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Una nuova rete di formazione produce onde con minuscole scosse sui microprocessori

Si possono generare «nanoscosse» sui microprocessori prodotti con la tecnologia dei semiconduttori, attraverso l’impiego di materiali piezoelettrici: è una tensione elettrica alternata a far muovere le cose. Una rete di formazione innovativa ha sfruttato le nanoscosse per nuove applicazioni, in settori che vanno dalla nanotecnologia quantistica alla microchimica.

Tecnologie industriali

Alla fine del XIX secolo, il fisico premio Nobel Lord Rayleigh aveva previsto l’esistenza di un particolare tipo di onda. Le onde di Rayleigh, con il passaggio sulla superficie elastica della terra, sono responsabili della potenza di un terremoto. Riducendole su nanoscala e mettendole su un microprocessore avremo le odierne onde acustiche di superficie (surface acoustic waves, SAW). Con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto SAWTrain ha creato una rete di formazione innovativa che si è concentrata sul controllo delle nanostrutture di semiconduttori con le SAW. Il gruppo si è proposto di alterare le proprietà elettriche e ottiche con le nanoscosse per creare nuove funzionalità.

Minuscole onde acustiche con un mega-impatto

Il coordinatore del progetto Hubert Krenner e il suo gruppo si sono rivolti alle applicazioni di prossima generazione nella tecnologia dell’informazione, creando al contempo settori di applicazione completamente nuovi. Secondo Krenner, «La principale applicazione delle SAW è l’elaborazione del segnale in gigahertz (GHz) di frequenza. Oggi, tutte le comunicazioni wireless funzionano a queste frequenze. Un’altra importante applicazione è la microfluidica, che elabora le più piccole quantità di liquidi su un microprocessore. In questi lab-on-a-chip miniaturizzati, le nanoscosse sono utilizzate per muovere e miscelare particelle minuscole al fine di accelerare drasticamente i test clinici». Il gruppo si è concentrato sulle SAW nell’ambito di nanotecnologie quantistiche, nanosistemi ottici, sensori dotati di sensibilità mai raggiunte o per l’accelerazione di reazioni chimiche.

Le nanoscosse possono realmente smuovere le cose

L’intento scientifico di SAWTrain è stato veramente proficuo. I giovani ricercatori (Early stage researcher, ESR) hanno pubblicato il loro lavoro in varie riviste ad alto impatto, tra cui Nature Physics, Physical Review X e Nature Communications. Inoltre, sono apparsi due scritti in merito a nuove importanti conclusioni su Applied Physics Letters e su Journal of Physics D. SAWTrain ha fornito l’impulso alla base del numero speciale sulle onde acustiche di superficie nei nanosistemi di semiconduttori nella prestigiosa rivista Journal of Physics D: Applied Physics. Il coordinatore del progetto SAWTrain Hubert Krenner e gli sperimentatori principali Paulo Santos e Mauricio de Lima sono stati i redattori ospiti. Krenner spiega con entusiasmo: «Nove dei 25 contributi sono stati scritti in collaborazione dagli ESR di SAWTrain. SAWTrain è diventato un “marchio” per le SAW in Europa e, insieme ai nostri studenti e agli straordinari colleghi di tutto il mondo, abbiamo sviluppato diverse visioni su come potrebbe evolversi il nostro campo, raccolte nella tabella di marcia SAW 2019».

Un impatto che va al di là dei contributi scientifici

Gli ESR hanno assunto la guida in molti modi. «Gli stessi borsisti hanno fatto una lavoro fantastico organizzando e conducendo eventi di networking e formazione, in assoluta autonomia. Visto il grande successo, abbiamo raddoppiato il budget per sostenere queste attività straordinarie per lo sviluppo di competenze trasversali e trasferibili, fondamentali per le loro carriere future», afferma Krenner. SAWTrain ha anche attuato un’ampia campagna di comunicazione e divulgazione per lo più in associazione con il Deutsches Museum di Monaco di Baviera, uno dei più grandi musei di scienza e tecnologia al mondo. Ad esempio, il gruppo ha sviluppato e realizzato un dimostratore per avvicinare il pubblico alla tecnologia delle SAW esposto in occasione degli Open Days dei laboratori e nei festival della scienza, quali la Notte europea dei ricercatori 2018. Il primo laureato SAWTrain ha completato il suo dottorato con lode e menzione di merito nel febbraio 2019 e ha già ricevuto una borsa di studio individuale Marie Skłodowska-Curie Action (MCSA) come ricercatore postdottorato, per continuare il suo lavoro. Chiaramente, il progetto SAWTrain potrebbe non essere stata la scossa principale ma solo una scossa premonitrice, con gli eventi di maggior rilievo e un impatto ancora da produrre.

Parole chiave

SAWTrain, onde acustiche di superficie (SAW), nanoscosse, onde, semiconduttore, formazione, nanosistemi, quanto, nanotecnologie, sensori, microfluidica, lab-on-a-chip

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