Descrizione

Nell'ambito della migliore tradizione del CNR, IMEM, erede di MASPEC (Istituto Materiali Speciali per l'Elettronica e Magnetismo) e dei Centri di Studio per la Fisica delle Superfici e Basse Temperature (Genova), per la Strutturistica Diffrattometrica (Parma) e delle unita' di Parma del Gruppo Nazionale di Struttura della Materia, sviluppa approcci di ricerca interdisciplinare nella scienza dei materiali, complementando raffinati metodi di crescita, sintesi e studio di materiali con modellazione teorica e prototipazione di dispositivi, concepiti con l'obiettivo di esplorare e dimostrare le proprieta' funzionali, implementare e sviluppare applicazioni ed aprire prospettive tecnologiche innovative.
Con la nuova Direzione si e' avviato un processo di rivisitazione/ridefinizione delle linee strategiche che sta portando a focalizzare le attivita' e le interazioni verso materiali, processi e dispositivi per l'energetica e la sensoristica.
Si tratta di un approccio pienamente consistente con l'affiliazione al Dipartimento Sistemi di Produzione ed alla forte partecipazione al Dipartimento Materiali e Dispositivi.
L'ambizione e' quella di tenere insieme, in un forte e fertile rapporto, la ricerca motivata dalla curiosita', quella applicata insieme con lo sviluppo di tecnologie di base ed i rapporti con industrie ed imprese.
La programmazione è volta a consolidare le linee strategiche e quindi rinnovare e focalizzare ricerche e interazioni/collaborazioni su materiali, processi e dispositivi per l'energia, la sensoristica e la biomedica con approcci innovativi alla crescita/sintesi, studio e controllo proprietà multifunzionali di materiali di nuova generazione e realizzazione di dimostratori e dispositivi prototipali che ne validano la praticabilità tecnologica.
In questi ultimi anni il "turn over" del personale ha ulteriormente ringiovanito l'Istituto con il pensionamento di 2 colleghi e l'ingresso di 4 giovani ricercatori ed un CTER a TI. Ora solo 3 ricercatori hanno più di 60 anni mentre l'anzianità di servizio media è 10 anni. IMEM con 43 anni di storia, oggi conta su una compagine in gran parte rinnovata e fortemente motivata coadiuvata da un numero consistente di giovani (circa 25 tra assegnasti e dottorandi e 2 ricercatori a TD).
Realtà di recente creazione/acquisizione (2011/2012/2013) quali la sede a Trento, quella presso il Politecnico di Torino e quella di Roma si confermano quali ulteriori elementi di integrazione di competenze con una migliorata capacità di azione su temi strategici e su progetti già in corso sviluppando una rinnovata progettualità negli ambiti regionale, nazionale ed europeo.
Prosegue il consolidamento di collaborazioni operative che si vanno ad aggiungere ed integrare con quelle già in essere con i Dipartimenti di Chimica, Fisica ed Ingegneria dell'Università di Parma e dell'Università di Genova nonché con le realtà del sistema della ricerca trentina (STAR) di Trento.
In questo contesto vengono promosse rilevanti attività congiunte nonché sinergie di spessore su materiali e processi per l'energia e la biomedica con progetti di rilievo avviati e la gestazione di proposte regionali, nazionali ed europee. La sinergia prodotta dall'ingresso di tre ricercatori esperti in materiali polimerici, vetri e dispositivi di nuova generazione quali i memristors e sistemi elettrochimici ben complementano le competenze già esistenti e che hanno portato a nuovi progetti quali Madelena (finanziato su base competitiva dalla PAT) così come il progetto STREP PhyChip finanziato dalla UE.
Le commesse "Materiali e Processi per Energia (ENERTECH)" e "Nanoscienze: Crescita di materiali, funzionalizzazioni e dispositivi" hanno prodotto risultati rilevanti. ENERTECH ha messo a fattore comune competenze e risorse già presenti creando una progettualità rinnovata sull'energia a partire da materiali, processi e metodi originali per il fotovoltaico e materiali superconduttori, estendendola ai sistemi per la cogenerazione e l'uso efficiente dell'energia. Le iniziative in corso e le relazioni industriali avviate sono solide ed hanno portato alla stesura ed approvazione di progetti quali MACISTE in ambito "Fabbrica del Futuro" ed il progetto FIT-MISE "CIGS THIN FILM". La Commessa Nanoscienze include sia il gruppo MBE-Parma, con competenze di prim'ordine nella preparazione, controllo e studio di quantum dots sia quello trentino che ha sviluppato metodi innovativi di crescita da fasci supersonici. La Commessa ha una progettualità innovativa nella crescita, funzionalizzazione, caratterizzazione di nanostrutture e prototipazione di dispositivi. Si pone obiettivi ambiziosi nella ingegnerizzazione dei nanosistemi multifunzionali grazie alle sinergie di competenze e metodi originali, con visibilità internazionale, dei due gruppi di provenienza. Le attività sono finalizzate all'energia, bio-elettronica e fotonica con risultati di grande rilievo dei lavori su JACS e su JCP che dimostrano la sintesi a temperatura ambiente di SiC nanoscristallino. Si procederà a breve sulla base dei nuovi regolamenti alla revisione delle Commesse sulla base dello sviluppo e rifocalizzazione di competenze.
IMEM e' già impegnato sulla biomedica e la bio-elettronica che rappresentano il terzo asse di valorizzazione delle competenze e sviluppi della ricerca sui materiali, coinvolgente diverse delle commesse esistenti. Queste attività beneficiano di progetti triennali, quale BIONIMED che ha prodotto risultati di rilievo cui si è aggiunta una crescente progettualità nazionale ed internazionale.
Gli studi di crescita/sintesi di materiali multifunzionali di nuova generazione, ora arricchite dalle competenze dei tre ricercatori trasferitisi in IMEM:
- Nanostrutture su superfici metalliche e ruolo di gradini e difetti sulle proprietà chimiche e sulle eccitazioni elettroniche (plasmone acustico di superficie) e dei siti favorevoli a reazioni chimiche enantio-selettive . Studio di dispositivi basati su eccitazioni plasmoniche, del Grafene sul SiC estesi alle interazioni e funzionalizzazioni di biomolecole su superficie che ha portato il finanziamento del progetto FIRB "Beyond graphene".
- Materiali, sistemi e dispositivi magnetici e superconduttori. Studio dei meccanismi di ordinamento (carica, orbitale, spin) con risultati di rilievo e lo studio di nanostrutture e film con morfologia ottimizzata, confinamento laterale e di sistemi nanocomposti per implementare il concetto innovativo di media perpendicolare L10 FePt per la registrazione ad alta densita'. Sul magnetismo IMEM è stato sede e chair (F. Albertini) del maggior congresso europeo del settore JEMS 2013. Il controllo ed ottimizzazione dei materiali apre la prospettiva tecnologica della refrigerazione magnetica a temperatura ambiente, della sensoristica per automobili elettriche ad alta efficienza (Progetti europei ENIAC-JU.), dello sviluppo di materiali superconduttori e composti intermetallici multifunzionali. Si prevedono sviluppi di rilievo nella sintesi di nanosistemi sia di tipo magnetico con opportune funzionalizzazioni per il rilascio di farmaci, sia da nanofili di SiC funzionalizzati con porfirine per la terapia fotodinamica con progetti con interlocutori di rilievo per la ricerca medica.
- Le competenze nella crescita e studio di una varietà di semiconduttori si focalizzano in particolare sul SiC (nanostrutture, processi di (multi)funzionalizzazione) finalizzati ad applicazioni energetiche, bio-mediche, bio-elettroniche e spaziali con il coinvolgimento di imprese ed agenzie (Gavazzi Spazio, ASI, Henesis), attività cui si affiancano sviluppi di competenze e metodologie diagnostiche con lo sviluppo di progetti europei, e la partecipazione a PRIN e FIRB..
- Si prevedono ulteriori importanti sviluppi nella sintesi e preparazione di materiali, fondate su capacità e competenze che hanno già consentito ad IMEM di entrare prontamente in aree innovative, quali lo studio della crescita di materiali in microgravità (in ambito ESA nostri ricercatori hanno ruoli di coordinamento) e la sintesi di nanostrutture di ossidi, sistemi molecolari e materiali ibridi organici/inorganici, grafene funzionalizzato ingegnerizzati alle diverse scale di lunghezza. Con il ruolo rilevante di capacità diagnostiche e di modellazione. La messa a punto di nuovi materiali prototipali, di grande impatto per studi fondamentali e per applicazioni innovative, sono promettenti anche per tecnologie innovative testimoniate dai prototipi di dispositivi/dimostratori realizzati, che includono: sensori di gas e per la sicurezza, rivelatori spettroscopici di radiazioni ad alta energia e per il controllo alimentare, ambientale, di processi industriali nonché del fotovoltaico di nuova generazione. Tali studi sono estesi alla sensoristica elettrochimica, integrando misure di spazio di testa con analisi in soluzione per l'esplorazione di sistemi biomedici, e dallo sviluppo di Memristors con importanti prospettive in ambito bio-medico della dio-elettronica nonché del e-textile.
La riconosciuta tradizione su materiali con proprietà funzionali controllate e "su misura" complementata dalla prototipazione di dispositivi, saranno finalizzate a tecnologie di rilievo industriale. Lo spin-off Film4Sun è stata recentemente costituito ed è volto allo sviluppo ed industrializzazione di celle solari ad alta efficienza e basso costo, basate anche sulla tecnica PED per la deposizione di film CIGS (sviluppata e brevettata in IMEM) ed allo sviluppo di sistemi per l'efficienza energetica. Altre iniziative di ricerca industriale hanno già avuto il necessario sostegno di progetti finanziati e sono allo studio processi di industrializzazione, quali le attività sui rivelatori di raggi X basati su CdZnTe;
- il progetto europeo E3CAR (Energy Efficient Electric CAR), vede IMEM insieme a STM e ad imprese operanti nell'elettronica e nell'automotive che sta portando a nuove rilevanti iniziative;
Il termo-fotovoltaico (già parte accordo CNR-Regione Lombardia) prosegue con successo. Sono avviati progetti con ASI, INAF e partner industriali, per la sensoristica e per il fotovoltaico.
Va ricordato che per l'impatto tecnologico/territoriale IMEM è tra i protagonisti nel consorzio MISTER, e garantisce il pieno sostegno alla costituzione del TECNOPOLO regionale AMBIMAT per il cui sviluppo e' fortemente impegnato con risorse umane e cofinanziamento reale e la realizzazione di nuovi laboratori.
Sviluppi di rilievo confermano la validità del nostro approccio:
- le ricerche sulle "Nuove tecnologie e strumenti per l'efficienza energetica e l'uso di sorgenti rinnovabili" nonché per la "Ricerca di Sistema" in campo energetico procedono con buoni risultati;
- il progetto PED4PV, su "Industria 2015 - PIIEE", ha prodotto risultati di grande impatto, migliorando lo stato dell'arte internazionale, con rese PV-film sottile superiori al 16% e competitive per scalabilità industriale. E' tra i rari progetti Industria 2015 che ha evitato la perenzione.
Si confermano quindi la strategie che impostate e la volontà di valorizzarle nella fase di riorganizzazione dell'Ente, l'avvio dei nuovi Dipartimenti e la collocazione di IMEM con una nuova organizzazione interna.