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NONLINEAR DYNAMICS OF FLUCTUATING TWO-DIMENSIONAL MATERIALS IN ACTION

Descrizione del progetto

La potenza dei materiali 2D per il rilevamento avanzato e la medicina

I materiali bidimensionali (2D) sono molto promettenti per il progresso della tecnologia, ma si trovano dinanzi a una sfida da superare: essi sono infatti piccoli e sensibili, il che li rende suscettibili al rumore e ai comportamenti imprevedibili. Questo rende difficile il loro utilizzo in dispositivi di alta precisione; ciononostante, la comprensione e il superamento di tali difficoltà potrebbe sbloccare il loro vero potenziale per applicazioni rivoluzionarie. Alla luce di tali premesse, il progetto NCANTO, finanziato dal CER, studierà il modo in cui il rumore e il comportamento non lineare influenzano i materiali 2D su scala atomica. In particolare, il progetto svilupperà dispositivi nanomeccanici 2D in grado di offrire stabilità ad alta frequenza e rilevamento sensibile di singole cellule, con l’obiettivo di creare strumenti volti a migliorare lo screening dei farmaci e la medicina personalizzata sfruttando le proprietà uniche dei materiali 2D.

Obiettivo

Two-dimensional (2D) materials are unique platforms for studying fundamental science. They bridge the gap between the world of atomic scale dynamics and the world of macroscopic mechanical vibrations. Owing to their small size, they can enable exploration of research areas that lie at the forefront of classical and quantum technologies. But at the same time, their noisy and nonlinear nature limits their performance. This combination of fluctuations and nonlinearities brings to light a new regime of mechanics that has remained largely untapped, and that, if well-understood, can open a wide range of trajectories in high-performance sensing and lab-on-a chip devices.
NCANTO aims at elucidating this strong interplay between nonlinearities and noise at the atomic scale, and will leverage the acquired knowledge to engineer 2D nanomechanical devices that (i) offer extreme frequency stability, and (ii) enable robust and highly-sensitive single-cell sensing. To realize this vision, I will explore the influence of a range of nonlinear dynamic phenomena on two important noise sources, namely frequency fluctuations and biological noise. My approach will combine state-of-the-art modelling and experimental techniques to deliver novel designs that utilize nonlinear dynamic phenomena at their core. These designs will quench frequency noise in 2D resonators for breakthrough performance on the one hand, and will enhance biological rhythms at the single-cell level for robust drug screening on the other. By linking stochastic dynamics, nanomechanics, nonlinear dynamics and structural optimization, I will develop a multidisciplinary research area that will enable a ground-breaking leap forward in the utilisation of 2D materials as nonlinear sensors in frequency-based metrology and bio-health. NCANTO will thus not only herald new frontiers in nanomechanics but will also open new routes towards engineering nanotools for rapid screening tests in drug development and personalised medicine.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-COG

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Istituzione ospitante

TECHNISCHE UNIVERSITEIT DELFT
Contributo netto dell'UE
€ 1 999 021,00
Costo totale
€ 1 999 021,00

Beneficiari (1)