Materiali

BioSMA: dinamiche di modellazione dei materiali a memoria di forma

BioSMALe leghe a memoria di forma sono materiali dalle caratteristiche sorprendenti in alcuni regimi di temperature sono elastici come le gomme, possono cioè essere fortemente deformati e comunque recuperare la forma originale una volta che il carico meccanico venga rimosso; in altri regimi di temperatura le deformazioni invece permangono dopo la rimozione del carico meccanico; tuttavia il materiale recupera la forma iniziale se sottoposto a un ciclo di riscaldamento e raffreddamento opportuno.

Alcune leghe metalliche a memoria di forma sono inoltre ferromagnetiche: deformazioni anche importanti possono essere attivate a distanza mediante l'imposizione di un campo magnetico. Questi straordinari effetti sono alla base dell'enorme interesse per questi materiali, che trovano applicazione in ambiti anche molto distanti, tra cui sensoristica, antisismica e aerospaziale. Un contesto di grande rilevanza che vede un massiccio impiego delle leghe a memoria di forma è la biomeccanica, dalle protesi vascolari alle guide medicali, fino agli apparecchi ortodontici.

Il progetto BioSMA si è concentrato sulla possibilità di modellizzare matematicamente alcuni aspetti del comportamento dei materiali a memoria di forma tutt'ora poco compresi e di grande rilevanza applicativa. Ci si è occupati della modellazione dell'accoppiamento degli effetti meccanici e termoelastici, dei fenomeni di fatica e danneggiamento e dell'effetto ferromagnetico.

Prodotti diamanti nanometrici in un bicchiere d’acqua

DiamantiIl diamante naturale è una forma allotropica del carbonio ed è costituito da un reticolo cristallino di atomi disposti in una struttura tetraedrica creato attraverso un processo di natura geologica.

I diamanti sintetici sono invece un prodotto tecnologico che l’uomo ha tentato di riprodurre in laboratorio fin dal diciannovesimo secolo.

Tuttavia solo a partire dal 1940, negli Stati Uniti, in Svezia e nell'Unione sovietica, usando i processi di sintesi a deposizione chimica da vapore (Chemical Vapor Deposition - CVD) e di sintesi ad elevata pressione e temperatura (High - Pressure High - Temperature - HPHO) ha avuto inizio una vera e propria ricerca sistematica.

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Trento (Laboratorio IdEA del Dipartimento di Fisica) in collaborazione con il Centro di Neuroscienze e Sistemi Cognitivi dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Rovereto (CNCS - IIT) coordinato da Angelo Bifone ha condotto una ricerca, pubblicata su Scientific Reports, sulla produzione di diamanti di dimensione nanometrica attraverso l’emissione di impulsi molto intensi di luce ultravioletta verso della grafite contenuta in un bicchiere d’acqua.

Materiali bidimensionali per i transistor del futuro

Transistore in disolfuro di molibdenoL’elettronica del futuro a base di materiali bidimensionali. Pisa tra i protagonisti nella corsa per la realizzazione di nuovi nanotransistori a basso consumo

La studio condotto da un team internazionale di ricercatori è stato pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology

Sempre più piccoli e basso consumo: sono i transistor del futuro, ma non è detto che siano in silicio. Una classe di materiali bidimensionali si unisce infatti al grafene nella sfida per dominare l’elettronica del domani.

Lo studio, recentemente pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, è frutto del lavoro dei ricercatori dell’Università di Pisa che hanno collaborato con i colleghi dell’Istituto Italiano di Tecnologia, del Massachusetts Institute of Technology, dell’Università di Notre Dame, dell’Università di Dallas, della società di ricerca AMO e di Texas Instruments.

“Negli ultimi anni la comunità scientifica ha mostrato un forte interesse per i materiali bidimensionali come sostituti del silicio in elettronica - spiega Gianluca Fiori del dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell’Ateneo pisano - materiali dello spessore di un solo atomo come i calcogenuri dei metalli di transizione (TMD), il seleniuro di bismuto o il grafene, che per questo motivo sono promettenti per la realizzazione di transistor piccolissimi, fino a cinque nanometri, mentre quelli attuali sono circa 20 nanometri. Per rendersi conto delle dimensioni, un virus è circa 100 nanometri, un batterio è circa mille nanometri, e lo spessore di un capello è circa centomila nanometri”.

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