Obiettivi complessivi di sviluppo del dipartimento

Obiettivi complessivi di sviluppo del Dipartimento

L’obiettivo primario della presente proposta progettuale consiste nel dotare il Dipartimento di un centro di eccellenza per la microscopia ionica, elettronica, ottica e a forza atomica. Accanto alla acquisizione delle apparecchiature e alla realizzazione delle relative infrastrutture, il progetto prevede il reclutamento strategico di personale esperto, nonché attività didattiche di alta qualificazione, come dettagliato nel seguito.

Tale laboratorio andrà ad includere alcune attrezzature attualmente presenti nel dipartimento, sia ad uso condiviso sia messe a disposizione dai singoli gruppi di ricerca nell’ambito di progetti finanziati.

La scelta della dotazione strumentale da acquisire è guidata dall’obiettivo di rendere funzionale il laboratorio a tutti i membri del dipartimento, colmando il gap creatosi in questi ultimi anni tra le macchine attualmente presenti e i più moderni centri di microscopia presenti al mondo.

La realizzazione di una struttura per la microscopia avanzata produrrebbe inoltre un importante salto di qualità, permettendo di realizzare la necessaria sinergia tra modellizzazione teorica ed attività sperimentale: passi avanti fondamentali in tematiche di ricerca interdisciplinari quali, ad esempio, le scienze della vita richiedono una stretta integrazione tra modelli teorici e computazionali ed esperimenti biologici e biofisici aventi una marcata componente quantitativa.

Gli obiettivi del programma, comuni alle varie linee di ricerca descritte in precedenza, sono quindi i seguenti:

1. Incrementare la capacità di indagine sperimentale finalizzata allo studio e caratterizzazione dei materiali per: i) avere un quadro più completo delle loro proprietà, ii) correlare fra loro proprietà macroscopiche e microscopiche, aspetti chimico-strutturali, meccanici e fisici; iii) convalidare teorie e elaborare nuovi modelli di comportamento dei materiali in esame;
2. Aumentare la capacità di accedere a progetti di ricerca Europei grazie ad una dotazione più ampia di competenze/possibilità sperimentali;
3. Creare una possibilità di interazione tra le ricerche portate avanti dai gruppi del Dipartimento, in particolare intensificare le connessioni tra ricerca di base e ricerca applicata, chimica, fisica e ingegneria, con evidente impatto sulla qualità della produzione scientifica;
4. Migliorare il posizionamento dei gruppi di ricerca nei ranking internazionali legati alla produzione scientifica grazie all’aumento della capacità di produrre pubblicazioni di altissimo livello, incrementando così le prestazioni del Dipartimento. Ciò avrà ricadute sul percorso scientifico dei ricercatori, consentendo progressioni di carriera, consolidamento di gruppi di ricerca e incremento della capacità di attrarre giovani studenti e ricercatori di talento.
5. Portare le infrastrutture di ricerca di DISAT al livello delle più prestigiose realtà nazionali ed internazionali che costituiscono il benchmarking di riferimento per il presente progetto.

- L’ICTS Centro Nacional de Microscopia Electronica, presso l’Universidad Complutense di Madrid, dotato di svariati microscopi elettronici a scansione, a trasmissione, un microscopio a risoluzione atomica, microscopia a fluorescenza (coniugata in svariati strumenti quali wide-field, microscopia confocale e spinning disk) e microscopia a forza atomica. Tale centro, unico nel suo genere in Spagna è punto di riferimento non solo per l’Università di Madrid ma anche per tutta la nazione.

- Il centro di microscopia della Ludwig Maximilians University di Monaco di Baviera, in Germania, a cui afferiscono svariati dipartimenti di suddetta università e dotato di macchine avanzate quali TEM e cryo-electron microscopy di ultima generazione, nonché microscopi a fluorescenza di varia natura dal live cell-imaging a single particle tracking.

- Presso la King Abdhullah University (KAUST) in Arabia Saudita è attivo uno dei centri di microscopia elettronica più all’avanguardia, dotato di strumenti di ultima generazione, quali svariati TEM, Cryo-electron microscope, svariati FESEM e microscopi ottici a fluorescenza.

- L’Università di Newcastle è dotata di un centro specializzato per la microscopia elettronica fornito di un Philips CM100 (TEM) con cattura di immagine ad alta risoluzione digitale (TEM) e un Tescan Vega 3LMU (SEM) equipaggiato con un detector per l’analisi EDS. Inoltre, il centro di Bio-imaging dell’Università di Newcastle è in grado di effettuare una caratterizzazione completa di campioni biologici e non, grazie ad una vasta gamma di microscopi tra cui microscopi confocali, microscopi invertenti e microscopi a fluorescenza.

- L’Università di Birmingham, attiva nella ricerca sull’AM, è dotata centri di microscopia attrezzati con SEM, FESEM, STEM, TEM per la caratterizzazione delle microstrutture fino alla nanoscala, accoppiati ad EDS ed in particolare ad EBSD per l’osservazione delle direzioni di crescita preferenziali dei grani cristallini, microscopi laser confocali, microscopi a fluorescenza. 

- Analogamente, presso l’Università di Monash, in Australia, accanto ad un importante e ben attrezzato centro sull’AM è presente un centro di microscopia dotato di numerosi TEM, SEM, FESEM, FEGSEM. 

- Cambridge Graphene Centre, per l’integrazione tra le attività di ricerca e la microscopia elettronica (SEM), a forza atomica (SPM Bruker top di gamma), Raman, le facility di nano fabbricazione, e i laboratori di ricerca fondamentale e applicata.

- AGH University of Science and Technology (AGH-UST-Cracovia) rappresenta una realtà importante nel settore educativo e della ricerca della Polonia; tale università è dotata di un centro di eccellenza per la caratterizzazione dei Materiali basato sulla Microscopia Elettronica. Il DISAT collabora attivamente con tale centro e lo pone come benchmark di riferimento per lo studio dei materiali tramite tecniche di microscopia elettronica.

- Institut national de la recherche scientifique (INRS) di Montreal; esso possiede una attrezzatura TEM all’avanguardia in grado di analizzare materiali nanostrutturati e tale disponibilità attrae ricercatori di eccellenza da tutto il mondo. Il DISAT, attraverso la realizzazione del presente progetto, si porrebbe in maniera competitiva al livello di tale centro di eccellenza e ne costituirebbe la controparte Europea.

Nell’ambito della catalisi, i più prestigiosi gruppi di ricerca a livello internazionale afferiscono a Istituzioni in cui sono presenti Centri dedicati alla caratterizzazione microscopica dei nanomateriali. Si ricorda, a titolo di esempio, il Centre for Catalysis Research and Innovation (CCRI) della University of Ottawa dotato di FETEM, FESEM e FETEM ambientale; il Nano Catalysis & Energy Laboratory della Tufts University e il centro Integrated Mesoscale Architectures for Sustainable Catalysis della Harvard University, che si avvalgono del Center for Nanoscale Systems situato nella Harvard University e dotato di 2 HR-TEM con correzione di aberrazione, cryo-TEM e cryo-SEM, FIB-SEM FESEM ed ESEM, oltre a tutte le facilities dedicate alle preparazioni dei campioni.