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Trasmettere dati attraverso impulsi luminosi, come si fa con le fibre ottiche, ma attraverso l’atmosfera. C’è un filone di ricerca che punta in questa direzione, detta delle comunicazioni ottiche wireless, per dar corpo alle quali serve mettere a punto molti componenti ad hoc: dalle fonti di luce, ai sistemi per modularne l’intensità o altre proprietà a una velocità stratosferica; fino ai dispositivi per ricevere gli impulsi luminosi, ripulirli dal rumore e riconvertirli in segnali elettrici digitali. A tal proposito, un gruppo internazionale di ricercatori, guidati dal Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, ha sviluppato una “meta-superficie attiva” capace di dare vita a “vortici di luce" ideali per la trasmissione di dati in ambienti disturbati come l’atmosfera. Ce ne parla Giuseppe Della Valle, professore di Meta-Fotonica al Politecnico di Milano.

Arrivano le nano-particelle d’oro che aprono la strada alla terapia genica. Riparare il DNA, cancellando mutazioni dannose o correggendo difetti del codice genetico, è una capacità acquisita, ma resta in molti casi una sfida da superare: il cosiddetto targeting, cioè fare in modo che i principi attivi capaci di manipolare il DNA arrivino a destinazione nel nucleo delle cellule da riparare. Oggi parliamo di una scoperta premiata dall'European Innovation Council, frutto del progetto I-Gene coordinato dall’Università di Pisa, che ha sviluppato delle nano-particelle d’oro capaci non solo di aprire la strada del nucleo delle cellule umane ai principi attivi dell’editing genetico, ma anche di attivarli a comando, illuminandoli con la luce. Ce ne parla Vittoria Raffa, Professoressa di Biologia Molecolare del Dipartimento di Biologia dell’Università di Pisa e coordinatrice del progetto.

Lo scorso novembre, sulla pista dell’Aeroporto dell’Aeronautica Militare di Piacenza San Damiano, una Maserati MC20 Coupé, guidata da un sistema di IA sviluppato dal team AIDA (Artificial Intelligence Driving Autonomous) del Politecnico di Milano, ha raggiunto la velocità record di 285 km/h. Il team detiene anche l’attuale record assoluto di velocità per auto a guida autonoma, ottenuto con una vettura da gara che ha raggiunto i 309 km/h al Kennedy Space Center nell'aprile 2022. Ma a cosa serve sperimentare dei “robo-driver da corsa”? Questi test a velocità elevate permettono di valutare robustezza, stabilità e velocità di reazione dell’AI-driver in situazioni limite, con l’obiettivo di aumentarne la sicurezza nelle situazioni a bassa velocità, tipiche dello scenario di mobilità urbana. Ce lo racconta Sergio Savaresi, Professore di Controllo Automatico presso il Dipartimento DEIB del Politecnico di Milano.

Dopo aver parlato nelle scorse settimane del rapporto tra industria e Big Science in settori quali i grandi telescopi, gli acceleratori di particelle e i laser a Raggi X, e la fusione nucleare, completiamo il cerchio con l’esplorazione dello Spazio. Nonostante il settore spaziale sia in rapidissima evoluzione con l’avvento della cosiddetta Space Economy, progetti scientifici quali le sonde planetarie e i satelliti per lo studio del cosmo rimangono la punta di diamante del processo di “conquista dello Spazio”; una fucina di tecnologie sviluppate in tandem da industria e ricerca, per esperimenti oggi unici nel loro genere, ma che un domani potrebbero trovare applicazione in attività più quotidiane e a fini di lucro: dalla logistica alla robotica, dalle telecomunicazioni al turismo spaziali. Ne parliamo con Barbara Negri, Responsabile Volo Umano e Sperimentazioni Scientifiche dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).

Questa sera parliamo di AUTOTRASPORTI. In particolare, essendo l’elettrificazione dei trasporti pesanti un traguardo ancora lontano, ci dedichiamo ad altre possibili soluzioni, certamente meno definitive ma più abbordabili, che aiutino a decarbonizzare il settore. Parliamo di tante piccole soluzioni, come l’utilizzo del metanolo ricavato da biomassa di materie prime sostenibili, i sistemi di cattura e stoccaggio di CO2 a bordo dei mezzi, i pannelli fotovoltaici e gli algoritmi per pianificare la transizione energetica dei mezzi pesanti. E ne parliamo con l'aiuto di: Matteo Romano, professore di Sistemi per l’Energia e l’Ambiente del Politecnico di Milano; Fabrizio Pirri, Direttore del Center for Sustainable Future Technologies dell’Istituto Italiano di Tecnologia; Marco Masoero, professore di Fisica Tecnica Industriale al Dipartimento di Energia del Politecnico di Torino; Marialisa Nigro, professoressa di Trasporti all’Università degli Studi Roma Tre.

Se c’è un grande laboratorio scientifico che tutti conoscono, questo è il CERN: il più grande acceleratore di particelle del mondo, un anello di 27 Km vicino Ginevra, al cui interno fasci di protoni vengono accelerati fin quasi alla velocità della luce e fatti scontrare. In effetti, seppure si tratti di infrastrutture pressoché uniche, di acceleratori di particelle in giro per il mondo ce ne sono parecchi. E come altre infrastrutture di ricerca hanno i propri fornitori in industrie altamente specializzate: si va dall’edilizia ai cavi superconduttori, dalle tecnologie del vuoto all’elettronica di potenza. E molte di queste sono Italiane. Basti pensare che, nel caso del CERN, le imprese italiane si aggiudicano bandi per circa una volta e mezzo il valore dell’assegno staccato dal BelPaese al grande acceleratore. Ne parliamo con Mauro Morandin, ricercatore di Fisica delle Particelle e Industrial Liason Officier del CERN.

Quali sono le aziende più performanti nell’aggiudicarsi le commesse del più grande progetto di ricerca sulla fusione nucleare? Tra le infrastrutture di ricerca, le facility dedicate alla ricerca sulla fusione nucleare - il Santo Graal dell’energia - sono tra le più complesse e sfidanti dal punto di vista tecnologico. In queste macchine, per esempio, un gas di idrogeno ionizzato, a oltre 100 milioni di gradi di temperatura, viene mantenuto a pochi centimetri di distanza da potentissimi magneti, che per funzionare hanno bisogno di essere raffreddati fino al oltre 270 gradi sotto zero. Attualmente, vari tokamak (questo il nome dei tipici reattori a fusione a forma di ciambella) sono in costruzione in diverse parti del mondo, grazie a componenti realizzati da industrie altamente specializzate. E’ un settore in cui l’Italia ha oggettivamente un primato. Ce lo racconta Leonardo Biagioni, Responsabile dei Progetti dell’agenzia Europea per la fusione Fusion4Energy.

Dimentichiamoci il microscopio da tavolo con cui a scuola abbiamo imparato a osservare le cellule, colorate con il blu di metilene. Per indagare l’infinitamente piccolo, oggi ci si affida a macchine enormi e altamente sofisticate; microscopi - se così vogliamo chiamarli - lunghi centinaia di metri e finanche chilometri. Infatti, se per vedere le cellule basta illuminarle con la luce di una lampadina, per visualizzare dettagli su scala atomica serve una luce del tutto diversa: più intensa, collimata e coerente, ma soprattutto con una lunghezza d’onda molto più piccola. Serve, in pratica, un laser a raggi X: macchina complicatissima da realizzare, che richiede meccanica di assoluta precisione, materiali superconduttori, tecnologie criogeniche e sensori ultra sofisticati. Tutto questo, per rivelare i dettagli atomici di virus e proteine, scattare immagini tridimensionali del mondo nanoscopico e perfino filmare in tempo reale la reazione chimica tra due molecole. Ce lo racconta An

Esiste un’industria della ricerca scientifica. Aziende che vivono, in tutto o in parte, di commesse che arrivano dal mondo delle grandi infrastrutture di ricerca: acceleratori di particelle, reattori a fusione, laser a raggi X, sonde spaziali e telescopi. Un settore che, spazio escluso, cuba circa 10 miliardi all’anno di commesse a livello europeo. Oggi diamo il via a un viaggio alla scoperta di questo mondo, a cui dedichiamo, per cominciare, questa settimana di programmazione. Iniziamo dal settore dei grandi telescopi, il più classico degli strumenti scientifici. Attualmente sono in costruzione il più grande telescopio ottico e il più grande telescopio a luce Cherenkov del mondo, nonché il più grande radiotelescopio. Si tratta di macchine straordinarie, che richiedono industrie specializzate nella meccanica di precisione, nell’ottica, nel settore delle antenne, dei sensori e dei rivelatori. Ne parliamo con Corrado Perna, Responsabile Politiche e Relaz

Il metanolo è un alcol utilizzato largamente dal settore chimico e ha un vasto potenziale nel settore dei trasporti, dove potrebbe aiutare a decarbonizzare soprattutto i trasporti pesanti, che oggi non trovano nell’elettrificazione soluzioni applicabili su larga scala. C’è però un problema: oggi gran parte del metanolo viene prodotto da combustibili fossili, perché i processi di conversione della biomassa in metanolo sono inefficienti e la maggior parte del carbonio viene rilasciato in atmosfera sotto forma di CO2. Il progetto Horizon Europe BeBOP metterà alla prova un processo completamente nuovo, che promette di raddoppiare l’efficienza, portando a un recupero del carbonio bio-genico superiore al 95%. Ne parliamo con Matteo Romano, professore di Sistemi per l’energia e l’ambiente del Politecnico di Milano.

Nei residui di vecchie attività minerarie si celano spesso riserve di elementi che a quel tempo non presentavano alcun interesse particolare, mentre oggi sono strategici: terre rare e metalli come il litio, il nichel, la manganese o il tungsteno. Svuotare discariche minerarie potrebbe rivelarsi un’idea vincente, per ridurre la dipendenza dell’Europa nel campo delle materie prime, permettendo di rinaturalizzare siti che l’abbandono delle scorie delle passate attività estrattive ha compromesso.Tuttavia, ad oggi il potenziale minerario di questi siti è incerto: servono prospezioni, analisi e ricerche accurate per identificare le situazioni più promettenti. A questo cercherà di porre rimedio il progetto CRITERIA, finanziato dal programma europeo Marie Sklodovska-Curie, di cui parliamo con Salvatore Straface, professore di Idraulica dell’Università della Calabria.

Più piccolo è il territorio su cui si tenta di prevedere un evento alluvionale, più piccolo è il corso d’acqua interessato e più difficili sono le previsioni. È la condanna del meteorologo: per rendere più precise simulazioni numeriche su cui queste previsioni si basano, bisogna aumentare il livello di dettaglio. Ma questo fa aumentare enormemente la potenza di calcolo necessaria, col risultato che oltre un certo limite non è possibile andare. I ricercatori dell’Università di Pisa e del Consorzio di Bonifica Toscana Nord hanno pensato di cambiare approccio e di rivolgersi a un sistema di intelligenza artificiale, che non simula praticamente nulla, ma è bravissimo ad apprendere dall’esperienza e dai dati. E i risultati, pubblicati su Scientific Reports, sono incoraggianti. Ne parliamo con Ismaele Ridolfi, Presidente Consorzio di Bonifica Toscana Nord.

È possibile rendere la carta idrorepellente? Oggi, quando un imballaggio deve contenere qualcosa di umido, si ricorre o alle plastiche o a materiali multi-strato come quelli del cartone del latte. Una carta intrinsecamente idrofobica, impermeabile senza bisogno dell’aggiunta di altri strati di materiale o di additivi che rendano impossibile il riciclo, rappresenterebbe una grande novità. Un gruppo di ricercatori del Politecnico di Milano ha appunto scoperto che è possibile ottenere carta idrofobica con l’aggiunta di nano-cellulosa e un pizzico di mini-proteine. Che sia la volta buona? Lo scopriamo con Elisa Marelli, dottoranda del Politecnico di Milano, co-prima autrice dell’articolo.

E se la strata per arrivare a produrre acciaio senza emissioni passasse non solo per l’idrogeno, ma per il carbonio giusto? Un bio-carbonio, neutro dal punto di vista climatico, con cui puntare a defossilizzare l’acciaio, più che a decarbonizzarlo. L’idea circola da un po’ di tempo e dopotutto i primi acciai si producevano col carbone da legna. Ma un conto è enunciare un principio, un altro è mettere a punto i necessari processi industriali. E qui veniamo alla notizia di oggi, un processo ideato all’interno del progetto H2Steel, finanziato dal programma Horizon dell’UE, che mira a sostituire carbon coke e gas naturale, cioè le tipiche materie prime fossili utilizzate nel processo primario di produzione dell’acciaio con biomasse di scarto quali i fanghi di depurazione e biogas da residui agricoli. Ce ne parla David Chiaramonti professore di Sistemi energetici per l’ambiente e di Economia dell’energia al Politecnico di Torino.

La stazione spaziale internazionale ospita da alcuni giorni un prototipo di micro-satellite unico nel suo genere: è di plastica, è stampato in 3D e ospita tutti i collegamenti elettrici necessari al suo funzionamento; un po’ come avviene nelle normali schede elettroniche.Il prototipo è stato messo a punto all’interno del progetto RISE (Resilient Integrated Structural Elements) dell’Università degli Studi di Trieste e dell’azienda PICOSATS, con il contributo dell’ASI, il cui obiettivo è porre le basi per una nuova generazione di micro satelliti modulari e assemblabili, più economici e più facili da produrre. Ne parliamo con Stefano Seriani, ricercatore dell'Università di Trieste.

HCCI ed RCCI, due sigle che per un progettista di motori rappresentano l’equivalente della gioconda per un pittore. HCCI sta infatti per Homogeneous Charge Compression Ignition ed è il Santo Graal dei motori a combustione: un motore che unirebbe l’efficienza del motore diesel alla pulizia di combustione del motore a benzina. RCCI, che sta per Reactivity controlled compression ignition, è una sua variante bifuel. In realtà, motori di questo tipo rappresentano più un riferimento ideale cui tendere, che non un obiettivo concreto. Ma nuovi design ispirati al motore HCCI ed RCCI sono costantemente studiati da parte della comunità scientifica. Alimentate con combustibili a zero emissioni, infatti, queste nuove motorizzazioni potrebbero rappresentare una soluzione valida nel mondo degli autotrasporti, soprattutto pesanti, dove le alternative per decarbonizzare scarseggiano. Ne parliamo con Federico Millo, professore di motori a combustione interna e controllo delle emis

In Italia 900 mila tonnellate all’anno di rifiuti, pari al 4% dei rifiuti solidi urbani, sono costituiti da prodotti assorbenti: pannolini per neonati, ausili per l’incontinenza, assorbenti igienici. Nel mondo, il conto sale a 30 milioni di tonnellate. Nella stragrande maggioranza dei casi, questi prodotti finiscono nella raccolta indifferenziata dove rappresentano, da un lato, un problema igienico, e dall’altro uno spreco di materiali pregiati, dato che nei prodotti assorbenti si utilizzano polimeri della massima qualità. Grazie a 150 milioni di fondi PNRR, la filiera nazionale sta per partire con i primi 15 impianti dedicati. Una grande opportunità per start-up innovative come I-Foria, oggi supportata anche da CDP, che nasce con l’obiettivo di realizzare impianti di riciclo sulla base di una tecnologia proprietaria per permette la rimozione di sostanze farmacologiche e altri contaminanti dagli assorbenti, restituendo una materia prima seconda particolarmente pura. Ce lo racconta Marcello Somma, l’inventore

Le perdite di metano rappresentano un doppio problema: ambientale (perché il metano è un potentissimo gas serra) ed economico. Gli operatori delle infrastrutture di trasporto del gas naturale, come SNAM, hanno programmi avanzati di riduzione di queste perdite, mentre molto meno sotto controllo è la situazione delle discariche. Benché esistano leggi e procedure per intercettare il metano che si forma dalla decomposizione della parte organica dei rifiuti, per varie ragioni molte emissioni oggi non sono mappate e tanto meno intercettate. ESCAPE, progetto co-finanziato dal programma Eureka Eurostars e coordinato da Recycle2Trade, una scale-up con sede a Brirgton, ha sviluppato un mix di tecnologie satellitari e da campo (un particolare zaino dotato di sensori ad hoc) che punta proprio in questa direzione. Parliamone con Yuri Ponzani, AD di Recycle2Trade.

È il diamante il semiconduttore del futuro? Nella puntata precedente abbiamo visto come ricercatori in tutto il mondo stiano studiando l’uso del diamante artificiale nei circuiti elettrici di potenza. Parliamo di tutti quei circuiti il cui compito è gestire voltaggi e correnti elettriche molto elevate. Rispetto ad altri semiconduttori usati oggi in queste applicazioni, come il carburo di silicio o il nitruro di gallio, il diamante sopporta temperature molto più elevate, dissipa meglio il calore e può trasportare meglio la corrente. Ma come si produce il diamante per applicazioni elettroniche? Quali sono le sfide da superare per poterlo applicare con successo nell’elettronica di potenza? E cosa, finora, sono riusciti a realizzare gli scienziati? Ne parliamo ancora con Giovanni Isella, professore di Fisica dei Semiconduttori del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano. 

Ricercatori in varie parti del mondo stanno studiando la possibilità di utilizzare del diamante artificiale nei circuiti elettrici di potenza, il cui compito è gestire voltaggi e correnti elettriche molto elevate, essenziali nelle reti elettriche, negli apparati industriali e in molte tecnologie fondamentali per la transizione energetica. Per queste applicazioni il silicio non è idoneo e già oggi si usano altri semiconduttori come il carburo di silicio e il nitruro di gallio. Ma altri semiconduttori sono allo studio e tra tutti i possibili candidati il diamante sembra essere quello che, sulla carta, offre le prestazioni migliori. Ce ne parla Giovanni Isella, professore di Fisica dei Semiconduttori del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano.