N e w s l e t t e r
N u m e r o
8
G I U G N O
2 0 0 7
Editoriale............................................................................................................................................. 3
RICERCA & SVILUPPO
Quantum devices for voltage metrology and photon counting............................................................ 4
Sub-nanoradian angle measurements.................................................................................................. 8
Shape Memory Actuators for Automotive Applications...................................................................... 12
An overview of the Integrated Project Nanoker “Structural ceramic nanocomposites for top-end
functional applications”..................................................................................................................... 17
Design and Development of Advanced Nanosensors and Nanochips for Human Health and Food
Safety*.............................................................................................................................................. 21
Nanoscopic polyelectrolyte multilayers as tool for medicine................................................................ 25
The Technology Cluster in Molecular Biomedicine of Region Friuli Venezia Giulia................................ 27
Le implicazioni giuridiche della nanomedicina.................................................................................... 28
Trasferimento tecnologico: le nanotecnologie dal laboratorio al mercato............................................ 30
N o t i z ie in b rev e
Master in Tecnologie per la Micro e Nanoelettronica Università di Roma “La Sapienza”..................... 35
Consorzio Nazionale Interuniversitario per la Nanoelettronica............................................................. 35
Primo Certificato di valutazione su prodotti nanotecnologici.............................................................. 36
Rapporto del Parlamento Europeo sui nanomateriali.......................................................................... 36
Governance delle nanotecnologie in UK............................................................................................. 36
S e m inari & C onve g n i
Eventi passati
Nanotech 2007 NSTI International Conference . ................................................................................ 37
Convegno-Scuola Materiali Polimerici Ibridi e Nanostrutturati e l’Associazione Italiana Scienza .
e Tecnologia delle Macromolecole. . .................................................................................................. 39
1st Italian workshop on carbon nanotubes for electronic applications (ICNTE2007)............................ 40
Workshop EPISTEP............................................................................................................................. 40
Nanoforum 2006: l’ultrapiccolo diventa grande................................................................................. 41
Eventi futuri
IV Simposio Segredifesa..................................................................................................................... 41
Nanochallenge 2007 e Polymerchallenge.......................................................................................... 41
NanoItalTex 2007............................................................................................................................... 42
A lt ri even t i
Periodico
di informazione
sulle nanotecnologie
giugno 2007
Supplemento a Notizie Airi
n. 155 marzo-aprile 2007
Anno XXII - 2007
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
Viale Gorizia, 25/c
tel. 06.8848831, 06.8546662
fax 06.8552949
e-mail: [email protected]
www.airi.it - www.nanotec.it
Workshop
NanoMetrology 2007
Metrology for Nanotechnology
June 14-15, 2007 - Torino (Italy)
National Institute of Metrological Research - INRIM
• Nanofabrication, top-down techniques,
nanoelectronics, quantum devices
• Surfaces, layers and atomic scale metrology
• Nanostructured materials, nanocomposites,
particles analysis
• Interdisciplinary techniques
AIRI / Nanotec IT Roma | Tel. +39 068848831 - 068546662 | [email protected] | www.nanotec.it
National Insitute for Metrological Research Torino | Tel: +39 011 3977 469 | www.inrim.it
p r im o pian o
t
Editoriale
Le nanotecnologie stanno progressivamente passando dai laboratori di ricerca al mercato ed il numero dei cosiddetti “nanotechnology-related products” continua a crescere in maniera
costante e con velocità crescente. Secondo un’indagine fatta dal
Woodrow Wilson International Center for Scholars americano,
dal marzo 2006 al marzo 2007, il numero di tali prodotti censiti è
passato da 212 a 475, vale a dire un incremento del 124% da un
anno all’altro! I settori ai quali questi prodotti fanno riferimento
sono i più disparati e vanno dai dispositivi elettronici ai cosmetici,
dal tessile e abbigliamento, al biomedicale e all’alimentare, dall’automotive e aerospazio agli articoli sportivi. Insomma, anche
se la piena realizzazione delle attese poste nelle nanotecnologie è
collocata su un orizzonte ancora abbastanza lontano, la progressione è costante, sta accelerando e molti prodotti che incorporano le nanotecnologie sono ormai già nelle mani dei consumatori.
Anzi, le nanotecnologie sono utilizzate come strumento, talvolta
decisivo, di vantaggio competitivo.
Questo mercato, quello cioè di prodotti che incorporano nanotecnologie, è ormai dell’ordine di 50 miliardi di dollari e, secondo
alcune stime, nell’arco di 10-15 anni questo dovrebbe raggiungere dimensioni superiori ai mille di miliardi e rappresentare il
10-15% della produzione mondiale.
Come indicato dagli esempi appena citati, anche settori cosiddetti maturi se ne possono avvantaggiare ed il convegno organizzato
da AIRI/Nanotec IT sull’impatto delle nanotecnologie sul Made in
Italy vuole appunto mettere in evidenza come queste tecnologie
emergenti già trovano spazio in questo ambito ed un loro impiego più ampio può costituire un’arma vincente per sostenere e
rilanciare settori nei quali la caratteristiche distintive che li hanno
resi vincenti non sono piu’ talvolta del tutto sufficienti per respingere un concorrenza sempre piu’ globale ed aggressiva.
La valenza strategica delle nanotecnologie è ormai ampiamente
accettata ed è aumentata dal fatto che a queste tecnologie viene
anche riconosciuta la capacità di facilitare la messa a punto delle
cosiddette “clean technologies” cosi’ che, praticamente in tutti i
paesi piu’ avanzati, ma anche in quelli emergenti, l’attenzione e
l’impegno per promuovere lo sviluppo di nanoscienze e nanotecnologie e delle loro applicazioni è forte e crescente ed è spesso
una vera e propria priorità nazionale.
Ancorché il contributo economico dei privati per l’attività di R&S in questo campo sia ormai in alcuni paesi, USA in prima fila, superiore a quello pubblico, quest’ultimo è infatti ancora essenziale
per sostenere adeguatamente la crescita e l’impegno ed in una
gran parte di questi paesi ciò avviene nell’ambito di iniziative nazionali specifiche attraverso le quali sono assicurati finanziamenti
adeguati, viene creata una visione comune, è favorita la individuazione di priorità, sono facilitati networking e collaborazione.
Nel nostro Paese, ancorché l’impegno nelle nanotecnologie sia
notevole e qualificato, come dimostrato dal Censimento Nanotec
IT ed anche dai contributi presenti in questo numero della newsletter, ciò ancora non avviene.
AIRI/Nanotec IT, fin dalla costituzione, ha auspicato, anche su
queste pagine, e si è adoperata, perché anche in Italia fosse attivata una iniziativa nazionale per le nanotecnologie ed ancora una
volta vogliamo ribadire l’urgenza di tale iniziativa. La diffusione
crescente di “nano-prodotti” rende sempre più necessario un impegno forte, la messa a punto di norme e strumenti specifici (la
metrologia è uno di questi, e proprio alla nanometrologia è dedicato il convegno organizzato insieme ad INRIM e due degli articoli
presenti in questo numero) e, più in generale, di adoperarsi per
favorire uno sviluppo responsabile di questo settore. Una iniziativa nazionale per le nanotecnologie faciliterebbe tutto questo.
Elvio Mantovani
Direttore Nanotec IT
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Quantum devices for voltage
metrology and photon counting
V. Lacquaniti, A. Sosso, D. Andreone, S. Maggi, N. DeLeo,
M. Fretto, C. Portesi, S. Borini, M. Rajteri, R. Rocci, E. Monticone
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRIM
Introduction
The activity on quantum micro and nanodevices for metrology developed at INRIM has contributed to the development of
Josephson junctions for new voltage standards and of high quality detectors for.photon counting.
In the following we report on some properties of Nb/Al-AlOx/Nb
overdamped junctions which can be useful to overcome some
basic problems of state of the art Josephson array circuits and of
MgB2 devices for mid superconducting electronics.
In particular the high values of critical current density and characteristic voltage, together with the temperature dependence
of the overdamped jucntions look promising for the realization
of improved devices for programmable and AC voltage standard,
where a simple fabrication process, a moderate number of junctions and the possible use of cryocoolers with reduced power
dissipation can open the employ of these standards to a more
widespread employ than for primary metrological institute.
On the other hand the discovery of superconductivity at 39 K° in
MgB2 offers the possibility of a new class of high-speed superconducting electronic devices due to their favorable combination
of higher critical temperature than conventional BCS superconductors and a symmetric order parameter with a large superconducting gap.
1. Josephson junctions for improved AC voltage standard
As known, nowadays the most precise voltage measurements and calibrations are based on the Josephson effect. When a Josephson junction is phase-locked to a stable external oscillator,
very accurate DC voltages are generated at discrete values Vn =
nfΦ0 , f being the frequency of the external oscillator, Φ0 the flux
quantum and n = 1, 2, 3,….. In primary DC voltage calibrations,
reproducibility in the range of 10-10 has been reached 1.
Even if conventional Josephson voltage standard arrays of highly
hysteretic tunnel junctions operated at 4.2 K generate maximum
DC voltages of 10V, it is very difficult to rapidly adjust a certain
voltage in order to synthesize precise AC voltages with sufficient
output level. Therefore special Josephson arrays junctions with
non-hysteretic current voltage characteristicare are used to realize programmable quantum voltmeters and standards. Practically,
these devices allow to make use of the first voltage step only.
Since the operating frequency is limited for technical reasons,
even for a maximum output voltage of only 1 V, a large junc
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tion number with an extended microwave distribution circuit is
needed 2.
In order to realize circuits involving a large number of junctions,
several requirements should be fulfilled, like ruggedness and uniformity of materials, as well as the reproducibility of fabrication
process. A relevant parameter to be evaluated in such applications is the value of the critical current density, since it has implications on the maximum allowable current and on the junction
size, whose value sets the circuit dimensions. The characteristic
voltage, Vc = Ic Rn , (critical current per normal state resistance), is
also to be considered, since it determines, through the Josephson
relation V = n(h/2e)f the operating frequency and number of junctions needed to achieve a voltage suited to metrological applications. An important aspect is the dependence of the critical
current Ic on temperature. This parameter is indeed relevant where large superconducting circuits are used, to prevent unwanted
transitions, and becomes crucial in experimental setups with a
cryocooler, to know how the junction properties degrade by increasing the temperature above liquid helium.
Concerning the materials, the possibility of using large arrays of
a High Temperature superconductor or MgB2 is not yet available,
since the technology of these junctions do not allow to achieve
the required integration level, and therefore they do not satisfy
the mentioned requirements.
The best examples of large circuits for Voltage standards so far
are made of niobium and niobium nitride based junctions, the
last one requiring some further development respect to the Nb
process3 .
At INRiM we have developed Nb/Al-AlOx/Nb junctions, where
a thick aluminum layer actually shunts a thin oxide barrier. The
transition from an hysteretic to a non-hysteretic I-V characteristic
is achieved starting from the well established fabrication process
of the conventional SIS junctions, by varying a few fabrication
parameters, namely the aluminum thickness and the oxidation
exposure. The deposition of niobium base and top electrodes films and that of the wiring layer were performed in a RF sputtering system, while the patterning of the electrodes was achieved
by lift-off, RIE and liquid anodization.
While the typical junctions dimensions were 5 µm wide, the junctions had an aluminum thickness ranging from 50 to 100 nm, far
thicker than the equivalent SIS hysteretic junctions, whose alumi-
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num layer is no more than 10 nm thick.
The oxide insulating barrier, which in the SIS junctions produce the hysteretic behaviour, is correspondingly thinned, by employing oxidation exposures (defined as the product of the oxigen
pressure in Pascal for the oxidation time in seconds) ranging from
50 to 400 Pa·s.4
The combination of a thickened aluminum film and a thinned oxide layer results in the shunting of the junction capacitance, originating a monotonic I-V characteristic similar to the intrinsically or
extrinsically overdamped junctions, like the metallic barrier SNS or
the double barrier SINIS. However these junctions show definite
advantages compared to both these well assessed technologies,
in fact, the data reported in the literature for the various type of
Josephson junctions experimented so far, indicate that they hardly satisfy the requirements cited in the introduction. While SINIS do not provide adequate values of Jc , requiring a size as large as
100 µm2. SNS, if have high enough Jc, do not attain Vc values
compatible with radiating frequency of 70 GHz, the most suitable
for a reasonable circuit integration.
In comparison our overdamped Nb/Al-AlOx/Nb junctions, show
both high enough Ic values more than 10 kA, and Vc values, also
above 0.5 mV at 4.2 K.
These parameters have proven to be reproducible, stable in time
and homogeneous on a 2.5 cm side chip.
An interesting feature of these junctions is their temperature
behaviour, since the dependence of the critical current and the
characteristic voltage is a relevant feature for the application to
measurement circuits operating in cryocooler set-up.
As a matter of fact, apart niobium nitride based junctions, no
other overdamped junctions fabricate with niobium electrodes
can be satisfactorily used above 4.2 K, since neither SINIS nor SNS junctions have adequate values of Jc,(SINIS) or Vc, (SNS) at T >4.2
K and for the sharp dIc(T) /dT behaviour.
The Ic(T) dependence meaured on our overdamped junctions is
somewhat intermediate between the SIS-like and the pure SNSlike behaviour, showing a moderate reduction of Ic as of Vc, since
there is no change of Rn in this temperature range. the critical current measured with an overdamped junction, in the same range
of (normalized) temperatures.
Three distinct temperature ranges have been found, and in particular, Jc and Vc values at temperatures above liquid helium still
compatible with an employ in voltage standard circuits and suitable for the realization of compact and less expensive measurement systems involving cryocooler setup have been measured
(figure 1).
As a matter of fact, a major problem when thinking of using series arrays circuits for programmable voltage standards or for AC
synthesis is the necessity of both the maximization of the quantized step amplitude and minimization of the power dissipated in
the helium bath.
The analysis carried out by Kautz states that these conditions are
& S V I L U P P O
t
achieved when the characteristic junction frequency of the device, related to the characteristic voltage by the Josephson relationship Fc = 2e/h Vc , has about the same value as the RF drive
frequency F of the signal radiating the array. F/Fc = 1.
For F/Fc < 1 the step amplitudes is reduced, while for F/Fc > 1
there is a considerable increment in the dissipated RF power.
First experiments carried out on INRIM junctions with a characteristic voltage of 250- 400 µV at 4.2 K, have shown that ample
and stable voltage stesp can be obtained up to a temperature
corresponding to 0.8 T/Tc.
In figure 2 the profile of the n=1 step measured with sub-microvolt accuracy at 5.4 K is compared to the same step at 4.2
K. Despite the reduction, due to the decrement of Ic, the step is
about 1.5 mA wide at the higher temperature.
Figure 1 Temperature dependence of Nb/Al-AlOx/Nb overdamped junctions from
2 K to the transition to the normal state.
Figure 2 Comparison of the amplitude of the step n = 1 (153 µV) at 4.2 K and
5.4 K for a single junction radiated at 75 GHz, step voltages (x axis) are slightly
shifted for clarity.
By fabricating these junctions with a combination of niobium and
aluminum films thickness able to give a transition temperature
near the bulk value of 9.1 K, it is possible to realize standards
operating at temperatures as high as 6-7 K, allowing an advantageous cryocooler operation.
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2. MgB2 nanodevices
Part of the work carried out at INRiM is devoted to fabrication
and characterization of superconducting nanostructures and superconducting device including nanobridges for application in superconducting electronics. Since 2001, nice results in this fields
have been obtained by fabrication and structuring magnesium
diboride thin films. Superconducting properties have been discovered in MgB2 in Janaury 2001 and quite soon it became clear
that its electrical and transport properties make it interesting in
perspective of fabrication of superconducting electronic devices.
Actually, MgB2 shows a relatively high Tc among intermetallics
compounds (40 K), simple structure, low anisotropy, large coherence lengths, transparency of the grains boundaries to current
flow5,6,7.
In collaboration with the Low temperature Division at the
University of Twente, we obtained nice results in the fabrication
and characterization of an MgB2 SQUID magnetometer with a
directly coupled pick-up loop.
SQUID, or Superconducting Quantum Interference Devices, are
used to measure extremely small magnetic fields. They are one
of the most sensitive magnetometer known and their extreme
sensitivity make them for studies in biology (e.g. in magnetoencephalography analysis). For fabricating the MgB2 films, we used
an all-in-situ technique, consisting in the co-evaporation by electron gun of B and Mg, then followed by in-situ annealing. Then,
we realized the superconducting device, which incorporates two
nanobridges as weak links in the superconducting loop. In figure
3 the design of the magnetometer is shown. Five SQUIDs are
coupled to the same inductance shunt. Two 240 nm wide nanobridges were fabricated in the 5 ���������������������������������
µ��������������������������������
m wide predefined striplines of
each SQUID by Focused Ion Beam (FIB) milling. The width, height
and length of the nanobridges were 240 nm (FWHM), 100 nm
and 150 nm, respectively, as determined from the known film
thickness, beam profile and FIB etching parameters.
The magnetometer was characterized at different temperatures
and also measurements of the noise levels have been performed.
The device showed Josephson quantum interference up to 20 K
and the calculated effective area at low temperatures was 0.36
mm2.
Beside FIB, other techniques are suitable for fabrication of nanostructures based on thin films. One of the most popular and convenient is the electron Beam Lithography (EBL) technique, which
uses a beam of electrons to generate patterns on a surface and
its primary advantage is that it is one of the ways to beat the
diffraction limit of light and make features in the sub-micrometer
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N an o t e c i t
regime. Moreover, if compared to EBL, the FIB milling, presents
some limits, as the limited flexibility in terms of geometry definition, and the possible implantation of Ga+ ions in the material,
which can be detrimental to the superconducting properties.
By an Electron Beam Lithography (EBL)-based method, we defined MgB2 superconducting nanostructures and meanders.
The fabrication of superconducting nanobridges or meander
is an essential step in perspective of fabricating superconducting devices such as Superconducting NanoTransistor (SNT) or
Superconducting Single Photon Detectors (SSPDs). Films were
fabricated by all-in situ technique and the process steps that form
the nanogeometry including the nanowires were the following:
electron beam lithography, removal of the uncovered MgB2 by
Ar milling (fabrication of the nanostructures), optical lithography,
and second Ar milling to define the microstrip.
Figure 3 The design of the magnetometer with directly coupled pick-up loop,
with a magnification of the 5 μm wide striplines in which the nanoconstrictions
are etched.
Figure 4 Voltage modulation of the magnetometer with directly coupled pick-up
loop versus applied magnetic field at 14 K for different values of the bias current.
In figure 5 SEM and AFM images of MgB2 nanobridges ad meanderlines are reported, together with the resistance vd temperature measurement both of a 450 nm wide nanostrip and of the
sample before nanostructuration.
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(a)
(b)
(c)
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Electrical and surface analysis of the nanobridges showed that
the structuring process by EBL-based method doesn’t affect the
superconducting and morphological properties of the material8.
In this work, we demonstrated that the nanopatterning technique is quite flexible, and various nanostructures of different shapes may be obtained by this method. Furthermore, the electrical
characterization shows that the whole nanostructuring process
does not damage the material, and the superconducting properties are preserved. These results open the possibility of fabricating
new MgB2 nanodevices.
Conclusions
We have described quantum devices for precision measurement
which are being developed at INRIM.
A type of overdamped Josephson junctions suitable for the realization of programmable and AC voltage standard operating at
temperatures above liquid helium in cryocooler setup have been
tested showing quantized voltage steps of sufficient amplitude
and stability up to 7 K.
MgB2 nanodevices fabricated with different nanopatterning
techniques have shown electrical properties useful for the realization of several quantum sensors.
References
1. C. A. Hamilton, “Josephson voltage standards”, Rev. Sci. Instrum., vol. 71, pp.
3611-3623, Oct. 2000.
2. J. Kohlmann, F. Muller, R. Behr, D. Hagedorn, J. Niemeyer, “SINIS junction
series arrays for the Josephson arbitrary waveform synthesizer”, IEEE Trans. on
Applied Supercond., Vol. 15, no. 2, pp. 121-124, June 2005.
3. A.Shoji, H. Yamamori, H. Sasaki, and M. Ishizaki, “NbN-based digital to analog
converters for a programmable jpsephson voltage standard”, Proc 2006 CPEM
Conf, June 2006, pp. 444-445.
4. V. Lacquaniti, C. Cagliero, S. Maggi, R. Steni, “Overdamped Nb/Al-AlOx/Nb
Josephson junctions,” Applied Physics Letters, n. 86, 042501, 2005.
5. Shimakage H, Tsujimoto K, Wang Z, and Tonouchi M, 2004 Supercond. Sci.
Technol. 17 1376–1380.
6. Ueda K, Saito S, Semba K, Makimoto T and Naito M, 2005 Appl. Phys. Lett 86
172502-1–172502-3.
7. Shimakage H, Tsujimoto K, Wang Z, Tonouchi M, 2005 Appl. Phys. Lett. 86
072512-1–072512-3.
8. C.Portesi, S. Borini, G. Amato, and E. Monticone, 2006 J. of Appl. Phys. 99,
066115.
Contacts
Vincenzo Lacquaniti
INRIM Strada delle Cacce 91 10138 Torino
Tel. 0113919434
email [email protected]
(d)
Figure 5 (a) and (b) SEM and AFM images respectively of MgB2 nanobridges.
(c) SEM images of MgB2 meander lines. In all cases, the nanometric structures
have been defined by EBL-based method. In (d), the R(T) measurements of a 450
nm wide nanowire (straight line) and of the as-grown film (dashed line).
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Sub-nanoradian angle
measurements
Marco Pisani and Milena Astrua
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRIM
Introduction
We present a simple method to measure the rotation of a mirror
with a sensitivity of fractions of nanoradian. The method makes
use of a standard autocollimator and an arrangement of two
quasi parallel mirrors. Applications in high precision actuators are
foreseen.
Small angle measurements in the scale of thousandths of arcseconds or nanoradians are often needed in metrological applications as the calibration of angle measuring instruments like
precision autocollimators and electronic levels, the calibration of
angle artefacts and for planarity measurements. Very small angle measurements are also needed in many science fields, as for
example to control the straightness of the translation stages of
X ray interferometers1, to control the angle between mirrors in
interferometric telescopes used for astrometry2, to measure the
rotation of a torsion balance used to measure the gravitational
constant G3-4 or the Casimir force5, to measure the cantilever deflection in atomic force microscopes (AFM)6, to measure angular
accelerations etcetera.
The most popular instruments for angular measurement are the
autocollimator7 and the differential interferometer8. The autocollimator (AC) projects a beam of collimated light on the mirrored
surface to be monitored and measures the angle with which the
beam is reflected back. It is simple and easy to use, but its sensitivity hardly exceeds 1/100’’ (50 nrad), this because its amplification factor is given by the ratio between the focal length of
the optical system and the spatial resolution of the light sensitive
detector. Hence, a high sensitivity means a very long focal length,
which in turn means increased mechanical stability. As an example, an autocollimator having a focal length of 50 cm in order to
resolve 1/1000’’ (5 nrad), should have a detector resolution and a
mechanical stability of 2,5 nm.
Interferometric angular measurements are based on the measurement of the optical path difference d between the two parallel
arms of a Michelson interferometer placed at a given distance D:
α = d/D (rad). The technique needs a rather complicated set-up
to be implemented and is not easy to use on a flat mirror (indeed
it usually makes use of retroreflectors). Further, due to its intrinsically limited resolution, in order to measure small angles a large
distance between the measuring beams must be used (e. g. with
a typical resolution of 1 nm, to measure 1/1000’’ a 20 cm diameter mirror is needed).
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Other techniques as the Fizeau phase shifting interferometer, the
critical angle method, or the total internal reflection interferometer9-10 can achieve excellent results but with rather complex
instruments. In this paper we describe an angle amplification technique which converts a very little tilt in an angle large enough
to be easily measured with standard techniques.
Angle amplification principle
To see how the angle multiplication works, let us start from the
basic laws of the geometrical optics (known by Archimedes almost 2300 years ago). Consider a light ray impinging on a mirror
with an incidence angle α and reflected back with a reflection
angle α. If we rotate the mirror by an angle γ, the reflected ray
is rotated by an angle 2γ, i. e.: the rotation of the reflected ray
is equal to the rotation of the mirror multiplied by a factor two.
Let us now consider two faced parallel mirrors A and B and a ray
hitting mirror A with an incidence angle α. The ray will bounce
a number of times between the two mirrors and eventually will
come out with the same angle α. If we rotate the mirror A by a
small angle γ (where γ << α), any reflection on mirror A has the
effect to add a rotation 2γ to the ray. Consequently, at the output,
the ray is rotated in the same direction by an angle 2NΑγ where
NA is the number of reflections on mirror A (the same happens
when mirror B is rotated, but now the effect has opposite sign:
the rotation is - 2NΒγ) . Let us consider again a light ray impinging
on mirror A with an angle α, but now with mirror B placed at
an angle β with respect to A. By simple geometrical considerations, is easy to see that if the ratio α/β is an integer number,
after α/β + 1 reflections the ray will hit the mirror orthogonally
being reflected back on itself, so, after other α/β reflections, it
will come out in the same direction α. This configuration is called
autocollimation. As an example, in fig. 1 the case where α = 30°
and β = 10° is considered. Looking at the solid line, we see that
the fourth reflection occurs orthogonally to mirror B. After the
seventh reflection the ray is reflected back on itself.
As in the case of parallel mirrors, if we rotate mirror A by an angle
γ, (e.g. γ = 1°, dashed mirror and ray) after the seventh reflection
the ray is rotated by 8° with respect to the input, having gained
a rotation equal to 2γ each reflection on mirror A. In general we
will have:
GA (gain for rotations of mirror A) = 2 NA = 2(1 + α/β),
GB (gain for rotations of mirror B) = -2 NB = -2 α/β
R I C ER C A
This autocollimation configuration was chosen for the realization
of the experiment because the input and the output of the laser
beam occurs at the same side of the mirrors allowing a more compact set-up, furthermore the maximum number of reflections is
about four times larger than in the parallel mirrors configuration;
this can be understood considering that the spacing between the
reflection points on the mirror decreases constantly down to zero
and that the beam runs twice along the mirrors.
& S V I L U P P O
t
switching the power supply. Modulation frequencies between
100 Hz and 10 kHz have been tested. An infrared laser (760 nm)
was also used obtaining similar results.
Figure 1 Autocollimation angle amplifier: a rotation γ given to mirror A causes a
rotation of the reflected beam equal to two times the number of reflections on the
same mirror (here the “gain” is 8).
It is important to note that, although the previous analysis was
made considering angles α, β and γ in the same plane, the rotation amplification occurs for any orientation of γ. Indeed in our
experiment angles α and β are on the horizontal plane while the
rotation angle γ is on a vertical plane.
Practical realization of the angle amplifier (AA)
In fig 2 a schematic of the experimental setup is presented. It is
composed by a laser source, the angle amplification mirrors and
an angle measuring device.
The laser emits a collimated and modulated laser beam that hits
mirror A, is reflected toward mirror B and bounces a number of
times before coming out approximately in the same direction
(autocollimation). In the present experiment the number of reflections for each mirror is between 30 and 60. A portion of the
emerging beam is reflected by a partially reflecting plate toward
the angle measuring device. The latter consists in a positive lens
and a position sensitive detector placed in its focal plane. The
modulated signal generated on the detector is eventually demodulated and represents the desired angle measurement. The
experiment is placed on an air damped optical table in the “angle
standard laboratory” at INRIM. The laboratory is thermally stabilized at (20 ± 0,5) °C.
The results reported in this paper are obtained with a simple laser
pointer emitting a 2×1 mm2 beam having 2 mW optical power at
λ = 670 nm. The modulation of the laser (needed by the electronics to apply the lock-in technique) was obtained by periodically
Figure 2 Practical realization of the AA.
Two dielectric coated 5 cm diameter λ/10 mirrors with a reflectivity in the visible region exceeding 99% have been used. A high
reflectivity is preferable in order to limit the power losses thus
allowing the use of a low power laser. The “fixed mirror B”, was
fixed on a tilt mount where the horizontal axis (which sets the
gain) is controlled by a motorized micrometer screw. The “rotating mirror A” was fixed to a “nano-angle generator” (NAG)
which delivers an electrically controlled calibrated rotation on the
vertical axis.
To find the correct relative position of the key optical components
(the laser and the two mirrors) the following method was used.
Thanks to the minor losses occurring at each reflection due to
imperfections of the mirror surface, the reflection pattern is easily
visible (when using the infrared laser, a miniaturized CCD camera
sensitive to near infrared radiation was used). To maximize the
number of reflections the incidence angle on mirror A must be as
small as possible: the laser beam must pass close to the edge of
mirror B, hit mirror A close to its edge and hit mirror B, again as
close as possible to its edge. This condition must be reached by
aligning the laser with respect to mirror A. Now, tilting mirror B
to diminish the angle between A and B, the number of reflections
can be increased until the last reflections reach the opposite edge
of one of the two mirrors. This is the maximum gain condition.
Actually, in the experiment, the maximum number of reflections
was limited by the divergence of the beam.
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Eventually, a telescope must measure the angle deviations of the
laser beam coming out from the amplifier, with respect to its optical axis, while being insensitive to lateral translations. This is done
by means of a positive lens with focal length f = 80 mm and
a position sensitive detector (PSD) with active area 2×2 mm2
placed in its focal plane. Any beam rotation δ causes a lateral
displacement d of the spot of light in the focal plane: d = f sin δ which is measured by the PSD. An electronic circuit measures the
photocurrents generated by the PSD and delivers three voltage
outputs: two (X and Y) are proportional to the vertical and the
horizontal angles and the third (P) is proportional to the light
power hitting the detector. The circuit makes use of the lockin technique to minimize low frequency electronic noises. The
instrument has a full scale angle of about 1°. This angle, divided
by the amplification of the mirrors, will give the full scale of the
complete instrument.
The sensitivity of the amplifier is obtained by the sensitivity of the
telescope (in V/rad) multiplied by the number of reflections, but
in practice is not possible to count the single spots since they are
superimposed one to each other. Therefore, to count the number
of reflections the following method has been adopted. Starting
from a low gain configuration, say 5 or 7 reflections which can
be easily counted, mirror B is rotated (reducing β) to increase the
number of reflections while looking, with an oscilloscope, at the
power signal P. The power impinging on the detector will go
alternatively to zero, when the laser beam falls outside the active
area, and to a more or less constant value PN when the beam falls
on the active area. Increasing the gain, the power peaks become
closer and closer but remain well separate. Each peak correspond
to an increment of 1 in NA and NB, so the number of reflections
can be determined without ambiguity.
To verify the validity of the principle, mirror A was fixed to a calibrated “nano-angle generator” built for this purpose (NAG, see fig.3).
This is made by a rotating arm pivoting on an elastic hinge which is
placed in rotation by a calibrated piezo-capacitive transducer. The
generator has a 50 µrad full scale angle with an uncertainty of 50
nrad and a resolution of the order of few nradians.
Figure 3 Top (A) and side (B) view of the NAG. In B is visible the fulcrum made
with an elastic hinge and the piezo-capacitive transducer in contact with a
ceramic sphere.
Results
As described above, to characterize the angle amplifier (AA), one
of the two mirrors has been fixed to the calibrated nano-angle
generator (NAG). As a term of comparison, a precision autocollimator developed at NIST (ACNIST) is placed in front of a second
mirror fixed to the same NAG and the two measurements are
recorded together. The NAG was used to characterize the instruments in terms of full scale capability, sensitivity and linearity. In
fig 4 the sensitivity curves of the two instruments are shown. It is
evident that the linear region of the AA exceeds ± 10” (approx.
± 50 μrad) while the one of the ACNIST is less than ± 2” (approx.
±10 μrad).
Figure 4 Calibration and comparison of the angle amplifier AA (thicker negative
slope curve, right scale) and the ACNIST (oscillating curve, left scale) with the
NAG.
To characterize the instrument in terms of the smallest measurable rotation we need to compare the sensitivity and the noise. Once found the maximum gain configuration, the sensitivity S,
expressed in V/rad, is obtained by measuring the ratio between
the output voltage variations and the known rotation given to
mirror A by means of the NAG, i.e.: the derivative of the central
part of the curves of fig. 4. A FFT analyzer has been used to
measure the noise density spectrum of the output signals. The
noise spectral density in V/√Hz units is eventually divided by S to obtain the spectral density in rad/√Hz. This last will allow to
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calculate the ultimate measurable angle on a given bandwidth.
Fig 5 shows the angular noise spectral density in obtained for
the AA and for the ACNIST (not in the same scale): the dashed
lines indicate for both measurements a noise density level equivalent to 100 prad/√Hz. Although the system is placed on an air
damped optical table in a particularly stable laboratory, for both
instruments the residual noise spectral density is limited by the residual vibrations and/or acoustic noise of the environment. This
is evident by looking at the spectra of fig 6 where are shown the
accelerations and the acoustic pressure measured in proximity of
the two instruments: features of both curves can be recognized
in the spectra of fig 5. Figure 5 Angular noise spectral density of the ACNIST (upper curve) and of the
AA (lower curve) not in the same scale. The dashed line represent a noise density
reference level corresponding to 100 prad/√Hz.
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Conclusions
A method to measure very small rotations based on the angle amplification experienced by a ray which is reflected between two
quasi-parallel mirrors has been presented. The method is simple
and allows high angular sensitivities to be obtained without the
need of ultrastable mechanical structures, since the sensitive area
is very compact. A noise limited sensitivity better than 0,1 nrad
has been demonstrated. Besides the obvious applications in the
field of angle metrology, it is expected that the technique can find
applications in all the experiments where a very small rotation
must be measured and/or controlled.
References
1. A. Bergamin, G. Cavegnero and G. Mana “A displacement and angle
interferometer with subatomic resolution”, Rev. Sci. Instr. 64, 3076-3081
(1993)
2. M. A. C. Perryman “An astrometric and photometric survey of our galaxy”, in
Astrophysics and Space Science Springer Science Business Media (2002)
3. M P Fitzgerald, T R Armstrong, R B Hurst and A C Corney “A Method to
Measure Newton’s Gravitational Constant”, Metrologia 31 301-310 (1994)
4. T J Quinn , C C Speake and R S Davis “Novel torsion balance for the
measurement of the Newtonian gravitational constant” Metrologia 34 245249 (1997)
5. S. K. Lamoreaux “Demonstration of the Casimir force in the 0.6 to 6 m range”
Phys. Rev. Letter 78, 5-8 (1997)
6. R. Wiesendanger, Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy: Methods and
Applications Cambridge University Press (1994)
7. D. H. Rank “High Precision Achromatic Autocollimator” Rev. Sci. Instr. 17, 243244 (1946)
8. J. Rohlin “An interferometer for precision angle measurement”, Appl. Opt. 2,
762-763 (1963)
9. P. S. Huang, S. Kiyono, and O. Kamada “Angle measurement based on the
internal-reflection effect: a new method,” Appl.Opt. 31, 6047–6055 (1992)
10. M.-H. Chiu and D.-C. Su “Angle measurement using total internal-reflection
heterodyne interferometry,” Opt. Eng. 36
Contacts
Marco Pisani
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica, INRIM
Strada delle Cacce, 73 10125 Torino Italy
e-mail: [email protected]
Figure 6 Acoustic noise (lower curve) and acceleration (upper curve) spectral
densities measured in proximity of the device. The main peaks of both spectra are
visible in the angular sensitivity spectra of the two instruments.
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Shape Memory Actuators
for Automotive Applications
Francesco Butera, Alberto Coda, Giorgio Vergani
SAES Getters S.p.A
Introduction
Modern cars feature an increasingly high number of automatic or
intelligent functions tied to vehicle and engine control, passenger
safety and comfort. For this reason, the vehicle is equipped with
more and more sensors, actuators and microchips which account
for a major part of the weight and volume of vehicle components. This is confirmed by the fact that new car models usually
weights more than the previous ones.
This increasingly market trend towards ever higher “functional
density” and development of “smart vehicles” will have to contend with restrictions on available space and allowable costs. For
this reason, research must be concentrated on enabling technologies to make these compatible with automotive component
development [1].
Considerable progress has been made in this direction thanks to
integration and miniaturization of sensors and control electronics
and implementation of intelligence stemming from the use of
integrated micro-controllers and specific software. However, development of actuators and transducers for control of mechanical
systems is lagging behind. Today, the more than sixty actuators on
a vehicle are implemented exclusively with conventional electromagnetic motors and, in many cases, are certainly not optimized
for weight, volume and reliability. Use of “smart materials” for
actuation represents an excellent technological opportunity for
development of electro-mechanical components for the vehicle.
In particular, the typical characteristic of “smart materials” promotes development of simple, very compact, reliable actuators
that can be integrated in the components or in the structures
thus transforming these from static to dynamic or, in some cases, adaptive as they can react directly to environmental stimuli.
Component makers can therefore use smart materials to simplify
products, to add new functions, to upgrade performance, to improve reliability and to reduce component cost accompanied by a
significant reduction in mechanical complexity and size.
This paper investigates the possibility of using shape memory actuators for automotive components. After establishing the operating specifications of the automotive components, certain design
criteria will be defined for the construction of shape memory actuators for the vehicle.
Shape memory actuators towards vehicle applications
Although smart materials have many possible applications, those
that improve comfort and convenience are characterized by the
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best short-term prospects [2]. One of the main areas of interest
is that of actuators.
The actuators present on a car can be divided generally into three
categories:
1) low power actuators for comfort and bodywork functions
2) high power vehicle control actuators
3) high frequency engine control actuators.
Figure 1
Representing the three areas corresponding to the three categories and plotting the characteristics of the main smart materials
on these, it can be seen that some of these can be considered for
development of automotive actuators. In particular low power
actuators intersect the electro-magnetic technology area but
most of this is also covered by shape memory technology.
Therefore, shape memory actuators represent an alternative to
electro-magnetic actuators in the area of comfort and bodywork
components. Figure 1 shows the main actuators, divided according to category of use, whose characteristics are within the area
covered by SMA.
As they react to heat stimuli, SMAs are by definition slow actuators (frequency response is usually below 2 Hz) and the move-
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ments that can be obtained are typically linear or angular.
The most interesting actuation functions are those referring to
components used occasionally with non-rotary movements, such
as for example rear-view mirror folding or movement of the climate control flaps for air flow adjustment.
Shape Memory Components Characterization
The equiatomic system NiTi has over the years established as a
standard alloy covering a wide range of application requirements
[�������������������������������������������������������������
3������������������������������������������������������������
]�����������������������������������������������������������
. The majority of ca. 90% of all shape memory applications
make use of NiTi pure binary alloy system.
NiTi shows the best combination of properties, especially in terms
of the amount of work output per material volume and the large
amount of recoverable strain. The obvious simplicity of mechanical design and minimum number of moving parts is amazing
for an actuator. In particular, the mechanically stabilized binary
NiTi Smartflex wire actuator shows a very sophisticated profile of
properties that can be examined in depth, in order to design the
actuator so that the functional properties of the material can be
optimized and fully exploited. The thermo-mechanical properties
of NiTi wire are investigated and measured by several methods.
The most common and useful tests will be described here below
for a commercially available wire called Smartflex 76, which is a
76 �������������������������������������������
�����������������������������������������
m high temperature NiTi shape memory wire.
Hysteresis
In this test, the wire is subjected to a constant load and its deformation is measured during a controlled temperature profile in an
environmental cell. Figure 2 shows the test output for Smartflex
trained wire for actuators under constant stress of 300 MPa. As it
can be seen from the graph, some important information can be
gathered, such as the maximum stroke (difference in wire length
between the cold shape and the hot shape) and the transition
temperatures (Ms–martensitic start and As-austenitic finish of the
direct and reverse phase transformation). Most often, the transition temperatures are determined using the tangent method �����
[����
4���
]��.
In the following curve the maximum stroke of the wire is around
5%, Mf at 65 °C and As at 96 °C.
Figure 2 Constant load test on Smartflex 76 shape memory wire.
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The applied load is an important factor affecting wire performances as shown in Figure 3:
Figure 3 Transition temperatures under different loads.
The Martensite (M)-Austenite (A) transformation temperatures increase with load as one can also expect from a modified ClausiusClapeyron equation ����
[���
5��
]�:
In actuators, wire deformation is kept below the maximum stroke,
since it is well known that the smaller the application strain is, the
longer the wire lifetime; so showing a large recoverable strain is
a very important parameter for a SMA wire.
Wire transformation temperatures are of course fundamental parameters to measure, know and control �������������������������
[������������������������
6�����������������������
]����������������������
: in the case of wire
actuated by Joule effect, reverse transition temperatures concern
the needed actuation current and time. Also the A-M transition
temperatures are very useful to determine the system speed for
recovering the cold shape, once the electrical feeding is removed.
A limitation for usage of NiTi wire is the relatively low transformation temperature, which makes applications with environmental
temperatures above 80 °C fairly critical: if the environmental temperature increases above this value, the SMA wire does not fully
recover the initial shape, so that a certain strain deficit accumulates over the number of cycles. Of course this can be healed by
just one cycle at lower temperatures, but it certainly can lead to
functional problems during application.
Transition temperatures could be obtained also from DSC or resistivity test; DSC has the advantage of a high sensitivity for the
detection of different phases; unfortunately since the sample is
analyzed without load, it does not provide information about the
transition temperatures in actuation conditions (i.e. under an applied stress).
The main problem related with the hysteresis test is the duration
(a single cycle between 15 and 150 °C at a rate of 1 °C/min lasts
more than 4 h). Another problem is the maximum usable length:
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in a typical hysteresis system only samples of about 100-150 mm
can be analyzed. For this reason, SAES Getters S.p.A. has developed and patented �������������������������������������������
[������������������������������������������
7�����������������������������������������
]����������������������������������������
a new characterization method in which
the quality control on the total length of the produced wire is
possible. This equipment will enable an on-line 100% product
quality control to measure and guarantee NiTi wire thermo-mechanical properties.
Fatigue life test
Another very important feature that defines the wire suitability for a specific application is the shape memory effect stability
during cycling. Thus, a fatigue life test, in which the wire is subjected to electrical actuation cycles under an applied constant
load, is fundamental in the characterization of SMA wires.
To do this, the wire is hanged with a weight clamped at the
bottom end (Fig. 4) and thermally cycled by Joule effect under
a constant load. In this test the heating of the wire can be very
fast (typically less than 1 second) and the stroke is fixed so that
a position sensor can stop the current passage once this value is
reached. This gives the possibility to investigate the fatigue wire
behavior in a very wide range of operating conditions, being the
lifetime strongly dependent upon the heating current, actuation
time, applied load, and required stroke.
Different configurations and conditions can be set for the analysis: one can observe the largest stroke setting a constant actuation time high enough to assure the M-A transition to completely take place. Otherwise, it is possible to carry out the test in
constant run condition (generally closer to the application conditions). One can also control actuation by the electrical feeding
conditions (constant I or V).
of 104 – 105 cycles) that must be respected.
Investigations about the wire stability during cycling mean the
observation of how can change the previously mentioned quantities (like stroke and actuation time) during the wire life.
For example Smartflex 76µm shape memory wires have been tested by using a current of about 170 mA under a constant load of
150 gr. (325 MPa) and controlling the stroke to 1%. Under these
operating conditions, the samples have survived longer than 106
cycles.
Functional characterization
By using the same equipment shown in Figure 4, it is also possible
to carry out “one-shot” cycles to assess the effect of current,
applied load or fixed stroke to the actuation profile: this enables
development of tailored wire actuation conditions.
Figure 4 shows the actuation times and stroke of Smartflex 76 as
a function of the feeding current, by controlling the stroke at 2%.
For current lower than 150 mA the wire is not able to achieve the
fixed stroke. On the other hand above 180 mA, the actuation is
so fast that the wire acceleration cannot be exactly controlled by
the position sensor, due to its slower response time.
Figure 5 Actuation times and strokes of Smartflex 76 using different heating
currents.
Such a work is very important since it allows exploitation of the
material performances at best and, through an appropriate design, adapts them to a very wide range of industrial and automotive applications.
Figure 4
Given the test parameters and configuration, the total number of
thermal cycles is a customer’s typical specifications (in the order
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Design process of a shape memory vehicle component
According to the design approach described in the paragraph
above, the first step in developing a component activated by shape memory actuators optimized in terms of performance, size,
cost and reliability, is functional analysis and definition of the specifications as a function of the system.
After defining the functional specifications of the system, the alloy is selected and the active element is designed. According to
force, movement and number of cycles required, the voltage and
deformation values of the material are established in the marten-
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sitic and austenitic phase and, using the σ−ε diagram in the two
phases of the alloy considered, the load history of the actuator is
reconstructed and any preload parts are scaled.
Figure 6 shows an example of the design of an SMA element with
a preload spring. As can be seen, the element is deformed up to
3.5% by the spring in the martensitic phase with an initial stress
of around 110 MPa. During heating, the element transforms into
the austenitic phase following the characteristic of the spring
and recovering its initial deformation (minus a small fraction due
to the elasticity of the austenite). Once transformation has been
completed, final stress will be around 210 MPa. During the phase change from martensite to austenite, the element is able to
develop a maximum force corresponding to the maximum level
of stress reached by the elastic zone of the material. This is the
maximum available force during actuation. In the cooling phase,
the element is deformed again by the action of the spring which
returns to its initial condition ready for subsequent actuation.
In this way, the element is designed safely to carry out a high
number of cycles before reaching yield point and mechanical
breakage.
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Electronic driver
To obtain the performance levels required and to guarantee long
service life of the device, drive electronics able to provide the right
levels of power for heating of the shape memory element and
to control actuation of this must be developed. For this second
purpose, normal component feedback control systems which,
according to mechanical output, control the electric power provided in feedback, are able to control transformation of the shape
memory alloy, avoiding in particular overheating of the material
which could be fatal for the actuator. As regards power levels, it
is much more difficult to obtain simple, low cost stages able to
provide current to SMA elements as these elements usually have
very low electrical resistance (from a few mΩ to a few Ω).
There seem to be two more interesting solutions to solve this
problem in the case of application on the vehicle:
1.Pulse control of the current on the SMA element using a
MosFet
2.Induction heating of the SMA element.
Car components based on shape memory actuators
Today, a fully-equipped car has around sixty electro-magnetic actuators. Some of these could be replaced with shape memory
actuators to achieve movement optimization and reduction of
size and cost. Figure 7 shows potential applications of SMA actuators on vehicles.
These prototypes work with different shape memory elements,
such as wires in tensile or in torsion modes, strips in bending,
helical springs in compression or in extension mode.
Figure 6 Design example of a shape memory element with a bias spring.
Figure 7 Potential vehicle application for shape memory components.
Once the material has been selected and the actuator element
designed the NiTi component is characterized. This phase will be
used subsequently to design the control electronics of the element.
The next step in integrating the SMA element in the component
is perhaps the most critical in the process of developing a shape
memory actuator.
As regards mechanical fastening, alteration of the thermal and
mechanical conditions of the element must be avoided so that
critical conditions do not occur, such as the presence of concentrated stress or inefficient heat exchange between the SMA element and the environment.
At the moment the best method of fastening is still mechanical
crimping.
The typical requirements of automotive components are very
demanding for performance and reliability [9]. This component
checking process is very stringent and often makes it difficult to
introduce new devices in the car, in particular in the case of new
emerging technologies. However, it also stimulates development
of new materials able to meet the specifications required.
Table 1. Typical requirements of automotive components.
Typical automotive requirement for low power actuators
Operating voltage
12 VDC +/- 4 VDC
Operating temperature
-40 ÷ +85 °C
Number of cycles
10k ÷ 100k
Relative humidity
95 % @ +65 °C for 100 hours
Vibration
50 ÷ 2000 Hz, 4 ÷ 10g RMS
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Table 1 indicates the main specifications that an automotive component must comply with. The most critical points, to be monitored for development of new actuators, in particular those based
on shape memory materials, are the following:
• operating temperatures
• fatigue and number of cycles
• long-term stability of mechanical characteristics.
As far as temperature is concerned, shape memory alloys available at the moment on the market show a maximum Ap of 100
°C. However, because of the high level hysteresis involved the
reverse temperature (Mp – Martensite peak), which permits recovery of the actuator after completion of the movement, is below
80°C at maximum. This means that these materials can be used
in actuators that normally operate below 80 °C. This factor limits
the potential field of application of SMA alloys in automotive applications. SAES already started experimental activities to develop
high temperature shape memory alloys with the transformation
cycle above 100 °C.
As far as fatigue and long-term stability of shape memory materials are concerned, an appropriate device design can deliver
extended lifetime.
In the case of shape memory actuators or, more generally, those
based on smart materials, considering only these specifications
and tests is restrictive and it would be preferable to assess functional performance at system level.
Electrically-controlled SMA actuators
Today’s vehicles are characterized by an ever increasing number
of electric actuators for functions tied not only to vehicle and engine control but also to occupant compartment comfort and safety. In this area, research is focused on developing miniaturized
systems able to increase functional density with minimum impact
on component size and weight. Considerable progress has been
made in this direction both by electronics and sensors, in particular with the development of digital systems and MEMS. However,
the same cannot be said for the actuators which still account for
most of the size, weight and cost of the components. This sector
of research can therefore be expected to play a strategic role in
the next few years and shape memory materials will certainly
be one of the most valid alternatives to current electro-magnetic motors in particular, as indicated above, as regards comfort
and bodywork functions. SMA actuators permit linear or angular
movements without using external mechanisms, assuring silent
functioning and very limited size.
Summary
Today, when developing a vehicle, digital electronics and software are tending to replace the mechanics and hardware. There are
however certain functions that need to translate info received
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from the “electronic brain” into mechanical action: applications
can be in vehicle control as well as in occupant comfort and safety. Smart materials will play an important role in the next few
years in the development of high power density micro-actuators;
shape memory materials are one of the most promising.
Future evolution can be described according to progressive phases, involving different levels of integration and therefore component redesign. The first step involves a single actuator that replaces traditional motors. Subsequent developments are based on
SMA elements integrated in components, with partial redesign,
up to and including new disappearing actuators embedded in the
composite matrix which involves complete redesign of the components without any external mechanisms or moving parts.
The last solution in particular represents a major breakthrough in
the concept and design of automotive components.
Saes Getters S.p.A. manufactures Shape Memory Alloy components (wire, springs, etc.) in vertically integrated manufacturing lines:
particular emphasis is focused on quality control, mass production
and development of new alloys and processes.
SAES Getters S.p.A. is also active in supporting final customer
development of shape memory alloy based device for industrial
application.
References
[1] C. E. Borroni-Bird, Smarter vehicles, SPIE proceedings, (1997).
[2] N. I. Gaston Festa, Smart materials technology map, SRI Consulting, (2000).
[3] H. Funakubo, Shape Memory Alloys, Gordon and Breach Science Publisher,
(1987).
[4] H. Luo et al., Proceedings of SPIE, Vol. 4934, (2002), 226-233.
[5] M. Mertmann et al., Proceedings of ACTUATOR 2002, (2002).
[6] K. Otsuka, C.M. Wayman, “Shape Memory Materials”, Cambridge University
Press, (1998), 149-177.
[7] International Patent Application No. WO2005/106441.
[8] G. Alacqua et al, Proceedings of ACTUATOR 2000, (2000).
[9] D. J. Leo et al., Vehicular applications of smart material systems, SPIE
proceedings, (1998).
Contacts
Francesco Butera
SAES Getters S.p.A, Viale Italia 77,
20020 Lainate (Milano), Italy
e-mail: [email protected]
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An overview of the Integrated
Project Nanoker “Structural
ceramic nanocomposites for
top-end functional applications”
Laura Montanaro (1) and Teodoro Valente (2)
(1) Politecnico di Torino, INSTM Reference Centre LINCE on Ceramics Technology
and Engineering
(2) Università di Roma La Sapienza, INSTM Reference Centre on Engineering of
Surface Treatments
Introduction
The main objective of the Integrated Project NanoKer is to find
ceramic material solutions which allow the industrial application
of knowledge-based nanoceramics and nanocomposites for topend functional and structural applications. The industrial exploitation of nanostructured ceramics rely to the successful consolidation of these materials which preserve their nanostructure.
Traditional processing techniques still show strong limitations in
retaining conventional nanoparticles as the starting materials.
Therefore, in addition to new material solutions, the full addedvalue chain of ceramic manufacturing has to be revisited.
The final application of this new generation of ceramic components will be achieved through appropriate selection and design
of the microstructures by the material scientists, combined with
adequate device concept design made by the material engineers
plus the development of appropriate manufacturing technologies
enabling cost-effective industrialization. The technological objectives and expected breakthroughs of IP NANOKER will consist of
new multifunctional materials with outstanding hardness, fracture resistance and fracture toughness operating in chemically and
physically aggressive environments, and of new multifunctional
materials processed into knowledge-based, industrially applicable
nanoceramics and nanocomposites with added multifunctionality, e.g. biocompatible functions and very long lifetime, optical
properties, tribochemical functions and excellent electrical conductivity, nanostructured coatings with tribological and barrier
functions, etc.
IP Nanoker is carrying out research activities in many strategic fields of industrial application, such as Hip, knee and dental implants
with life spans superior to the actual ones; new-concept bone
substitutes; radiation windows for satellite guidance; satellite
mirrors with high stability and reduce surface roughness; polycrystalline lasers of high efficiency; components and nanostructured
coatings for engine in aeronautics; conductive nanoceramics to
be machined by EDM technologies; metal-ceramic materials of
extreme hardness for cutting tools and finally high-creep resistant
ceramic nanocomposites.
22 European Partners are involved in this project, and 5 of
them are Italian, precisely Avio S.p.A., Colorobbia Italia S.p.A.,
Consorzio Interuniversitario Nazionale di Scienza e Tecnologia dei
Materiali (INSTM), Istituti Ortopedici Rizzoli, Wright Medical Italy.
Further details on IP NanoKer project are collected on the WEBsite: http://nanoker-society.org. This paper mainly deals with the
activities performed by the Research Units of the Consortium
INSTM in the frame of this IP project.
Role of the Consortium INSTM
Established in 1992 as a Consortium of Italian Universities with
the goal to promote research activities in the field on Materials
Science and Technology, nowadays INSTM groups 45 Italian
Universities and is an original researchers bottom-up aggregation. The role of INSTM in IP NanoKer concerns innovative synthesis of ceramic nanocomposites by wet chemical routes; set-up of
forming and natural sintering for massive and porous components; thermal spraying processes based on plasma and combustion
methods; process modelling by FEM-based codes, CFD codes and
Fortran-based proprietary codes; development of methodologies
for nano/microstructural characterization of materials and analyses of nanostructure/microstructure/properties/performances correlations, aimed at modelling and simulating the behaviour in service, the reliability and degradation modalities. Some examples
of research activities performed by the Consortium INSTM in the
frame of the IP NanoKer are briefly summarised below.
Ceramic oxide-oxide nanocomposites development
The research aim is to develop micro-nano and nano-nano alumina-based composites, in particular yttrium-aluminium garnet
(YAG)–alumina nanocomposites which are promising materials
for optical, electronic and structural applications. INSTM research
units are involved in the wet chemical synthesis of nanocomposites powders whose full densification as a nanoscaled material is
pursued by using conventional sintering routes coupled to particular mechanical and/or thermal powder pre-treatments. One of
the main results up to now achieved is the production of an aluN e w s l e t t e r
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mina-YAG (50 vol%) nano-nanocomposite material by coupling
an optimised powder pre-treatment to an extensive mechanical
activation, performed by a conventional wet milling (1-2). The setup of this procedure allowed the Consortium INSTM to deposit an
Italian Patent and now an European Patent is pending (3). After
that powder compacts fully sintered (>98%) at very low sintering
temperature, ranging between 1370 and 1420°C. As a consequence, a very fine microstructure was obtained in which -alumina and YAG grains were lower than 300 nm in size (Fig.1) (4).
perature was followed by TEM observations (Fig. 2). From this
investigation it was possible to demonstrate a relevant influence
of the coprecipitation temperature on the phases appearance,
crystallisation path and final homogeneity of these powders (5).
Figure 1 SEM and TEM micrographs of a 50 vol% alumina-YAG composite, after
natural sintering.
Synthesis of pure YAG nanopowders
Although a lot of investigations on pure alumina preparation
have underlined the strong influence of some process parameters
(temperature, pH, rate of addition and nature of the precipitation
agent) on the phase evolution and on the properties of the synthesized alumina, when wet chemical syntheses and particularly
precipitation are used, similar studies on pure yttrium-aluminium
garnet (YAG) were lacking in the literature. YAG powders were
therefore synthesized using a reverse-strike precipitation, by adding an aqueous solution of yttrium and aluminium chlorides to
dilute ammonia while monitoring the pH to a constant value of 9.
After precipitation, the gelly product was washed several times;
precipitation and washing procedures were performed at three
different temperatures, namely at 5, 25 and 60°C. After drying,
the powders were calcined at different temperatures and times.
Phase evolution was investigated by X-ray analysis; the evolution
of crystallites formation and growth as a function of the tem18
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Figure 2 TEM micrographs of YAG powder synthesized at 25°C: (a) just dried at
60°C (bright field), (b) pre-treated at 950°C (dark field) and (c) at 1350°C for 30
min (dark field). (d) High-resolution TEM image of the same powder pre-treated
at 850°C
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New scaffolds for bone substitution based
on hydroxyapatite (HAp) nanopowders
This activity is aimed at finding possible solutions for the increasing need for advanced ceramic scaffolds for bone substitution,
showing improved mechanical performances and biological properties in terms of cell adhesion and bone ingrowth. One of the
major objectives is to achieve a suitable control of the porosity
features in terms of total porosity, pore size distribution, pore distribution from the surface to the bulk of the component from
the nano up to the micro-scale. To reach this goal, first of all,
it is necessary to produce and characterize HAp nanopowders
and then to control their sintering behaviour in order to control the final nano-microstructural features. Hydroxyapatite (HAp)
nanopowders were synthesised following different precipitation
routes and the pivotal role of the type of the preparation process
on the thermal stability of HAp powders as well as on their sintering behaviour and final fired microstructure (Fig.3) was clearly
pointed out during the preliminary study through nanostructured
scaffolds (6).
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of APS the materials under investigation are Al2O3/TiO2/ZrO2,
Y2O3/ZrO2, CaO/ZrO2/SiO2, Cr2O3. With respect to coatings
fabricated with the same methodology but with conventional microstructured powders improvements in terms of microhardness,
fracture toughness, wear resistance and thermal cycling resistance have been observed. An example of plasma densified aluminatitania powders, the corresponding coating and microhardness
values are reported in Fig.4-6.
Figure 4 SEM images of plasma densified Al2O3/TiO2/ZrO2 powder
Figure 5 Coatings by APS based on Al2O3/TiO2/ZrO2 powders: a) OM cross
section; b) SEM images of selected areas.
Figure 3 HAp materials prepared by precipitation (a) from calcium hydroxide and
phosphoric acid solution and (b) from calcium nitrate and diammonium hydrogen
phosphate solutions, and then sintered at 1050°C for 3 hrs.
Thermal spraying of nanostructured powders
Three main deposition methods are actually under investigation:
high velocity oxy-fuel (HVOF), high velocity suspension flame
spraying (HVSFS) and air plasma spraying (APS), for fabrication of
wear and/or high temperature resistant coating (7-10). In the case
Figure 6 Vickers hardness (HV – 25 gr) of Al2O3/TiO2/ZrO2 coatings fabricated
with different processing parameters compared with value of coatings obtained
by standard Al2O3/TiO2/ZrO2 powders (AT_std)
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Even in the case of WC-Co HVOF coatings, improvements in
terms of fracture toughness, microharndess and wear resistance
have been observed. In both cases, a strict control of spraying
temperature distribution, injection properties as well as jet properties is required in order to retain nanostructured areas inside
the coatings. For this reasons an off-line modelling procedure of
the jet and of the particle-jet interactions has been developed to
address processing parameters optimization (Fig. 7).
Bibliography
(1) P. Palmero, A. Simone, C. Esnouf, G. Fantozzi, L. Montanaro, Comparison
among different sintering routes for preparing alumina-YAG nanocomposites,
Journal of the European Ceramic Society 26 (2006) 941–947
(2) P. Palmero, C. Esnouf, L. Montanaro, G. Fantozzi, Conventional sintering route
for the production of alumina-based nanocomposites: a microstructural
characterisation. In: OHJI T., SEKINO T., NIIHARA K. The Science of engineering
Ceramics III in Key Eng. Materials., vol. 317-318, pp. 267-270: Trans Tech
Publ. Inc., Switzerland (2006)
(3) L. Montanaro, P. Palmero, A. Simone, C. Stella, A method of preparing
nanostructured composite ceramic materials, Europen Patent n°
EP05105757.8 (2006)
(4) P. Palmero, L. Montanaro, Processing and sintering of alumina-YAG
nanocomposites. In: Advances in Science and Technology, vol. 45, pp. 16961703, Trans Tech Publications, Switzerland (2006)
(5) P. Palmero, C. Esnouf, L. Montanaro, G. , Influence of the co-precipitation
temperature on phase evolution in yttrium-aluminium oxide materials,
Journal of the European Ceramic Society. 25 (2005) 1565-1573
(6) A. Bianco, I. Cicciotti, M. Lombardi, L. Montanaro, G. Gusmano, Thermal
stability and sintering behaviour of hydroxyapatite Nanopowders, J.Therm.
Anal.Calor. 88 (2007) In Press
(7) C. Bartuli, T. Valente, F. Casadei, M. Tului, Advanced thermal spray coatings
for tribological applications, J of Materials: Design and Application (2007) in
press.
(8) C. Bartuli, T. Valente, Wear resistant properties of alumina-titania coatings, J.
of Mat. Sci. Lett. (2007) in press.
(9) C. Bartuli, T. Valente, F. Cipri, M. Tului, A parametric study of an HVOF process
for the deposition of Nanostructured WC-Co Coatings, J. of Thermal Spray
Techn., Vol. 14, No.2, pp. 187-195 (2005).
(10) G. Bolelli, C. Valerio, L. Lusvarghi, T. Manfredini, C. Siligardi, C. Bartuli, A.
Loreto, T. Valente, Plasma-sprayed glass-ceramic coatings on ceramic tiles:
microstructure, chemical resistance and mechanical properties, J. of the
European Cer. Soc, vol. 25(11), pp. 1835-1853 (2005)
Contacts
Laura Montanaro
Politecnico di Torino
Tel.: +39 011 5644680
e-mail: [email protected]
Teodoro Valente
Università di Roma La Sapienza
Tel.: +39-06-6892568
e-mail: [email protected]
Figure 7 Example of CFD modelling for an HVOF torch: a) temperature
distribution in the combustion chamber; b) contour of Mach number at the barrel
exit; c) spray pattern traced by particles temperature.
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Design and Development
of Advanced Nanosensors
and Nanochips for Human
Health and Food Safety*
Maria Staiano, Vincenzo Aurilia, Tullio Labella, Pierangelo Orlando,
Mosè Rossi, and Sabato D’Auria
Laboratory of Molecular Sensing, Istituto di Biochimica delle Proteine, Consiglio
Nazionale delle Ricerche, Napoli, Italy
Introduction
For many decades, scientists have recognized the power of incorporating biological principles and molecules into the design
of artificial devices. Biosensors, an amalgamation of signal transducers and biocomponents, play a prominent role in medicine,
food and processing-technologies (1). Fluorescence detection is
the dominant analytical tool in medical testing, biotechnology
and drug discovery. Starting in 1980s fluorescence probes for
specific analytes become available (2-4). Some of these sensing
fluorophores are relatively simple, as illustrated by quinoline probes which are collisionally quenched by chloride (5,6). However,
the molecular complexity of the sensors quickly increases if one
requires analyte binding to cause a spectral change. For example, the fluorophores specific for calcium are structurally complex
and only a few display spectral shifts upon binding calcium (7).
As consequence, the development of specific sensors for biochemically relevant analytes is even more challenging. In fact, it is
difficult to imagine how one would design a fluorescent probe
which specifically binds pyruvate, lactate, or creatinine. Even a
suitable structure could be designed and synthesized, there is no
guarantee that the final molecule will display a spectral change,
adequate water solubility, and a suitable affinity constant.
To circumvent these difficulties modern biotechnology has resorted to the idea in using proteins and enzymes as components of
sensors for biochemical analytes (8). Detection of living cells of
Ca++ dependent changes in the fluorescence emission of an indicator composed of two green fluorescent protein variants linked
by a calmodulin-binding sequence (9). The idea is to exploit extremely wide range of selective affinities sculpted into the various
proteins by biological evolution. The number of potential ligands
specifically recognized by different proteins is very large and ranges from small molecules to macromolecules (including protein
themselves). The advantages of using proteins as components of
biosensors are many and include relatively low costs in design
and synthesis, the fact that proteins are, at least in general, solu-
ble in water, and finally, with the progresses of molecular genetics, the possibility of improving/changing some of the properties
of the proteins by genetic manipulation. Many of the ligands that
are important in clinical medicine and in the food control industry
are relatively small (MW up to 1000). In these cases the enzymes
appear to be the class of proteins endowed with the highest specificity and affinity. Other classes of proteins, such as receptors,
transporters, antibodies etc., often present lower specificity although they offer other advantages such as the fact that they can
specifically recognize a wide range of much larger ligands.
The widespread use of proteins as sensors depends on protocols
to enhance stability, but an alternative method is to use naturally
thermostable enzymes or proteins isolated from extremophiles.
These macromolecules have intrinsically stable structural features, and they can be considered as ideal probe for the construction of advanced biosensors.
However, the use of enzymes as biosensors presents the disadvantage of the substrate consumption, which is a disadvantage
in the design of implantable clinical sensors or in biotechnology
assays.
In our Lab (Figure 1 shows the Lab personnel), we have addressed
the concern of the substrate consumption by using coenzymedepleted enzymes as fluorescence probes for the development of
an innovative class of non-consuming substrate biosensors. Apoenzymes are still able to bind the substrate, but not to transform
it. Additionally, the binding of substrates may result in conformational changes which can be easily detected by fluorescence and/
or polarization measurements. There is a wealth of knowledge on
enzymes which transform numerous substances of biochemical
interest. Hence, the possibility of using inactive apo-enzymes as
reversible sensors greatly expands the range of biochemically relevant analytes which can be measured using proteins as sensors. In addition, we have also developed a fluorescence platform of
advanced methodologies that allows the study of protein-protein
and/or ligand-protein interactions even at single molecule level.
*These activities are part of the CNR grant “Progettazione e sviluppo di avanzati nanosensori ottici e biochip per la salute e sicurezza alimentare” in the frame of the
national project AGP05 “Sicurezza, qualità alimentare e salute” (Project Head Dr. Amedeo Conti) of the Department of Agro-Food, Director Dr. Alcide Bertani
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This capability in biophysical methodologies together with expertise in protein biochemistry, molecular genetics and microbiology
allows the research team to challenge with cutting-edge biochemical questions as well as to rapidly answer to biotechnological
requests from SMEs and public institutions
Figure 1 Personnel of the Laboratory of Molecular Sensing (LMS) at IBP, CNR,
Naples. Starting from left /rear: Vincenzo Aurilia, Sabato D’Auria, Tullio Labella,
Viviana Scognamiglio, Maria Staiano, Luisa Iozzino, Micaela Tartaglia, Antonio
Varriale, Paola Ringhieri, Antonietta Pararcino, Roberta Crescenzo. Dr. Pierangelo
Orlando is full involved in the Commessa, but he is not present in the picture.
lyzes the conversion of ������������������������������������
����������������������������������
-D-glucose and oxygen to D-glucono1,5-lactone and hydrogen peroxide. It is a flavoprotein highly
specific for ����������������������������������������������������
��������������������������������������������������
-D-glucose, and is widely used to estimate glucose
concentration in blood or urine samples through the formation
of coloured dyes. Because glucose is consumed, this enzyme cannot be used as a reversible sensor. In order to prevent glucose
oxidation, we removed the FAD cofactor that is required for the
reaction. The coenzyme-depleted enzyme can still bind glucose
with an affinity comparably to the holo-enzyme. Additionally, the
tryptophan fluorescence of the apo-GO was sensitive to glucose
binding, resulting in a decrease of emission intensity of about
25%. However, the intrinsic fluorescence intensity from proteins
is usually not useful for clinical sensing because of the need
for complex or bulky light sources as well as for the presence
of numerous proteins in most biological samples. In an attempt
to obtain a glucose sensor with longer excitation and emission
wavelengths we labelled GO with 8-anilino-1-naphthalene sulfonic acid (ANS) (21). Figure 2 shows the effect of the addition of
glucose on emission intensity spectra of ANS-labelled GO.
In this article we will briefly review the most recent and advanced
applications of fluorescence-protein nanosensors for the sensing
of analytes of high interest. As example, we have chosen to illustrate the non-consuming glucose biosensor based on the use
of a manipulated glucose oxidase as specific probe for glucose
sensing.
Glucose sensing
There is considerable medical interest in measurements of blood
glucose (10). Close control of blood glucose is necessary to avoid
the long term health effects of diabetes, which include blindness and neuropathies. As a consequence there is a substantial
world-wide effort to develop non-invasive and minimally invasive
methods for frequent and/or continuous monitoring of glucose
in blood (11-12).
A wide variety of methods have been tested, including optical
rotation, near-infrared absorbance, Raman scattering, as well as
the design and synthesis of glucose-specific fluorescence probes
and resonance energy transfer between proteins that bind glucose and acceptor-labeled glucose analogues (13-16). Proteins that
bind glucose have also been used, such as hexokinases, glucose
oxidase, glucose-galactose-binding protein, as probes to monitor
the concentrations of glucose (17-20). In the following section,
we will describe the use of an inactive form of a mesophilic glucose oxidase as non-consuming sensor.
Glucose oxidase for glucose sensing
Glucose oxidase (GO) (EC 1.1.3.4) from Aspergillus niger cata22
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Figure 2 Emission spectra of 1,8-ANS-apo-glucose oxidase in the presence of
different amount of glucose.
The results show that the glucose affects the fluorescence features of the ANS-labeled GO. In particular, the glucose addition results in a decrease of the intensity and the mean-lifetime of 25 %
and over 40 %, respectively, indicating the potential usefulness of
the apo-GO as a glucose sensor.
Immobilization of macromolecules on a solid support:
nanopatterning on porous silicon
The realization of a biosensor requires the immobilization of the
sensing system, i.e. the macromolecule, on a solid support. The
immobilization of biomolecules on a solid substrate and their lo-
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calization in ‘‘small’’ regions are major requirements for a variety
of novel intriguing applications, such as bioelectronics, biosensing, and other emerging interdisciplinary fields. In particular,
scaling down to submicrometre resolution opens the door to the
fabrication of completely new nanodevices, e.g. molecule-based
transistors and nanosensors.
Porous Silicon (PS) is a silicon nanosponge with three main advantages for the fabrication of biodevices: the large specific surface
(of order of 200 m2 cm-3) (22, 23), the biocompatibility (24), and
compatibility with standard silicon technology (electronics). In
fact, in recent years a lot of work has been devoted to investigating chemical and biological applications of PS technology (25).�
Recently, a new methodology based ���������������������������
based on the electron irradiation of fresh PS in a Scanning Electron Microscope (SEM) has
been reported (22). After rinsing in deionized water and drying
under a nitrogen stream, the specific binding of proteins to the
PS irradiated regions can be observed. This is visible in the optical microscope image of Fig. 3(a), and it is demonstrated in Fig.
3(b), where the fluorescence spectra acquired from irradiated and
non-irradiated areas of the same PS sample are shown, after the
addition of the rhodamine-labelled glucose-binding protein.
Figure 3 a) Optical microscope image of protein patterns created on a porous
silicon surface by electron beam irradiation; b) Fluorescence spectra obtained from
two different regions of the same porous silicon sample.
The strong interaction between proteins and irradiated PS has
been explained on the basis of a previously described mechanism (26). The irradiated surface, able to bind alkenes through
the cleavage of C=C double bonds, can react with proteins, for
instance through the peptide bond. In Fig. 3(a) the optical microscope image of protein patterned areas obtained by electron irradiation at various SEM conditions is shown. The different amount
of bound proteins is clearly visible by the contrast between dif-
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ferent regions. Moreover, the image in the inset, taken at higher
magnification, shows the submicrometre lines filling one of these
areas.
A nanopatterning method which is controlled by means of the
electron beam conditions, such as the energy and the dose, has
been developed. By investigating the effect of various parameters
on the nanopatterning process, a nice tunability of the amount of
bound proteins was found. A monotonic increase of the intensity
of the fluorescence signal, coming from the fluorophore-labelled
proteins, versus the electronic dose employed for PS irradiation,
was observed. Furthermore, it was verified that the incubation
time, i.e. the period during which the sample is kept in contact
with the protein solution, strongly influenced the amount of molecules binding to the material. Varying this time frame from 5
minutes up to 2 hours, a steep increase in the fluorescence was
observed, but even after just a few minutes at room temperature the signal arising from the irradiated patterns was easily detected. Among of the parameters affecting the nanopatterning
process, the most interesting result concerned the behaviour of
the amount of bound proteins versus the energy of the electrons
hitting the material during the irradiation step. It was also pointed
out that the fluorescence signal on the PS wafer became more intense when the energy was augmented from 10 keV to 15 keV,
but it started lowering under a further increase of the value of
this parameter. This is due to the fact that the penetration depth
of the electrons in the sample increases with the energy, so that,
the higher the accelerating voltage, the greater the volume of PS modified by the incident beam, until the electrons become so fast
that they go beyond the porous layer with minimum interaction..
Since proteins selectively bind to irradiated PS, the resolution of
this technique is strictly connected to the resolution of standard
EBL. As a demonstration of this, the fluorescence spectra coming
from two equal areas, one filled by the scanning beam following
submicrometre lines (as the pattern of the inset of Fig. 3 (a), and
the other fully filled were compared. The lines are optically visible
and the fluorescence intensity is almost proportional to the surface fraction directly scanned by the electron beam. Moreover,
it is worth noting that PS is a convenient substrate for the EBL technique, because the proximity effect, a key-factor limiting the
resolution of the technique, is strongly reduced due to the low
density of the sponge-like material.
Finally, to demonstrate the sensing capabilities of our system, the
functionality of the immobilized biomolecules was investigated.
Glucose-binding proteins were grafted to Electron Beam-Activated
Porous Silicon (EBAPS), and a solution of fluorescent glucose was
dosed on the sample subsequently. Thus, the biomolecules immobilized on a porous silicon surface retained their functionality
and their biological activity, so that many sensing applications can
be developed by using this approach. Interestingly, the amount
of bound glucose increased with the dose employed to create
EBAPS patterns, as in the case of binding proteins. This suggested
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that almost all the grafted biomolecules were participating in the
detection of the analyte. The main advantage of this technology
resides in the high resolution (submicrometre) coupled with the
3-dimensionality of the patterns. This permits localization of a
large amount of biomolecules on a small area in the xy plane, and
may allow the fabrication of highly sensitive nanobiosensors.
Conclusions
The possibility of using non-active apo-enzymes or proteins belonging to the “binding-protein” family for the design of reversible biosensor greatly expands the range of analytes which can be
selectively sensed. The resulting spectral changes occurring upon
ligand binding are still somewhat small, and this is an area that
requires improvement and further studies. Exploring other polarity sensitive probes or the use of RET methodologies appears to
be a promising avenue in this direction. Although the work with
apo-enzymes is, so far, at a more advanced stage, it is possible
that other type of proteins will soon enter this field. For instance proteins belonging to the -binding protein family also isolated from extremophilic organisms. In addition, we believe that
in the next few years two factors will greatly promote the role
that rational gene design/manipulation will have in improving the
properties of proteins to be used as sensors. One is the improvement and simplification of the techniques for the manipulation
of genes. The second is the accumulation of more information
on the three dimensional structure of proteins. Finally, the use of
nanotechnological approaches for the design and realization of
nano-arrays for analyses of social interest will definitely boost the
field of nano-biosensing.
References
1. Staiano M, Bazzicalupo P, Rossi M, D’Auria S. Molecular Biosystems 2005; 1:
354-362.
2. Wolfbeis OS.. Anal Chem 2000; 72: 81R-89R.
3. Lakowicz JR. (Ed.). Advances in fluorescence sensing technology. II Proc. SPIE
2003; 2388: 598.
4. Spichiger-Keller UE. In: Wiley-VCH. New York 1998; 313.
5. Verkman AS, Sellers MC, Chao AC, Leung T, Ketcham R.. Anal. Biochem 1989;
178: 355-361.
6. Biwersi J, Tulk B, Verkman AS.. Anal Biochem 1994; 219: 139-143.
7. Tsien RY, Rink TJ, Poenie M. Cell Calcium 1985; 6: 145-157.
8. Romoser VA, Hinkle PM, Persechini J Biol Chem 1997, 272: 13270-13274.
9. Miyawaki A, Llopis J, Heim R, McCaffery JM, Adams JA, Ikura M, Tsien RY. Nature
1997; 388: 882-887.
10. Amato I. Science 1992; 258: 892.
11. Tamada JA, Bohannon NJV, Potts RO.. Nature Medicine 1995; 2: 1198-1201.
12. Marvin J., Hellinga HW. Engineering biosensors by introducing fluorescent
allosteric signal transducer: construction of a novel glucose sensor. J. Amer Chem
Soc 1998; 120: 7-11.
13. Szmacinski H, and Lakowicz JR. JR Lakowicz Ed.. In: Topics in Fluorescence
Spectroscopy. Plenum Press, New York, USA 1994; 4: 295-334.
14. Thompson RB.. In: Principles of fluorescence spectroscopy; Ref 19, pp 151-181.
Lakowicz JR Ed. Plenum Press, New York, USA 1999.
15. Casay GA, Shealy DB, and Patonay G. Near infrared fluorescence probes. In:
Principles of fluorescence spectroscopy; Ref 19, pp 183-222. Lakowicz JR Ed.
Plenum Press, New York, USA 1999.
24
N e w s l e t t e r
N an o t e c i t
16. Lakowicz JR, Maliwal B.. Anal Chem Acta 1993; 271: 155-164.
17. Tamada JA, Bohannon NJV, Potts RO. Nature Medicine 1995; 1(11): 1198-1201.
18. Tolosa L, Gryczynski I, Eichorn LR, Dattelbaum JD, Castellano FN, Rao G,
Lakowicz JR.. Anal Biochem 1999; 267: 114-120.
19. Tomita K, Kamei S, Nagata K, Okuno H, Shiraishi T, Motoyama A, Ohkubo A,
Yamanaka M.. J Clin Biochem Nutr 1987; 3: 11-16.
20. D’Auria S, Herman P, Rossi M, Lakowicz JR. Biochem. Biophys Res Comm 1999;
263: 550-553.
21. D’Auria S, Lakowicz JR.. Curr Opin Biotechnol 2001; 1: 99-104.
22. Borini S, D’Auria S, Rossi M, Rossi AM.. Lab Chip 2005; 5: 1048–1052.
23. Hérino R, Bomchil G, Barla K, Bertrand C, Ginoux JL.. J Electrochem Soc 1987;
134: 1994-2000.
24. Canham LT.. Adv Mater 1995; 7: 1033-1037.
25. Canham LT. In: Properties of Porous Silicon. Ed. L. Canham, Short Run Press,
London, 1997; 18: 371–376..
26. Borini S, Amato G, Rocchia M, Boarino L, Rossi AM.. J Appl Phys 2003; 93: 4439.
The reading of the following articles is strongly recommended for a
better understanding of the activities carried out at LMS:
· Protein-based biosensors for diabetic patients V. Scognamiglio, M. Staiano, M.
Rossi, and S D’Auria. Journal of Fluorescence in press (2004) 14,5,491-498.
· A Recombinant Glutamine-Binding Protein from Escherichia coli: Effect of the
Ligand-Binding on the Protein Conformational Dynamics. P. Herman, J. Vecer,
V. Scognamiglio, M. Staiano, M. Rossi, and S. D’Auria Biotechnology Progress
(2004) 20,1847-1854.
· A putative thermostable sugar-binding protein from the archaeon Pyrococcus
horikoshii as a probe for the development of a fluorescence biosensor for diabetic
patients. M. Staiano, MR Sapio, V. Scognamiglio, A. Marabotti, AM Facchiano, P.
Bazzicalupo, M. Rossi, and S, D’Auria Biotechnology Progress (2004) 5:1572-7
· Advanced Protein-Based Biosensors: Glucose Biosensors as a Model for Analyses
of High Social InterestM. Staiano, P. Bazzicalupo, M. Rossi, and S. D’Auria
Molecular BioSystems (2005)Dec;1(5-6):354-62.
· Glutamine-binding protein from Escherichia coli specifically binds a wheat
gliadin peptide allowing the design of a new porous silicon-based optical
biosensor. De Stefano L, Rossi M, Staiano M, Mamone G, Parracino A, Rotiroti L,
Rendina I, Rossi M, and S. D’Auria J Proteome Res. 2006 May;5(5):1241-5
· Glutamine-binding protein from Escherichia coli specifically binds a wheat
gliadin Peptide. 2. Resonance energy transfer studies suggest a new sensing
approach for an easy detection of wheat gliadine Staiano M, Scognamiglio V,
Mamone G, Rossi M, Parracino A, Rossi M, and S. D’Auria. J Proteome Res. 2006
Sep;5(9):2083-6.
· A new fluorescence competitive assay for the detection of patulin toxin. M.
de Champdore’, P. Bazzicalupo, L. De Napoli, D. Montesarchio, G. di Fabio, I.
Cocozza, A. Parracino, M. Rossi, and S. D’Auria Analytical Chemistry (2007)
10.1021/ac0618526
· Enzymes and proteins from extremophiles as hyperstable probes in nanotechnology:
the use of D-trehalose/D-maltose-binding protein from the hyperthermophilic
archaeon Thermococcus litoralis for sugars monitoring. L. De Stefano, A. Vitale, I.
Rea, M. Staiano, L Rotiroti, T. Labella, I. Rendina, V. Aurilia, Mose’ Rossi, and Sabato
D’Auria Extremophiles (2007) 10.1007/s00792-006-0058-6
· Advanced Nanotechnological Approaches for Designing New Protein-based
“Lab-on-Chips” on Porous Silicon Wafer S. Borini, M. Staiano, M. Rocchia, A.M.
Rossi, M. Rossi, and S. D’Auria Recent Patents on DNA & Genes (2007) 1, 1-7.
Contact
Dr. Sabato D’Auria
Institute of Protein Biochemistry
CNR, Via Pietro Castellino, 111, 80131 Napoli, Italy
Phone: +39-0816132250 E-mail: [email protected]
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Nanoscopic polyelectrolyte
multilayers as tool for medicine
Silke Krol
LANAD3A (Laboratory for NAno Diagnostics, Drug Delivery and Analysis), CBM,
Trieste
At CBM (Cluster in biomedicine, see next article) approximately a
year ago a Nanobiotechnology laboratory was started that is identified by the acronym LANAD3A, that stands for Laboratory for
NAno Diagnostics, Drug Delivery and Analysis. Within LANAD3A
several lines of work have been started that intersect and support each other. Here we will describe the use of polyelectrolytes
as tools I medicine and biology (that makes up about a third of
our program) touching on the other activities only in as much
as they intersect this subject. For the full description of the other
programs we ask the reader to consult our webpage at www.
cbm.fvg.it
Polyelectrolytes are polymers in which each monomer carries a
positive or negative charge. These long-chain highly charged molecules can be applied by a method called “layer-by-layer” technique1. This means that the material can be sprayed or applied
by dipping layer-wise onto flat surfaces such as hip transplant or
catheters binding to each other by electrostatic interactions much
like magnets.
The layers are usually very thin, only a few nanometers (2.5-5 nm).
The properties of the resulting coatings, or sometimes capsules,
make them extremely useful for medical applications. It is possible to cover with this technique solid objects in order to prevent
adhesion of blood compounds or cells2. Moreover directly covering living cells or artificial tissue can protect the cellular material
against the immune response of the host after transplantation
and therefore offer, for instance, a new therapy for diabetes.
Moreover, with coated nanoparticles made of gold3 (fig. 1) or
coated magnetic beads, it4 is possible to mark the shape of tumors
or to release proteins and drugs from the coating. The small size
of the particle allow them to go inside the cells and we are quite
confident that in a not too distant future the selective transport of
pharmaceutical compounds only to diseased cells will be possible.
toxic effect on the surrounding tissue or the whole organism.
For this several biophysical techniques are available. A valuable
tool for investigating the first step (i.e. the contact between the
coated particles and the cells) is Tip-Enhanced Raman Scattering
(TERS) which takes advantage of the local enhancement of the
electromagnetic field induced by a properly coated Atomic Force
Microscope (AFM) tip. For this purpose an AFM is equipped with
semiconductive or metal particles or wires attached to the tip5
and spectra of proteins in the cell membrane can be taken before and after contact with the particles. Since the enhancement
decays exponentially away from the tip, spectroscopic information with lateral resolution up to 15nm can be obtained and can
be correlated with mechanical and morphological information
from parallel AFM scans. Raman spectra of cell membranes and
protein structures from single location as well as chemical maps
will be investigated. AFM will be used also to see changes in the
morphology of membranes by contact with the drug delivery system.
Another advanced technique in order to study in detail the interaction between the polymer covered surface of nano- and
microparticles with cells is the laser tweezers (LT) particle manipulation. LT allows to manipulate, without direct contact, one or
more particles in the focal plane of a microscope objective. Single
and multiple particles can be thus handled like with nano-fingers.
This makes possible to use also a pulsed UV laser to combine cell
manipulation with cell microdissection, and analyze its behavior
with fluorescence and micro-Raman techniques.
After in situ characterization of the particle cell interaction the
pathway of the particle through an entire body (in vivo) will be
followed by microscopy. That technique uses an infra red laser
because of its deeper penetration in tissues to visualize fluorescently labeled particles in a anesthetized mouse. Due to the fact
that no invasion in the body is necessary the technique allows to
follow the particles for a long-time.
With this set of advanced techniques the development of drug
delivery systems from the lab bench to the characterization of
their properties in situ to finally the tracking in vivo is possible.
Figure 1 Electron microscopy image of coated gold particle with 4 layers (bar: 10 nm)
The up-take and the faith of the particles inside the cell or later
inside the body must be investigated as well in order to exclude
Acknowledgment
The LANAD3A is a collaborative laboratory in which a several
partners are included. The authors are grateful for the support
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in writing this article to Prof. Giacinto Scoles (coordinator), Dr.
Marco Lazzarino (tip-enhanced Raman; AFM), and Dr. Dan Cojoc
(optical tweezers).
References
1. Decher G, Fuzzy nanoassemblies: Toward layered polymeric multicomposites.
Science 277, 1232–1237, 1997.
2. Chanana M., et al. Interaction of polyelectrolytes and their composites with
living cells. NanoLetters 5, 2605-2612, 2005.
3. Naka Y., et al. Neurite Outgrowths of Neurons Using Neurotrophin-Coated
Nanoscale Magnetic Beads. J. Biosci. Bioeng. 98, 348-352, 2004.
4. Naka Y., et al. Neurite Outgrowths of Neurons Using Neurotrophin-Coated
Nanoscale Magnetic Beads. J. Biosci. Bioeng. 98, 348-352, 2004.
5. F. Martelli, S. Rubini,M. Piccin, G. Bais, F. Jabeen, S. Defranceschi, V. Grillo,
E. Carlino, F. D’Acapito, F. Boscherini, S. Cabrini, M. Lazzarino, L. Businaro, F.
Romanato, and A. Franciosi Nanoletters 6, 2130 (2006)
Contacts
Dr. Silke Krol
Cluster in Biomedicine– CBM
AREA Science Park, Basovizza, SS14 Km 163,5 34012 TRIESTE
Tel. + 39 040 3757703 Fax + 39 040 3757710
[email protected]
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The Technology Cluster
in Molecular Biomedicine
of Region Friuli Venezia Giulia
Prof. Maria Cristina Pedicchio
President, Cluster in Biomedicine (CBM) Trieste
CBM – a public–private consortium – was founded with the ambitious mission of acting as a bridge between public research and
industry in an extremely important sector, that of “personalised
medicine. It coordinates the Technology Cluster in Molecular
Biomedicine of Friuli Venezia Giulia, established in 2004
through a framework agreement signed and financed by the
Ministry of Education, University and Research, and the Friuli
Venezia Giulia Region. Located in Trieste, within the AREA Science
Park, and with laboratories operating in the main regional scientific institutions, CBM manages a network of science centres,
companies, governmental bodies, development agencies and financial partners in order to stimulate and accelerate the process
that transforms a “scientific idea” into a “product” (a drug, new
therapy, new diagnostic system), to the benefit of citizens, society
and the social and economic development of the territory. The
project is financed by several institutions among which the Friuli
Venezia Giulia Region, the Ministry of University and Research,
Fondazione CRTrieste and AREA Science Park. CBM’s winning
strategy is aimed at creating a synergy between research, training
and technology transfer, by involving entrepreneurs, researchers
and students in a series of actions and services.
All this is accomplished thanks to the Research Network, i.e. six
advanced laboratories available for shared use and open to institutions, enterprises, interdisciplinary research groups. They are:
• Proteomics and Pharmacogenomics Laboratory (at the National
Cancer Institute in Aviano, Pordenone),
• Genomics Laboratory located at the CBM in Trieste and run in
collaboration with the Pediatric Institute Burlo Garofolo and
Sissa (International School for Advanced Studies),
• Bioinformatics Laboratory (CBM, Trieste),
•Optical Imaging Laboratory (CBM, Trieste),
•LANAD3A (Laboratory for NAno Diagnostics, Drug Delivery and
Analysis) (CBM, Trieste)
•Stem Cells Laboratory (at the Interdepartmental Centre for
Regenerative Medicine, University of Udine)
• Highly qualified staff are also available within each laboratory
for scientific collaboration or service agreement.
In particular, CBM has opened an IP Office, a Grant writing and
management service, a business development service and two observatories (Biotechnologies for Health and Economics). Activities
in this network aim at fostering the region’s economic growth in
the biomedical sector, by supporting research. In particular:
• fostering the creation of new high-tech companies and promoting entrepreneurial culture
• supporting existing companies (mainly thanks to the Economic
Observatory)
• attracting new companies, entrepreneurs, talents and financing towards Region Friuli Venezia Giulia.
Finally CBM operates in the framework of a third important area,
the Knowledge Network, focussed on training and mobility of
researchers. Particular emphasis is devoted to the development
of modular and flexible training courses, marked by business-oriented features, in order to enhance technical, legal and managerial skills in the biomedical sector. In collaboration with the AREA
Science Park and its partners, CBM promotes and supports fellowships and doctorates, managerial training, seminars series and
international summer schools. It is strongly committed towards
key values such as excellence, transparency, and meritocracy, in
compliance with principles included in the European Charter for
Researchers and on a Code of Conduct for the Recruitment of
Researchers. Thanks to a team of determined and dynamic collaborators, matched by an increasingly developed public-private
network on the local, national, and international scenario, CBM
is effectively applying its strategies and values.
Contacts
Prof. Maria Cristina Pedicchio
Cluster in Biomedicine – CBM
AREA Science Park, Basovizza, SS14 Km 163,5 34012 TRIESTE
Tel. + 39 040 3757703 Fax + 39 040 3757710
[email protected]
Furthermore, a Competitiveness Network has been created, in
order to provide services to support researchers and entrepreneurs
in sectors such as IP, business development, technology transfer.
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Le implicazioni giuridiche
della nanomedicina
Giorgia Guerra
Dipartimento di scienze giuridiche, Università di Trento
Nell’era della c.d. post-genomica la nanomedicina, termine che
identifica tutta la tecnologia biomedica ottenuta dallo stadio più
avanzato della ricerca integrata tra sapere scientifico e progresso
tecnologico, promette di contribuire ampiamente alla soluzione
di numerosi problemi della società contemporanea, rendendo
praticabile l’idea di realizzare una medicina personalizzata e predittiva.
I nuovi prodotti della tecnica danno avvio a notevoli cambiamenti
nei contesti socio-economici entro i quali la medicina si sviluppa, poiché comportano inedite aspettative e nuovi rischi per gli
assistiti.
L’originale potenzialità applicativa e l’attuale assenza di certezza
scientifica in merito al livello di sicurezza della strumentazione
hanno indotto la Comunità Europea a cogliere i tratti essenziali e
dissonanti delle reazioni che accompagnano le prime invenzioni
di nanomedicina: da una lato l’entusiasmo per le promesse che il
nuovo modo di operare presenta circa il miglioramento di molti
problemi sociali; dall’altro, le inquietudini e l’allarmismo causati dalle ipotesi dei potenziali rischi, i quali mettono in dubbio la
validità dei parametri tradizionali predisposti dall’ordinamento
comunitario a tutela della salute.
In ragione, quindi, della necessità di regolamentare la commercializzazione e l’impiego dei nuovi strumenti per non ostacolare il
progresso ma incentivarne, invece, uno sviluppo sicuro e responsabile, anche la Comunità Europea, sulla scia di quanto avvenuto
con qualche anno di anticipo nell’ordinamento statunitense, ha
colto le sfide lanciate dalla nanomendicina dedicandole i primi
documenti normativi finalizzati a disciplinarla.
Tali orientamenti comunitari di politica normativa, al pari di quanto sta avvenendo in molti altri paesi sviluppati che attribuiscono
importanza prioritaria allo sviluppo della ricerca nel campo della
nanomedicina, delineano la volontà di approntare una strategia
integrata e responsabile, in grado di incentivare la continua implementazione della strumentazione in esame e di proteggere,
al contempo, le esigenze di sicurezza e fiducia del pubblico dei
consumatori. Queste necessità sono state da ultimo ribadite nell’
“Opinione sugli aspetti etici della nanomediciana” pubblicata
dallo European group on ethics in sciences and new technologies
alla commissione europea lo scorso 17 gennaio 2007.
Le problematiche giuridiche connesse all’obiettivo di predisporre
una strategia per lo sviluppo responsabile delle nanotecnologie
sono numerose, e inerenti, in primo luogo, il necessario ade28
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guamento dei tradizionali e consolidati metodi di valutazione
dei rischi. Proprio la descrizione delle emergenti e peculiari caratteristiche strutturali dei prodotti di nanomedicina guida all’individuazione delle specifiche sfide poste dagli stessi al diritto. Il
problema più evidente che si pone nel disciplinare gli strumenti di
nanotecnologia biomedica, e che nel recente passato si è già presentato nel disciplinare le applicazioni biomedicali ottenute con
la biotecnologia, è relativo alle difficoltà di classificare i prodotti,
e quindi di individuare la disciplina giuridica atta a regolarli, sulla
base del tradizionale sistema classificatorio adottato fino ad oggi
per disciplinare i dispositivi medici tradizionali.
Le produzioni su nanoscala permettono però di realizzare combinazioni di materiali assolutamente inedite, che travalicano i medicinali, i dispositivi medici, i materiali biologici. Per questo motivo,
avvertito in un primo momento negli Stati Uniti e poi con pari
intensità anche negli Stati membri della Comunità europea, la
Commissione si interroga circa l’opportunità di disciplinare i nuovi
strumenti attraverso il quadro normativo già presente in materia
di dispositivi medici, rivisitandolo, ove necessario, al fine di introdurre previsioni di legge ad hoc adatte a contemplare gli strumenti contenenti nanoparticelle. Un esame concreto della natura
della nuova strumentazione [4] è sufficiente per comprendere il
tenore delle difficoltà di adeguare le norme tecniche che predispongono i consolidati metodi di valutazione dei rischi, all’obiettivo di individuare anche le nuove ipotesi di rischi per la salute e
l’ambiente dei ritrovati presi in considerazione.
La previsione delle potenziali implicazioni negative connesse agli
aspetti benefici delle tecnologie induce a fare il punto sulle modalità di realizzazione della strategia di gestione responsabile dello
sviluppo che abbia i requisiti per disciplinare un ambito, come
quello della ricerca nano-bio-tecnologica, caratterizzato dalla
profonda incertezza tecno-scientifica, garantendo la sicurezza
degli assistiti destinatari delle nuove tecnologie biomediche già
in commercio.
I potenziali rischi si estendono, anche ad alcuni diritti fondamentali come il diritto alla riservatezza. Si pensi ad un sofisticato
strumento diagnostico, quale ad esempio un biochip, che dopo
l’impianto nel corpo umano può registrare milioni di sequenze
di DNA dell’individuo ospitante. In questa ipotesi i sistemi di archiviazione e di accesso a tali dati sono messi a dura prova dalla
prospettazione dei pericoli legati agli utilizzi delle informazioni,
desumibili dai dati genetici, considerate tendenzialmente predit-
j
tive e possono dar luogo ad una condizione di scetticismo verso
l’utilizzo di questa tecnologia ad uso medicale.
L’incompleta conoscenza del corretto rapporto rischi-benefici
delle nuove applicazioni mediche rende difficile l’esatta valutazione delle aspetti negativi per la salute degli assistiti rendendo,
così, ulteriormente difficoltosa la predisposizione di un modello
normativo idoneo a gestirle. L’obiettivo che però è sempre presente nelle linee guida predisposte dalla Commissione Europea è
relativo all’adozione di un “approccio proattivo” nella gestione
dei rischi, volendo riferirsi con tale definizione soprattutto alla necessità che i produttori predispongano un incisivo controllo sulla
nuova apparecchiatura anche in seguito al loro impiego, in modo
da poter opportunamente agire in caso di difetti sopravvenuti o
in caso di eventuali conseguenze negative causate dalle stesse e
non prevedibili.
L’utilità sociale della nuova strumentazione è, dunque, accompagnata da numerosi interrogativi di natura etica e giuridica che
comportano, fin dalle prime fasi di sviluppo della tecnologia, la
necessità di considerare la percezione sociale del fenomeno e
l’elaborazione di risposte regolative in grado di garantire, anche
attraverso la scelta delle specifiche condizioni di commerciabilità
della strumentazione, la tutela degli elevati standard di sicurezza
predisposti dalla Comunità europea a tutela degli assistiti.
15. S. Rodotà, Tecnologie e diritti, Bologna, 1995, 208.
16. W. Zhou, Ethics of Nanobiotechnology at the Frontline, in 19 Santa Clara
Computer & High Tech. L. J. 481 (2003).
Contatti
Giorgia Guerra
Dottore di ricerca in Studi giuridici europei e comparati
Dipartimento di scienze giuridiche, Università di Trento.
Collaboratrice in studio legale
E-mail: [email protected]
Bibliografia
1. A. Albanese, La sicurezza generale dei prodotti e la responsabilità del
produttore nel diritto italiano ed europeo, in Europa e dir. privato, 2004, 977.
2. B. Bushan, Social and Ethical Implications of Nanotechnology, in B. Bhushan
(ed.), Handbook of Nanotechnology, Sprinter, 2004, 1135.
3. E.F. Einsiedel, G. McMullen, Stakeholders and technology: challenges for
nanotechnology, in 12 Health L. Rev. No. 3, 5 – 9 (2004).
4. G. Guerra, “A Model for Regulation of Medical Nanobiotechnology: The
European Status Quo” Nanotechnology Law & Business, Feb, March 2006,
Volume 3 No. 1
5. G. Guerra, Nanomedicina e diritto: un primo approccio, in Danno e resp., 2006,
1029
6. A.P. Halluin, L. P. Westin, Nanotechnology: The Importance of Intellectual
Property Rights in an Emerging Technology, in 86 J. Pat. & Trademark Off. Soc’y
220 (2004).
7. U. Izzo, La precauzione nella responsabilità civile. Analisi di un concetto sul
tema del danno da contagio per via trasfusionale, Padova, 2004.
8. A.C. Lin, Size Matters: Regulating Nanotechnology, research paper No. 90
October/2006, in rete: http://ssrn.com/abstract=934635.
9. E. Lin-Easton, It’s Time for Environmentalists to Think Small-real Small: A Call
for the Involvement of Environmental Lawyers in Developing Precautionary
Policies for Molecular Nanotechnology, in 14 Geo. Int’l Envtl. L. Rev. 107
(2001).
10. J. Lopez, Compiling the Ethical, Legal and Social Implications of
Nanotechnology, in 12 Health L. Rev. (2004).
11. J.C. Miller et al., The Handboook of Nanotechnology. Business, Policy, and
Intellectual Property Law, New Jersey-Canada, 2005, 13.
12. G.H. Reynols, Nanotechnology and Regulatory Policy: Three Futures, in 17
Harv. J. Law & Tech 179 (2003).
13. M.C. Roco, W. S. Bainbridge, Nanotechnology, Biotechnology, Information
Technology and Cognitive Science, Dordrect, 2001, 19.
14. S. Rodotà, La vita e le regole. Tra diritto e non diritto, Milano, 2006, 164 spec.
193.
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Trasferimento tecnologico:
le nanotecnologie
dal laboratorio al mercato
Alessandro Piras, Roberto Cafagna
Nanto Srl, Trieste
Introduzione
I processi di valorizzazione della ricerca, al pari di quelli di produzione di nuovi risultati, sono tra i pilastri delle azioni ritenuti
necessari per portare l’Europa ad essere “…entro il 2010 l’economia basata sulle conoscenze più competitiva e più dinamica al
mondo…”, come affermato nel corso del meeting di Lisbona del
2000. In questa strategia di sviluppo le nanotecnologie hanno
assunto una crescente importanza fino a rappresentare una delle
principali linee tematiche all’interno del VII Programma Quadro
che è stato recentemente avviato (2007-2013). La maggior parte
della ricerca relativa alle nanotecnologie viene condotta da gruppi Universitari, supportati da un progressivo incremento degli investimenti pubblici in paesi come Stati Uniti, Europa, Giappone,
Cina e Corea del Sud. L’ottenimento di risultati scientifici rilevanti
è quindi sufficientemente supportata da finanziamenti pubblici,
ma per incidere concretamente a livello economico sono necessarie delle dinamiche di exploitation, che portino alla valorizzazione
ed allo sfruttamento commerciale della ricerca. Come affermato da più parti la collaborazione tra industria ed Università è un
aspetto fondamentale per la crescita del tessuto economico ed
industriale di un territorio.
Tra le modalità di valorizzazione di una tecnologia due hanno
assunto un notevole interesse: a)creazione di un impresa start-up
b)brevettazione e licensing
Le modalità elencate non si escludono a vicenda il che implica
ad esempio l’esistenza di start up tecnologiche che basano il loro
vantaggio competitivo su di un forte portafoglio brevettuale.
Uno dei principali problemi italiani ed europei è la scarsa capacità
nel definire ed utilizzare pratiche che permettano di trasformare
invenzioni in innovazioni. Nel processo di trasferimento tecnologico emergono diversi punti critici che si acuiscono maggiormente nel caso delle nanotecnologie, essendo per loro natura
trasversali a vari settori disciplinari.
Nella maggior parte dei casi i risultati di ricerca si trovano in uno
stadio iniziale di sviluppo industriale e sono necessarie competenze e risorse economiche per procedere nell’ulteriore fase di
lavoro, che permette il raggiungimento di un prodotto pienamente industrializzato e commercializzabile. Come sottolineato
da Vercesi, per quanto complesso ed articolato possa essere, il
30
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trasformare idee in tecnologie o tecnologie in applicazioni è approssimabile ad un percorso lineare, mentre portare una tecnologia sul mercato è un tragitto che si fonda su un pattern alquanto
incerto. Alcuni punti critici da rammentare lungo il percorso di
valorizzazione delle nanotecnologie sono:
•Scarso orientamento al mercato da parte degli inventori
• Carenza di operatori specializzati nel trasferimento tecnologico
• Bassa propensione degli imprenditori a presentare business plan a
potenziali investitori
•Esiguo numero di soggetti operanti, e competenti, nel finanziamento di imprese start up ad alto contenuto tecnologico
•Legislazione non adeguata riguardo l’impatto delle nano-tecnologie
Se consideriamo il caso pratico di un nanomateriale in un ben
definito settore applicativo, come ad esempio le nanoparticelle di
argento utilizzate come principio antibatterico nei settore ospedaliero, sorgono inevitabilmente 3 domande cruciali:
• esiste un mercato per questa tecnologia?
• siamo in grado di trasformare la tecnologia in un prodotto?
• funzionerà davvero il prodotto finale?
Per rispondere a questi interrogativi gli uffici universitari e le società
preposte al trasferimento tecnologico applicano delle metodologie
che talvolta si basano su degli step codificati, mentre altre volte
operano attraverso una spiccata flessibilità d’azione. Qualunque
sia l’approccio utilizzato è necessaria una corretta pianificazione
del percorso che porta alla valorizzazione dell’idea. Per minimizzare
i rischi di un progetto coinvolgente le nanotecnologie ed aumentare i fattori di successo è opportuno eseguire un’analisi approfondita e creare una precisa strategia di azione da seguire mediante:
• Due diligence tecnologica
• Business planning
• Competitive intelligence
• Marketing tecnologico
I concetti di valore aggiunto, strategia e marketing sono la chiave
per portare un idea dalla sua fase embrionale di risultato di ricerca, attraverso lo sviluppo di una tecnologia fino alla realizzazione
di un prodotto apprezzato dal mercato.
j
Il processo di valorizzazione
Due diligence
La due diligence tecnologica è uno strumento di supporto alle
scelte di investimento dei private equity, dei fondi chiusi, delle
merchant bank e degli investitori pubblici e privati. Rappresenta
un servizio avviato a seguito dell’individuazione di una tecnologia
ritenuta strategica, che generalmente emerge da una attività di
scounting tecnologico. La tecnologia in esame può trovarsi a vari
gradi di sviluppo, cioè essere sotto forma di risultato di una ricerca scientifica, di brevetto, di prototipo o di idea innovativa allo
stato embrionale. La due diligence comprende un analisi qualitativa ed un analisi quantitativa, entrambe svolte da un gruppo di
esperti competenti sulla tematica in oggetto. La valutazione viene
definita quantitativa perché risulta rapportata ai costi di implementazione dell’attività di ricerca scientifica ed ai costi di sviluppo
industriale. Inoltre si utilizza il termine analisi qualitativa poiché
si investiga la fattibilità dell’implementazione della tecnologia ed
il grado di miglioramento apportato al prodotto o al processo
individuato.
In sostanza come punto chiave si cerca di valutare oggettivamente attraverso una serie di parametri se l’invenzione possa essere
trasferita con successo in un prodotto di mercato e ancor di più
se possa evolvere in oggetto di investimento finanziario. Questo
presuppone la necessità di considerare sin da subito tutti gli
aspetti critici tra cui brevetti, know-how, tecnologie produttive,
risorse umane, sia sotto l’aspetto scientifico sia sul piano legale
e di fattibilità economica. La due diligence tecnologica prevede
inoltre delle risposte concrete a supporto delle strategie di mercato, per valutare il posizionamento del prodotto ed il relativo
pricing. Il risultato del lavoro è generalmente un report finale
strategico/operativo utilizzato come strumento di decisione da
un investitore, dal responsabile di ricerca e sviluppo o dal Board
della società. L’obiettivo è rispondere alla necessità di valutare se
le tecnologie in esame siano efficaci sotto il profilo del business
e pianificare le relative azioni per rendere il progetto realizzabile.
Si tratta di un delicato equilibrio nel quale le risorse impiegate, il
budget individuato e la partecipazione in equity devono essere
coerenti e proporzionati al reale valore dell’innovazione in oggetto. Da tutto ciò si evince una proiezione a breve e medio termine
dell’investimento per quanto concerne il rischio tecnico, finanziario e di mercato.
Il crescente interesse per le nanoparticelle, da parte di specifici
settori di mercato, ha sensibilizzato i venture capital riguardo a
prototipi e possibili applicazioni sviluppabili, che potrebbero essere oggetto di investimento. Ad esempio, le proprietà catalitiche
ed antimicrobiche delle nanoparticelle di ossido di titanio sono
argomento portante di business plan di alcune aziende italiane
ed estere. Dando per assodate le proprietà chimico-fisiche del
materiale, un qualsiasi venture capital disposto ad investire su di
un business plan, che prevede la valorizzazione di mercato di un
nanomateriale, potrà utilizzare fino a 60 parametri per valutare
la bontà dell’iniziativa. In quest’ottica la proprietà intellettuale
rappresenta il primo punto di analisi di una due diligence nanotecnologica, il cuore dell’intera struttura del progetto. Senza un
adeguata copertura brevettuale del materiale, del processo o del
dispositivo in oggetto gli investitori potrebbero rigettare sin da
subito un idea di business che gli venga sottoposta. Come nel
caso delle biotecnologie, anche per le nanotecnologie il brevetto
assume il ruolo di bene aziendale imprescindibile.
Un punto critico per una due diligence nanotecnologica è la verifica di un effettivo mercato per la tecnologia, il che non significa
evidenziare i benefici del suo utilizzo: il business plan deve indicare chiaramente clienti, prodotto finale, nonché la strategia per
raggiungere gli obiettivi prefissati. Risulta estremamente delicato
delineare il punto esatto in cui la nanotecnologia andrà ad impattare nella catena del valore. Ad esempio, le nanoparticelle di
ossido di titanio trovano applicazione nella riduzione e controllo
dello sporco su superfici quali vetro, piastrelle o metalli. Diversi
prototipi hanno dimostrato l’efficacia del nanomateriale, ma il
suo effettivo utilizzo a livello industriale necessita ad esempio di
esplicitare in che modo effettuare uno scale up mantenendo sotto controllo il rapporto costi/benefici.
Business planning
a) creazione di start-up nanotecnologiche
Le imprese start-up basate sulle nuove tecnologie, rappresentano
un importante canale di commercializzazione della ricerca scientifica e allo stesso tempo giocano un ruolo determinante per la
crescita economica dei moderni sistemi industriali. La nascita e la
crescita di questo tipo di imprese viene favorita da un ambiente
con forti connotazioni scientifiche e ad ampio respiro internazionale.
La presenza sul territorio di imprese che si occupano di tecnologie
emergenti quali le nanotecnologie fungono a loro volta da centri
di attrazione per investitori privati, per l’incremento di competitività di altre aziende ed infine fanno da traino per l’avvio di
progetti di ricerca scientifica di elevata qualità.
Partendo da questa ipotesi, un azienda produttrice di nanoparticelle di argento potrebbe essere il primo anello di un filera che vede la
co-partecipazione di realtà a vari livelli:
• aziende che utilizzano le nanoparticelle per produrre semilavorati, come ad esempio polimeri caricati
• aziende che usufriscono dei semilavorati per ottenere prodotti
ad elevate prestazioni
• aziende che forniscono servizi di deposizione di nanoparticelle
su prodotti finiti, per ottenere superfici attive
La valorizzazione dei risultati della ricerca attraverso la creazione di imprese innovative presenta diversi punti critici di carattere
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tecnico, economico-finanziario e di approccio al mercato. Questo
significa che non è mai scontato che un risultato brillante ottenuto in un laboratorio di ricerca si trasformi in un prodotto di
successo: questo per il semplice motivo che potrebbe non esistere
ancora un mercato interessato all’innovazione. Bisogna sempre
tenere conto che i risultati della ricerca scientifica rappresentano
una serie di idee innovative che per trovare un utilizzo quotidiano
nel mercato necessitano di ottimizzazione ed ingegnerizzazione.
Talvolta le richieste di un cliente sono molto meno stringenti in
termini di caratteristiche tecniche rispetto invece ad una elevata affidabilità ed alla possibilità di implementare velocemente la
tecnologia in questione. Un mercato in continua trasformazione
presenta numerose possibilità di business ed altrettante criticità.
Di conseguenza è fondamentale procedere per target e progetti
specifici monitorando costi, tempi e risorse. Di qui la necessità di
supportare le iniziative di start up con il trasferimento di adeguate conoscenze e competenze ai soggetti coinvolti oltre che con
specifiche iniziative di assistenza tecnica di accompagnamento.
Tipicamente le start up tecnologiche, ed in modo particolare lo spin off da ricerca, sono avviate da persone con scarso orientamento al business ed al mercato, con nessuna esperienza di
tecniche manageriali, e che risultano spesso carenti nei seguenti
aspetti:
• Definizione di una sostenibile strategia di sviluppo della tecnologia per passare dal risultato di ricerca, al prototipo, fino al
prodotto finale, tenendo conto dello scale up industriale
• Adeguata protezione intellettuale della tecnologia nei confronti dei concorrenti
• Definizione del business plan e delle strategie di marketing e di
commercializzazione
• Adeguata conoscenza dei competitor, delle tendenze e delle
tecnologie alternative alla propria
• Adeguata competenza nella gestione delle relazioni con clienti/fornitori
• Adeguato utilizzo degli strumenti di finanziamento pubblico regionale/nazionale/europeo e bassa conoscenza di investitori privati eventualmente interessati ad entrare nel capitale di rischio
Quindi la creazione della neo impresa high tech necessita della stesura di un documento di strategia contenente le linee di
azione da seguire per la realizzazione del progetto. A seconda
dell’ambito scientifico e dell’applicazione finale si definiranno: la
situazione di mercato, i possibili clienti, il piano economico-finanziario, le fonti di finanziamento, il piano marketing e le risorse
umane da coinvolgere.
b) brevettazione e licensing
L’importanza del technology licensing è stata ampiamente riconosciuta dalla letteratura di stampo economico ed industriale. Diversi
studi sottolineano le implicazioni della proprietà intellettuale sulla
diffusione delle tecnologie, sullo stimolo alla ricerca e soprattutto
32
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sul vantaggio competitivo per un impresa. Nella protezione ed utilizzo di un idea innovativa è possibile individuare due grandi attori:
il mondo scientifico e l’impresa. Il primo genera conoscenza che
può essere trasformata in proprietà intellettuale da dare in licenza
o da assegnare alle imprese, a fronte di un certo ritorno economico, ad esempio sotto forma di royalties. Mentre la seconda acquisisce, riceve in licenza o deposita un brevetto a fini commerciali per
mantenere o incrementare quote di mercato e clienti. Il deposito o
l’acquisizione di un brevetto è il modo più diretto per ottenere un
vantaggio esclusivo, in modo da salvaguardarsi dalla possibilità di
vedere copiata la propria innovazione da parte di chi altro, esperto
nello stesso campo, possa essere capace di riprodurla. L’alternativa
sarebbe la secretazione del know how.
Per un’impresa il possesso di un brevetto può contribuire alle strategie aziendali secondo diverse modalità:
1.Ricavi dalle vendite conseguenti all’immissione sul mercato del
prodotto coperto da brevetto
2.Accrescimento dell’immagine e della reputazione dell’azienda
3.Esclusiva dell’utilizzo della tecnologia in alcuni Paesi
4.Stipula di partnership attraverso la vendita o la cessione di licenze, anche attraverso cross-licensing agreement
Quindi il valore di un azienda operante in un area tecnolgica è
fortemente influenzato dalle caratteristiche del suo portafoglio
brevettuale.
Da alcune analisi condotte sugli inventori, gli assegnatari ed i
Patent Office è emerso che gran parte dei brevetti pubblicati risultano inutilizzati. I motivi possono essere legati ad un basso valore
economico della tecnologia descritta, alle strategie aziendali, alle
difficoltà nella cessione o ad altri aspetti critici della transazione.
In un recente documento della Lux Research sullo stato di sviluppo delle nanotecnologie a livello mondiale, si sottolinea come un
terzo dei brevetti relativi ai fullereni siano inutilizzati ed in uno
stato di totale abbandono. Questa situazione limite evidenzia che
la brevettazione di un risultato di ricerca non deve essere fine a se
stessa. In altri termini, la protezione intellettuale di una tecnologia
non significa aver già costruito un ritorno economico: al contrario
sono state appena poste le basi. E’ auspicabile che il deposito di
un brevetto sia sin da subito inserito all’interno di una strategia
di concreto utilizzo o di licensing. Innumerevoli sono gli esempi
di proprietà intellettuale che non ha o non troverà applicazione:
le Università italiane possiedono diversi brevetti riconducibili alle
nanotecnologie che non trovano sbocco verso un’applicazione
economicamente rilevante.
Competitive intelligence
La centralità delle nanotecnologie nei piani di sviluppo pubblici e
privati ha generato una fitta rete di relazioni tra vari attori: enti
governativi, gruppi di ricerca, start up, piccole-medie e grandi
imprese, investitori, clienti, stakeholder. Lo scenario si presenta
molto dinamico ed in costante evoluzione, il che complica l’in-
j
dividuazione di tecnologie ad elevato potenziale applicativo ed
il loro sviluppo in termini di prodotto innovativo. Nasce quindi la
necessità di ottenere una mappa, con livello di dettaglio variabile,
che descriva l’andamento e gli sviluppi di un certo settore o di
una certa tecnologia, prendendo in considerazione innumerevoli
fattori. La legislazione, i piani industriali nazionali ed internazionali e le tendenze di mercato sono alcuni di questi fattori che
influiscono sulle strategie di sviluppo e di commercializzazione
di un prodotto caratterizzato da una nanotecnologia. Un piano
d’azione ben strutturato nasce da una conoscenza esauriente dei
punti di forza e dei punti deboli della propria iniziativa raffrontata
con gli altri elementi in gioco: i concorrenti, i clienti ed i fornitori.
Si ricorre quindi alla Competitive Intelligence (CI), che rappresenta un metodo sistematico di immagazzinamento, elaborazione
ed analisi di dati che considera l’evoluzione dello scenario dando
risposte ben precise sui competitor ed il percorso di valorizzazione della tecnologia.
La Competitive Intelligence viene condotta incrociando dati derivanti da fonti primarie (ad esempio interviste) con dati ottenuti da
fonti di informazioni pubbliche relative a brevetti, pubblicazioni
scientifiche, informazioni economico-finanziarie e business news.
La qualità dei dati raccolti influisce profondamente sulla successiva fase di analisi che prevede il coinvolgimento di competenze
multidisciplinari e l’utilizzo di sistemi statistici come il text mining.
Il valore aggiunto della competitive intelligence risiede nell’ultima
fase di interpretazione delle informazioni, direttamente connessa
allo sviluppo di una strategia aziendale, che può essere: a breve,
a medio o a lungo termine. Attraverso questa metodologia si cercano di minimizzare i rischi e massimizzare le opportunità dando
risposte precise a domande del tipo:
• Chi sta operando in questo momento sul mercato delle nanoparticelle di argento per applicazioni nel biomedicale?
• Cosa sta proponendo il mio competitor?
• Dove sviluppa, produce e commercializza il prodotto contenente nanoparticelle?
• Che investimento ha richiesto l’avvio del progetto e la fasi successive?
• Quando ha cominciato ad operare sul mercato?
• Come si sta muovendo a livello di partnership e distribuzione?
• A che prezzo propone il prodotto?
Per giungere a delle risposte adeguate si segue il processo che è
schematicamente riportato in Figura 1, in cui si parte dalle esigenze dell’utilizzatore finale (come ad esempio un manager), per poi
tornare alla fine del ciclo al punto di partenza con un bagaglio
di informazioni strutturate in un piano d’azione. Diverse possono
essere le esigenze delle imprese che portano allo svolgimento di
indagini approfondite. Un elenco non esaustivo di richieste o necessità possono essere:
• Monitorare le attività dei competitor e della loro strategia
• Monitorare i clienti ed i fornitori
•Effettuare benchmarking dell’operatività e performance
• Analizzare scenari futuri
•Supportare operazioni di investimento, partnership o merger
&acquisition
• Verificare l’impatto di leggi e regolamenti sull’evoluzione del
business
•Supportare il deposito o l’acquisizione di proprietà intellettuale
• Analizzare i risultati di R&D pubblica e privata su argomenti specifici
• Valutare i trend dell’industria e del mercato
Ogni prodotto possiede un suo ciclo di vita che è possibile descivere come il susseguirsi di una serie di stadi di sviluppo. La CI
fornisce diversi benefici a seconda dello specifico punto nel percorso di evoluzione. La Figura 2 descrive la funzione delle attività
di intelligence utilizzate nella trasformazione della tecnologia per
giungere sul mercato.
Figura 1 Processo schematico di Competitive Intelligence (CI): sono evidenziati
gli attori coinvolti ed i vari step che portano al documento strategico finale.
Figura 2 Benefici attesi dalle attività di intelligence utilizzate nel corso della
trasformazione di una tecnologia in un prodotto (tratto da Brenner 2005)
N e w s l e t t e r
N an o t e c i t
33
j
Marketing delle nanotecnologie
Il presupposto da cui partire per delineare la commercializzazione
di un quasiasi prodotto è la contemporanea presenza di rischi ed
opportunità. La tipica polarizzazione che si è creata anche nel
caso delle nanotecnolgie vede da un lato le prospettive di sostanziali ricavi da parte delle imprese, mentre dall’altro il timore
dell’opinione pubblica relativamente all’impatto sull’ambiente e
sulla salute nell’adozione di queste tecnologie. Questo sta portando i prodotti con prefisso nano ad essere al centro di alcune
controversie ed a crescenti controlli, soprattutto nel caso di un
ipotetica ampia diffusione sul mercato. Per determinati settori si
teme l’instaurarsi di un nuovo “effetto OGM”. Diversi tavoli di
lavoro sono stati avviati in Europa e negli USA per definire norme
e procedure adeguate all’entrata sul mercato. Quindi nel predisporre un piano di marketing è necessario tener conto della legislazione vigente, ma anche delle proposte in fase di valutazione e
stesura che potrebbero modificare profondamente lo scenario.
Nel proporre delle soluzioni nanotecnologiche alle imprese si
possono scatenare emozioni contrastanti in cui da un lato si trovano degli interlocutori nettamente entusiasti e ben predisposti
alla sperimentazione, invece dall’altro persone avverse al minimo
cambiamento. In entrambi i casi, ed in tutte le situazioni intermedie, ricopre un ruolo fondamentale il rapporto costi-benefici. Un suo valore favorevole rappresenta la chiave di volta, che,
se opportunamente corredata da grafici e valori numerici, riesce
a sorreggere un intero progetto di trasferimento nanotecnologico. La definizione di un rapporto ottimale fra il risultato raggiunto e l’investimento effettuato è facilitata quando le azioni
di Competitive Intelligence, le strategie di mercato e le attività
di R&D sono interconnesse. Sia nel caso in cui una nuova tecnologia venga spinta da un gruppo di ricerca (technology push),
sia trovandosi di fronte a precise richieste da parte di un azienda
che ha bisogno di innovare un prodotto (technology pull), l’approccio deve essere fortemente orientato al mercato: si avvia il
trasferimento tecnologico pensando ad un ipotetico cliente e si
conclude il processo fornendo la soluzione tecnologica adeguata
al cliente individuato.
Le strategie di comunicazione giocano un ruolo non trascurabile
nell’approccio al mercato delle nanotecnologie. Ad esempio le imprese che commercializzano prodotti nanotech si trovano a dover
scegliere se sottolineare la presenza di una nanoparticella come
elemento differenziante oppure tramettere in modo discreto la
presenza della tecnologia puntando maggiormante sulla funzione che svolge. Naturalmente la diversa strategia dipende dall’ambito di applicazione. I due seguenti casi esemplificativi riguardano
l’aggiunta di argento nanocristallino in materiali polimerici e tessuti per sfruttare le spiccate caratteristiche antibatteriche.
Caso 1: contenitore per alimenti
Nel corso del 2006 era possibile acquistare online un set di contenitori in polipropilene (FreshLonger™) capaci di rallentare la pro34
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liferazione di batteri e di muffe grazie alla presenza dell’argento.
La promozione del prodotto puntava in modo massiccio sull’azione antimicrobica naturale delle particelle nonché il significativo
miglioramento nella conservazione dei cibi.
Caso 2: garze per medicamenti.
L’utilizzo dell’argento nanocristallino come principio attivo nei
medicamenti è stato approvato dall’FDA da diversi anni. Sin dal
1998 sono presenti sul mercato le garze Acticoat™ che permettono un efficace controllo dei batteri per mezzo della tecnologia
SILCRYST™. In questo caso il prodotto ha sfruttato appieno il
vantaggio competitivo dato dall’approvazione dell’ente governativo americano e dall’immagine tecnologica costruita attraverso
i brand. Il medicamento viene atttualmente utilizzato a livello
mondiale, negli ospedali di almeno 30 paesi.
Bibliografia
1. F. Cesaroni, A. Piccaluga, “Exploration ed exploitation: strategie di
valorizzazione della ricerca pubblica”. Knowledge Management e
Competitività a cura di E. Bartezzaghi, M. Raffa e A. Romano, ETAS Libri
(2003).
2. P. Vercesi, “Le applicazioni come prodotto: il marketing delle tecnologie”.
Sistemi & Impresa Vol. 1 (2004)
3. B. Bastani, E. Mintarno, J. Akers, D. Fernandez, “Technology Transfer in
Nanotechnology: Licensing Intellectual Property From Universities to
Industry”. Nanotechnology Law & Business Vol. 1, 2 (2004)
4. A. Hullman, “Who is winning the global nanorace”. Nature Nanotechnology,
Vol. 1 (2006)
5. B. Mouttet, “Nanotechnology and U.S. patents: a statistical analysis”.
Nanotechnology Law & Business Vol. 3, 3 (2006)
6. A. Gruppi, A. Piras, E. Boaretto, E. Pianese, L. Nardone, F. Tomasi, “Spin Off:
percorsi di impresa a confronto”. Imprenderò – Programma di Cultura e
Formazione Imprenditoriale del Friuli Venezia Giulia (2006)
7. M. Brenner, “Technology Intelligence at Air Products: leveraging analysis and
collection tecniques”. SCIP Newsletter Vol. 8, 3 (2005)
8. C. R. Goforth, R. R. Goforth, “Technology due diligence - the need for and
benefits of technology assessment in connection with investment in high-tech
companies”. http://www.beta-rubicon.com/TB0501.pdf (2001)
9. Lux Research and Foley and Lardner, ”The Nanotech Intellectual Property
Landscape” (2005).
10. R. Kneller, “Technology Transfer: A Review for Biomedical Researchers”.
Clinical Cancer Research, Vol. 7, 761 (2001)
11. A. Gambardella, P. Giuri, A. Luzzi, “The Market for Patents in Europe”. LEM
Papers Series 4 (2006)
Contatti
Alessandro Piras
NANTO srl, Nanotechnology Transfer Organization Via San Nicolo’, 11, 34121 Trieste, Italia
Tel.: +39 040 06 40 351, fax: +39 040 46 06 9250
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Notizie in breve
Master in Tecnologie per la Micro e
Nanoelettronica Università di Roma “La Sapienza”
Il Master “Tecnologie per la micro e nanoelettronica” mira alla
formazione di figure professionali in grado di gestire agilmente
flussi di processo per l’elettronica integrata su scala nanometrica,
nonchè problematiche economiche e di mercato legate all’alto
contenuto innovativo dei prodotti in ambienti industriali ad alto
livello competitivo su scala mondiale.
Un obiettivo di così ampio respiro richiede le competenze dell’Accademia e l’esperienza sul campo dell’Industria. La sinergia
tra questi due mondi permette al Master di avvalersi di docenti di eccellenza provenienti da dodici Università italiane e da
una olandese, da Micron Technology Italia (principale sponsor finanziario del Master, attraverso la Fondazione Micron)
e da altre sette aziende internazionali leader nel settore..
Sostengono l’iniziativa, a livello di docenza, le seguenti aziende:
Micron Technology (leader mondiale nei semiconduttori, prima
nel fatturato di sensori di immagini CMOS integrati); MEMC,
AP&S, SMC, ASML, PALL, ALCO, Applied Materials (Aziende che
fabbricano strumentazione, impianti e sistemi in vuoto per le tecnologie e i processi elettronici); Silvaco (software per la simulazione di dispositivi a semiconduttore).
Dal mondo accademico la partecipazione a livello di docenza
è ampia e di eccellenza: intervengono le Università di ChietiPescara, Bologna e Rotterdam (per la parte di Economia); il
Consorzio IU.NET (Università di Roma “La Sapienza, Bologna,
Padova, Udine, Pisa, Modena-Reggio Emilia, Ferrara e Politecnico
di Milano) , Perugia, L’Aquila e Siena (per la parte di Dispositivi e
Sistemi Micro e Nanoelettronici).
Il Master si articolerà in 6 moduli per un impegno complessivo di
60 crediti:
1.Processi tecnologici
2.Dispositivi micro e nanoelettronici
3.Statistica ed affidabilità
4.Caratterizzazione e testing
5.Gestione dell’innovazione
6.Tirocinio formativo in azienda
al conseguimento dei quali l’Università “La Sapienza” rilascerà
il titolo.
Durante il corso è previsto un Tour di qualche giorno presso due
delle aziende coinvolte nei processi tecnologici, uno stage di alcuni mesi presso i laboratori delle aziende (spesso all’estero), una
giornata di simulazioni di dispositivo e processi tecnologici a cura
di una delle pochissime ditte al mondo che vende software avanzato per i semiconduttori.
Al Master sono ammessi 20 partecipanti, è requisito di ammissione il possesso di una delle seguenti Lauree: Ingegneria dei settori
dell’Informazione o Industriale oppure laureati in Fisica. Sono ritenute valide ai fini delle ammissione le Lauree quinquiennali o
quadriennali del Vecchio Ordinamento, e le Lauree Specialistiche..
Il corso avrà una durata annuale per un totale di circa 600 ore tra
lezioni frontali ed esercitazioni, ed includerà uno stage in azienda
della durata di 3 mesi.
La prima edizione del corso avrà inizio a settembre 2007, con un
bando aperto tra giugno e luglio e selezioni ai primi di settembre. Direttore del master: Fernanda Irrera Università di Roma “La
Sapienza”
Contatti
[email protected], [email protected]
Consorzio Nazionale Interuniversitario
per la Nanoelettronica
In risposta alla crescente necessità di adattarsi alle nuove regole
della competizione internazionale in settori strategici della ricerca scientifica, alcuni gruppi di ricerca accademici italiani hanno
dato vita al “Consorzio Nazionale Inter-universitario per la NanoElettronica”. Il Consorzio, denominato IU.NET (Italian University
Nano-Electronics Team), aggrega unità di ricerca del GE - Gruppo
Elettronica - delle Università di Bologna, Ferrara, Modena-Reggio
Emilia, Padova, Pisa, Roma “La Sapienza”, Udine, del Politecnico
di Milano.
L’iniziativa si inserisce nel percorso di una avventura scientifica
che nasce negli anni ‘70. Fu allora che la microelettronica iniziò
a diventare un’area di sviluppo strategico della ricerca scientifica
d’avanguardia. Su queste tematiche, nel corso degli anni, il nostro Paese è riuscito a investire molte risorse. Sono stati costituiti
laboratori tecnologici e strumentali e sono state formate presso le
principali accademie nazionali generazioni di ricercatori che continuano a essere molto apprezzati a livello internazionale. Tuttavia,
le mutate condizioni del finanziamento della ricerca e il progresso
delle tecnologie nella fabbricazione di dispositivi di dimensioni
sempre più ridotte, inducono oggi a modificare i modelli organizzativi e ad aggiornare i contenuti della ricerca scientifica. È ormai
indispensabile che i singoli laboratori universitari e gli istituti di ricerca agiscano in modo integrato e coordinato per raggiungere le
dimensioni necessarie a essere visibili sia per concorrere ai finanziamenti della Comunità Europea che per incrementare i rapporti
con le aziende multinazionali del settore.
Consapevoli che in un regime di autonomia universitaria anche la
formazione di nuove aggregazioni è largamente demandata alla
responsabilità delle singole istituzioni accademiche, le università
suddette si sono adoperate per dar vita a IU.NET con lo scopo di
rappresentare un’offerta scientifica e tecnologica coordinata nel
settore della nanoelettronica e in particolare nell’ambito della simulazione, progetto, caratterizzazione, modellistica e affidabilità
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di dispositivi elettronici a dimensione nanometrica, mesoscopici e
a singolo elettrone.
All’atto della costituzione, avvenuta dinanzi al rettore dell’Alma
Mater Studiorum di Bologna, è stato eletto direttore il professor
Enrico Sangiorgi. Il Consorzio, che ha sede legale presso il Centro
di Ricerca sui Sistemi Elettronici per l’Ingegneria dell’Informazione
e delle Telecomunicazioni “Ercole De Castro” (ARCES) dell’Università di Bologna, opera integrando “in rete” i singoli laboratori
attivi nelle diverse università consorziate.
Nel primo anno di vita, IU.NET è entrato a far parte della compagine consortile di due importanti progetti europei del VI
Programma Quadro: il Progetto PULLNANO sulle logiche CMOS da 32 nanometri e il Progetto EMMA sulle memorie non volatili
innovative, e di un progetto FIRB sulle memorie, per un budget
complessivo di circa due milioni di Euro.
Nell’immediato futuro IU.NET intende presentarsi come un soggetto capace di fornire soluzioni integrate nell’ambito della simulazione, progetto, caratterizzazione, modellistica e affidabilità di
dispositivi elettronici e quindi in grado di intercettare l’interesse
delle aziende multinazionali del settore e di concorrere con successo ai finanziamenti della Comunità Europea e delle autorità
pubbliche nazionali.
Riferimenti
www.iunet.eu
Primo Certificato di valutazione su prodotti
nanotecnologici
E’ stato sviluppato da una società svizzera in collaborazione con
un importante ente di certificazione tedesco il primo sistema al
mondo di “certificazione del rischio” di prodotti che fanno uso
di nanotecnologie. Il sistema prevede una valutazione dei rischi
legati a salute, ambiente e sicurezza dei prodotti considerati mediante il confronto con le conoscenze ad oggi note in materia.
Non si tratta quindi di una usuale certificazione che verifica la
corrispondenza con standards universalmente riconosciuti, perche tali standards ancora non sono stati sviluppati per la maggior
parte dei prodotti “nanotecnologici”, ma invece di un confronto
dettagliato con lo “stato dell’arte” delle attuali conoscenze in
termini di rischio per queste tecnologie e di una valutazione della
loro applicabilità al prodotto in questione. La società rilascia un
certificato che, ovviamente, viene aggiornato periodicamente,
considerando le nuove e continue scoperte in materia.
Riferimenti
www.innovationsgesellschaft.ch/images/publikationen/Factsheet_CENARIOS_
english_arial2.pdf
Rapporto del Parlamento Europeo
sui nanomateriali
E’ stato da poco pubblicato dal “European Parliament’s Committee
on the Environment, Public Health and Food Safety” uno studio (“Nanomaterials in consumer products - availability on the
36
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N an o t e c i t
European market and adequacy of the regulatory framework”)
sull’uso dei nanomateriali nei prodotti in commercio e sulla adeguatezza dell’attuale sistema di regolamentazione in relazione al
potenziale rischio per la salute e l’ambiente di tali materiali.
Riferimenti
www.europarl.europa.eu/EST/studyList.do?lastStudies=true
Governance delle nanotecnologie in UK
E’ stato pubblicato a Marzo dal “Council for Science
and Technology” inglese il rapporto “Nanosciences and
Nanotechnologies: A Review of Government’s Progress on its
Policy Commitments”
Il documento è stato realizzato con l’obiettivo di verificare lo stato di avanzamento delle azioni che il Governo britannico aveva pianificato riguardo alla “governance” dello sviluppo delle
nanotecnologie, in risposta alle osservazioni e richieste emerse
dallo studio della Royal Society - Royal Academy of Engineering
“Nanoscience and Nanotechnologies: opportunities and uncertainities” pubblicato nel 2004.
Riferimenti
www2.cst.gov.uk/cst/business/files/nano_review.pdf
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Seminari&Convegni
Eventi passati
Nanotech 2007 NSTI International Conference
20/05/2007 - 24/05/2007; Santa Clara (USA)
Nanotech 2007, decima edizione della Conferenza annuale del
NanoScience and Technology Institute (NSTI), si è svolta dal 20 al
24 Maggio 2007 a Santa Clara (California).
Questa edizione di Nanotech-NSTI ha mostrato una partecipazione ancora superiore a quella dello scorso anno con oltre 4.000
partecipanti, oltre 400 espositori, più di 1700 articoli, presentazioni e poster.
Anche quest’anno la partecipazione italiana è stata notevole presso lo stand allestito dall’ICE, Istituto nazionale per il
Commercio Estero, Silver Sponsor dell’evento, nell’ambito della
fiera. Erano rappresentate Finmeccanica (con le aziende Alenia
Aeronautica, SELEX Sistemi Integrati, SELEX Communications, e
le compartecipate Elettronica S.p.A e CSM), il Centro Ricerche
Fiat, STMicroelectronics, Pirelli Labs, Colorobbia, Mavi Sud, Tethis,
ITP Invest in Turin and Piedmont, Politecnico di Torino (CHI-LAB/
LATEMAR), Veneto Nanotech, AIRI Nanotec IT.
Una panoramica generale della situazione italiana nell’area nanotecnologie ed una descrizione dettagliata delle attivita’ delle singole aziende compaiono nella brochure, Italy at Nanotech, edita
dall’ICE e consegnata a tutti i partecipanti a Nanotech 2007 al
momento della registrazione.
Lunedì 21 Maggio ha avuto luogo il “networking event” denominato “Tiny Technology ... Brings People Together in a Big World”,
organizzato dal nostro ICE ed a cui hanno partecipato, oltre al
Console Generale Falaschi e all’Addetto Scientifico dell’Istituto
Italiano di Cultura di San Francisco Scapolla, molti importanti
rappresentanti del mondo scientifico ed imprenditoriale USA, che
ha consentito un proficuo scambio di informazioni e di stabilire/rafforzare utili contatti. Il 23 maggio è stata anche effettuata
una visita alla Nanofabrication Facility dell’Università di Stanford
(sempre organizzata da ICE).
AIRI Nanotec IT, come già per l’edizione 2006 della Conferenza,
ha collaborato con ICE per organizzare la presenza della delegazione italiana al padiglione suddetto, il networking event del 21
e la visita alla Nanofabrication Facility, per preparare il materiale
informativo distribuito
In generale la Conferenza ha confermato il ruolo di assoluto rilievo che le nanotecnologie hanno nel panorama mondiale della
ricerca e della innovazione; ciò è testimoniato dai “numeri” 2006
con investimenti worldwide che superano i 12.000 B$ ed oltre
10.000 brevetti.
Gli USA si confermano “nano-leader” con investimenti per R&S nelle nanotecnologie che si avvicinano 4.000 B$ (2007), 7000
brevetti e circa 700 aziende private (grandi e PMI) attive nel settore. Rispetto alla scorsa edizione la partecipazione governativa
USA è risultata invece meno evidente. Presente, ma a basso profilo, il governo americano è passato dal ruolo iniziale di facilitatore
a quello di osservatore, pur continuando a sostenere la ricerca
con finanziamenti mirati attraverso la National Nanotechnology
Iniziative (NNI), che veicola tutti i finanziamenti federali per le nanotecnologie attraverso le varie Agenzie Governative. Per esempio, tutta la ricerca biochimica svolta negli USA riceve finanziamenti da DARPA per progetti riferiti al contesto NBC.
Basso profilo anche tra gli end-user e i venture capitalist. Presenza
attenta, ma molto discreta, di Lockeed Martin, Boeing, Thales,
Halliburton, Nokia e di altri player internazionali. Questo fa pensare che i giochi, quelli importanti, siano in gran parte già stati
fatti e che dalla ricerca, ovviamente molto pubblicizzata, si stia
passando a una massiccia industrializzazione, che, come è logico
aspettarsi, è coperta per la maggior parte dal segreto.
A conferma di questa ipotesi, due fatti importanti: primo, la microelettronica (memorie, processori, ecc.) è la grande assente di
questa edizione di Nanotech; secondo, il turn-over degli sponsor
della manifestazione è elevato: molti sponsor degli anni passati
non si ritrovano quest’anno. Avranno già raggiunto i loro scopi? A
questa domanda è strategicamente necessario dare una risposta.
Segnali importanti dovranno essere cercati in altri importanti congressi tematici, come ad esempio NanoTX’07 denominato “The
Promise of Tomorrow-The Business of Nanotechnology” che si
terrà a Dallas dal 2 al 4 ottobre e dove è prevista la partecipazione di NASA, Lockheed Martin, BAE Systems, Raytheon, Raymor
Industries, Nomadics, Authentix, DARPA, NIST, US Naval Research
Lab. Oppure in Conferenze di altro tipo quali IMS (International
Microwave Symposium), per verificare la presenza delle nanotecnogie.
Se l’elettronica è quasi assente da Nanotech 2007, la fotonica,
invece, la fa da padrona e quando è associata al “bio” diventa
addirittura una “star”. Di sensori bio-fotonici se ne sono visti, infatti, per tutti i gusti, o meglio ancora, di tutti i colori! Ovviamente
l’interfacciamento tra mondo bio e fotonica è tuttaltro che banale e passa necessariamente per la chimica. Molti lavori espongono
idee su come realizzare soluzioni in quest’ambito.
Mentre il Trade Show dell’anno scorso è stato caratterizzato dalla
novità del boom dei distretti tecnologici, testimoniata da un vero
e proprio affollamento di rappresentanze di Contee, Regioni e
di Stati federali (Scozia, Belgio Vallone, Quebec, Massachusetts,
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distretti statunitensi) quest’anno i distretti non si sono visti e le
rappresentanze nazionali presenti (Svizzera, Australia, Giappone,
Corea, Cina, la stessa Italia) sono state ben poche. Taiwan, che
a Nanotech 2005 si era presentata in forze e che però già a
Nanotech 2006 aveva dato segni di minore interesse, a questa
edizione non c’era.
campo delle nanotecnologie non è affatto banale. Da molte parti
si avverte la necessità di stabilire, esattamente come è già avvenuto per le biotecnologie e per l’ingegneria genetica, oltre che
degli standard tecnologici, anche – e soprattutto - degli standard
deontologici di elevato livello ed un atteggiamento proattivo per
uno sviluppo responsabile di queste tecnologie.
Chi però ha partecipato all’analogo evento Nanotech organizzato
dai giapponesi a Tokyo a febbraio riporta un’esperienza radicalmente opposta: la Germania che si presenta con uno spazio di
oltre 200 mq e molte altre rappresentanze nazionali molto aggressive. Che il fulcro delle nanotecnologie si stia spostando tutto
ad Est? Questo è un punto necessariamente da verificare.
Come fatto politico da segnalare – questo davvero di assoluta
rilevanza – c’è stato il keynote speech di apertura del congresso
tenuto da Mr. John Hofmaister, Presidente della Shell statunitense, che ha parlato di fonti rinnovabili di energia, di eolico e di
fotovoltaico richiamando l’attenzione degli scienziati sulle applicazioni delle nanotecnologie per migliorare l’efficienza dei processi di generazione, stoccaggio e impiego dell’energia oltreché,
in generale, proteggere l’ambiente.
Quello che più stupisce è che questo potentissimo direttore centrale, ex responsabile HR di tutto il gruppo Shell, ha parlato con
lo stesso linguaggio dei “Verdi”. Dello stesso tenore sono le dichiarazioni del Governatore della California Mr. Schwarzenegger
riportate in un cartellone di benvenuto ai partecipanti a Nanotech
2007 affisso nella hall del congresso. Opportunismo? Radicale
inversione di tendenza? Oppure solo una doverosa lungimiranza?
Ai posteri, l’ardua sentenza. Di certo il binomio ambiente-energia
condizionerà e piloterà le scelte, gli investimenti, le ricerche e gli
sviluppi del futuro.
Non a caso Cleantech, da iper-settoriale “salone delle camere
bianche” che era, diventa “super-conferenza globale sull’energia
pulita” e ruba nettamente, per i non addetti ai lavori, la scena a
Nanotech. Questo a dimostrare da una parte che il mercato delle
nanotecnologie è sempre più orientato alle applicazioni e dall’altra che le nanotecnologie sono indicate sempre più come “soluzione per problemi quasi impossibili”. In altre parole, al crescere
delle aspettativa della Società cresce l’interesse dei politici e dei
media sulle nanotecnologie come possibile soluzione di problematiche ad elevato impatto socio-politico e anche geo-politico: i
problemi posti dall’ambiente e dalla dipendenza energetica degli
USA e dell’intero occidente sono ormai evidenti.
Sono disponibili, nella scia di quanto era stato già notato l’anno
scorso, parecchi studi oggettivi di carattere tossicologico, prevalentemente di origine USA ed UK, relativi agli effetti delle nanoparticelle. È interessante osservare come proprio dall’Australia,
che a Nanotech 2005 aveva grandemente pubblicizzato le proprie creme solari a biossido di Titanio nanostrutturato, provengono alcuni preoccupanti risultati relativi all’assorbimento delle
nanoparticelle a livello cutaneo. E quest’anno, in attesa di chiarire
definitivamente la questione, creme solari australiane non se ne
sono viste.
La sensibilizzazione circa l’impatto delle nanotecnologie dell’opinione pubblica non va però di pari passo con le aspettative dei
politici. Cresce presso i decision maker l’esigenza di gestire correttamente l’informazione per presentare un quadro esauriente
ed attendibile alla società civile. In altre parole, per un capitano
d’industria o per un amministratore pubblico il passaggio da essere un decision maker a diventare altresì un opinion maker nel
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N e w s l e t t e r
N an o t e c i t
In parallelo con la produzione su grandi numeri – e non poteva
essere altrimenti – è partito il treno degli standard. Tra standard
de facto e standard de iure si contendono la leadership su chi
detterà legge IEEE, ITU e ISO.
Dal punto di vista tecnico ci sono da segnalare molte novità rispetto alle edizioni precedenti. Innanzitutto, quest’anno si sono
visti molti nano-materiali (nanotubi, nanofili, nanopolveri, fullereni e nano-diamanti) prodotti industrialmente in volumi altissimi
e dunque diventati commodities. La Cina, da sola, ne produce a
tonnellate e di ciò ha dato ampia dimostrazione regalando nel
suo stand anche più bustine da 5 e 10 grammi di nano-materiali
di grande purezza a chiunque ne facesse richiesta, mentre finora
i costi di produzione molto alti hanno reso di fatto impraticabile
l’utilizzo dei nanomateriali nel miglioramento, assolutamente fattibile, di importanti caratteristiche dei materiali tradizionali.
È da evidenziare la grande presenza e disponibilità di strumentazione e macchinari: praticamente è rappresentata e disponibile tutta la filiera produttiva del nano-chimico con particolare
rilevanza per quanto riguarda i trattamenti superficiali. In questo
campo, le roadmap indicano in tre anni da adesso la disponibilità
di una scelta vastissima di materiali e di soluzioni.
S’è notata una presenza massiccia di software di simulazione.
Questo stimola una riflessione: stiamo passando dalla fase “alchemica”, caratterizzata da un forte empirismo, a una fase scientifica
caratterizzata dall’uso di modelli basati su leggi fisiche, oppure il
proliferare di modelli – ciascuno basato su un proprio paradigma
– rivela una incertezza fondamentale su alcune proprietà di base
dei nanomateriali? Probabilmente sono vere entrambe le cose.
Un fatto è certo: nel mondo “nano” fare esperimenti costa caro
e il software di simulazione se usato bene può, nelle fasi preliminari, generale notevoli risparmi.
R I C ER C A
Le parole chiave di questa edizione sono state: nanotubi, fotonica, MEMS, microfluidica, nanosensori e micro-cantilever.
I messaggi guida sono stati i seguenti: senza la chimica non si va
da nessuna parte ed importanti sono la meccanica ed i processi-tecnologie messe a punto nel Silicio. Serve però integrazione
tra chimica, meccanica e tecnologie. L’integrazione e l’approccio
Multiscala, che sono tipicamente industriali, diventano tema di
ricerca e di molte presentazioni. Questo non deve stupire più di
tanto, visto che quello che si vuole è scoprire – e sfruttare - un
nuovo mondo dove le leggi non paiono essere quelle che sino ad
ora hanno regolato i vari ambiti.
È interessante vedere e va evidenziato come negli USA la chimica
sia oggetto di una rivalutazione enorme, specialmente in chiave “nano” e soprattutto “clean”. Ce ne accorgeremo anche in
Italia? (Alessandro Garibbo, Selex Communications)
Contatti
Alessandro Garibbo
e mail [email protected]
www.nsti.org/Nanotech2007/
Convegno-Scuola Materiali Polimerici Ibridi
e Nanostrutturati e l’Associazione Italiana Scienza
e Tecnologia delle Macromolecole.
30/4/07 – 4/5/07; Gargnano (BS)
L’Associazione Italiana di Scienza e Tecnologia delle Macromolecole
(AIM) è un’associazione senza scopo di lucro che nasce nel 1975.
Tra le missioni che si proposero i fondatori, fu messa a statuto la
promozione della ricerca e lo studio dei materiali polimerici nei
suoi vari aspetti scientifici e tecnico-applicativi. Per raggiungere
questo obiettivo, precorrendo i tempi, fu stabilito che fosse necessaria una rete fra mondo accademico e industriale, per creare
un’interconnessione tra la ricerca applicata e quella fondamentale
e per favorire la diffusione delle conoscenze tra i ricercatori, i produttori, i trasformatori e gli utilizzatori dei materiali polimerici.
Il successo dell’iniziativa è testimoniato dal fatto che in questi
trent’anni di vita gli iscritti AIM (attualmente circa 700) sono provenuti in eguale misura dal mondo accademico (Università e CNR)
ed industriale (compresa la piccola e media industria). Si può dire
senza temere smentita che AIM sia diventato un naturale punto
d’incontro e luogo di dialogo tra industria e università, che, pur
coltivando interessi comuni, sono spesso caratterizzati da esperienze, culture, esigenze e prospettive diverse. Per sottolineare
questo ruolo di interfaccia, il Presidente è generalmente scelto alternativamente tra accademici e industriali e il Direttivo è composto in modo paritetico da soci eletti provenienti da atenei italiani,
istituti del CNR e realtà industriali piccole o grandi.
Nel rispetto dell’impostazione ‘interculturale’ scelta, l’associazione svolge un’attività scientifica e divulgativa con diversi approcci. Tra le iniziative si possono ricordare Convegni scientifici
nazionali e internazionali, ad esempio a Gargnano dal 27 Maggio
al 1 Giugno From Polymer Structure and Rheology to Process
Modeling (www.dcci.unipi.it/eupoc2007) e a Catania dal 10 al
15 Settembre, dove si svolgerà il Convegno biennale dell’Associa-
& S VN I OT
L U I PZ PI OE
tT
zione (www.ictmp.ct.cnr.it/aim2007). Di grande interesse anche le “Giornate Tecnologiche”. Della durata generalmente di un solo giorno, le giornate sono dedicate
ad argomenti di interesse pratico e applicativo e risultano quindi
principalmente dedicate ai ricercatori e tecnici industriali che operano nello specifico settore. Alcune delle tematiche affrontate negli ultimi anni : Miscelazione e compound, materiali polimerici in
agricoltura, colore e fibre, Polimeri da fonti rinnovabili, Polimeri
ed energia, Riciclo, Nanomateriali polimerici per Imballaggio. Per
il 2007 sono previsti incontri in diverse sedi italiane su : Polimeri
nell’industria della concia, Automazione e analisi on-line nella caratterizzazione dei polimeri, Riciclo dei materiali plastici.
Un’altra iniziativa periodica importante è il Convegno-Scuola
Mario Farina, dedicato di volta in volta a temi diversi, ma di grande respiro e di generale interesse, tanto da essere ormai un punto di riferimento nell’educazione e nella formazione di giovani
ricercatori del settore dei polimeri. In una settimana di maggio
o giugno, nella cornice di Villa Feltrinelli sul Garda, i partecipanti
alla scuola possono seguire, a tempo pieno, lezioni tenute dai
maggiori esperti italiani e internazionali su tematiche generali di
grande interesse nel settore. Negli ultimi anni i temi trattati sono
stati produzione industriale di polimeri, degradazione e stabilizzazione di materiali polimerici, polimeri in medicina, i polimeri
espansi, caratterizzazione termica e meccanica dei materiali polimerici, leghe polimeriche, elastomeri.
Con quest’anno si è arrivati alla XXVIII edizione: Materiali
Polimerici Ibridi e Nanostrutturati.
La scuola ha preso in esame sia i polimeri nanostrutturati ottenuti
per aggiunta di cariche inorganiche (approccio top-down) sia gli
ibridi polimerici in cui la fase inorganica è creata in situ all’interno
della matrice organica (approcci bottom-up). Per affrontare il primo argomento è stata prevista una sessione dedicata ai materiali
inorganici più utilizzati (solidi lamellari, silici, nanotubi), seguita
da lezioni sulla preparazione dei nanocompositi e su casi specifici
di interesse applicativo. Al secondo argomento è stata dedicata
la mattinata del secondo giorno, con seminari sulla preparazione
delle nanostrutture tramite la chimica sol-gel, le applicazioni attuali dei polimeri ibridi e le prospettive future. Nei giorni seguenti,
si è parlato delle tecniche sperimentali idonee a caratterizzare i
nuovi materiali ed individuarne le nanostrutture, del ruolo della
modellistica nella comprensione dei fenomeni di nanostrutturazione e delle problematiche riguardanti la sicurezza. Secondo la
tradizione di AIM, i docenti intervenuti sono stati ricercatori industriali o accademici italiani attivamente impegnati sui temi della
Scuola. Ad essi si è affiancato un ricercatore americano di spicco
(il Prof. Pinnavaia).
Per l’anno venturo l’argomento scelto è il riciclo dei materiali polimerici. (Roberta Bongiovanni)
Contatti
Roberta Bongiovanni, Associate Professor
Department of Materials Science & Chemical Engineering Politecnico di Torino
e-mail [email protected]
www.aim.it
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1st Italian workshop on carbon nanotubes for
electronic applications (ICNTE2007)
24/05/2007 - 25/05/2007; Bologna
The ‘1st Italian workshop on carbon nanotubes for electronic
applications’ (ICNTE2007) has been held in Bologna (Italy) from
Thursday 24 May to Friday 25 May 2007. The workshop highlighted the state of art on carbon nanotubes research activities
for electronic applications and the perspectives of the Italian research groups active in such area. The required multidisciplinary
approach pushes to define a shared strategy dealing with future
challenging opportunities associated with the use of CNT in this
prominent field of application. In this framework, the workshop
offered the opportunity to identify synergies and to promote a
more robust cooperation and coordination among the different
research groups. In this context, the just started 7th Framework
Program could be a fundamental driving force for implementing
the strategy, giving opportunities to the Italian research community to present new ideas, new cooperating initiatives both at
National and at International levels.
The workshop topics have been: - Synthesis techniques - Electrical
transport - Electrical and opto-electronic characterizations Electronic applications (sensors, field emission and nanoelectronic devices, radiation detectors, electron sources, vacuum tubes,
interconnections and thermal management���
).
Invited speakers have been called for scientific presentations able
to give a comprehensive overview of the state-of-art and perspectives of fundamental topics related to carbon nanotubes for
electronic applications:
• V. Vinciguerra (STMicroelectronics, Singapore) Carbon nanotube technology: industrial requirements and viable applications;
M. Rudan (University of Bologna) Modeling of carrier transport
in CNT FETs;
• I. Boscolo (University of Milano & INFN) Field emission;
• J. Robertson ( Cambridge University, UK) Growth and role of
carbon nanotubes for electronics;
• P. Lugli (Technical University, Munich, Germany) Electrooptical
properties of carbon nanotubes and their applications to
Optoelectronics.
68 registered partecipants coming from 24 Departments of 19
different Universities, 6 Industrial Companies, 12 Institutes of 3
Research Institutions.
Considering the strong correlation existing among state-of-art
instrumentation and nanotechnology, the workshop constituted
also an excellent platform for the 8 companies that sponsored
the workshop.
The workshop has been closed by a roundtable on ‘Carbon nanotubes perspectives and future actions’ .
Scientific Committee
Maria Letizia Terranova, Chair, Univ. di Roma ‘Tor Vergata’ ([email protected])
Renato Angelucci, CNR-IMM Bologna ([email protected])
Ilario Boscolo, Università di Milano ([email protected])
Marco Cuffiani, Università di Bologna ([email protected])
Fabrizio Odorici, INFN Bologna ([email protected])
Rita Rizzoli, CNR-IMM Bologna ([email protected])
Marco Rossi, Università di Roma ‘Sapienza’ ([email protected])
Riferimenti
www.icnte.org
Workshop AIRI/Nanotec IT a Research
to Business 2007
4/5/2007, Bologna
All’interno della manifestazione Research to Business (R2B), dedicata all’incontro tra ricerca e impresa, AIRI/Nanotec IT ha organizzato il workshop “Nanotecnologie: una opportunità per l’industria
italiana” volto ad illustrare le potenzialità delle nanotecnologie
per promuovere la competitività del sistema industriale nazionale..
Dopo una presentazione del panorama Italiano delle nanotecnologie, alcune delle realtà più attive in Italia in questo campo,
private e pubbliche, hanno illustrato competenze, capacità e risultati della ricerca, applicazioni, prodotti che queste organizzazioni sono in grado di offrire alle PMI interessate allo sviluppo e
sfruttamento di queste tecnologie.
Riferimenti
http://www.nanotec.it/documenti/WorkshopR2BProgramma.pdf
Workshop EPISTEP
The workshop program included also a presentation given by S.
de Haan (Wicht Technologie Consulting, Munich, Germany) dealing with the CNT roadmap and highlighting the actual industrial
interest on CNT.
Furthermore, info on rules of participation, funding scheme and on submission/selection procedures to the 7th
Framework Program have been also introduced by A.Borgatti
(ASTER,Bologna). Three poster thematic sessions (Growth and
nanofabrication; Theoretical modelling and electrical and optoelectronic characterization; Electronic applications) have been
devoted to present the individual contributes received from the
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28/2/2007, Roma
Il progetto EPISTEP, finanziato nell’ambito della tematica “Research
and Innovation” nel 6º Programma Quadro ha come obiettivo
la promozione della partecipazione delle PMI alle Piattaforme
Tecnologiche Europee (ETP- European Technology Platform) durante il 6º ed il 7º PQ.
In particolare il coinvolgimento in EPISTEP permette di avere informazioni sulle opportunità di finanziamento offerte dai PQ, su
come trovare partners per la partecipazione a progetti europei, e
su come essere coinvolti nei lavori delle ETPs più vicine al proprio
business.
R I C ER C A
Le ETPs considerate dal progetto sono: ENIAC (Nanoelectronics),
eMobility (Mobile Communication), ARTEMIS (Embedded
Systems).
Nell’ambito delle attività del progetto, Apre (Agenzia per la
Promozione della Ricerca Europea) ed EBA (European Business
Associates Srl), con la collaborazione di Confindustria, hanno
organizzato il workshop “Piattaforme Tecnologiche Europee ICT nel Settimo Programma Quadro” rivolto a imprese ed enti di ricerca, con l’obiettivo di fornire informazioni sulle opportunità offerte dal nuovo Programma Quadro dell’unione Europea e dalle
Piattaforme Tecnologiche Europee (ETP).
Durante la giornata sono state presentate le Piattaforme
Tecnologiche Europee ENIAC, ARTEMIS ed eMobility, attive nei
settori della nano-elettronica, dei sistemi embedded e della comunicazione mobile.
Accanto agli interventi a cura delle Piattaforme Tecnologiche di
riferimento sono sono intervenuti il Dott. Aldo Mascioli, esperto
nazionale per la priorità di ricerca ICT nel VII Programma Quadro
di Ricerca e Sviluppo Tecnologico, la Dott.ssa Annalisa Ceccarelli
per descrivere il ruolo degli NCP a supporto della partecipazione
delle PMI ai progetti di ricerca del VII Programma Quadro.
Contatti
www.epistep.org , www.epistep.org/italy/default.php#eventi
Nanoforum 2006: l’ultrapiccolo diventa grande
27/9/2006 - 28/9/2006; Milano
La seconda edizione dell’evento dedicato alle micro e nanotecnologie, tenutasi il 27-28 settembre presso la sede Bovisa del
Politecnico di Milano, ha fatto registrare un notevole progresso rispetto al 2005. 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 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. Da una prima analisi, i numeri risultano più che
raddoppiati rispetto alla precedente edizione: più di 650 i partecipanti, per un totale di 815 presenze nel corso dei due giorni, 55
aziende ed enti di ricerca coinvolti, 16 sessioni specializzate, oltre
100 relatori, 58 incontri 1to1 tra 13 imprese estere e 17 imprese
italiane (realizzati in collaborazione con Euro Info Center).
& S VN I OT
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In seguito ad un’edizione così positiva l’organizzazione è già al
lavoro per nanoforum 2007. Tutti gli aggiornamenti in merito saranno pubblicati su www.nanoforum.it.
Contatti
Stefano Foresti
ITER-Nanoforum
e-mail: [email protected]
Eventi futuri
IV Simposio Segredifesa
21/06/07 – 22/06/07; Roma
Il V Reparto Ricerca Tecnologia di SEGREDIFESA del Ministero della Difesa, ha indetto il “IV Simposio sulle Tecnologie Avanzate:
Nuovi Orizzonti Teorici e Applicativi”.
Il Simposio è organizzato in collaborazione con la Scuola di
Ingegneria Aerospaziale e l’AIDAA (Associazione Italiana di
Aeronautica e Astronautica).
L’iniziativa ha lo scopo di riunire tutte le maggiori realtà accademiche e industriali nazionali che operano nel settore delle
Tecnologie Avanzate.
Il Simposio, che si terrà a Roma nei giorni 21 e 22 giugno del
2007 presso la Scuola Trasporti e Materiali delle Cecchignola, si
colloca tra gli eventi scientifici più importanti nel panorama nazionale in quanto coniuga sia gli aspetti puramente teorici della
ricerca di base che quelli applicativi.
I lavori saranno divisi in tre sessioni: “MATERIALI E STRUTTURE”,
“ELETTRONICA/SENSORISTICA”, “BIOTECNOLOGIE”.
Le memorie che verranno illustrate nel corso del Simposio costituiranno un punto di riferimento per tutti coloro che operano
attivamente nel settore della ricerca avanzata. Particolare importanza verrà data alla presentazione di dimostratori e prototipi inerenti le tematiche del Simposio.
Inoltre, il Simposio costituisce un’ottima occasione per tutti i giovani studenti che intendono avvicinarsi al mondo della Ricerca
avanzata.
L’evento è Sponsorizzato da: Alcatel Alenia Space, Galileo
Avionica, Gambetti, RS, SELEX SI
Contatti
Ten. Col. Giovanni Petronio
V Reparto Ricerca Tecnologia di SEGREDIFESA del Ministero della Difesa
Tel. 06 4735 3389
e-mail [email protected]
Nanochallenge 2007 e Polymerchallenge
Ottimi riscontri in termini di partecipazione e soddisfazione anche
per le successive sessioni di convegno, che hanno animato una
due giorni di lavoro tanto intenso quanto qualificato: in particolare, sono state molto apprezzate le sessioni di nanotecnologie
per la medicina, sensori, micro e nanodispositivi. Grande successo anche per gli eventi paralleli MATE.O.D Project e Jobadvisor
career focus.
29/11/07 – 30/11/07; Padova – 3/12/07; Napoli
Veneto Nanotech, il Distretto Italiano per le Nanotecnologie, e
IMAST, il Distretto Italiano tecnologico sull’ ingegneria dei materiali polimerici e compositi e strutture, danno il via alla terza
edizione di Nanochallenge, la prima competizione internazionale
sulle nanotecnologie con un Grand Prize di euro 300.000. Per
la prima volta, Nanochallenge raddoppia la posta in gioco con
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Polymerchallenge, un ulteriore Grand Prize di euro 300.000 messo in palio da IMAST per il miglior progetto sui materiali polimerici
e compositi.
La business plan competition ha lo scopo di identificare e finanziare le aziende leader del domani nel settore delle nanotecnologie e dei materiali polimerici e compositi e di avviare nuove imprese tecnologiche in Italia.
Il vincitore del Grand Prize per la categoria nanotecnologie riceverà € 300.000 da Veneto Nanotech per avviare la propria
attività all’interno del distretto nazionale delle nanotecnologie nella Regione Veneto. Allo stesso modo, il vincitore del Grand
Prize sui materiali polimerici e compositi riceverà € 300.000 da
IMAST, per fondare una start-up all’interno del distretto campano
tecnologico sull’ ingegneria dei materiali polimerici e compositi e
strutture.
I principali obiettivi dei due organizzatori, Veneto Nanotech e
IMAST, sono quelli di promuovere la ricerca sulle nanotecnologie
e sui materiali polimerici in Italia e di supportare la creazione di
nuove start-up tecnologiche, attraendo i migliori talenti nazionali
e internazionali nel campo della ricerca, dell’industria e della finanza.
La competizione è aperta a tutti coloro che hanno un progetto
innovativo che riguarda le nanotecnologie o i materiali polimerici.
I team partecipanti avranno l’opportunità di presentare le loro
idee di fronte a importanti finanziatori, venture capitalists, imprenditori, business angels e scienziati.
Una giuria internazionale di elevato livello avrà il compito di selezionare i migliori progetti durante l’Evento Finale, in programma
a Padova il 29 e 30 Novembre.
Partners delle passate edizioni di Nanochallenge includono:
Fondazione Cassa di Risparmio di Padova e Rovigo, Benet Group,
CEI – Central European Iniziative, Intel Capital, Lux Capital, 3i
Investments, Innogest, NanoDimension AG, Quantica Sgr,
PriceWaterhouse Coopers.
I team interessati a partecipare possono registrarsi da ora all’indirizzo www.nanochallenge.com/Registration
Deadline per la Registrazione e l’invio degli Executive Summaries:
20 Luglio 2007
Evento Finale: Padova, 29 e 30 Novembre 2007
Evento speciale per il vincitore di Polymerchallenge; Napoli, 3 dicembre 2007
Contatti
Elisabetta Talarico
Veneto Nanotech s.c.p.a
Via San Crispino, 106 - 35129 Padova-Italy
Tel. :+39 049 7705526 . Fax: +39 049 7705555
[email protected], www.nanochallenge.com
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NanoItalTex 2007
Novembre 2007; Milano
A seguito del successo delle edizione del 2005 e 2006, AIRI/
NanotecIT e TexlubTec hanno deciso di realizzare la terza edizione
del convegno “NanoItalTex: le nanotecnologie per il tessile italiano”, in programma per Novembre 2007 a Milano.
Come hanno messo in evidenza le precedenti edizioni, le nanotecnologie rappresentano una importante opportunità per lo
sviluppo innovativo dei settori del Tessile e dell’ Abbigliamento
e l’Italia può contare su soggetti e competenze in grado di sostenere un impegno in tale direzione, sia a livello industriale che
accademico.
Obiettivo del convegno è quello di dare un quadro esauriente
delle ricerche in corso e delle applicazioni più recenti delle nanotecnologie applicate ai settori del Tessile e dell’Abbigliamento,
fornire un’occasione di scambio ed incontro tra i soggetti, pubblici e privati, operanti in questo ambito, e dare indicazioni circa le
direttive, le opportunità e gli strumenti forniti dai programmi ed
iniziative nazionali ed europee a supporto del settore.
Notizie aggiornate sul convegno verranno riportate sui siti delle
due associazioni
Contatti
www.nanotec.it, www.texclubtec.it
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Altri eventi
Jun 19, Jun 21, 2007, Duesseldorf, Germany
EuroNanoForum2007
Jun 27 - Jun 28, 2007, Paris Sofitel, France
Nanotoxicity 2007
Jul 2 - Jul 6, Portoroz, Slovenia
European Polymer Congress 2007
Aug 02 - Aug 05, 2007, Hong Kong
IEEE-NANO 2007
Aug 05 - Aug 11, 2007, Torino
41st IUPAC - World Chemistry Congress
Aug 29 - Aug 31, 2007, Korea
NanoKOREA 2007
Sep 18 - Sep 19, 2007, Milano
Nanoforum 2007
Sep 24 - Sep 25, 2007, London, UK
Environmental Effects of Nanoparticles and Nanomaterials
Oct 2 - Oct 4, Dallas, U.S.A.
NanoTX ‘07
Oct 17 - Oct 18, Prague, Czech Republic
Nano for the 3rd Millennium
Oct 24 - Oct 25, London, UK
Nanoparticles for European Industry II
Nov 21 - Nov 23, Frankfurt, Germany
Nanosolutions 2007
Nov 27 , London, UK
UK Nanoforum 2007
Nov 28 - Nov 29, London, UK
Investing in Medical Nanotechnologies II
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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 da questo 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 (per dettagli: [email protected], www.nanotec.it).
Nota importante:
Nel caso lo riteniate opportuno o vogliate essere inseriti ex-novo nella mailing list
della Newsletter vi preghiamo di comunicare il vostro attuale indirizzo e-mail a
[email protected] o di contattare i nostri uffici.
Pubblicazione notizie ed articoli sulle nanotecnologie:
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
sruttare tale opprtunità sono pregati di contattare la redazione entro il 5 di ottobre per
proposte relative ad articoli di R&S ed entro il 15 ottobre per notizie, informazioni ed
eventi (uscita prossimo numero: novembre 2007).
Per informazioni
Andrea Porcari
tel. 068848831, 068546662 - e-mail: [email protected]
PUBBLICITà
L is t ino pre z z i [ al ne t t o d i I V A 2 0 % ]
è possibile inserire messaggi promozionali sia sulla newsletter che sul sito web www.nanotec.it
1. NANOTEC IT NEWSLETTER
La Newsletter si propone essenzialmente come forum delle nanotecnologie in Italia e riporta risultati di
ricerca ed applicazioni informazioni su eventi, corsi, iniziative di Nanotec IT e degli iscritti, politiche della
ricerca, problematiche connesse alla diffusione delle nanotecnologie.
Destinatari: ricercatori, pubblici e privati, industrie, istituti universitari, enti pubblici di ricerca, associazioni industriali e pubbliche amministrazioni.
Tiratura: n. 1000 copie. Pubblicazione: giugno, novembre.
Gli ordini devono pervenire a AIRI/Nanotec IT entro il 20 ottobre 2007 per il secondo numero.
Gli iscritti ad AIRI / Nanotec IT usufruiscono di uno sconto del 30% sulla tariffe previste.
II e III di copertina - per ogni numero
1 pagina
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1/3
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IV di copertina - per ogni numero
1
pagina
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? 1.000,00
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SEGRETARIATO GENERALE DELLA DIFESA E DIREZIONE NAZIONALE
DEGLI ARMAMENTI
V REPARTO RICERCA TECNOLOGICA
- Roma –
IV° SIMPOSIO SULLE TECNOLOGIE AVANZATE
Nuovi Orizzonti Teorici e Applicativi
Roma, 21-22 Giugno 2007
SCUOLA DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE E
ASTRONAUTICA
SEZIONE DI ROMA
HIHIHIHIHIHIHIHIHIHI
Il Simposio è sponsorizzato da:
made in Italy
Roma 21 giugno
Consiglio Nazionale delle Ricerche
nanotecnologie
Aula Marconi ore 9:00
CONVEGNO
MADE IN ITALY E NANOTECNOLOGIE
tradizione e innovazione si incontrano
È possibile coniugare la qualità e lo stile del Made in Italy
con le nanotecnologie per aumentarne la competitività?
L'impatto delle nanotecnologie sul tessuto industriale Italiano:
testimonianze di successo.
I SETTORI
Tessile, Salute, Packaging, Elettrodomestici bianchi, Materiali per costruzione, Pneumatici, ecc.
LE AZIENDE
PIRELLI TYRE | ARTERRA BIOSCIENCE | GRADO ZERO ESPACE | MASCIONI | SOLOS / Indicam Centromarca | SAFE MARINE
SIPA Zoppas Industries | GRUPPO GAMBARELLI | COLOROBBIA | ITALCEMENTI | FINCERAMICA | INDESIT | SAES GETTERS
Con il patrocinio del Ministero dello Sviluppo Economico
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
• BRACCO IMAGING
• CHILAB - Politecnico di Torino
• CNIS - Centro di Ricerca per le Nanotecnologie applicate all’Ingegneria della Sapienza
• CNR - Dipartimento di Progettazione Molecolare
• CNR - ISMAC (Istituto per lo studio delle macromolecole)
• CNR - ISMN (Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati)
• CNR - ISTM (Istituto di scienze e tecnologie molecolari)
• 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
• HITECH 2000 Srl
• INSTM (Consorzio Interuniversitario Nazionale per la Scienza e Tecnologia dei Materiali)
• ENEA - Dipartimento Materiali e Nuove Tecnologie
• ENI
• INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare)
• FONDAZIONE KESSLER/IRST
• PIRELLI LABS
• SAES GETTERS
• SELEX SISTEMI INTEGRATI
• SERVITEC
• SINCROTRONE Trieste
• STMICROELECTRONICS
• TETHIS Srl
• 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.
AIRI/Nanotec IT | Viale Gorizia 25/c | 00198 Roma | tel. 068848831-068546662 | fax 068552949
[email protected] | www.nanotec.it | www.airi.it