEA - Dipartimento Materiali e Nuove Tecnologie (Ente per le Nuove tecnologie, l'Energia e l'Ambiente)
• ENITECNOLOGIE
• INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
• ITC-IRST - Centro per la ricerca scientifica e tecnologica
• PIRELLI LABS
• SAES GETTERS
• SELEX SISTEMI INTEGRATI
• SERVITEC
• SINCROTRONE Trieste
• STMICROELECTRONICS
• TEXCLUBTEC
• VENETO NANOTECH
L’iscrizione a Nanotec IT è aperta tutti coloro che sono impegnati nelle nanotecnologie, o contano di farlo, ma anche a coloro che sono
interessati a mantenersi aggiornati circa gli sviluppi di questo settore.
AIRI- Associazione Italiana per la Ricerca Industriale
Nata nel 1974 per promuovere lo sviluppo della ricerca e dell’innovazione industriale e la collaborazione tra ricerca industriale e ricerca
pubblica, AIRI (associazione senza scopo di lucro) rappresenta oggi non solo un essenziale punto di confluenza per più di 110 soci (aziende
pubbliche e private, enti pubblici di ricerca, associazioni industriali ed istituti finanziari che si occupano di ricerca applicata), ma è soprattutto
espressione diretta di circa 22.000 addetti alla R&S nelle imprese e di circa 13.000 addetti degli enti pubblici di ricerca.
Molti eventi e pubblicazioni rappresentano il contributo che AIRI, dalla sua istituzione, ha fornito all’approfondimento di problemi di
politica e gestione della ricerca , così come molte sono le analisi e le proposte per lo sviluppo della ricerca e dell’innovazione. Particolare
attenzione è stata data da sempre alle problematiche delle PMI, anche per la introduzione di innovazioni tecnologiche e organizzative,
per attivare le collaborazioni fra imprese e ricerca pubblica, per la partecipazione a programmi di ricerca nazionali e comunitari.
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