Centro Materiali e Microsistemi 

Quota del Direttore  

(anno 2012) 

Massimo Gentili 

Giugno 2013  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Unità di ricerca del Centro Materiali e Microsistemi oggetto della valutazione: 

Cluster Materiali e Interfacce 

bio‐Sint  LISC  MinaLab  PAM 

Cluster Dispositivi e Microsistemi 

APP  Bio‐MEMS  MEMS  MTLab  SOI  SRS 

Cluster Sistemi Integrati 

REET  3DOM 

Premessa del Direttore 

La presa di servizio del Direttore del Centro Materiali e Sistemi, Dott. Massimo Gentili, e’ avvenuta nel mese di Marzo 2012 in forma part‐time, con trasformazione a tempo pieno a partire dal Giugno 2012. 

La valutazione della prestazione delle UdR per  l’anno 2012 deve essere quindi  inquadrata nell’oggettivo contesto di una progressiva presa di consapevolezza da parte della Direzione delle attività del Centro nel suo  insieme  e  di  quelle  tecnico‐scientifiche  specifiche  delle  singole UdR  che  lo  compongono. Al  fine  di tenere conto di questa oggettività, il Direttore di concerto con il servizio Risorse Umane di FBK, ha deciso di effettuare  per  l’anno  2012  la  valutazione  delle  prestazioni  delle  UdR  complementando  le  proprie considerazioni con un form di autovalutazione compilato dalle UdR (vedi allegato 1). 

Il criterio utilizzato per  la valutazione delle prestazioni e’ basato su fattori che  identificano  la missione del Centro: ovvero saper coniugare l’eccellenza scientifica con la capacità di valorizzazione esterna dei risultati delle ricerche. 

In sintesi trattasi dei seguenti criteri: 

Produttività scientifica (pubblicazioni su riviste o atti di convegni dei vari settori di competenza)  Capacità di inserimento in progetti di respiro nazionale ed internazionale  Livello di collaborazione con altre Unità di Ricerca del Centro  Livello di autofinanziamento raggiunto al di fuori della quota assegnata dall’ accordo di programma 

con la Provincia Autonoma di Trento  Deposito e concessione di brevetti, collaborazione con aziende e generazione di Spin‐Off  Trasferimento tecnologico 

 

 

 

  

Cluster Materiali e Interfacce 

Unità di ricerca: bio‐SINT 

L’unità  di  ricerca  Superfici  ed  Interfacce  Biofunzionali  (BioSInt)  del  CMM  è  impegnata  nel  settore  delle micro e nanotecnologie per la diagnostica molecolare. L’obiettivo principale riguarda lo studio e lo sviluppo di metodi,  tecniche, materiali e dispositivi  in  grado di :   a) di migliorare  la  comprensione di meccanismi molecolari che sono alla base di processi biologici fondamentali, anche coinvolti  in patologie quali il cancro e malattie neurodegenarative, b) di individuare nuovi sistemi di prevenzione e di diagnosi precoce. Il lavoro viene  svolto  in  collaborazione  sia  con  gruppi  di  ricerca  che  partner  industriali  e,  per  le  competenze interdisciplinari  sviluppate,  l’Unità  si  distingue  per  la  capacità  di  integrare  aspetti  tecnologici  con  quelli biologici di base ed applicativi.  

Nel corso dell’anno il personale dell’Unità è entrato a far parte del Laboratorio LaBSSAH nato da un accordo fra FBK, UNITN‐CIBIO (Centro Interdipartimentale per  la Biologia Integrata) e CNR‐IBF (Istituto di Biofisica) per  lo  sviluppo  di  un  core  tecnologico  che  offre metodologie  sperimentali  avanzate  che  includono  le nanotecnologie, la genomica, la bioinformatica, la proteomica e la biologia strutturale per una più efficace attività nel settore della biomedicina,  in particolare della diagnostica molecolare. Il Laboratorio è ospitato in FBK e la Fondazione assieme a UNITN e CNR hanno posto in condivisione la strumentazione, il personale e le risorse necessarie all’iniziativa 

bio‐SINT: High‐lights Tecnico‐Scientifici 

‐ In collaborazione con altre Unità del CMM è stato assemblato un prototipo come dimostratore di sistema integrato basato sulla rivelazione  in fluorescenza di proteine usando aptameri come strato biofunzionale. La parte di rivelazione è basata su detector SPAD, la parte di microfluidica e l’elettronica di controllo sono state assemblate nel prototipo (Progetto NAOMI). Tale prototipo è stato testato scegliendo come proteina di prova  la  trombina  ed utilizzando due metodi di  rivelazione  in  fluorescenza basati  sull’utilizzo o di un aptamero secondario marcato con un fluoro foro oppure un sandwich di anticorpi per  l’amplificazione del segnale. 

‐ Nell’ambito dello studio e sviluppo di sistemi microfluidici per la diagnostica genomica diversi risultati significativi sono stati ottenuti nel corso del 2012, come : 

 lo studio di diversi materiali a base silicio (silicio termico o PECVD) o polimerica, modificati funzionalmente  per ottenere caratteristiche morfologiche e chimiche opportune, per esempio la corretta densità di carica o idrofilicità. 

LOC a base silicio/Pyrex sono stati trattati superficialmente per isolare il DNA presente in omogenati di carne (manzo, cavallo, maiale) per analizzare la contaminazione da DNA esogeno in carne ad uso alimentare. La sensibilità dell’analisi è stata spinta fino ad individuare 1 parte su 10.000 di DNA di cavallo o maiale presenti in macinato bovino. 

E’ stata inoltre messa a punto una metodica per l’individuazione di patogeni respiratori (Streptococcus pneumoniae e Staphylococcus aureus) in LOC polimerici mediante on‐chip real‐time PCR multiplex. 

Un’ulteriore attività ha visto la preparazione di superfici con gruppi funzionali neutri, positivi e negativi per valutarne le interazioni con ribosomi/poliribosomi, al fine di ottenere microdispositivi  per la loro purificazione da fluidi biologici complessi.  

 ‐Caratterizzazione della struttura di poliribosomi. Mediante microscopia a  forza atomica è stata  risolta  la struttura  di  questi  complessi macromolecolari,  sede  della  traduzione  del  codice  genetico  nelle  proteine necessarie all’organismo.  Sono stati osservati poliribosomi di colture cellulari umane (MCF7) e di organismi inferiori  (C.  Elegans),  dopo  averli  purificati  secondo  il  peso  molecolare.  Utilizzando  programmi  di classificazione molecolare (Xmipp) le immagini acquisite sono state classificate secondo  forme elementari, a cui si cercherà nel proseguo di  attribuire una funzione biologica. 

Bio‐SINT : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista “Whispering gallery mode aptasensors for detection of blood proteins’ 

Studio ed analisi di materiali e sistemi di rivelazione ad alta sensibilità 

Journal of Biophotonics 

Encyclopedia of Nanotechnology, Springer, New York, chapter Nanostructured functionalized surfaces 

Materiali e processi di funzionalizzazione 

Enciclopedia Springer 

'One‐shot genetic analysis in monolithic Silicon/Pyrex microdevices' 

Sistemi miniaturizzati per analisi acidi nucleici 

Biomedical Microdevices 

 

La capacità di autofinanziamento extraAdP con la PAT dell’unità nel 2012 non si discosta significativamente rispetto a quella dell’anno 2011 che e’ inferiore alla media del Centro. 

Per quello che concerne  l’attivazione di nuovi progetti  finanziati nel corso del 2012 si registra  il progetto Newton finanziato dal MIUR. 

Per quanto invece attiene alla capacità di valorizzazione esterna delle ricerche dell’Unità non si evidenziano nel corso del 2012 significative attività. 

 Bio‐SINT: Motivazione   L’Unità di  ricerca bio‐Sint ha dimostrato nel  corso dell’anno 2012 una  continuità di  attività  in  linea  con quanto rilevato nell’anno precedente ponendosi come importante elemento di raccordo di competenze tra la dispositivistica micro e optoelettronica e le bio superfici. Il livello scientifico e’ buono, mentre il livello di sviluppo  di  nuova  progettualità,  autofinanziamento  e  di  valorizzazione  della  ricerca  non  e’  altrettanto soddisfacente  come  testimoniato  dall’assenza  di  prodotti  specifici  (brevetti,  accordi  di  trasferimento tecnologico etc..). Anche la capacità di sviluppo di nuova progettualità e’ limitata. Si ritiene che negli anni a venire  il  posizionamento  dell’  UdR  nell’ambito  del  nuovo  laboratorio  congiunto  LabSSAH  possa adeguatamente compensare questi ultimi fattori.           

  Unità di Ricerca: LISC  Il LISC è  il Laboratorio Interdisciplinare di Scienza Computazionale. Con  i supercalcolatori  in dotazione alla FBK,  i  ricercatori  del  LISC  effettuano  esperimenti  innovativi,  difficilmente  realizzabili  in  un  tradizionale laboratorio. Il LISC si occupa,  in particolare, di scienza dei materiali e di proprietà di molecole di  interesse biologico.  Svolge  anche  attività  di  trasferimento  tecnologico,  realizzando  codici  di  calcolo  scientifico commissionati da  aziende del  territorio.  Il  laboratorio  costituisce  inoltre un punto di  riferimento per  gli studenti universitari  interessati al super‐calcolo e svolge di conseguenza un  importante ruolo formativo. Il LISC  si  avvale  della  rete  informatica  della  FBK.  Per  affrontare  la  complessità  delle  simulazioni  fisico‐matematiche richieste nelle applicazioni del calcolo scientifico i ricercatori del LISC utilizzano, in particolare, il cluster di processori KORE ed il super‐computer AURORA. 

LISC : High‐lights 

Simulazione di spettri elettronici per analisi dei materiali 

L’attività riguarda lo studio di spettri elettronici di perdita di energia misurati in riflessione. Se il contributo del volume a questi spettri è ben descritto, non è così per il contributo della superficie. Nel corso del 2012 ci si è quindi concentrati sugli effetti di superficie, simulando gli spettri di perdita di energia di Si e Al sulla base di teorie esistenti in letteratura e investigando alcuni aspetti della teoria. 

Studio ab‐initio della crescita etero‐epitassiale di carburo di silicio con tecnica SuMBE.  

Questa attività teorico‐computazionale è stata sviluppata nell'ambito di un'area di  interesse facente parte dello  studio della dinamica degli  stati eccitati.  In particolare, abbiamo  studiato  la  crescita del  carburo di silicio, un materiale semiconduttore con pregevoli proprietà elettroniche e meccaniche con applicazione alla biomedicina, alla optoelettronica ed alla microelettronica, laddove il silicio cessa di funzionare a causa delle condizioni  di  lavoro  proibitive  (tipicamente  alto  flusso  radiativo,  alta  temperatura).  Nonostante  queste mirabolanti proprietà, il SiC ha trovato scarsa applicabilità e scarso peso nell'industria microelettronica o in altri ambiti dove il costo di produzione dei materiali è un parametro importante. Il SiC, infatti, non esiste in natura e pertanto viene prodotto artificialmente con costi realizzativi molti elevati e con metodi di crescita che  funzionano ad altissima  temperatura  (> 1100 K). La  realizzazione  sperimentale della crescita, portata avanti in collaborazione con il CNR‐IMEM di Trento, e la modellizzazione teorica, in collaborazione con UCL di Londra, hanno rappresentato un notevole esempio di cross‐fertilization tra metodi sperimentali e teorici.  

Cogeneratore basato su celle fotovoltaiche 

Il progetto  si pone  l’obiettivo di  realizzare un prototipo di  cogeneratore basato  su  celle  fotovoltaiche.  Il ruolo del LISC, in collaborazione con MTLab e REET, riguarda lo studio del contributo che la plasmonica può dare nell’incrementare l’assorbimento di luce da parte della cella. In particolare, a livello di simulazione si è esplorato lo spazio dei parametri che determinano l’efficienza di strutture plasmoniche deposte sul fronte della  cella  (dimensione delle particelle,  loro distribuzione  in dimensione, materiale  costitutivo  e  intorno dielettrico).  Sono state inoltre realizzate sperimentalmente strutture plasmoniche in Ag. Le loro proprietà ottiche sono state misurate da un lato e simulate a livello computazionale dall’altro. 

 

 

  

LISC : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista Monte Carlo Simulation of Secondary Electron Emission from Dielectric Targets 

Simulazione dell’emissione di elettroni secondari da materiali isolanti 

IOP JOURNAL OF PHYSICS. CONFERENCE SERIES (invited) 

A scattering view of the Bogoliubov‐de Gennes equations  

Teoria dello scattering  AIP CONFERENCE PROCEEDINGS 

Energy loss of electrons backscattered from solids: measured and calculated spectra for Al and Si 

Simulazione di spettri REELS  SURFACE AND INTERFACE ANALYSIS 

 Dal  punto  di  vista  di  nuova  progettualità  sviluppata  nel  corso  del  2012  vanno  segnalate  tre  importanti commesse di ricerca attivate con aziende Trentine come la Marangoni Pneumatici e la Far‐System. 

L’unità  LISC  collabora  attivamente  con  diverse  altre  unità  del  Centro  e  rafforzerà  ulteriormente  questa capacità nell’ambito del Progetto “Flagship Grafene” approvato a fine 2012. 

Il  livello di autofinanziamento per  il 2012 e’ migliorato  rispetto all’anno 2011  in  relazione all’attivazione delle commesse di cui sopra; commesse che hanno di fatto anche permesso l’attivazione di un percorso di valorizzazione della ricerca dell’unità LISC. 

LISC: Motivazione 

L’unità LISC nel corso del 2012 ha saputo interpretare il percorso delineato nel piano strategico di Centro, iniziando  un  virtuoso  percorso  di  attivazione  di  collaborazione  con  entità  esterne  atte  a  valorizzare  le proprie tematiche in un ambito piu’ applicativo senza al tempo stesso sacrificare la capacità di eccellere dal punto di vista scientifico. Tale percorso e’ particolarmente meritevole di segnalazione e apprezzamento da parte della Direzione  in quanto proveniente da un ambito scientifico di ricerca fondamentale non sempre facilmente coniugabile con obiettivi di valorizzazione esterna della ricerca. 

L’unità deve migliorare la propria capacità di intraprendere in proprio inziative scientifiche che la pongano parte  integrante di Progetti nazionali ed  internazionali; per  cio’ e’ essenziale  che  le proprie  competenze vengano  complementate  da  altre  di  taglio  piu’  sperimentale  provenienti  da  unità  del  CMM  o  altri enti/istituzioni scientifici esterni a FBK. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Unità di Ricerca: PAM 

L’attività  dell’UdR  è  basata  sulla  sintesi  e  la  caratterizzazione  di materiali  avanzati  per  applicazioni  che riguardano principalmente due settori: le energie rinnovabili e il bio‐medicale/salute‐sicurezza. 

PAM: High‐lights 

Settore applicativo dell’energia rinnovabile 

Le attività riguardano  la sintesi di materiali  innovativi  in film sottili di ossidi conduttivi e trasparenti (TCO) 

così come  l'esplorazione di nuove strategie per  il miglioramento dell’efficienza delle celle  fotovoltaiche al 

silicio  attraverso  il  fenomeno  di  “photon management.  La  ricerca  attuale  del  settore  si  focalizza  sulla 

sostituzione dell’indio, un materiale costoso e di scarsa disponibilità. In PAM‐SE, film sottili di TiO2 drogato 

con niobio sono stati sintetizzati con valori di resistività comparabili a quelli dell’ ITO.  

Per  il  secondo  tipo  di materiali  per  l’energia,  cosidetti  “photon managers”,  l’obiettivo  principale  era  di 

aumentare l'efficienza di conversione fotovoltaica di celle solari in silicio, tramite una strategia che si basa 

sull’allargamento della  frazione utile di  frequenze delle  radiazione solari che possono essere sfruttate da 

sistemi fotovoltaici.  

Settore applicativo bio‐medicale e salute/sicurezza 

Per  quanto  riguarda  il  settore  di  applicazione  bio‐medicale,  parte  della  Ricerca  svolta  ne  2012  è  stata 

dedicata  alla  conclusione  del  progetto  NanoSmart.  Questo  progetto  trattava  dello  sviluppo  di  nano‐

materiali  con  funzione di  trasportatori di  farmaco,  in particolare nella  terapia  anti‐tumorale.  Sono  state 

trattate  delle  nanoparticelle  metalliche  (NPM)  per  conferir  loro  appropriate  funzionalità  di  selettività 

rispetto al tessuto tumorale e per aumentare l’efficienza del rilascio del farmaco. Nano‐materiali ibridi del 

tipo CNT/Au sono stati studiati e presentano un’alternativa alle NPM. Sono stati prodotti  in forme stellari 

funzionali sia per il trasporto di farmaco che per il bio‐imaging. 

Un  altro  sforzo  svolto  nel  2012  è  stato  nello  studio  di  sistemi  a  base  carbonio:  diamante  e  polimeri. 

Superfici di diamante  sono  state  trattate  chimicamente  in diversi processi di ossidazione,  in vista di una 

potenziale applicazione nella bio‐sensoristica. 

Una parte dell’attività di PAMSE è stata dedicata al trattamento delle superfici polimeriche (policarbonato) 

per la modifica delle proprietà di bagnabilità per ambiti applicativi sulla salute e sicurezza.  

NANOPARTICELLE FUNZIONALIZZATE PER LA BIO‐MEDICINA (PROGETTO NANOSMART) 

 

Nanoparticelle di oro sono state prodotte e sono stati fatti esperimenti per lo studio del rilascio del farmaco 

da queste NP. La cinetica del rilascio è stata stimata usando la fluorescenza delle molecole del farmaco. Gli 

esperimenti sono stati  fatti su cellule  incubate con  le NP di oro  funzionalizzate.  I  risultati ottenuti hanno 

confermato la possibilità di rilevare il rilascio di farmaco dalle NP internalizzate nelle cellule.  

 MATERIALI OSSIDI E NANO‐OSSIDI DROGATI PER L’ENERGIA SOLARE 

Quest’ attività è stata  iniziata nel progetto “OxiSolar” (finanziato da Caritro e concluso  in dicembre 2011) 

con lo sviluppo di film di TiO2 drogati con ioni di terra rara. Nel 2012, si è proseguito in questo ramo della 

ricerca, esplorando  lo  stesso  tipo di drogaggio ma  in nuove matrici: ZnO e Al2O3.  Sono  state  studiate  le 

proprietà di  fotoluminescenza di questi sistemi prodotti usando un materiale di basso costo come ZnO e 

per ampliare le possibilità di impiego in intervalli di lunghezza d’onda non ancora esplorate per il fenomeno 

di down‐shifting (in matrice Al2O3). Lo studio di quest’ultimo sistema consente di capire il meccanismo del 

down‐shifting usando il neodimio. 

Inoltre,  la  linea  di  ricerca  basata  sull’uso  di  ossidi  di  largo  gap  ottico  e  drogati  per  ottenere  ossidi 

trasparenti e conduttivi è stata estesa a  (i) ZnO drogato con alluminio  (AZO) e  (ii) ossidi nano strutturati 

prodotti  in  processi  ibridi usando  il plasma  a bassa pressione  e processi  chimici  in  soluzioni  liquidi. Nel 

primo caso, dei film di AZO sono stati prodotti e sottoposti ad annealing in idrogeno. La resistività minima 

ottenuta  con questo  trattamento è di 10‐3 .cm,  con una densità di  cariche di 4x1020  cm3. Nel  secondo 

caso, dopo essere stati cresciuti  film di Ti con  la  tecnica dello sputtering, questi  film sono stati trattati  in 

soluzioni  elettro‐chimiche  per  produrre  dei  nanotubi  di  TiO2.  Questi  materiali  sono  stati  prodotti  in 

collaborazione con  l’Università P. & M. Curie  (Parigi). Questo  lavoro, di carattere esplorativo necessita di 

ulteriore  approfondimento  per  un  miglior  controllo  del  drogaggio  dei  nanotubi  e  delle  proprietà 

dell’interfaccia nanotubi/substrato.  

MATERIALI A BASE CARBONIO:  

Nano strutture ibride CNT/Au: 

La ricerca dell’Unità relative allo studio dei materiali vettori di farmaco ha portato su nuovi aspetti con l’uso 

di materiali ibridi di tipo nanotubi di carbonio‐oro (CNT/Au) in alternativa alle nano‐particelle metalliche. I 

CNT/Au offrono una maggiore capacità di immagazzinamento del farmaco. La presenza dell’oro facilita la 

localizzazione dei nanotubi di carbonio nelle cellule o quando essi sono dispersi nei tessuti. Inoltre, l’oro 

permette un rilascio “on‐demand” del farmaco grazie alla possibilità di riscaldamento locale. Quest’attività 

si è svolta principalmente in collaborazione con DIMTI‐Biotech (Trento) e IMEM‐CNR (Trento). 

Polimeri trattati con nanostrutture metalliche: 

Si  sono modificate  superfici  di  policarbonato  con  processi  al  plasma  e  integrazione  di  nano‐particelle 

metalliche, conferendo loro una proprietà di super‐idrofilicità (5° di angolo di contatto con l’acqua) e anti‐

appannamento.  Il  lavoro  si  è  svolto  in  collaborazione  con  l’Università  di  Verona‐Facoltà  di  Medicina‐

Chirurgia.  E’  stata  depositata  una  domanda  di  brevetto  sulla  base  dei  risultati  che  sono  di  potenziale 

interesse per la produzione di visiere e occhiali di sicurezza e strumenti ospedalieri. 

 

 Diamante: 

Studi di funzionalizzazione sono stati condotti per dimostrare la fattibilità di ossidazione della superficie del 

diamante. Questo è di importanza primordiale, considerando le proprietà di stabilità dei diversi legami tra il 

carbonio e l’ossigeno. I risultati di questi trattamenti sono importanti nel settore del bio‐sensing. 

PAM : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista Multifunctional  branched  gold‐carbon nanotube hybrid  for  cell imaging and drug delivery. 

Preparazione di nanoparticelle ibride costituite  da  oro‐nanotubi  di carbonio e  testing per  il  trasporto e rilascio  del  farmaco  anti‐cancro    a base  di  doxorubicina,  usando  una linea di cellule del polmone. 

 LANGMUIR.  2012.  Vol.  28. [131801], p.15900 

 Structural  and  near‐infra  red luminescence properties of Nd  ‐ doped TiO2 films deposited by RF sputtering. 

 Studio  della  crescita  di  film  di  TiO2 drogati  per  la  funzione  di  “photon down‐shifting” dall’UV al NIR‐IR. 

 JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY. 2012. Vol. 22. [119201], p. 22424  

 Cell adhesion to PEEK treated by plasma  immersion  ion implantation and deposition  for active medical implants. 

Trattamento di polimeri per applicazione nei dispositivi attivi impiantabili nel corpo umano. Il trattamento è atto a favorire la preparazione di incapsulamenti senza l’uso di adesivi, via auto‐adesione polimer‐polimero. 

 PLASMA  PROCESSES  AND POLYMERS.  2012.  Vol.  9. [119409], p. 355 

 

Nel  corso  dell’anno  2012  sono  state  attivate  delle  collaborazioni  finanziate  nell’ambito  di  progetti coordinati da altre UdR del CMM, come il progetto ISC‐PV (MTLab) e il Progetto Europeo EDEN. Accanto a questi progetti e’ stato siglato un accordo di collaborazione con  l’azienda Prysmiam S.p.A,  il Progetto EU RESTATE e l’unità e’ stata inserita nella Flagship Graphene. 

La capacità di autofinanziamento dell’ unità PAM per il 2012 e’ inferiore rispetto all’anno 2011 e al di sotto della media del Centro. 

Per quanto concerne  la capacità di valorizzazione dei risultati della ricerca, vanno segnalate tre  invention‐notice per brevetti. 

PAM: Motivazione 

L’unità  PAM  svolge  attività  nel  settore  dei  plasmi,  della  funzionalizzazione  delle  interfacce  e  delle nanoparticelle, attività scientifiche che generalmente rappresentano buon collegamento tra una ricerca di tipo  fondamentale e quella di  tipo piu’ applicativo.  Il  livello scientifico  registrato nel corso del 2012 e’ di buon livello, ma l’Unità come già evidenziato nell’anno precedente, mostra difficoltà ad attivare significativi interventi progettuali  in proprio e a posizionare  il proprio  livello di autofinanziamento verso  la media del Centro. La maggioranza dei progetti  finanziati e attivati nel 2012 sono  infatti coordinati da altre UdR del CMM. Su questo punto la Direzione auspica una decisa azione migliorativa nel corso del 2013. 

  

 

Unità di Ricerca: MinaLAB 

L’unità di ricerca MiNALab del centro Materiali e Microsistemi della Fondazione Bruno Kessler sviluppa e applica  tecniche  scientifiche di analisi  superficiali e metodologie per  la  caratterizzazione dei materiali  su scala micro  e  nano.  L'obiettivo  principale  è  quello  di  strutturare  e  sviluppare  una  ricerca  strettamente legata  alla  strumentazione  analitica, ma  anche  concentrata  su  temi  di  ricerca  relativi  alla  scienza  delle superfici,  in  collaborazione  con  i  partner  sia  interni  che  esterni  alla  Fondazione.  Le  attività  dell'unità possono essere riassunte come segue: 

sviluppo di un autonoma attività di ricerca focalizzata su gli strumenti analitici  gestione delle infrastrutture e delle competenze analitiche presenti in FBK.  sviluppo ed applicazione di metodologie analitiche e relativa strumentazione  miglioramento  delle metodologie  analitiche  e  capacità,  anche  attraverso  la  creazione  di  reti  e 

collaborazioni esterne  sostenere l'attività di ricerca delle altre unità di ricerca interne;  sostenere  le aziende necessitano di caratterizzazione dei materiali o coinvolte nella produzione di 

apparecchiature di analisi attraverso servizi di consulenza ed azioni di innovazione.  

MiNALab fa in oltre parte e contribuisce in modo fondamentale a gestire un'infrastruttura di analisi che si propone di  focalizzare e  collegare  risorse e  competenze analitiche presenti  sul  territorio  in  comune  con l’Università di Trento (TNLabs; www.tnlabs.eu). 

MinaLAB : High‐lights 

Attività di ricerca analitica su USJ 

La presente attività già  in corso nell’unità ha visto un primo rilevante  incremento all’interno del progetto Europeo  I3 ANNA,  inserita come specifica tematica di ricerca. L’attività  in questo tema si è ulteriormente  rafforzata negli ultimi  tre anni grazie al contributo  fattivo di uno studente di dottorato ed una posizione post‐doc relativa al progetto DART  finanziata da un progetto Marie Curie Cofund  (European commission‐PAT).In  particolare  ivi  è  stato  un  salto  di  qualità  non  solo  dei  risultati ma  dell’approccio  stesso  della tematica  arrivando  ad  impostare  tematiche  di  ricerca  guidate  dal  gruppo  anche  se  afferenti  ad  una tecnologia di punta della microelettronica di ultima generazione. 

Gli specifici temi di ricerca hanno riguardato: Lo sviluppo di giunzioni ultrasottili tramite Plasma Immersion Ion  Implantation (PIII) per nodi tecnologici  inferiori ai 22nm; studio della Transient Enanched Diffusion su giunzioni Ultrasottili  di  tipo  n  ottenute  con  elevati  drogaggi  di  Arsenico;  formazione  di microcristalli  di Areneolite  superficiali;  studio  dei  processi  di  attivazione  e  deattivazione  in  USJ  tramite  l’integrazione complementare di diverse  tecniche  analitiche.  I  risultati hanno  fatto  registrare pubblicazioni di  rilievo  e presentazioni  a  congresso.  Le pubblicazioni MiNALab  in questa  tematica  sono  state più di 1/3 di quelle totale dell’unità registrate nel 2012. Nel corso del 2013 è prevista la realizzazione della tesi del dottorando coinvolto e  la  realizzazione del  rapporto conclusivo del progetto DART.  Il principale partner  industriale è stato Applied Material, coinvolta  in questa tematica  in altri settori di frontiera della scienza dei materiali, con il quale è in fase di discussione l’eventuale evoluzione della collaborazione. L’attività è stata coordinata 

 da  Damiano  Giubertoni  coadiuvato  da  altri  colleghi  del  gruppo  (Gennaro,  Pepponi,  Vanzetti)  ed  il coinvolgimento full time del Dottorato Evgeny Demenev e del Post Doc Florian Meirer. 

Research on protective coating 

I progetti Zuani e Made in Italy ha dato un impulso decisivo a questa tematica aprendo un nuovo settore di applicazione di estremo interesse per le competenze analitiche dell’unità. In connessione con l’unità PAM‐SE l’attività è stata contraddistinta da una forte compartecipazione industriale e da una attività focalizzata all’innovazione ed alla ricerca e sviluppo focalizzata sul prodotto industriale. 

In particolare il progetto Zuani relativo ai coating funzionali si è concluso in modo oltremodo positivo.  

Il  progetto  è  stato  finalizzato  alla  individuazione  di  un  specifico  rivestimento,  con  proprietà  di  alta resistenza  all’usura  nella  lavorazione  del  legno,  e  della  tecnologia  più  adatta  per  la  produzione  di  tali materiali  in  forma di  film sottili  (di spessori  inferiori ai 2‐3 micron). Attraverso  tecniche di analisi si sono testati  vari processi  al  fine di  trovare  il  rivestimento ottimale di  specifici  inserti per utensili  fabbricati  e commercializzati dalla ditta Zuani, al fine di conseguire un notevole miglioramento dei prodotti. Continua l’attività di collaborazione con  la ditta Lafer  in questo settore, cosi come sono stati riscontati nuovi casi di service su questa tematica. Nuove progettualità collegate a realtà industriali sono in via di elaborazione per l’anno 2013.   Si  segnala  infine che  l’attività può costituire un  forte asset del centro per un contributo di primo piano al Polo di Mecatronica in sviluppo a Rovereto. 

Food Bio‐Chemistry 

Nel  corso  del  2012 MiNALab  ha  visto  il  consolidarsi  dell’attività  di  ricerca  e  sviluppo  in  ambito  food‐biochemistry  secondo  un  approccio  multidisciplinare  espressamente  concepito,  che  riguarda  la combinazione di competenze di  tipo statistico avanzato e sperimentali relativamente alla spettroscopia e spettrometria di massa. In questo ambito è stato firmata una convenzione tra i Dipartimenti di Informatica e di Biotecnologie dell'Università di Verona e  l’unità di ricerca MiNALab per collaborare a studi  in ambito biotecnologico  e  microbiologico,  con  particolare  riferimento  al  settore  agroalimentare  e  delle  scienze dell'alimentazione e della salute. In questo contesto, l’attività si è focalizzata sullo studio del ruolo di diversi ceppi di  lievito nella formazione dei profili aromatici di vini dolci DOP tramite  il progetto   YeS‐Aroma (The effect  of  yeast  strains  on  the  aromatic  profiles  of  typical  Italian  Passito  style  wines  through  PTR‐MS combined with FTIR spectroscopy and data mining). In collaborazione con i ricercatori di genetica agraria, si è  inoltre  sviluppato  un  approccio multidisciplinare  per  la  caratterizzazione  tramite  spettroscopia  e  data mining della sovra e sottoespressione genica in sistemi vegetale modello. In collaborazione con l’Università di  Padova,  Dipartimento  di  Agronomia  Ambientale  e  Produzioni  Vegetali,  sono  state  condotte  analisi statistiche multivariate  per  la  caratterizzazione  fisico‐chimica,  tramite misure  spettrofotometriche  e  di accumulo d’olio, della maturazione di olive appartenenti a cultivar DOP. I risultati sono stati  inclusi  in una tesi di dottorato discussa presso il suddetto Dipartimento. 

 

 

 

 

  

 

MinaLAB : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista Formation of arsenolite crystals at room temperature after very high dose arsenic implantation in silicon 

Material and Processes for USJ  APPLIED PHYSICS LETTERS (ISSN:0003‐6951), pp. 232107‐ 232104 vol. 101, 2012 

A multivariate statistical analysis approach to highlight molecular processes in plant cell walls through ATR FT‐IR microspectroscopy:  the role of the alpha‐expansin PhEXPA1 in Petunia hybrida 

Statistica multivariate applicata a tecniche analitiche spettroscopiche in ambito biochimico 

VIBRATIONAL SPECTROSCOPY (ISSN:0924‐2031), 2012 

Compatibility study of Ti and Ge2Sb2Te5 for phase‐change memory applications 

Materiali per memorie di fase  RADIATION EFFECTS AND DEFECTS IN SOLIDS (ISSN: 1042‐0150), pp. 487‐495 vol. 167, n. 7, 2012 

 

Dal  punto  di  vista  di  nuovi  Progetti  finanziati  attivati  nel  corso  del  2012  l’Unità  e’  presente  in  attività perlopiu’ coordinate da altre Unità del CMM come ad esempio i Progetti ISC‐CPV ed ERG, questa fattualità e’ rilevabile dal livello di autofinanziamento dell’ Unità che per il 2012 si pone come per il 2011 al di sotto del livello della media di Centro. 

Dal punto di vista della valorizzazione dei prodotti della ricerca per il 2012 non sono registrate domande di brevetto, mentre sono attivi alcuni contratti di ricerca con Aziende nell’ambito della legge 6 della Provincia Autonoma di Trento. 

MinaLAB : Motivazione. 

L’Unità MinaLAB  svolge  la propria attività perseguendo  sia un proprio  sviluppo  scientifico che  svolgendo attività  di  servizio/supporto  di  caratterizzazione  chimico‐fisica  per  altre  UdR  del  Centro  e  enti/aziende terze. Questa  fattualtà  intrinseca  pone  l’Unità  come  ibrido  tra  unità  prettamente  scientifica  e  unità  di servizio. L’unità  sta procedendo nel percorso di  riconversione delle proprie attività analitiche che  stanno riposiziondosi dalla tematica storica della microelettronica alle nuove nel settore delle scienze della vita e dell’ambiente. 

Il livello di produttività scientifica del 2012 e’ di buon livello, cosi’ come e’ apprezzabile lo sforzo dell’unità nell’attivazione  di  contratti  di  ricerca  in  ambito  legge  6.  Al  contempo  in  relazione  alla  dotazione  di strumentazione disponibile e allo spessore scientifico disponibile, la Direzione ritiene ancora insufficiente la capacità  di  inserimento  dell’  Unità  in  contesti  scientifico‐applicativi  di  ampio  respiro  e/o  spessore internazionale, come ad esempio  le attività  relative ai progetti  in ambito Europeo e/o con grandi gruppi industriali. Questa debolezza  si  riflette anche nella modesta capacità di attrazione di  finanziamenti extra AdP. Su questo punto la Direzione auspica una decisa azione migliorativa già a partire dal 2013, cosi’ come si attende una maggiore incisività nell’azione di valorizzazione della ricerca attraverso brevetti. 

 

 

  

 

Cluster Dispositivi e Microsistemi 

Unità di Ricerca : APP 

L’unita APP  è  attiva nella  ricerca della  fotonica, del  fotovoltaico  e delle  energie  rinnovabili.  Il  silicio  è  il materiale  fondamentale e dominante  sia per  la micro‐elettronica  sia per  il  fotovoltaico ed è per questo motivo di  centrale  importanza per  la  ricerca  in questi  ambiti. APP  è  attivo nella  ingegnerizzazione delle proprietà del silicio su scala nano‐metrica e micrometrica.  In questo modo si  riesce a ottenere proprietà ottiche  lineare  e  non‐lineari  assenti  nel  silicio  bulk.  Inoltre  l’ingegnerizzazione  su  scala  nanometrica permette anche di modificare altri parametri rilevanti per  le proprietà termo‐elettrici come  il coefficiente Seebeck o  la  conducibilità  termica. Questi materiali  innovativo  sono poi  studiati  sviluppando processi di fabbricazione e realizzando prototipi di dispositivi per valutare possibile benefici per nuovi dispositivi negli vari campi applicativi. 

APP : High‐lights 

‐Nanocristalli di silicio per PV 

L’unita APP  insieme con  i altri partner del progetto Europeo Lima FP7‐248909 è riuscita a mostrare che  la deposizione di un strato contenendo nano‐cristalli può effettivamente aumentare efficienza di celle solari in silicio. Per la specifica tecnologia studiata al interno del progetto l’efficienza aumenta da 18.3% a 18.9%. Una  attenta  analisi  mostra  che  l’  aumento  della  efficienza  è  dovuto  da  una  parte  da  una  migliore passivazione  della  superficie  diminuendo  la  ricombinazione  di  portatori  in  superficie  e  dalla  altra  parte dovuto alla conversione di  fotoni dalla parte UV blue dello spettro solare nella parte  rossa  in quale celle solari a silicio cristallino mostrano il massimo di conversione. Il risultato e da importanza sia tecnologica sia scientifica  in  quanto  l’aumento  è  raggiunto  tramite  una  modifica  piccola  rispetto  allo  processo  di fabbricazione e non richiede investimenti drastici in termini di macchinare nuovi da aggiungere nella linea di  fabbricazione.  Il progetto  sara’ presentato   nel prossimo numero di Photonics and Organic Electronics  Newsletters della commissione europea sotto “FP7 Project success stories”. 

‐Processi non‐lineari ottici in “strained silicon”.  

In collaborazione con  Il Dipartimento di Fisica UniTN e  l’università di Brescia  l’unita’ APP studia da alcuni anni le proprietà ottiche non‐lineare di silicio con il reticolo cristallino deformato tramite stress.  Dovuto a questa deformazione si ottiene  coefficienti elettro‐ottici (chi2) simile a quelli del LiNbO3 uno dei materiali piu’ importanti per la fabbricazione di dispositivi ottici non‐lineari  e dispositivi elettro‐ottici.   Alla fine del anno  2011  (advance  on‐line  publication  dicembre  2011)    e  inizio  del  anno  2012  questo  lavoro  e  stato pubblicato in Nature Materials ed una altra pubblicazione strettamente collegato al primo lavoro, in quale si spiega come misurare  lo strain al  interno delle guide tramite spettroscopia Raman e stato pubblicato  in Semiconductor  Science  and  Technology  Vol.  27.  Questo  secondo  lavoro  e’  stato  scelto  dalla  rivista “Europhysics  News”  (Volume  43(5))    per  la  Highlights  section  che  presenta  i  lavori  piu’  significativi pubblicato  in  rivista  scientifiche  europee.  Durante  l’anno  2012  lo  stesso  gruppo  di  lavoro  ha  potuto dimostrare  che  lo  stesso  effetto  permette  di  generare  radiazione  nel  NIR  (e  potenzialmente  nel  THz) tramite difference‐frequency generation (DFG). 

 

 

 

  

 

‐ vertical coupled wedge resonator 

Dovuto ai limiti nella tecnologia a disposizione al interno di FBK l’unita APP ha gia’ qualche anno fa iniziato ad  esperimentare  e  sviluppare  un  schema  in  quale  circuiti  fotonici  sono  costruito  su  piu’  di  un  livello. Questo schema a vantaggi e svantaggi.  I vantaggi principali sono  la possibilità di accoppiare risuonatori e guide  senza  litografia  molto  spinta  e  la  possibilità  di  formare  cosiddetti  risuonatori  “freestanding”  di particolare  interesse per applicazioni nella opto‐meccanica.    In oltre  il  fatto di mettere una guida sotto  il risuonatore  permette  di  selezionare  il modo  radiale  a  quale  accoppiarsi  e  a  lavorare  sulla  struttura  del bordo del risuonatore senza  disturbare la interazione guida risuonatore un argomento su quale APP inizia a lavorare durante  l’ anno 2012. Nel maggio del 2012  in Nature Photonics   6 un gruppo di  ricercatori del Caltech, USA pubblica uno articolo  importante su  risuonatori con  fattori di qualità molto elevato.     Nello stesso  periodo  APP  riesce  a  portare  questo  concetto  ancora  avanti  dimostrando  l’integrazione  guide risuonatore. Il lavoro e’ stato pio nella seconda metà del anno 2012 pubblicato in OPTICS EXPRESS. Benché APP  in  questo  caso  non  è  riuscito  a  pubblicare  in  una  rivista  di  altissimo  prestigio,  l’esempio mette  in mostra la capacita’ di confrontarsi con i gruppi  piu importanti nella fotonica e evidenzia che in alcuni casi 

riusciamo anche avere un leggere vantaggio nello sviluppo di nuove tecnologie e strutture. 

APP : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista Two‐dimensional micro‐Raman mapping of stress and strain distributions in strained silicon waveguides.  

Mappatura di strain al interno di guide SOI. Fotonica 

SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY. 2012. Vol. 27.  (IF 1.723)  

A fully integrated high‐Q Whispering‐Gallery Wedge Resonator. 

Micro‐risuonatori integrati con guida per alti Q.  Fotonica 

OPTICS EXPRESS. 2012. Vol. 20. (IF 3.587) 

Modeling of silicon nanocrystals based down‐shifter for enhanced silicon solar cell performance. 

Aumentare l’efficienza di celle solari in silicio con nano‐cristali di silicio. PV 

JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 2012. Vol. 111. (IF 2.168) 

 

Per quanto  riguarda  l’apertura di nuovi Progetti  finanziati nel  corso del 2012  l’ Unità concorre  in diversi progetti coordinati da altre UdR del CMM e Uni‐TN, essi sono  il progetto con ERG (TSICA),  il progetto  ISI‐CPV e il progetto SICA. 

La capacità di autofinanziamento 2012 e’  in  linea con quella dell’anno precedente, e  in  linea con  la media del Centro CMM. 

Dal  punto  di  vista  della  capacità  di  valorizzazione  delle  attività  di  ricerca,  l’unità  APP  nel  2012  non  ha all’attivo domande  di brevetto ;  ha  invece  contribuito  in maniera  sostanziale  all’attività di  ricerca  con  il consorzio TSICA (Gruppo Industriale ERG). 

 

 

 

 

 

  

APP : Motivazione 

L’unità APP, pur presentando una dimensione critica ben al di  sotto della media delle UdR del CMM, ha svolto nel corso del 2012 un’eccellente attività di ricerca nei settori di propria competenza. Analogamente a quanto  fatto  in passato,  l’unità ha parzialmente compensato  la propria dimensione crirtica per mezzo di una  efficace  strategia  do  collaborazione  con  altre  UdR  del  Centro  e  con  il  Dipartimento  di  Fisica  dell’ Università di Trento. Questa strategia ha prodotto significativi risultati scientifici permettendo al contempo di mantenere un adeguato livello di autofinanziamento anche per il 2012. La Direzione auspica, già a partire dal 2013, una piu’ incisiva azione di collaborazione con altre unità del Centro indirizzata allo sviluppo di veri e propri dimostratori tecnologici nel settore della fotonica integrata. 

 

Unità di Ricerca : bio‐MEMS 

L’unità di  ricerca BioMEMS,  svolge  attività nella  realizzazione di  sistemi  integrati per  l'analisi  cellulare  e nello  sviluppo di  tecnologie abilitanti  l’elettronica  flessibile. Nel primo  caso  l’interesse è  focalizzato  sulla progettazione  di  un  sistema  completo  per  lo  screening  tossicologico  su  colture  cellulari  in  condizioni  di microgravità.  In  estrema  sintesi,  dopo  avere  consolidato  negli  anni  le  tecnologie  per  sensori  e  singole componenti microfluidiche, è stato intrapreso un percorso rivolto alla realizzazione di un sistema completo per effettuare analisi automatizzate 

bio‐MEMS : Principali Risultati Scientifici 

‐Compatibilmente  agli  obiettivi  prefissati,  nel  2012  sono  stati  finalizzati  i  primi  prototipi  di  sistemi  per l’analisi  farmacologica  di  colture  cellulari  in  condizioni  di microgravità.  Lo  scopo  finale  e  l’aspetto  più innovativo è sviluppare un sistema implementabile in missioni spaziali, dove l’assenza di gravità costituisce un fattore peculiare per lo studio della vitalità di cellule sottoposte a stimoli biochimici.  

Nella  sua  versione  attuale  (al  Dicembre  2012)  il  sistema  è  costituito  da  strutture microfluidiche  per  il dosaggio  di  campioni  di  farmaci  e  il  confinamento  delle  cellule  e  da  un  sistema  di  controllo  per  il mantenimento delle  condizioni di vitalità  cellulare nel medio‐lungo  termine.  La  rivelazione dello  stato di vitalità  viene determinato  tramite  l’analisi biochimica  (con  sensori elettrochimici) e morfologica  (con un sistema  integrato per  l’acquisizione di  immagini) delle singole cellule. Nel 2013 è prevista  la realizzazione del dimostratore finale con il coinvolgimento di imprese operanti nel settore Spazio e della strumentazione.  

‐  Il  secondo  importante  obiettivo  ha  riguardato  lo  sviluppo  di  tecnologie  orientate  alla  realizzazione  di dispositivi  su  substrati  flessibili. Durante  il  periodo  in  esame  sono  stati  selezionate  le  tecnologie  per  la fabbricazione  di  dispositivi  su  Silicio  sottile  (2‐10  um),  per mantenere  una  buona  compatibilità  con  le tecnologie  microelettroniche  e  per  assicurare  una  sufficiente  flessibilità  nell’implementazione  dei dispositivi  su  substrati  polimerici.  Le  tecnologie  sviluppate  hanno  consentito  di  realizzare  sensori  e dispositivi  su  film di  silicio, e  sono  stati  valutati differenti approcci per  il  loro  trasferimento  su  substrati polimerici dove potrà essere integrato il sistema di interconnessioni elettriche.  

Le tipologie di dispositivi  studiati in questo ambito hanno riguardato sensori di forza e sistemi integrati per l’energy  harvestig  basati  sul  principio  termoelettrico.  I  primi  sono  stati  realizzati  nell’ambito  di  una collaborazione  di  ricerca  con  l’Università  di  Friburgo  per  la  realizzazione  di  intefaccie  aptiche, mentre  i sistemi  integrati  per  l’energy  harvesting  sono  stati  sviluppati  in  collaborazione  con  l’Università  di  Santa Catarina (Brasile). 

 L’analisi delle proprietà meccaniche è stata svolta in collaborazione con il Politecnico di Milano: sono state progettate e fabbricate strutture di test per valutare le caratteristiche e le prestazioni di dispositivi flessibili, a seguito di stress meccanici.   

‐In collaborazione con un importante industria italiana nel settore spazio è stato rinnovato un contratto di collaborazione  rivolto  alla  caratterizzazione  di  sensori  di  flusso  (Mass  Flow  Sensor)  realizzati  in  FBK  per applicazioni nei  sistemi di propulsione  satellitari nell’ambito di un  contratto di un’industria operante nel settore  spazio.    I  dispositivi  che  costituiscono  il  “core”  dei mass  flow  sensor  che  controllano  i  cold  gas microthruster sul satellite della missione GAIA. Il contratto consentirà alla company  l’accesso esclusivo ad ulteriori commesse in missioni spaziali ed a FBK di accedere a nuovi contratti di produzione. 

bio‐MEMS : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista L. Odorizzi, C. Ress, C. Collini, E. Morganti,  L.  Lorenzelli,  N. Coppedè,  A.  B.  Alabi,  S. Iannotta,  E.  Cazzanelli,  L. Vidalino,  P.  Macchi,  An integrated  platform  for  in  vitro single‐site  cell  electroporation: Controlled  delivery  and electrodes functionalization 

Lab on Chip  per analisi tossicologiche  su cellule 

«SENSORS AND ACTUATORS. B, CHEMICAL», vol. 2012, n. 170, 2012, pp. 182 ‐188 

A. Adami, R. S. Dahiya, C. Collini, D.  Cattin,  and  L.  Lorenzelli, POSFET  touch  sensor  with CMOS  integrated  signal conditioning electronics  

Sensori tattili CMOS per applicazioni in robotica 

«SENSORS AND ACTUATORS. A, PHYSICAL»,  vol.  188,  2012,  pp. 75 ‐81  

R. S. Dahiya, A. Adami, C. Collini, L.  Lorenzelli,  Fabrication  of Single  Crystal  Silicon  Micro‐/Nanostructures  and transferring  them  to  Flexible Substrates  

Flexible electronics  «MICROELECTRONIC ENGINEERING», vol. 98, 2012, pp. 502 ‐507 

 

Per quanto riguarda nuovi progetti  finanziati e attivati nel corso del 2012 vanno segnalate  le significative partecipazioni  in  ambito  Europeo  attraverso  i  progetti  I‐MILK,  CONTES  (coordinato  dell’Unità)  e Flexesensotronic, nonche’ il contratto industriale relativo al progetto MFS‐2012‐1. 

I nuovi progetti hanno permesso all’ Unità di mantenere nel 2012 un discreto livello di autofinanziamento, che se pur ridotto rispetto ai dati del 2011, pone l’Unità allineata alla media del Centro CMM. 

Le  attività  di  valorizzazione  dei  prodotti  della  ricerca  del  2012  sono  riconducibili  alla  domanda  di  un brevetto sulla commessa Astralab. 

bio‐MEMS: Motivazione 

L’unità bio‐MEMS e’ stata impegnata nel corso del 2012 in un percorso di riposizionamento strategico delle proprie competenze e attività dal settore relativo all’analisi cellulare per applicazioni nella salute umana a quelle relative all’ambito agro‐alimentare. Il processo e’ stimolato dall’evidenza della oggettiva difficoltà di 

 sviluppo delle ricerche in un ambito caratterizzato da forte competizione internazionale, complessa catena del  valore  e  lunghe  procedure  di  qualifica  dei  dispositivi  per  l’uso  umano.  L’unità  ha  saputo  affrontare questa sfida individuando da un lato l’agro alimentare quale settore dove re‐indirizzare le proprie ricerche, e dall’altro aprire un nuova linea di ricerca nell’ambito dell’elettronica flessibile; ambito dove esistono delle forti sinergie con la bio‐sensoristica. Il livello scientifico prodotto nel 2012 e’ di buon livello, cosi’ come lo e’ la capacità di autofinanziamento; spazi di miglioramento si ravvedono nella capacità di valorizzare i risultati della ricerca, che scontano una debole strategia di collegamento con gli utenti finali delle proprie ricerche. 

Unità di Ricerca: MEMS 

L’unità di ricerca MEMS sviluppa le proprie attività di ricerca nei settori della dispositivistica miniaturizzata che  comprende  sia  il  settore  dei  dispositivi MEMS  cosi’  come  i  rilevatori  di  radiazione  criogenici  che  i recuperatori di energia (Harvester). 

Una  parte  consistente  dell’attività  e’  indirizzata  alla  dispositivistica MEMS  perle  Radio  Frequenze  (RF‐MEMS). Durante  il 2012  l’UdR ha  seguito 8 progetti di  ricerca e  sviluppo e 6 commesse di  service. Gran parte dell’attività del gruppo è stata svolta all’interno di progetti di ricerca co‐finanziati.  In aggiunta sono state  seguite  attività  di  ricerca  interne  volte  a  preparare  nuovi  sviluppi  e  a  provare  nuove  idee.  La maggioranza dei progetti seguiti hanno visto una forte collaborazione con altri centri di ricerca, nazionali ed europei. 

Nell’ambito dei contratti di ricerca sono stati progettati ed  fabbricati 32  lotti di wafer e altri 7 sono stati realizzati nell’ambito di commesse dirette. 

MEMS : High‐lights del 2012. 

‐Raggiunti  i 5 anni di  funzionamento continuo di un  switch di  tipo ohmico. Nell’ambito del progetto ESA Redundancy è stato possibile dimostrare che alcune tipologie di switch realizzati con la tecnologia RF MEMS di FBK possono funzionare in modo continuo per 5 e più anni. Questo risultato è significativo perché apre la strada ad applicazioni che richiedono alta affidabilità come ad esempio  i sistemi  impiegati nei satelliti, ma anche quelli in ambito industriale e della sicurezza. Inoltre questo risultato rafforza l’evidenza ottenuta da altri gruppi di ricerca che processi di fabbricazione basati sull’uso di metalli nobili come l’oro sono adatti per la realizzazione di switch di alte prestazioni sia elettriche che meccaniche. 

‐Realizzazione di primi  filtri per microonde  tunabili  con elementi MEMS.  L’anno  scorso è  stato possibile dimostrare per la prima volta che un filtro a microonde in cavità è tunabile con elementi fatti in tecnologia MEMS. In questo caso si tratta di gruppi di switch su substrato di quarzo che cambiano il volume del filtro in cavità. Questo risultato apre  la strada alla realizzazione di  filtri custom a partire da componenti standard riducendo di molto la complessità della realizzazione di questi filtri. 

‐Filtri  in cavità per microonde ottenuti con  tecniche di micromachining. L’anno scorso è stato dimostrato che è possibile realizzare i componenti base, i risuonatori, di un filtro a 5 poli per microonde utilizzando la tecnica dello stacking di wafer multiplo. In questo modo sono stati realizzati componenti per la banda Ka. In questo contesto è stato possibile estendere il concetto da due wafer a stack di 5 e più fette. È anche stato possibile dimostrare  che  le  tolleranze di  lavorazione permettono un ottimo  controllo della  frequenza di risonanza. Inoltre è stato dimostrato che  la tecnica del termocompression bonding è utilizzabile  in questo contesto.  

  

 

MEMS : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista Gold‐based thin multilayers for ohmic contacts in RF‐MEMS switches 

Tecnologia RF MEMS  MICROSYSTEM TECHNOLOGIES 

RF‐MEMS Components and Networks for High‐Performance Reconfigurable Telecommunication and Wireless Systems  

Componenti RF MEMS  ADVANCES IN SCIENCE AND TECHNOLOGY 

Advanced characterization of a W‐band phase shifter based on liquid crystals and MEMS technology 

Componenti RF MEMS  INTERNATIONAL JOURNAL OF MICROWAVE AND WIRELESS TECHNOLOGIES 

 

Per  quanto  riguarda  l’attivazione  di  nuovi  Progetti  finanziati  nel  corso  dell’anno  2012  sono  presenti numerose attivazioni, riconducibili a commesse ESA, a commesse dell’ INFN e della PAT e infine a aziende private (Ericcson, RF Microtech). 

L’attivazione  delle  commesse  di  cui  sopra  ha  permesso  nel  2012  all’unità  di mantenersi  in  linea  con  la capacità di autofinanziamento dell’anno precedente attestandosi su livelli medi rispetto a quelli del CMM. 

Per  quanto  concerne  infine  l’attività  di  valorizzazione  della  ricerca,  nel  corso  del  2012  non  sono  state mandate  avanti  domande  di  brevetto,  pertanto  l’unica  attività  valorizzativa  e’  riconducibile  alla collaborazione con lo spin‐off RF‐Microtech. 

MEMS : Motivazione 

L’unità  MEMS  opera  in  un  contesto  tecnologico  fortemente  applicativo  e  ad  alta  intensità  di specializzazione.  Nel  corso  degli  anni  e’  riuscita  ad  emergere  come  una  delle  realtà  di  prestigio internazionale  nell’ambito  delle  applicazioni  MEMS  a  radio  frequenza (RF‐MEMS).  Nel  2012  l’unità  ha dimostrato  capacità  nell’  attivare  diversi  nuovi  canali  progettuali  sia  in  ambito  europeo  che  attraverso commesse  dirette  di  ricerca  da  parte  di  aziende  private.    Va  rilevato  che  nell’ultima  parte  dell’anno  la conclusione di un rapporto di lavoro di una collaboratrice ha creato uno scompenso nell’assetto operativo dell’  unità  che  come  conseguenza  ha  prodotto  rallentamenti  nello  svolgimento  di  alcune  commesse  di ricerca.  La  Direzione  ritiene  che  questa  situazione  sia  anche  conseguenza  della  limitata  sinergia collaborativa  sinora  sviluppata  con  l’ MTLab  e  pertanto  auspica  che  nel  corso  del  2013  questa  venga attivata con decisione. 

Unità di Ricerca : MTLab 

L’unità MTLab, analogamente a quanto accade per l’Unità MinaLAB si pone strategicamente all’interno del centro materiali e microsistemi come unità di sviluppo tecnologico nel settore delle lavorazioni del silicio e 

 in quello di  facility aperta ad altre unità del centro o di enti/aziende esterne a FBK.  In questa ottica nel corso del 2012 MTlab ha operato principalmente in tre distinti assi di attività : 

‐attività R&S tecnologica 

In questa tipologia erano previste tre attività. La prima, quella  inerente  il progetto ministeriale  iSiCPV, ha chiuso in linea con la tempistica e deliverable concordati il primo anno di attività; la seconda, la conclusione dello  sviluppo  di  una  tecnologia  per  fototransistor  qualificata  per  le  applicazioni  spaziali,  ha  superato l’esame del committente, ovvero dell’agenzia spaziale francese;  la terza, attività  inerente  i dispositivi SDD d’interesse  di  una  company multinazionale  giapponese  per  applicazioni  di  mercato  e  di  INFN/ASI  per applicazioni spaziali, si è conclusa con due fasi distinte che hanno messo le basi per un nuovo contratto con l’azienda giapponese e con il superamento della fase di preassesment di ESA del progetto spaziale LOFT. 

‐attività realizzazione dispositivi 

L’obiettivo  prevedeva  la  realizzazione  come  da  campione  di  dispositivi  per:  AdavnSiD  srl  (silicon photomultiplier),  ATLAS‐CERN  (rivelatori  3D)  e  fototransistori  per  OptoI  Microlectronics.  Per  tutti  le consegne sono state fatte nei tempi stabiliti e nel caso dei fototransistori si è provveduto a fare magazzino in modo da coprire il periodo di fermo attività richiesta per l’aggiornamento della CR detectors. 

 ‐rafforzamento MTLab 

In tale azione erano previsti  il fermo delle attività della clean room detector,  lo smantellamento di alcune utilities,  la  sostituzione di cappe e  forni attraverso gare d’appalto  specifiche,  il miglioramento, anche  sul fronte della sicurezza, di alcune soluzioni tecnologiche. Entro Natale 2012 si è riusciti ad eseguire quanto pianificato, gestendo anche gli imprevisti sopravvenuti. 

Accanto a questa azione, nel corso del 2012 ci si era posti l’obiettivo di ottenere la certificazione ISO 9001 per il Quality Management System. L’obiettivo è stato raggiunto nel corso dell’autunno. 

Per quanto riguarda MTLab, sulla base della specifica e peculiare mission dell’Unità, non vi sono contributi che  ricadono  nella  descrizione  di  questa  sezione.  Tuttavia,  un  risultato  di  grande  rilievo tecnico/organizzativo  raggiunto  nel  corso  del  2012,    non  previsto  nelle  dimensioni  nelle  quali  poi  si  è manifestato, è stato raggiunto. Ci si riferisce all’ambizioso obiettivo che MTLab al proprio interno si è dato in conclusione del 2011. In particolare, vista l’impossibilità di poter separare nelle due fasi di rinnovamento degli  impianti  (efficientamento  energetico)  e  aggiornamento  a  6”  della  linea,  azione  originariamente pianificata in modo da poter avere la possibilità di concludere le lavorazioni a 4” tra i due fermi, MTLab ha deciso di puntare alla chiusura di tutte le attività di realizzazione entro la metà di ottobre. Lo sforzo messo in atto ha permesso di raggiungere  l’eccellente risultato della conclusione di quanto era previsto (anche a cavallo del 2013), nonché la realizzazione di un magazzino di dispositivi d’interesse per alcuni clienti. Il dato che riassume lo sforzo fatto sta in quel 40% di attività in più rispetto all’anno precedente grazie ai 180.000 moves realizzati e alle 11.000 ore di misure effettuate. Un risultato frutto di un gioco di squadra  interno, che ha richiesto un impegno anche da parte dei ricercatori di movimentazione fette,  a dimostrazione della maturità raggiunta dal gruppo.  

MTLab : Principali Pubblicazioni 

Poiché per i ricercatori MTLab la scrittura di articoli non è l’obiettivo primario, è difficile avere pubblicazioni quali primi autori. Di seguito si riportano dei  lavori che riassumono  la tipologia delle attività di MTLab:  la 

 prima  è  di  collaborazione  con  le UdR,  la  seconda  esplora  attività  non  core  delle  altre  unità,  la  terza  la valorizzazione di un’attività storica di MTLab. 

Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista Through wafer via holes manufacturing by variable isotropy Deep RIE process for RF applications 

Lavoro con udr MEMS per portare i contatti sul retro del chip 

MICROSYSTEM TECHNOLOGIES. 2012. Vol. 18. [78601] 

Elasticity of mechanical oscillators in non‐equilibrium steady states: experimental, numerical and theoretical results.  

Realizzazione oscillatori meccanici (MEMS), lavoro fatto con LISC in MEMS2 FBK‐INFN 

PHYSICAL REVIEW. E, STATISTICAL, NONLINEAR AND SOFT MATTER PHYSICS. 2012. Vol. 85. [81602] 

3D silicon sensors: Design, large area production and quality assurance for the ATLAS IBL pixel detector upgrade 

Sviluppo di prototipi rivelatori 3D per esperimento LHC‐ATLAs 

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH. SECTION A, ACCELERATORS, SPECTROMETERS, DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT. 2012. Vol. 694. [114201] 

 

Il  livello  di  produzione  articoli  tecnici  in  conferenze  e  riviste  e’  come  già  segnalato  principalmente ricollegabile a co‐partecipazione a articoli i cui primi autori sono altre realtà con le quali MTLab collabora. 

Per  quanto  concerne  l’attivazione  nell’anno  2012  di  nuovi  progetti  finanziati  si  segnalano  le  iniziative dell’unità  per  il  progetto  ISI‐CPV,  per  l’importante  progetto  commissionato  da  azienda  Giapponese denominato NEXRAY, con l’azienda ERG per il progetto TSICA e per il progetto PHT‐ASI. In parallelo MTLab ha continuato ad operare  in modalità di service provider oltre che per  le altre UdR del centro anche per diverse  realtà  pubbliche  e  private  italiane  ed  estere.  Va  inoltre menzionato  lo  sforzo  di  trasferimento tecnologico che MTLab sta portando avanti con l’azienda spin‐off del Centro AdvanSID. 

Nel 2012 non sono state presentate domande di brevetto. 

MTLab : Motivazione 

MTLab nel 2012 pur nella contingenza della prevista interruzione delle attività conseguete la riconversione della  linea  allo  stadard  di  6  pollici  ha  continuato  a  ben  interpretare  il  duplice  ruolo  di  sviluppatore  di soluzioni tecnologiche per la microfabbricazione del silicio e di facility di supporto ad attività sia interne al Centro  che esterne ad esso.  Il  livello di attivazione di nuove opportunità progettuali e’  testimoniato dai nuovi  contratti  attivati  nel  corso  del  2012,  contratti  che  contribuiscono  a  supportare  gli  elevati  costi dell’infrastruttura dell’ unità, e questo e’ stato ottenuto anche attraverso commesse di servizio verso entità esterne  a  FBK.  Il  livello  di  autofinanziamento  di MTLab  per  il  2012  non  si  discosta  significativamente dall’anno precedente ed e’ sostanzialmente in linea con la media del Centro. 

 La Direzione e’ consapevole della complessità operativo/gestionale di MTLab e ne apprezza  lo sforzo nel cercare  di  coniugare  un  servizio  alle  altre  Unità  del  Centro  con  il  mantenimento  di  elevati  standard tecnologici. 

Stante  la posizione dominante di MTLab nel panorama  Italiano  (mancanza di oggettiva  concorrenza),  la Direzione auspica una decisa azione atta a migliorare  la visibilità e  la capacità di attrazione di progetti e commesse nazionali, nonche’ lo stimolo a produrre risultati tecnologici che portino a pubblicazioni in riviste specialistiche  del  settore  (ad  esempio  Microelectronic  Engineering  e  il  Journal  Vacuum  Science  and Technology‐B) oltre che al deposito di domande di brevetto in nuovi ambiti tecnologici. 

Unità di Ricerca : SRS  

L’attivita’  svolta  dall’unita’  di  ricerca  SRS  nel  2012  ha  seguito  la  strategia  pluriennale  prefissata.  In particolare, il maggior impegno e’ stato focalizzato su due tematiche: i fotomoltiplicatori al silicio (SiPM) e le camere a deriva di silicio (SDD). Per  la prima tipologia di dispositivi si e’ continuato  lo sviluppo,  iniziato nel  2005,  finalizzato  al  miglioramento  delle  prestazioni  e  ad  una  maggiore  integrabilita’  in  sistemi complessi.  Il panorama mondiale  su questa  tecnologia  innovativa e’ estremamente  competitivo. Vi  sono realta’  industriali e di ricerca fortemente  impegnate che rilasciano costantemente nuove versioni di SiPM con prestazioni sempre migliori. FBK, con  il gruppo SRS entra a pieno titolo  in questa competizione e, nel 2012, ha presentato un nuovo dispositivo a bassissimo rumore ed alta efficienza nel vicino ultravioletto. Per quanto riguarda gli SDD, sono continuate  le  importanti collaborazioni con  la multinazionale giapponese e con l’INFN/INAF per applicazioni in strumentazione di analisi ed esperimenti di astrofisica. Anche in questo ambito, FBK si sta ritagliando una posizione di rilievo pur avendo iniziato lo sviluppo da relativamente poco tempo (2008) rispetto ai due rinomati produttori tedeschi.  

SRS : High‐lights 

‐ si e’ presentato uno sviluppo, denominato NUV‐SiPM, di SiPM sensibili a luce del vicino ultravioletto. Vi e’ particolare  interesse  per  queste  lunghezze  d’onda  in  quanto  vi  sono  applicazioni  importanti  in  campo scientifico e  in  strumentazione medica.  I dispositivi prodotti hanno prestazioni eccezionali di  rumore ed ottimi  livelli di efficienza. Quest’ultimo parametro puo’ essere ulteriormente migliorato usando  tecniche litografiche piu’ spinte, gia’ disponibili in MTLab. Risultati sono stati sottomessi alla rivista IEEE Transactions on Nuclear Science. 

‐ In collaborazione con l’universita’ di Heidelberg e di Aachen si sono presentati i primi SiPM con “codifica di posizione”. Per questi dispositivi  si e’  sviluppato un processo di SiPM a doppio  livello di metallizzazione. (Risultato importante non incluso nel piano) Con questo innovativo tipo di SiPM (sviluppato nell’ambito del progetto sublima), e’ possibile  identificare  il cristallo scintillatore  in un array di cristalli con soli 4 canali di lettura. Cio’ porta ad una drastica semplificazione del sistema di acquisizione. 

‐ In collaborazione con il Politecnico di Milano, si sono fatti i test funzionali delle SDD prodotte nell’ambito del  progetto  ESA‐SDD.  I  risultati  di  spettroscopia  gamma  ottenuti  sono  di  assoluto  rilievo  e  sono  stati presentati all’IEEE Nuclear Science Symposium nel novembre 2012. Questo  risultato e’ assolutamente di rilievo  in  quanto  dimostra  che  c’e’  un’alternativa  a  stato  solido  (rispetto  al  PMT)  per  la  spettroscopia gamma ad elevato range dinamico per applicazioni spaziali. 

SRS : Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista Slim edges in double‐sided silicon 3D detectors 

Articolo che mostra i risultati di nuovi sviluppi su rivelatori con elettrodi colonnari e riduzione di area morta. 

Journal of instrumentation 

The DLED Algorithm for Timing Measurements on Large Area SiPMs Coupled to Scintillators. 

Articolo che mostra I risultati di una nuova metodologia per migliorare la misura di tempo 

IEEE Transaction on Nuclear Sciences 

 con sipm e scintillatore. 

Compact gamma detectors based on FBK SiPMs for a Ps Time Of Flight apparatus. 

Articolo riguardante l’utilizzo di sipm in una nuova applicatione scientifica. In collaborazione con UniTN 

Journal of instrumentation 

 

Per quanto concerne  l’attivazione di nuovi progetti di ricerca  finanziati nel corso del 2012  l’unità registra l’attivazione  dell’importante  progetto  con  azienda  Giapponese  denominato  NexRay  (commessa  in collaborazione con MTLab). 

Il livello di autofinanziamento dell’unità si pone in linea con l’anno precedente e decisamente superiore alla media del Centro. 

Infine  dal  punto  di  vista  della  capacità  di  valorizzazione  della  ricerca  l’unità  nel  2012  non  ha  registrato deposito di nuovi brevetti, ma  al  contempo  e’  fortemente  impegnata nella  collaborazione  con  l’azienda spin‐off denominata AdvanSiD, azienda costituita per la commercializzazione dei prodotti della ricerca dell’ unità come per l’appunto i dispositivi SiPM. 

SRS : Motivazione 

L’unità SRS continua a coniugare con successo il paradigma strategico sul quale il CMM intende sviluppare il proprio  asse  portante ;  ovvero  garantire  una  eccellenza  tecnico‐scientifica  riconosciuta  a  livello intrenazionale,  con  la  capacità  di  valorizzazione  dei  risultati  delle  proprie  ricerche. Anche  per  il  2012  si registra una notevole capacità di produrre valore scientifico, fattualità testimoniata dall’apertura di nuove frontiere di  sviluppo della piattaforma dispositivistica  (dispositivi SiPM per near UV e dispositivi a deriva SDD).  Non  ultimo  e’  rimarchevole  il  livello  di  autofinanziamento  raggiunto  che  si  attesta  a  livelli  ben superiori alla media del Centro e il buon livello di collaborazione con altre unità del Centro (principlamente MTLab e SOI). La Direzione auspica per  il 2013 una azione piu’  incisiva nella protezione dell’  IP generata (brevetti). 

Unità di Ricerca : SOI 

Nel corso del 2012 il focus principale dell’attività SOI è stato rivolto allo svolgimento delle attività previste nei progetti acquisiti, in particolare:  

Grande  progetto  PAT  NAoMI:  Nel  corso  dell’ultimo  anno  del  progetto  l’attività  è  stata  focalizzata essenzialmente allo sviluppo del sistema finale di rivelazione delle proteine basato sul sensore 32x32 SPAD pixel sviluppato negli anni precedenti.  Progetto  EU  FP7 MUTIVIS:  Il  progetto  è  stato  completato  con  successo  presentando  al  review meeting finale  il  prototipo  del  sistema  di  visione multispettrale  in  grado  di  acquisire  simultaneamente  le  bande spettrali del visibile,  IR  termico e THz.  I  risultati sono stati presentati  in una  relazione ad  invito presso  la prestigiosa conferenza International Solid‐State Circuits Conference.  Progetto ESA MILS: Come previsto dal progetto, SOI ha progettato e realizzato  il sistema LIDAR basato sul sensore SPAD sviluppato all’interno del progetto FP6 MEGAFRAME. Il prototipo finale è stato quindi inviato al main  contractor  (CSEM)  per  la  validazione  sul  campo  dimostrando  di  essere  la  soluzione  tecnologica migliore per le applicazioni di randevouz e landing previste da ESA Progetto Europeo  FP7  SPADnet: nel  corso del 2012 è  stato  fabbricato e  completamente  caratterizzato  il primo prototipo di sensore SPAD CMOS per PET scanner della prossima generazione. Rispetto al planning originale (il primo chip doveva esplorare strutture di test) la versione progettata rappresenta già un sensore avanzato molto vicino alla soluzione finale prevista dal progetto. Nuove linee di ricerca finanziate da AdP: nel corso del 2012 è stato realizzato un sensore CMOS utilizzando una nuova tecnologia deep –submicron (CMOS 150nm) per esplorare la fattibilità e le prestazioni di nuovi fotorivelatori SPAD compatibili con tecnologie  in grado di offrire un elevato  livello di  integrazione.  Il test‐chip è stato progettato e fabbricato mentre  il test è tuttora  in corso. Verso  la fine del 2012 SOI ha  inoltre acquistato  i  componenti  necessari  all’allestimento  di  un  laboratorio  di  test  per  la  caratterizzazione  di 

 sensori  THz  (300‐600GHz).  Il  banco  verrà  completato  nel  corso  del  2013  e  costituirà  un  tassello fondamentale  per  la  caratterizzazione  dei  sensori  THz  sviluppati  da  SOI,  nonché  offrire  un’interessante facility per utenti esterni.   

SOI: High‐lights 

‐CMOS  SPAD  sensor  for  PET/MRI  ‘SPADnet1’  –  Rappresenta  un’evoluzione  importante  nell’ambito  dei sensori di tipo Analog‐ e Digital‐SiPM (questi ultimi proposti finora solamente da Philips) grazie all’elevata risoluzione  spaziale  raggiunta  (pixel da 600um di pitch) e  alla  capacità di  rilevare un elevato numero di timestamp per gli eventi gamma rilevati utilizzando Time‐to‐Digital Converters  integrati a  livello di pixel. Il sensore proposto  si differenzia  sostanzialmente per  l’architettura e  la  capacità di  rilevare eventi gamma rispetto  a  quanto  proposto  in  passato. Da  sottolineare  che  i D‐SiPM  sono  in  fase  avanzata  di  sviluppo solamente  da  parte  di  Philips ma  non  esiste  ancora  un  prodotto  sul mercato.  Le  principali  innovazioni introdotte in questo sensore sono state coperte da due brevetti in fase di approvazione.   

‐Sensore CMOS di  immagini 3D TOF – SOI ha  realizzato un  fotodemodulatore ad alta  frequenza  (40MHz) integrato  in un pixel che  rappresenta  lo  stato dell’arte per quanto  riguarda  le dimensioni  (10um di pixel pitch)  e  dimostrato  il  suo  funzionamento  all’interno  di  una  telecamera  3D‐TOF  ad  elevata  risoluzione spaziale  (320x240‐pixel, nel 2012 rappresentava  lo SoA).  Il cuore del sensore è stato coperto da brevetto depositato in Europa nel corso del 2013. 

‐Sensore di  immagini  risolte  in  tempo basato  su  SPAD  con  elettronica  analogica  ‐    il  sensore  sviluppato all’interno  del  progetto  NAoMI  rappresenta  il  primo  esempio  al  mondo  di  utilizzo  di  elettronica  di processing analogica  (time‐gated counter)  implementata assieme allo SPAD a  livello di pixel. L’impatto di questa  innovazione  è  di  poter  disporre  di  SPAD  pixel  di  dimensioni  compatte  (25um)  con  un  fill  factor superiore al 20%, migliorato di un ordine di grandezza rispetto allo stato dell’arte. 

SOI: Principali Pubblicazioni 

Titolo  Argomento  Rivista  “Development of Broadband Cavity Ring‐Down Spectroscopy for Biomedical Diagnostics of Liquid Analytes” 

Utilizzo di un sistema basato su CMOS SPAD realizzato da SOI per misure di diagnostica biomedicale. 

ANALYTICAL CHEMISTRY 

 “A hybrid CMOS‐imager with a solution‐processable polymer as photoactive layer” 

Realizzazione di un image sensor ibrido costituito da un substrato CMOS contenente l’elettronica di lettura su cui è stato deposto uno strato di polimero organico operante da fotodiodo. 

NATURE COMMUNICATIONS 

 “A QVGA‐Range Image Sensor Based on Buried‐Channel Demodulator Pixels in 0.18μm CMOS with Extended Dynamic Range” 

Telecamera 3D TOF ad alta risoluzione realizzata in tecnologia CMOS imaging. 

IEEE International Solid‐State Circuits Conference 

 

Per quanto concerne l’attivazione di nuovi progetti finanziati nel 2012 l’unità ha all’attivo il progetto MILS in amabito di una call ESA, il progetto ALPS finanziato dal MAE e infine il progetto ENERVIS finanziato dalla Provincia Autonoma di Trento.  

 La capacità di autofinanziamento dell’unità e’ leggermente diminuita rispetto a quella del 2011 ma si pone comunque vicina alla media del Centro. 

Per quanto concerne invece la capacità di valorizzazione della ricerca si segnalano per il 2012 due domande di brevetto e diversi contatti con aziende nazionali ed estere interessate alla dispositivistica sviluppata dall’ unità. 

SOI: Motivazione 

L’unità  SOI  nel  2012  ha  consolidato  la  propria  posizione  di  ledership  internazionale  nel  settore  dei dispositivi  sensori di  immagine basati  sulla  tecnologia CMOS. Pur essendo  intrinsecamente disaccoppiata dal contesto tecnologico interno di MTLab (le tecnologie CMOS in uso dall’ unità non sono compatibili con MTLab), l’unità ha dimostrato un marcato sforzo di integrazione collaborativa con altre attività del Centro , fatto  particolarmente  apprezzato  dalla  Direzione. Questo  si  va  ad  inquadrare  nei  contesti  del  Progetto NAOMI e in altre iniziative che hanno coinvolto l’ unità SRS. 

Apprezzabile e’ anche  lo sforzo di attivazione di progettualità  internazionale  in ambito ESA e  le numerose domande di progetto mandate avanti a fine 2012 nell’ambito delle ultime calls del FP7. 

Molto  rilevante  e’  la  pubblicazione  su Nature  Communications  che  riguarda  un  innovativo  approccio  di sensore di immagine ibrido CMOS‐Polimero. 

Il livello di valorizzazione della ricerca e’ anch’esso buono per quanto riguarda la parte brevettuale, ma non altrettanto  soddisfacente  per  quello  che  concerne  la  capacità  di  attrarre  interesse  da  aziende  private; aziende  che  a piu’  riprese hanno mostrato  interesse per  le  ricerche portate  avanti dall’unità.  Su questo punto  la Direzione auspica una maggiore determinazione anche  in relazione alla contrazione del  livello di autofinanziamento dell’unità registrato nel 2012 rispetto all’anno precedente. 

Unità di Ricerca : REET 

L’unità REET, durante  il 2012, ha  iniziato a elaborare, accanto alla ENERGY VISION per edifici e comunità, alcuni nuovi obiettivi di ricerca per un ulteriore sviluppo nei prossimi anni. Tra questi: 

Una più marcata definizione  di  filoni  di  ricerca  specifici,  tra  cui  si  evidenziano,  come  identificato dal piano  strategico  del  Centro,  le  tecnologie  relative  al  solare  a  concentrazione,  alla  geotermia  e all’accumulo di idrogeno; 

Il potenziamento delle  sopra descritte  attività mediante partecipazione  in  iniziative di primo piano  a livello Europeo / Internazionale; 

L’ingresso,  nell'anno  di  chiusura  del  7°  Programma  quadro,  in  piattaforme  Europee  accreditate  da Horizon  2020  nei  settori  strategici  sopra  riportati  (European  Energy  Research  Alliance  ‐  EERA,  Joint Programme Concentrated Solar Power; N.ERGHY ‐ Research grouping Fuel Cells and Hydrogen); 

Una maggiore attività di collettore sinergico di opportunità e  iniziative, soprattutto nei sopra  riportati contesti, per il Centro Materiali e Microsistemi. 

Oltre a questo, durante il 2012, REET ha continuato la ricerca e lo sviluppo di progetti che, oltre a lavorare all’interno  dei  filoni  strategici  individuati,  forniscano  elementi  di  approfondimento  relativamente all’ENERGY VISION di REET e elementi importanti sia a livello di competenze che di presidio tecnologico in settori quali le biomasse, le smart energies, il supporto alle realtà imprenditoriali del territorio nel settore della  green  economy,  la  cooperazione  fra  fonti  rinnovabili,  loro  conversione,  accumulo  e  utilizzo, soprattutto nella piccola scala dei sistemi energetici distribuiti, per utenze domestiche, comunità, città. 

REET : High‐lights 

    ‐Digespo :   Oltre al  riconoscimento  ricevuto dal progetto DIGESPO, annoverato�