I PASSI DELLA RICERCA

I PASSI DELLA RICERCA

ROMA – focus/ aise - È stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Advanced Materials, ed è comparso sulla front cover della rivista il 5 marzo, un articolo che dimostra una nuova metodologia per generare e manipolare come mai prima d’ora onde di spin in materiali magnetici nanostrutturati. Il lavoro apre la strada allo sviluppo di nano - processori per l’elaborazione analogica di informazioni straordinariamente rapida ed energeticamente efficiente.
La scoperta è frutto della collaborazione fra il gruppo di magnetismo di Edoardo Albisetti, Daniela Petti e Riccardo Bertacco del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, il gruppo di Elisa Riedo (New York University), e Silvia Tacchi dell’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Iom) di Perugia, il Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università di Perugia e la beamline PolLux della Swiss Light Source, PSI, Svizzera.
Le onde di spin, chiamate anche “magnoni”, sono l’analogo delle onde elettromagnetiche per il magnetismo, e si propagano nei materiali come il ferro in maniera simile alle onde del mare. Rispetto alle onde elettromagnetiche, i magnoni sono caratterizzati da proprietà uniche che li rendono ideali per lo sviluppo di sistemi miniaturizzati di calcolo “analogico” estremamente più efficienti dei sistemi digitali attualmente disponibili.
Modulare a proprio piacimento le onde di spin era fino ad oggi estremamente complesso. Nell’articolo pubblicato su Advanced Materials, viene presentato un nuovo tipo di emettitori, le cosiddette “nanoantenne magnoniche” che permettono di generare onde di spin con forma e propagazione controllata. Grazie ad esse, ad esempio, è possibile ottenere fronti d’onda radiali (come quelli di una pietra lanciata in uno stagno) o fronti d’onda planari (come le onde del mare sulla spiaggia) e anche creare fasci direzionali focalizzati. Nell’articolo si dimostra inoltre che utilizzando più nanoantenne contemporaneamente si possono generare figure di interferenza “a comando”, condizione necessaria per poter sviluppare sistemi di computazione analogici.
Per realizzare le nanoantenne è stata utilizzata la tecnica tam-SPL (sviluppata al Politecnico di Milano in collaborazione con il laboratorio della professoressa Riedo), che permette di manipolare con precisione nanometrica le proprietà magnetiche del materiale di cui sono composte. In particolare, le nanoantenne consistono in minuscole “increspature” nella magnetizzazione del materiale (chiamate “pareti di dominio” e “vortici”) che, quando vengono messe in moto da un campo magnetico oscillante, emettono onde di spin. Dato che le proprietà delle onde di spin sono legate alla tipologia e alle caratteristiche peculiari di queste increspature, controllandole molto bene è stato possibile modulare come mai prima d’ora le onde emesse.
Le onde di spin sono state misurate utilizzando una tecnica di microscopia a raggi-X risolta in tempo disponibile presso la la beamline PolLux della Swiss Light Source, Svizzera. Questa tecnica ha permesso ai ricercatori di visualizzare la propagazione delle onde di spin nel materiale, con alta risoluzione spaziale (inferiore ai 50 nanometri) e risoluzione temporale (inferiore al nanosecondo).
Il lavoro ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione dell’Unione Europea Horizon 2020 attraverso l’azione Marie Sklodowska-Curie No 705326, progetto SWING (Patterning Spin-Wave reconfIgurable Nanodevices for loGics and computing).
Elementi di robotica applicata inseriti nelle attività di laboratorio delle scuole per facilitare l’apprendimento di materie scientifiche e dell’inglese e contrastare i fenomeni di dispersione e abbandono scolastici. Questo è l’obiettivo del progetto “Rob.In”, coordinato dalla cooperativa sociale europea ESCOOP insieme all’ENEA, per realizzare in Puglia una rete di laboratori di robotica educativa rivolta prevalentemente a studenti tra i 14 e i 17 anni con bisogni educativi speciali per disabilità specifiche di apprendimento, disturbi cognitivi/relazionali, deficit di attenzione e concentrazione, basso livello socio-economico.
Finanziato dall’impresa sociale “Con i bambini”, il progetto prevede la realizzazione di tre laboratori in altrettanti quartieri di Taranto, Cerignola e San Giovanni Rotondo, dove le scuole risentono molto dell’abbandono e della dispersione, anche a causa di alti tassi di disoccupazione, lavoro minorile e microcriminalità spesso legata a traffico e uso di sostanze stupefacenti.
ENEA si occuperà sia della creazione dei laboratori che della formazione del personale docente.
“Gli obiettivi didattico formativi sono lo sviluppo del pensiero logico, la promozione delle interazioni interpersonali, dell’apprendimento cooperativo e della creatività ma anche l’innalzamento del grado di autostima - spiega il ricercatore ENEA, Andrea Zanela -. All'interno dei laboratori verranno proposte attività di robotica durante le lezioni di fisica, matematica, scienze e inglese, coinvolgendo attivamente e in modo nuovo i ragazzi, che potranno trasformarsi da semplici utilizzatori di dispositivi a sviluppatori di nuove applicazioni, in grado stabilire una correlazione forte e diretta con le future attività professionali”.
All’interno dei laboratori i ragazzi potranno creare relazioni tra loro e con il mondo esterno sviluppando reti sociali che potranno coinvolgerli anche al di fuori del contesto scolastico, facilitandone la presa di distanza da ambienti “difficili”.
“ENEA - conclude Zanela - fornirà una consulenza tecnico-scientifica per sviluppare una comunità digitale che permetterà ai ragazzi di avere uno scambio continuo di informazioni e interagire con università, centri di ricerca, scuole superiori e aziende”.
IP e Cnr (Consiglio nazionale delle ricerche) hanno siglato un accordo quadro di collaborazione quadriennale. Oggetto dell’accordo sono azioni comuni di ricerca, innovazione e divulgazione sui temi della qualità dell’aria, dell’impatto ambientale della mobilità pubblica e privata, del miglioramento delle prestazioni dei motori dei veicoli da trasporto e della qualità dei carburanti. Una sinergia che – anche attraverso studi, analisi e rapporti grazie a partnership con Enti, Università e soggetti interessati – punta a promuovere la mobilità sostenibile e a diffondere la conoscenza delle migliori tecnologie esistenti dei trend tecnologici nel settore della mobilità.
"Intendiamo essere protagonisti del futuro della mobilità e della transizione energetica", dichiara l’amministratore delegato di IP, Daniele Bandiera. "Lo faremo mettendo a disposizione dei nostri clienti soluzioni immediate che contribuiscano a ridurre l’impatto ambientale della mobilità per tutti i viaggiatori. L’accordo con il Cnr è cardine di questa strategia: grazie a esso abbiamo un partner autorevole, indipendente e capace di guidare le nostre scelte industriali di lungo periodo in ottica di sostenibilità".
"Il Cnr continua con impegno a svolgere la sua duplice missione: essere sul fronte della ricerca e dare supporto scientifico e tecnologico al sistema industriale del Paese", sottolinea il presidente del Cnr Massimo Inguscio. "La collaborazione con IP rappresenta un esempio concreto di questo supporto, verso un'industria nazionale strategica nel settore mobilità, in una ottica di sostenibilità ambientale. Uno sforzo, quello di IP, coraggioso e intelligente, a vantaggio della collettività, che il Cnr sostiene con impegno, attraverso l'azione del suo nuovo Istituto di scienza e le tecnologie per l'energia e la mobilità sostenibile (Cnr-Stems), che ha condotto gli esperimenti per IP".
Una scelta strategica per IP, che si inserisce nel percorso di ricerca per la sostenibilità e l’innovazione avviato negli ultimi anni con accordi strategici con Enel e Snam per l’installazione su tutta la rete nazionale, rispettivamente, di colonnine di rifornimento di energia elettrica e gas naturale. Un percorso verso la mobilità sostenibile che vede come prima tappa con l’introduzione di Optimo, il carburante premium che sostituisce da quest’anno tutti i carburanti tradizionali mantenendo lo stesso prezzo. Il nuovo prodotto, oltre a essere un prodotto di qualità superiore, concorre a ridurre le emissioni di CO2 del parco circolante.
L’accordo quadro avrà una durata di quattro anni e sarà rinnovabile per il medesimo periodo. Non prevede inoltre oneri finanziari per le parti che finanzieranno le proprie attività con gli stanziamenti a bilancio e potrà godere del supporto finanziario del Ministero per l’istruzione, l’università e la ricerca, del Ministero dello sviluppo economico, della Commissione europea e da altri Ministeri, Regioni e altri soggetti interessati. La prima convenzione operativa è già stata attivata con l’Istituto di scienza e le tecnologie per l'energia e la mobilità sostenibile (Cnr-Stems) di Napoli, e verterà sulla valutazione dell’impatto ambientale dei carburanti sul parco auto italiano. (focus\ aise) 

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