Presentazione - Università degli Studi dell'Insubria

Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
1999 — 2003: Cinque anni di attività
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Presentazione
Il Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche, istituito ed attivato all’inizio del 1999
per iniziativa dei Docenti della Facoltà di Scienze MM.FF.NN. di Como, è stata la sede di
riferimento della ricerca del Polo Scientifico di Como. Dal punto di vista scientifico, il
Dipartimento si è caratterizzato per la presenza, al suo interno, di diverse Aree che si sono costituite
in modo omogeneo nei Gruppi di Area Ambientale e Beni Culturali, Chimica, Fisica, Informatica e
Matematica. Questa suddivisione formale trova riscontro nelle diverse attività didattiche dei
Docenti che costituiscono il nucleo dei Corsi di Laurea di primo e secondo Livello attualmente
impartiti presso la Facoltà di Scienze di Como. Ovviamente, sia a livello didattico che a livello
scientifico, esiste una mutua permeabilità e continua osmosi di interessi che rendono i progetti
scientifici e didattici presenti nel Dipartimento particolarmente interessanti e caratterizzati, sovente,
da elevata interdisciplinarietà. La produzione scientifica degli afferenti al Dipartimento supera
largamente le 200 Pubblicazioni annuali su Riviste Internazionali con Referee. La lista completa di
tali pubblicazioni (quinquennio 1999-2003) è riportata più avanti in questo libretto. Alcuni Docenti
sono inoltre redattori di Libri, Capitoli di Libri o Collane specifiche, nonché Editors di Periodici
Internazionali di Carattere Scientifico. Docenti del Dipartimento sono inoltre impegnati
nell’organizzazione di manifestazioni scientifiche (Workshops, Seminari, Congressi Nazionali ed
Internazionali, Scuole di Dottorato permanenti) che affiancano la normale attività di Ricerca.
Il Dipartimento ha costituito pertanto la sede istituzionale per la ricerca scientifica delle Aree sopra
citate, e ha gestito il patrimonio e le risorse assegnate ai diversi gruppi di ricerca sia sotto forma di
finanziamenti di Ateneo, Nazionali o di progetti Europei a rete. Di particolare rilievo sono state
inoltre le collaborazioni con Industrie ed Aziende del Territorio, sotto forma di contratti ad hoc, o
scambi di competenze con Enti di Ricerca Pubblici e Privati (INFM, INFN, ASI, Stazione
Sperimentale per la Seta, ASL, CNR, AICA, Musei) per lo sviluppo di programmi di ricerca di
interesse comune. Di seguito sono riportate in dettaglio le diverse tipologie di intervento divise per
‘Aree Scientifiche’. Le diverse attività di Ricerca, sia di carattere sperimentale che teorico, si sono
sviluppate totalmente nella sede Comasca (con le ovvie eccezioni delle collaborazioni istituzionali e
delle uscite ‘sul campo’ dei Docenti di Area Ambientale).
Negli anni, il Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche è gradualmente cresciuto
numericamente da 27 Docenti e Ricercatori (al 1.01.1999) fino a raggiungere le 68 unità (al
31.12.2003). E’ stato altresì registrato un incremento “salutare” per quanto riguarda il personale
amministrativo ed il personale tecnico di area informatica, chimica, meccanica ed elettronica.
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Oltre ai laureandi delle diverse discipline che partecipano a progetti di ricerca di Docenti del
Dipartimento, occorre difatti sottolineare la presenza di più di 50 laureati che, a vario titolo
(borsisti, assegnisti, dottorandi, ospiti stranieri e collaboratori scientifici), frequentano annualmente
le strutture dipartimentali.
Inoltre, il Dipartimento, in consorzio con la Facoltà di Scienze di Como, ha operato per l’attivazione
del Centro Grandi Attrezzature per lo Studio e la Caratterizzazione della Materia, presso cui sono
allocati strumenti scientifici di considerevole valore che permettono studi avanzati nel campo
dell’Ottica, della Spettroscopia, dell’Analisi Chimica e della Diffrattometria. Le attività di tale
Centro sono successivamente dettagliate.
Dal 1 Gennaio 2004, il Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche è stato
disattivato; il personale docente e non docente ad esso afferente è confluito in tre nuove Strutture:
♦ Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali
♦ Dipartimento di Fisica e Matematica
♦ Dipartimento di Scienze della Cultura, Politiche e dell’Informazione.
Questo documento ha lo scopo di testimoniare le attività del Polo Scientifico di Como
dell’Università dell’Insubria nel quinquennio 1999-2003, e raccoglie, nelle pagine seguenti, una
breve descrizione delle diverse attività di Ricerca; viene inoltre presentata la lista integrale delle
pubblicazioni scientifiche delle varie Aree. Nuovi ed ancor più prestigiosi traguardi attendono i
Ricercatori dei tre nuovi Dipartimenti.
Ritengo di poter affermare che il bilancio complessivo della Struttura è decisamente positivo; le non
poche difficoltà incontrate durante il cammino sono state superate grazie all’impegno ed al senso di
responsabilità del personale tutto. Sento infine l’obbligo di esprimere un sentito grazie al personale
tecnico ed amministrativo al quale si deve il prezioso supporto alla vita del Dipartimento di questi
cinque anni.
Nel concludere questa breve presentazione, ritengo mio dovere manifestare al Magnifico Rettore
del nostro Ateneo, Prof. Renzo Dionigi, la più profonda gratitudine per la disponibilità e
l’entusiasmo con cui ha continuamente stimolato l’attività di ricerca di questo Dipartimento, in cui
Egli ha sempre con forza creduto.
Il Direttore del Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche
Prof. Girolamo La Monica
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Breve Descrizione delle Attività Scientifiche delle Diverse Aree del
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AREA FISICA
L’attività di ricerca nell’Area Fisica all’interno del Dipartimento è stata svolta da 23 Docenti e
Ricercatori Universitari, affiancati da tre Ricercatori INFM, due segretarie gestionali, vari ospiti e
visiting professors, e numerose persone non strutturate (dottorandi, assegnisti, borsisti).
Si possono individuare cinque Unità Operative, omogenee tra loro come grado di sviluppo e
numero di ricercatori coinvolti:
• Astrofisica, Cosmologia, Relatività e Teoria dei Campi
• Ottica Nonlineare, Coerente, Quantistica e Light Scattering
• Fisica delle Particelle Elementari
• Fisica dei Sistemi Dinamici
• Fisica degli Stati Condensati ed Elettronica
Tutta l’attività di ricerca è stata svolta nella sede di via Valleggio. In particolare, l’attività
sperimentale si è concentrata in tre laboratori di ottica (Ottica Nonlineare, Olografia, Light
Scattering), e in due laboratori dedicati allo sviluppo di rivelatori di particelle (Criogenia, Rivelatori
al Silicio). Mentre i laboratori di ottica sono collegati ad attività di ricerca sviluppatesi prima della
istituzione del Dipartimento, i laboratori di rivelatori di particelle sono stati creati recentemente. Per
quanto riguarda le risorse disponibili per il calcolo scientifico, oltre a diverse Workstation in
dotazione ai vari gruppi, nel 2002 è stato acquistato un cluster di 32 processori per calcolo parallelo,
che viene tuttora utilizzato nell’ambito di un Progetto di Eccellenza di Ateneo dal titolo “Approccio
computazionale allo studio dei Sistemi Quantistici Complessi”, in collaborazione con i gruppi di
Analisi Numerica e Chimica Fisica.
Presso il Dipartimento sono stati attivati il Centro per lo Studio dei Sistemi Dinamici e una Unità di
Ricerca dell’Istituto Nazionale per la Fisica della Materia.
I temi di ricerca in Fisica sviluppati a Como durante il quinquennio in considerazione si sono
inseriti nell'ambito di filoni già esistenti nelle altre università lombarde creando competenze
complementari a quelle presenti nelle altre sedi. In particolare i gruppi di Ottica e di Fisica dei
Sistemi Dinamici hanno costituito un punto di riferimento nazionale per la ricerca scientifica teorica
e sperimentale in questi settori. Il prestigio della ricerca presente a Como è stato testimoniato anche
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dal numero e dalla qualità delle pubblicazioni scientifiche prodotte, dall'entità dei finanziamenti
acquisiti e dai riconoscimenti internazionali attribuiti a membri del Dipartimento.
Dal punto di vista della capacità di acquisizione di fondi per la ricerca, l’area Fisica del
Dipartimento si è distinta sia rispetto alla media nazionale per la stessa area, sia all’interno del
nostro Ateneo nel confronto con le altre aree. Considerando ad esempio i finanziamenti COFIN del
MIUR, un’analisi relativa agli anni 1999-2002 ha dimostrato che i ricercatori di area Fisica hanno
ottenuto il finanziamento di 12 progetti (su 21 del Dipartimento e 68 dell’Ateneo), e sono o sono
stati coordinatori nazionali di 7 di essi. In termini di finanziamento, ai nostri ricercatori sono stati
assegnati nel quadriennio in considerazione 1319 milioni di lire (sui 1768 del Dipartimento e i 4818
dell’Ateneo). Questo dato rappresenta l’1.53% dei finanziamenti assegnati a livello nazionale per la
Fisica, un valore molto più alto rispetto alla consistenza numerica percentuale dei nostri ricercatori.
Vanno inoltre considerati i fondi ottenuti attraverso la partecipazione a vari progetti e network
europei (Esprit Basic Research Projects, TMR Networks, FET Projects). Da segnalare in questo
ambito che un progetto Esprit Basic Research a cui partecipavano ricercatori della nostra sede ha
ottenuto nel 2002 un importante riconoscimento, essendo entrato nella rosa dei 10 progetti finalisti,
rappresentativi di tutti i campi della scienza a livello europeo, tra i quali è stato scelto il progetto
vincitore del prestigioso premio Descartes. Altri enti finanziatori sono l’INFM (attraverso progetti
PRA e PAIS), l’INFN e l’ASI.
Inoltre a membri dell’Area Fisica del Dipartimento è stato affidato il coordinamento di un progetto
europeo nel V programma quadro e del gruppo di R&D sui rivelatori di vertice per il futuro
acceleratore lineare (EFCA).
La visibilità internazionale è stata testimoniata anche da una costante attività organizzativa: ad
esempio negli ultimi anni i soli membri del gruppo di Fisica dei Sistemi Dinamici hanno
organizzato tre conferenze internazionali a Como e una scuola internazionale a Varenna.
Un’altra iniziativa di grande prestigio internazionale è la Scuola Dottorale di Relatività e
Gravitazione, organizzata ogni anno dai membri dell’Unità Operativa di Astrofisica, Cosmologia,
Relatività, e Teoria dei Campi in collaborazione con la Società Italiana di Relatività e Gravitazione.
La Scuola si è svolta negli ultimi cinque anni, ogni anno su un tema diverso e nell'arco di una
settimana, presso il Centro di Cultura Scientifica "Alessandro Volta" a Villa Olmo a Como. A latere
della scuola è stata pubblicata una serie di libri che ne documentano il contenuto scientifico. Alla
scuola hanno partecipato mediamente 40-50 studenti, tra cui molti stranieri, e le lezioni sono tenute
da alcuni tra i più noti cosmologi, astrofisici e fisici della gravitazione del mondo.
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AREA MATEMATICA
La Ricerca di Area matematica presso il Dipartimento si è avvalsa di 8 Docenti e Ricercatori
Universitari, nonché di alcuni assegnisti e dottorandi. Includendo i laureandi del Corso di Laurea,
sono circa 20 le persone che hanno svolto, a vario titolo (annualmente), attività di ricerca in
matematica.
Tra le varie discipline, l’attività di ricerca in matematica contemporanea è quella che ha più
conservato i suoi aspetti tradizionali, ed al contempo ha in maggior misura sviluppato settori nuovi
ed innovativi. Questa caratteristica del contesto internazionale è risultata specialmente evidente nel
nostro Dipartimento. In esso infatti, parallelamente ai temi classici della matematica, sono state
sviluppate ricerche di ampia potenzialità applicativa e di innovazione scientifica e tecnologica.
I temi di ricerca sviluppati dai ricercatori del Dipartimento possono essere succintamente elencati
come segue:
• Fisica Matematica
• Analisi Matematica
• Algebra
• Geometria
• Analisi Numerica
Le diverse tematiche e le pubblicazioni da esse risultanti hanno inoltre messo in luce un elevato
grado di interdisciplinarietà delle ricerche elencate, e la loro forte interconnessione. Occorre
peraltro ricordare che i gruppi di ricerca presenti nell’Ateneo hanno intrattenuto proficue
collaborazioni con colleghi in altre università italiane ed estere, tra cui ad esempio quelle di Londra,
Orleans, Tolone e Sidney. Queste collaborazioni hanno avuto diverse strutture e forme di
finanziamento, da contratti individuali di scambio, a gruppi COFIN, a network europei. Questa
intensa attività di ricerca ha comportato tra l’altro la partecipazione a conferenze e workshops, e la
loro organizzazione: negli ultimi anni si sono svolti a Como, per iniziativa di membri del gruppo,
importanti incontri nazionali ed internazionali sui temi sopra citati.
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AREA INFORMATICA
L’attività di ricerca nell’Area Informatica all’interno del Dipartimento è stata svolta da 6 Docenti e
Ricercatori ed alcuni dottorandi.
La scarsa consistenza numerica del personale dedito alla ricerca informatica è dovuta al fatto che il
gruppo informatico, a differenza di altri gruppi presenti in Dipartimento, si è costituito a Como solo
da pochissimi anni, e cioè dopo la costituzione dell’Università dell’Insubria, in seguito al
trasferimento da Milano di un docente e un ricercatore del settore.
Le principali tematiche di ricerca del gruppo informatico sono state:
• Informatica Teorica
• Basi di Dati, Sistemi Informativi e Modelli Organizzativi
• Ingegneria del Software
• Applicazioni dell’Informatica alle Scienze Umanistiche
Su queste tematiche, i ricercatori dell’area informatica hanno pubblicato circa 25 articoli all’anno su
riviste ed atti di congressi internazionali. L’attività di ricerca è stata svolta in sede, all’interno di
programmi di ricerca nazionali o internazionali finanziati da vari enti, quali Unione Europea e
MIUR. La visibilità internazionale è stata testimoniata anche da una costante attività organizzativa:
nel corso del 2003 il gruppo ha organizzato due conferenze internazionali e un workshop nazionale
tenutisi a Como.
E’ stata inoltre organizzata una scuola internazionale di dottorato su Sicurezza dei Sistemi
Informativi. La prima edizione della scuola si è svolta nell’autunno 2003 presso il Centro di Cultura
Scientifica "Alessandro Volta" a Villa Olmo, Como.
Il gruppo di docenti e ricercatori di area informatica ha mantenuto stretti rapporti di collaborazione
scientifica con varie Università ed Istituti di Ricerca sia italiani che stranieri. Presso il Dipartimento
si è costituito inoltre il Gruppo di Ricerca per l’Innovazione nella Pubblica Amministrazione, che
ha istituito collaborazioni con la Regione Lombardia e l’Associazione Nazionale dei Comuni
Italiani, oltre a numerosi enti locali ed aziende pubbliche.
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AREA AMBIENTALE
La ricerca in Scienze Ambientali nella sede di Como è nata per fornire il contesto scientifico e
culturale adeguato per rispondere agli obiettivi individuati nella fase di progettazione dei Corsi di
Laurea in Scienze Ambientali in Como.
Negli oltre quattro anni trascorsi dall’attivazione dei Corsi di Diploma (oggi Lauree triennali) in
Scienze Ambientali, le diverse componenti del Gruppo Ambientale (ecologia, limnogeologia,
qualità dell’aria, botanica, rischi naturali, difesa del suolo) hanno ottenuto notevoli successi nella
ricerca a livello nazionale e internazionale. Sono stati impostati programmi interdisciplinari di
ricerca paleolimnologica e ambientale sul bacino del Lario basati sui finanziamenti ottenuti da
CARIPLO, INRM, APAT, e dall’U.E. Ad esempio, è stato effettuato il primo rilievo
morfobatimetrico multibeam ad alta risoluzione in un grande bacino lacustre in Italia, e uno fra i
primi in Europa. Tra i progetti europei è interessante quello che si riferisce allo studio
dell’interazione della vegetazione con il suolo con finalità di protezione contro l’erosione. Questo
tipo di ricerca diventa rilevante nel contesto territoriale dell’Ateneo che, per i ricorrenti eventi di
erosione che si sono intensificati negli ultimi anni a causa dei cambiamenti climatici, vede la ricerca
universitaria direttamente collegata alle esigenze del territorio.
L’attività di ricerca si è caratterizzata per le efficaci collaborazioni con altre istituzioni nazionali
(INRM, INGV, APAT, Università di Milano, Università di Padova, CNR-IRSA, CNR-ISE
Pallanza) ed internazionali (quali ETH Zurigo, Université Paris 7, University of Arkansas, INQUA).
Le ricerca in campo ambientale e naturalistico, avendo aperto orizzonti nuovi, ha avuto anche una
funzione di traino per gruppi di ricerca di altre discipline scientifiche. Ad esempio, uno dei progetti
di ricerca di eccellenza finanziati nell’A.A. 2002 ha visto una stretta interazione fra ricercatori di
fisica nucleare, chimica analitica e geologia ambientale.
Il forte impatto e radicamento sul territorio è testimoniato dalla recente costituzione del CIRLIM
(Centro Internazionale per la Ricerca Limnologica) ed ha visto come co-protagonista la Comunità
Montana Alto Lario Occidentale, che ha messo a disposizione il Palazzo Gallio in Gravedona per
l’installazione di una stazione di studio per l’ambiente lacustre, che svolgerà il ruolo di riferimento
logistico e operativo per le ricerche ambientali nel settore settentrionale del Lago di Como.
Sono state inoltre avviate collaborazioni con aziende pubbliche e private su vari terreni, scambi fra
istituzioni, aziende, enti e università, in virtù delle quali l'università fornisce competenze sui
contenuti e l'azienda esperienza imprenditoriale e di management.
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AREA CHIMICA
La Ricerca di Area Chimica svolta nella Sede di Como è stata affidata a 22 Docenti e Ricercatori,
affiancati da personale tecnico e borsisti di varia natura (dottorandi, assegnisti, contrattisti).
Includendo i laureandi dei Corsi di Laurea a carattere chimico, sono circa 50 le persone che hanno
svolto, a vario titolo ed annualmente, attività di ricerca chimica presso la sede comasca dell’Ateneo.
Come in diversi altri Atenei italiani e stranieri, la ricerca di Area Chimica si caratterizza per la
versatilità dei suoi interessi, che spaziano da studi di ricerca di base e/o metodologici, fino a campi
applicativi di vario genere, di tipo farmaceutico, materialistico ed ambientale.
Sono presenti nella Sede Comasca quattro Unità Operative di Area Chimica: Chimica Analitica,
Chimica Inorganica, Chimica Fisica e Chimica Organica. Questa divisione formale è in realtà
spesso superata da interessi multidisciplinari che alcuni ricercatori coltivano tra diverse Aree e,
spesso, con Unità Operative di area non chimica di questo ed altri Atenei.
A testimonianza di questo coinvolgimento trasversale vale la pena ricordare i progetti comuni
(costituitisi in Progetti di Eccellenza di Ateneo) tra le Aree Inorganica ed Organica, tra le Aree
Chimico-Fisica e i Fisici della sede comasca e tra l’Area Analitica ed i Ricercatori Ambientali
comaschi. Ulteriori rapporti di ricerca sono inoltre in atto con Enti Pubblici e Privati di carattere
nazionale (Atenei, CNR, ARPA, etc.) ed Internazionale (Atenei, CNRS, Consorzi, Progetti UE,
etc.), anche con Ricercatori non Chimici (Geologi, Biologi, Ecologi, Fisici e, non ultimi, Specialisti
di Conservazione e Restauro di Beni Artistici).
L’attività di ricerca in ambito universitario viene valutata (anche) dalla quantità e qualità delle
pubblicazioni scientifiche di cui sono (co)autori i Ricercatori di questa Sede. Le recenti
ricognizioni, relative agli anni 1999-2003, hanno permesso di rilevare un congruo numero di
pubblicazioni di livello internazionale soggette a ‘peer review’, prossimo alle 40-50 unità (per
anno). A queste si affiancano la presentazione delle ricerche svolte sotto forma di conferenze in
concomitanza con congressi, Atti degli stessi o semplicemente conferenze su invito presso
prestigiosi Istituti di Ricerca Nazionali e Stranieri.
Va posto inoltre in rilievo che la ricerca di Area Chimica sviluppata presso l’Ateneo ha permesso di
depositare, in data 14.06.2002, il primo brevetto di cui è titolare l’Università degli Studi
dell’Insubria, brevetto che è stato successivamente seguito da analoghe iniziative da parte di gruppi
di Area Fisica (Como) e Biologica (Varese). Inoltre, diversi Docenti di Area Chimica sono stati
impegnati nell’organizzazione di Congressi, Seminari e Workshops nazionali ed internazionali, in
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Consorzi tematici nazionali, Progetti di Ricerca Ministeriali ed Europei, oltre che nei Comitati
Editoriali di Riviste Scientifiche Internazionali.
Osservando più da vicino le tematiche di ricerca di interesse delle sopraccennate Unità Operative, si
possono evidenziare i seguenti campi di interesse:
• Modellizzazione quantomeccanica di interazioni di legame intermolecolare in sistemi ‘esotici’
per la comprensione della loro geometria, stabilità e dinamica.
• Simulazioni di dinamica reticolare in sistemi cristallini a carattere nanoporoso, volti alla
caratterizzazione dei fenomeni di adsorbimento reversibile e delle loro funzionalità catalitiche.
• Studi strutturali di complessi e polimeri di coordinazione tramite tecniche di diffrazione non
convenzionali (diffrazione a polveri, amorfografia), volti alla comprensione delle regole
stereochimiche che governano le proprietà funzionali di questi materiali.
• Sintesi, caratterizzazione e spettroscopia in solido ed in soluzione di specie molecolari o
polimeriche (contenenti metalli di transizione) cataliticamente attive nelle reazioni di
funzionalizzazione e trasformazione di substrati organici.
• Ottimizzazione di processi catalitici promossi da complessi mono- e polinucleari.
• Sintesi di leganti poliazotati e di composti organometallici che trovano applicazione nel campo
della MRI (Magnetic Resonance Imaging).
• Sintesi di specie e di intermedi organici volti alla funzionalizzazione di molecole di interesse
farmaceutico, con metodi tradizionali e combinatoriali.
• Aspetti chimico-analitici per la salvaguardia e tutela del patrimonio culturale.
• Caratterizzazione di catalizzatori eterogenei supportati su matrice inerte e loro applicazione in
sistemi modello per l’abbattimento dei gas di scarico.
• Chimica inorganica, analitica ed ambientale: dalla Green Chemistry al controllo degli
inquinanti.
Risulta pertanto che gli ambiti di ricerca, altamente differenziati, coprono una vasta area del
panorama chimico internazionale e dimostrano che l’attività di ricerca dei Chimici del Dipartimento
si è inserita nelle tematiche più all’avanguardia a livello mondiale. La loro presenza in Organismi
Scientifici Internazionali, o nei Comitati Organizzatori di manifestazioni scientifiche internazionali
di particolare rilievo, costituisce una salda testimonianza di quanto più sopra riportato.
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RAPPORTI CON IL TERRITORIO
Numerose sono le ricadute sul territorio, attuali o potenziali, delle ricerche di Fisica che si sono
svolte nel Dipartimento durante i suoi cinque anni di vita. Ad esempio, la ricerca nel campo della
Fisica dello Stato Solido è da considerarsi strategica per l'avanzamento tecnologico del nostro Paese
e più in particolare per il consolidamento delle attività già presenti sul territorio. Anche se lo
sviluppo di nuovi dispositivi e prototipi è forse più direttamente legato ad attività di tipo
ingegneristico, la ricerca su materiali innovativi, sulla fisica di base per nanotecnologie e sulla
caratterizzazione quantitativa di nuovi sistemi rientra pienamente nell'ambito della ricerca in fisica.
Il gruppo di Como ha sviluppato negli ultimi anni competenze specifiche in diversi settori di
interesse sia per la ricerca di base che per quella applicata. Degni di nota sono gli studi
sull'aggregazione di colloidi e proteine in soluzione, campo di grande interesse per l'industria
farmaceutica, gli studi sulla risposta magnetica di vetri alle basse temperature, la caratterizzazione
e la modellizzazione di nanomagneti, recentemente sintetizzati per un possibile utilizzo nel contesto
dell'immagazzinamento dei dati.
Nel campo dell’Elettronica si è stabilita una importante collaborazione con la ST-Microelectronics,
con la quale l'Università dell'Insubria ha attivato una convenzione di collaborazione didatticoscientifica,
e che ha già permesso a molti nostri studenti di svolgere la loro attività di tesi presso
quell’azienda. La collaborazione ha come scopo l'innovazione delle tecnologie alla base delle
memorie non volatili e lo sviluppo di una nuova generazione di transistori. Tali ricerche, a carattere
prevalentemente sperimentale, si collocano nella più ampia area della fisica dei semiconduttori che
rimarrà alla base dello sviluppo tecnologico nel prossimo futuro.
Le ricerche nell’ambito dell’Ottica Nonlineare e Quantistica sono state incentrate sullo studio dei
solitoni di cavità e del quantum imaging, dal punto di vista teorico, e sullo sviluppo di sorgenti laser
e parametriche e il controllo tutto ottico ultraveloce di impulsi di luce e solitoni, dal punto di vista
sperimentale. Si tratta di tematiche che hanno già e avranno sempre più in futuro un notevole
interesse nel campo delle telecomunicazioni.
Anche la ricerca svolta nel laboratorio di Light Scattering ha presentato interessanti prospettive
applicative nella realtà locale. Le misure sui gel di fibrina possono essere sfruttate per lo sviluppo di
nuovi prodotti ad applicazione biomedica, come le “colle di fibrina”, da usare in chirurgia. Lo
sviluppo di tecniche ottiche e algoritmi per il “particle sizing” può essere utilizzato, in alternativa ai
metodi attuali, per il monitoraggio della qualità dell’aria in aree industriali e in ambienti urbani. Gli
strumenti per misure di diffusione di luce a basso angolo trovano molteplici applicazioni nel settore
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della combustione e in campo industriale per i controlli in linea dei processi di crescita di particelle
polimeriche con dimensioni su scale che vanno dai micron ai millimetri.
Nel campo della Fisica delle Particelle si possono individuare ricadute applicative in:
microelettronica (rivelatori ad alta risoluzione per microanalisi a raggi X e caratterizzazione di
dispositivi su wafer), non proliferazione di armi nucleari (rivelatori ad alta risoluzione per raggi
gamma di bassa energia), monitoraggio ambientale (misure di radionuclidi in tracce), controllo di
qualità e dosimetria di sorgenti radioattive usate in medicina (rivelatori ad alta risoluzione spaziale),
integrazione di sistemi industriali (sviluppo di sistemi di controllo di movimentazione) ed
interfacciamento di strumenti a PC (sviluppo di sistemi di acquisizione dati).
Per quanto riguarda i rapporti diretti con le attività presenti sul territorio, si possono citare
convenzioni in atto con l'Azienda Regionale Prevenzione e Ambiente (ARPA) e con gli Ospedali S.
Anna (Como) e di Circolo (Varese) ) con i quali i ricercatori del Dipartimento hanno collaborato su
tematiche di fisica dell'ambiente e di fisica medica nell'ambito di un progetto di eccellenza di ateneo
e di un progetto europeo, rispettivamente. Sono state inoltre attivate collaborazioni e interscambi di
competenze con industrie ad alta tecnologia presenti in Lombardia che operano nella ricerca
applicata e nello sviluppo tecnologico (come ST-Microelectronics e Pirelli).
Sono state inoltre stipulate convenzioni con l’INAF (Istituto Nazionale di AstroFisica) presso
l’Osservatorio Astronomico di Brera, con l’ACSM per lo sviluppo di un ambiente sotterraneo per la
misura di basse radioattività, con l’ARPA (Agenzia Regionale per la Protezione Ambientale) di
Como per il monitoraggio della concentrazione di 7 Be nell’aria e con l’ASL S.Anna di Como per lo
sviluppo di piani di trattamento e per la dosimetria.
Molto importante è stata inoltre l’intensa attività di divulgazione scientifica sul Territorio, presso
Scuole Superiori ed altre Istituzioni. Oltre ai numerosissimi incontri e conferenze promossi dai
nostri ricercatori, sono da segnalare in particolare due iniziative che si sono svolte negli ultimi tre
anni. La prima è la mostra di Scienza e Arte dal titolo “Di luce in luce”, che è stata esposta a Como
(ex-Ticosa e Villa Olmo), a Varese (Sala Veratti), a Milano (Museo della Scienza e della
Tecnologia) e a Bergamo (Sale Comunali) ed ha interessato diverse migliaia di visitatori ed ottenuto
60 citazioni o articoli dedicati sulla stampa locale e non. La seconda iniziativa è il ciclo di
conferenze dal titolo “Quale scienza per quale cultura”, aperte a tutta la cittadinanza, che si sono
tenute nell’Aula Magna del nostro Dipartimento, con la partecipazione di relatori prestigiosi quali
Giulio Giorello e Tullio Regge; tale iniziativa, reiterata più volte, è destinata a ripetersi con cadenza
annuale.
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Per quanto riguarda l’Area Ambientale, Il DSFCM, congiuntamente a numerosi Enti Territoriali
(Comunità Montane, Fondazione Provinciale Comasca, Amministrazioni Comunali e Provinciali,
ANPA) ed Istituzioni del mondo lavorativo (Camera di Commercio, Unione Industriali) ha
individuato le seguenti esigenze primarie:
a) sviluppare accanto ad una cultura sistemica dell'ambiente, la capacità di individuare e di gestire,
anche in termini economici, la rete dei rapporti esistenti tra fattori fisici, chimici, biologici e
culturali che esprimono la realtà dinamica dell'ambiente;
b) produrre un supporto concreto ed operativo ai processi decisionali, agli interventi di protezione
civile, all'allestimento ed all'impiego di tecnologie di controllo e monitoraggio ambientale,
all'attivazione di processi volontari per il miglioramento delle performances ambientali
d'impresa (EMAS. ISO 14000), all'auditing e alla certificazione delle stesse perfomance, nonché
alle valutazioni dell'impatto ambientale, al reporting interno, al controllo integrato
dell'inquinamento, al concorso nelle valutazioni economico-patrimoniali;
c) formare la figura professionale di un comunicatore ambientale che, oltre ad avere una elevata
cultura scientifica in campo naturalistico-ecologico, abbia un'adeguata conoscenza dei mezzi di
comunicazione di massa (televisione, giornale, radio, riviste, libri, Internet), capace di tradurre i
concetti scientifici legati alla protezione, tutela e divulgazione ambientali per un pubblico il più
vasto possibile.
Al fine di realizzare questi scopi, sono stati da tempo instaurati stretti rapporti di collaborazione con
il territorio lombardo, sia per quanto riguarda le aziende, gli Enti locali pubblici e privati, nonché
l’ambiente lacustre e montano in ambito globale. Queste interazioni “territorio – studenti – docenti”
si sono realizzate in tre aspetti principali, tramite:
a. l’organizzazione di seminari e conferenze organizzati periodicamente nella giornata di venerdì
pomeriggio e tenuti sia da docenti Universitari che da esperti di livello nazionale ed
internazionale. Queste conferenze, aperte al pubblico, si indirizzano verso le problematiche
ambientali più attuali, con particolare attenzione a quelle che pongono gli studenti a contatto
diretto con il mondo del lavoro.
b. l’organizzazione di una serie di stage didattici sul terreno, per permettere agli studenti di
applicare praticamente in ambiente le nozioni apprese a lezione.
c. la possibilità per gli studenti triennali e specialisti di svolgere tirocinii e/o tesi di laurea presso
Enti di ricerca pubblici e privati che operano nel settore del controllo, della protezione e del
recupero dell’ambiente e del territorio.
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In modo analogo, l’organizzazione didattica dei Corsi di Laurea ad indirizzo chimico, così come è
stata prevista dal Manifesto degli Studi di questo Ateneo, prevede, per i laureandi di primo livello in
Scienze Chimiche, un contatto diretto con la realtà di laboratorio per un periodo continuativo e su
un miniprogetto autoconsistente, mentre, per quanti sono vicini alla conclusione del ciclo di studi in
Chimica Industriale, Gestionale e Tessile, è previsto un tirocinio sperimentale altamente
professionalizzante presso Industrie ed Aziende del Territorio Comasco.
I rapporti di tipo scientifico, tecnologico e formativo con queste ultime, già da tempo in atto tramite
collaborazioni occasionali e interazioni bidirezionali, sono stati ulteriormente rinvigoriti, grazie alla
recente istituzione di un Centro di Servizi di Ateneo per lo Studio e la Caratterizzazione della
Materia, che prevede attività di gestione e manutenzione di un parco macchine di alta tecnologia di
proprietà dell’Ateneo, per un valore superiore ad un milione di Euro, e attività di formazione
continua nei confronti di utenti esterni.
Un’analisi oggettiva della realtà produttiva Lombarda in ambito chimico ed affine (basata sulle
relazioni di Federchimica ed AIDIC) ha evidenziato diverse nicchie di lavorazione presenti sul
Territorio, che si distaccano, per così dire, dalle tipiche produzioni tradizionali del Comasco
(disegno, moda, seta e altri filati, tintura, finissaggio e confezionamento di tessuti): numerose infatti
sono le industrie che producono, o trasformano, farmaci, adesivi, abrasivi, metalli e leghe, polimeri
plastici, pigmenti e vernici, ceramici, detergenti, prodotti alimentari, etc. Mirando alla
valorizzazione di tali attività e dei prodotti ad alto valore aggiunto delle Piccole e Medie Imprese
(PMI) tramite trasferimento scientifico, culturale e tecnologico dall’Ateneo, tali contatti Università-
Imprese sono stati particolarmente necessari nel contesto industriale del Territorio Comasco: infatti,
ci è sembrato prioritario evitare che le PMI dell’Alta Brianza e di aree limitrofe si trovassero a
soffrire l’assenza di innovazione scientifica e tecnologica, trasformandosi in mere esecutrici di
processi e beni la cui tutela giuridica e brevettuale, la visibilità sul mercato e la valutazione
economica sia appannaggio di Altri. Tra gli scopi che ci siamo proposti di perseguire, rientrano
pertanto:
a. Il potenziamento delle attività di ricerca industriale e relativo sviluppo tecnologico, finalizzato
ad aumentare la capacità delle imprese a trasformare conoscenze e tecnologie in prodotti,
processi, servizi a maggiore valore aggiunto.
b. La promozione della capacità d’innovazione nei processi e nei prodotti delle piccole e medie
imprese e creazione di aggregazioni sistemiche a livello territoriale.
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A tal fine, il Centro di Servizi sopra citato, e le attività di Formazione recentemente istituite (quali,
per esempio, il Master Professionalizzante in Scienza e Tecnologia del Colore, aperto a operatori
tecnologici, professionisti, restauratori ed artisti) intendono valorizzare il ruolo propositivo
dell’Università Italiana nell’allestimento di interazioni dirette e proficue con la Realtà locale.
In modo coerente con questa politica, il Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche
ha interagito da tempo, sia a livello di definizione progettuale sia nel trasferimento dell'innovazione,
con le imprese che stanno operando una riconversione verso prodotti ad alto valore aggiunto.
Nell'ultimo periodo, proprio in virtù del fatto che la struttura operativa ha raggiunto una condizione
di regime, il Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche ha avviato una politica
importante di rapporti con il Territorio proponendosi come struttura di ricerca al servizio anche di
esigenze locali.
L’impatto con il Territorio è stato inoltre rafforzato da progetti comuni tra Ateneo ed Istituti Medi
Superiori, ad esempio con l’attuazione di percorsi didattici sperimentali ed una proficua interazione
tra docenti e discenti delle diverse Istituzioni. Diversi contatti già instaurati nel recente passato con
Istituti Tecnici Superiori permetteranno pertanto di diffondere la conoscenza di nuove metodologie
presso le Scuole, e la creazione di nuovi sbocchi occupazionali presso le PMI. Pertanto, è nostra
speranza che la diffusione e comprensione delle nuove tecniche, illustrate e favorite dall’Ateneo,
possano agire da volano per una capillare distribuzione delle risorse in ambito industriale.
Non ultimo, lo sviluppo di progetti di ricerca applicata da parte dell’Ateneo ha trovato ulteriori
stimoli da collaborazioni con Enti esterni, che hanno individuato, a loro volta, la natura e la
consistenza degli interventi, scientifici, tecnologici e ambientali, necessari.
E’ infine da sottolineare la presenza di attive collaborazioni tra i ricercatori dell’Area Matematica
ed enti economici privati, quali banche, e aziende produttive (STM, C&A) per attività di ricerca e
sviluppo. E’ ovvio che dal punto di vista della mera quantità, il radicamento sul territorio della
ricerca in matematica non è comparabile a quello di altre discipline, più versate ad incontrare le
esigenze delle piccole e medie imprese. E’ però parimenti ovvio che la qualità della ricerca in
matematica del nostro Ateneo può venire incontro alle richieste maggiormente elevate delle aziende
che lavorano in settori di punta, più strategici per lo sviluppo del territorio e della Nazione stessa,
nel medio periodo di quanto lo siano le PMI. In particolare le metodologie di analisi quantitativostatistica
sono diventate sempre più importanti in settori come quello bancario e assicurativo, con il
conseguente incremento delle opportunità di impiego dei giovani laureati.
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Personale Docente di Ruolo afferente al DSCFM
Andreoni Alessandra
Ardizzoia G.Attilio
Artuso Roberto
Benenti Giuliano
Benincori Tiziana
Benza Vincenzo
Bettinetti Roberta
Bressanini Dario
Broggini Gianluigi
Bruni Silvia (*)
Caccia Massimo
Carboni Aurelio
Casati Giulio
Casini Emanuele
Castelnovo Valter
Cavallo Domenico
Cazzaniga Franco
Chiatante Donato
Chiodi Giulio Maria
Corongiu Giorgina
Di Trapani Paolo
Dossi Carlo
Ferrari Elena
Ferri Fabio
Fois Ettore
Galassi Silvana (*)
Gamba Aldo
Giuliani Andrea
Gorini Vittorio
Guarneri Italo
Haardt Francesco
Jug Giancarlo
La Monica Girolamo
Lugiato Luigi
Mantica Giorgio
Martellini Maurizio
Martin Silvana
Masciocchi Norberto
Maspero Angelo
Michetti Alessandro M.
Morasca Sandro
Morosi Gabriele
Moschella Ugo
Mussardo Giuseppe (*)
Palmisano Giovanni
Parola Alberto
Penoni Andrea
Peruzzo Gianfranco
Piarulli Umberto
Posilicano Andrea
Pozzi Andrea
Prati Franco
Prest Michela
Previtali Andrea
Rampazzi Laura
Ratcliffe Philip G.
Recchia Sandro
Rigoli Marco (*)
Sabadini Nicoletta
Serra Capizzano Stefano
Setti Alberto Giulio
Sisti Massimo
Spinelli Alessandro
Tabacchi Gloria
Tini Simone
Tollari Stefano
Treves Aldo
Vanoni Maria Antonietta (*)
Vezzoli Luigina
Walters Robert
Zecchi Gaetano
(*) Trasferito ad altro Ateneo
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Personale Tecnico ed Amministrativo di Ruolo del DSCFM
Barone Carmela
Campolongo Giovanni
Casalicchio Antonina (*)
Corrias Mirko
Cumbo Rosario
Della Torre Cristian
Ferrari Carlo (*)
Giordano Sonia (*)
Girola Angelo
Grigioni Sergio
Mosconi Sonia
Oriani Mario
Paredi Luca
Perna Rosalia
Scuderi Patrizia
Vecchiato Aldo (*)
Zema Santo
(*) Trasferito ad altra Struttura o Dimissionario
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Lo sviluppo del Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche
nel quinquennio 1999-2003
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
1999 2000 2001 2002 2003
Bilancio al 31 Dicembre (in migliaia di Euro)
70
60
50
40
30
20
10
Personale
Docente
Personale
Tecnico
Amministrativo
0
1998 1999 2000 2001 2002 2003
Entità numerica del Personale Tecnico ed Amministrativo (1998-2003)
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Il Centro Grandi Attrezzature per lo Studio e la Caratterizzazione della Materia
La moderna ricerca scientifica richiede di effettuare esperimenti sempre più sofisticati e, come
conseguenza, l'utilizzo di strumenti aventi gradi crescenti di complessità e costo. Mentre da un lato
non è pensabile che ogni laboratorio disponga dell'intera gamma di strumentazioni di cui necessita,
dall'altro sarebbe anti-economico impiegare solo per una limitata frazione di tempo strumenti il cui
costo supera le decine di migliaia di Euro. Conseguentemente in molte Università italiane sono stati
istituiti Centri Grandi Strumenti, dotati di grandi strumentazioni di interesse multidisciplinare, il cui
uso si estende a molte branche della scienza, consentendo agli interessati di poter svolgere le
proprie ricerche utilizzando strumentazioni altamente sofisticate.
Tra questi Centri si annovera il Centro di Servizi Grandi Attrezzature per lo Studio e la
Caratterizzazione della Materia istituito presso l'Università degli Studi dell'Insubria, sede di
Como, diretto dal Prof. Giovanni Palmisano (giovanni.palmisano@uninsubria.it).
Il Centro di Servizi Grandi Attrezzature di Como, istituito nel 2002, ha lo scopo di acquisire e
gestire apparecchiature di particolare complessità, di carattere il più possibile multidisciplinare,
erogando servizi agli operatori scientifici dell'Università dell'Insubria, di altre Università, di Enti
pubblici e privati e delle Industrie. E' attualmente in grado di erogare servizi in conto terzi nei
seguenti settori: Diffrattometria Raggi X, Risonanza Magnetica Nucleare, Analisi di Metalli in
Tracce, Analisi Elementare CHNS e Gas-cromatografiche.
Strumentazione disponibile:
♦ NMR Multinucleare Bruker 400 AVANCE, con probes per CP-MAS (stato solido) ed imaging.
♦ Gas-Cromatografo Shimadzu QP-5000 con rivelatore a spettrometria di massa a quadrupolo.
♦ Diffrattometro a raggi X θ:θ Bruker D8, per polveri, materiali policristallini e film sottili.
♦ Diffrattometro a raggi X Enraf Nonius CAD4, per studi strutturali da monocristallo.
♦ Spettrofluorimetro Jobin-Yvon Fluolog 3 UV-Vis-NIR.
♦ FT-IR Shimadzu con probe per riflettanza diffusa.
♦ Apparecchio per analisi elementare Perkin Elmer CHNS 2400 Analyzer
♦ Apparecchio per assorbimento atomico Global Sci Kontron GBC 908 BT (fornetto a grafite)
♦ Camera VN-2M con laser GS (Neva Technologies)
♦ Vanadate pico-second Laser Nd-VAN (GE-100-1064-nm)
♦ Sistema laser Twinkle-Topas 527-ps
♦ Laser Quanta Ray GCR 3-10 (Nd-YAG)
♦ Gas-Cromatografo con doppio rivelatore TDI e FID e colonna chirale.
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Scienza dei Materiali: Diffrattometri a Raggi X per Polveri e Cristallo Singolo
La Scienza dei Materiali rappresenta una parte significativa delle attività di ricerca in Università,
Istituti di Ricerca e, soprattutto, Dipartimenti di Ricerca e Sviluppo in diverse Industrie Leader. Per
sviluppare nuovi composti, materiali o processi produttivi, od al fine di ottimizzare processi già
esistenti, l'analisi non distruttiva tramite Raggi X offre varie possibilità. Per esempio, la Diffrazione
di Raggi X (XRD) permette lo studio strutturale microscopico dei solidi, permettendo la
comprensione delle loro relazioni struttura-proprietà. La composizione elementare di un materiale
può invece essere determinata tramite Spettrometria a Fluorescenza X (XRF).
La diffrazione a raggi X (XRD) è il più importante metodo non distruttivo che permette di
analizzare diversi tipi di materiali solidi (polveri, cristalli singoli, conglomerati, film sottili, etc.).
XRD è pertanto un metodo indispensabile per la caratterizzazione dei materiali ed il controllo
qualità in ricerca, sviluppo, produzione e distribuzione.
Applicazioni:
♦ Analisi qualitativa (riconoscimento) delle fasi;
♦ Analisi quantitativa delle fasi (non distruttiva);
♦ Caratterizzazione di film sottili;
♦ Misure di stress, strain e tessitura;
♦ Struttura di nanomateriali;
♦ Struttura di farmaci, polimeri, etc., a risoluzione atomica;
♦ Stabilità termica, ambientale e reazioni allo stato solido;
♦ Automazione di laboratori e processi.
Il minimo sforzo nella preparazione del campione, i tempi di misura limitati, l'estrema flessibilità
analitica, l'elevata accuratezza e la completa integrazione nell'automazione di laboratorio sono i
vantaggi più importanti nell'analisi moderna per XRD in Controlli di Processo e Qualità, Ricerca e
Sviluppo, in ambiti quali
Metalli e Leghe; Cementi e Minerali; Polimeri; Vetri, Ceramiche e Refrattari; Coloranti, Pigmenti e
Vernici; Farmaci e Prodotti di Chimica Fine; Semiconduttori e Componentistica Microelettronica.
Contatto: Prof. Norberto Masciocchi, Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-326227; Fax: 031-326230; e-mail: norberto.masciocchi@uninsubria.it
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Analisi Chimiche: Tecniche di separazione gas-cromatografiche (GC/MS, TCD, FID) e HPLC
Nata come metodo fisico per la determinazione degli isotopi stabili, la spettrometria di massa (MS)
è una potente tecnica analitica usata per identificare prodotti incogniti, per determinare
quantitativamente composti noti e per chiarire le proprietà strutturali e chimiche delle molecole.
Tutto questo può essere effettuato con quantità di campione molto limitate e concentrazioni molto
basse in miscele complesse. Anche se i principi della spettrometria di massa hanno una vasta area di
applicazione, le molecole organiche continuano a rappresentare la classe di sostanze più analizzata.
Uno spettrometro di massa è uno strumento utilizzato per misurare la massa di una molecola dopo
che essa è stata ionizzata, vale a dire dopo che a questa è stata impartita una carica elettrica. La
tecnica consiste nella trasformazione delle molecole del campione in ioni (specie cariche), nella loro
separazione in funzione del loro rapporto massa su carica (m/z) e nella loro rilevazione. Nel più
comune metodo di ionizzazione (impatto elettronico, EI), in cui le molecole sono 'bombardate' da
elettroni, si formano anche numerosi frammenti, come conseguenza della rottura di legami tra gli
atomi.
In una tipica analisi, la miscela di composti (derivante per esempio da una reazione chimica o da
un’estrazione) è iniettata nel gascromatografo (GC) dove viene vaporizzata nella camera di
iniezione. Un gas di trasporto (generalmente elio) conduce la miscela vaporizzata attraverso la
colonna cromatografica all’interno della quale i vari composti vengono separati in funzione della
loro natura chimica. I composti così separati (e quindi in forma analiticamente pura) entrano nello
spettrometro di massa. Lo spettrometro di massa costituisce un rivelatore particolarmente potente e
versatile, grazie alla sensibilità molto elevata e alla capacità di identificare i composti chimici anche
tramite l’utilizzo di opportune banche dati.
Dalla breve descrizione si può evincere che lo spettrometro di massa risulta essere il rivelatore che
accoppiato al gascromatografo permette di identificare i composti costituenti la miscela da
analizzare. In modo analogo è possibile associare al GC altre classi di rivelatori, che impiegano
tecniche chimico-fisiche adatte all’identificazione delle molecole da analizzare e che vengono scelti
sulla base delle specifiche esigenze. Come accennato, la tecnica GC è molto versatile. Tipicamente
può venire utilizzata per l’analisi ed il controllo qualità di: alimenti (bevande, oli, grassi); prodotti
di raffinazione (combustibili, benzine); vernici, pigmenti, aromi ed essenze.
Il Centro, accanto ad un GC/MS (con campo m/z 4 – 750), è dotato di un gas-cromatografo con
rivelatore a termoconducibilità (TCD) e a ionizzazione di fiamma (FID) e di un apparecchio HPLC
(che funziona su principi riconducibili a quelli del GC) con rivelatore diode array nell’ultravioletto.
Contatto: Prof. G. Attilio Ardizzoia, Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali
Università degli Studi dell’Insubria - Via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386440; Fax: 031-2386449; E-mail: ardizzoia@uninsubria.it
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Analisi Chimiche: Determinazione Quantitativa degli Elementi in Campioni Solidi e Liquidi
Le apparecchiature destinate alla determinazione degli elementi carbonio, idrogeno, azoto e zolfo
(chiamati per semplicità CHN) possono fondamentalmente essere considerate dei gascromatografi
combinati con una fornace. Esse infatti, sono costituite da una camera di combustione, una o più
colonne di separazione per i gas di combustione e un rivelatore. Questi apparecchi possono
determinare i quattro elementi contemporaneamente (C, H, N, S). Gli strumenti CHN per
microanalisi operano in genere con la seguente modalità: il campione, pesato in un recipiente di
stagno (generalmente circa 1-2 mg, accuratezza un milionesimo di grammo) è introdotto in una
fornace di quarzo mantenuta a circa 1000 °C, attraverso la quale fluisce una corrente costante di
elio. Dopo l'introduzione del campione, la corrente d'elio è temporaneamente arricchita con
ossigeno puro che, dando luogo ad una combustione flash, innalza la temperatura a circa 1900 °C. Il
miscuglio dei gas ottenuti viene quindi convogliato attraverso una colonna riempita di Cr 2 O 3 , per
rendere quantitativa la combustione. La conversione quantitativa dello zolfo a diossido di zolfo
viene poi raggiunta facendo passare i gas di combustione su ossido di tungsteno(VI), WO 3 . La
miscela gassosa passa quindi sopra rame metallico a 650 °C, per ridurre gli ossidi di azoto a N 2 e
per rimuovere l'eccesso di ossigeno. Infine, la miscela viene fatta passare attraverso una colonna
cromatografica termostatata a circa 100 °C. I singoli componenti (N 2 , CO 2 , H 2 O e SO 2 ) sono
separati per cromatografia ed inviati a un rivelatore a termoconducibilità (TCD).
Applicazioni:
♦ Analisi qualitativa (riconoscimento) delle fasi;
♦ Ambientali: Studio della composizione del materiale adsorbito da membrane impiegate nel
filtraggio dell’acqua e dell’aria;
♦ Polimeri: Determinazione della composizione elementare di polimeri, copolimeri o additivi.
Possono essere analizzati senza problemi di interferenza campioni che presentano alte percentuali di
alogeni, quali Teflon o PVC;
♦ Refrattari: Sono facilmente analizzabili sia nitruri, che fibre di carbonio. Date le caratteristiche
della strumentazione, possono essere analizzati anche materiali che presentano alti punti di fusione;
♦ Ulteriori applicazioni per materie plastiche, elastomeri, pigmenti e coloranti e nel campo agroalimentare.
In quest’ultimo settore, l’analisi CHN viene spesso utilizzata per stabilire la qualità di
sementi, farine (valutazione del contenuto proteico), olii e grassi.
Contatto: Prof. G. Attilio Ardizzoia, Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali
Università degli Studi dell’Insubria - Via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386440; Fax: 031-2386449; E-mail: ardizzoia@uninsubria.it
SI RINGRAZIA LA FONDAZIONE PROVINCIALE COMASCA PER L’AIUTO FINANZIARIO
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Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
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Analisi Chimiche: Spettroscopia Infrarossa a trasformata di Fourier (FT-IR)
La spettroscopia FT-IR è da oltre 25 anni impiegata in diversi settori industriali e di ricerca
avanzata quale tecnica insostituibile per lo studio ed il controllo qualità dei materiali. Caratterizzata
da moderne tecnologie ottiche ed elettroniche e da software di elaborazione dati di semplice
impiego ed estremamente potenti, la spettroscopia FT-IR si basa sull’analisi degli spettri delle
radiazioni infrarosse assorbite dai materiali analizzati. L’interpretazione dello spettro IR, soprattutto
nel controllo qualità (non nella ricerca scientifica di base!), non è più una condizione essenziale per
lo sviluppo di metodi analitici; i moderni software offrono banche dati di riferimento e sistemi per il
riconoscimento di differenze spettrali, anche minime, direttamente correlabili a variazioni di
concentrazione o di purezza.
L’industria dei materiali plastici ha adottato sin dagli anni ‘50 la spettroscopia IR quale tecnica
analitica di riferimento. L’infrarosso viene impiegato dai produttori di granuli, di additivi, di film
estrusi, di manufatti termostampati od imballaggio alimentare. I polimeri sono caratterizzati
essenzialmente da una buona malleabilità e da uno spettro IR specifico per ciascun materiale.
Queste caratteristiche offrono una semplice preparazione dei campioni da analizzare ed un
bassissimo grado di incertezza nell’identificazione di prodotti incogniti. Spesso la stampa a caldo di
pochi granuli di polimero è sufficiente per poter caratterizzare il materiale di base e gli eventuali
additivi nelle diverse concentrazioni.
Uno strumento FT-IR dotato di un buon software e di una banca dati di riferimento è sufficiente per
poter caratterizzare materiali polimerici diversi e per creare curve di calibrazione quantitative di
ottima precisione. L’analisi FT-IR di un film polimerico richiede pochi minuti, le potenzialità del
sistema sono pertanto facilmente immaginabili. La determinazione del nitrile monomero nel SAN
(stirene acrilonitrile) e la determinazione di stabilizzanti UV o di fillers nel polipropilene sono solo
alcuni esempi. Le applicazioni sono limitate dalla fantasia dell’operatore ed offrono tutte un elevato
rapporto economicità / affidabilità analitica. Una volta effettuato lo studio preliminare per la
calibrazione e la validazione (il test di affidabilità della calibrazione), la determinazione simultanea
di più componenti richiede per ciascun campione solo pochi minuti.
Il Centro è provvisto di uno spettrofotometro FT-IR Shimadzu Prestige-21, con risoluzione fino a
0.5 cm -1 e possibilità di raccolta di spettri in riflettanza diffusa. Lo strumento è interfacciato con un
personal computer che, tramite il software di gestione, permette l’esecuzione di analisi quali- e
quantitative.
Contatto: Prof. G. Attilio Ardizzoia, Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali
Università degli Studi dell’Insubria - Via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386440; Fax: 031-2386449; E-mail: ardizzoia@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
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Analisi Chimiche: Spettroscopia di Fluorescenza Uv-Vis
L’emissione fluorescente è una proprietà di cui godono diverse molecole che ‘trasformano’ la luce
assorbita in radiazioni luminose di lunghezza d'onda maggiore che vengono poi riemesse. La
fluorescenza è un fenomeno facilmente interpretabile nell'ambito della teoria quantistica:
l'assorbimento di un quanto incidente di energia porta la molecola in uno stato eccitato da cui può
ritornare nello stato fondamentale in una o più transizioni successive. Nei fenomeni di fluorescenza
l'emissione luminescente diminuisce molto rapidamente con una legge esponenziale nel tempo,
analoga a quella del decadimento radioattivo. La vita media di questo decadimento è dell'ordine dei
picosecondi ed è indipendente dalla temperatura. L’emissione fluorescente è ampiamente sfruttata a
fini di indagini chimiche e biochimiche. Usando coloranti fluorescenti come traccianti si possono ad
esempio riconoscere e localizzare le proteine: queste infatti, interagendo con i traccianti, non
subiscono alterazioni ed in seguito a stimolazione con radiazioni UV possono essere identificate e
dosate. Analogamente possono essere rivelati alcuni complessi antigene-anticorpo.
Questa tecnica permette l'analisi sia qualitativa (l'intensità di emissione della luce di fluorescenza è
specifica per ogni sostanza, dipendendo a parità di condizioni dalla sua struttura molecolare) che
quantitativa (l'intensità di emissione è proporzionale alla quantità di sostanza fluorescente presente).
La luminescenza rappresenta uno strumento fondamentale e molto versatile per lo sviluppo di
metodologie analitiche sensibili e specifiche, con ampie applicazioni in medicina, biologia
molecolare, farmacologia, chimica ambientale e agro-alimentare e nel campo delle biotecnologie.
I sistemi basati su principi di chemioluminescenza hanno, ad esempio, quasi completamente
rimpiazzato i radioisotopi (quali 3 H e 125 I), largamente utilizzati per oltre trent’anni in chimica
clinica per la marcatura e preparazione di traccianti. Storicamente le analisi per fluorescenza hanno
rappresentato il primo esempio di metodologia analitica con elevata sensibilità. Molti fluorofori
(generatori dell’emissione fluorescente) sono stati sviluppati ed applicati in svariati settori
dell’analisi chimica; basti ricordare il vasto utilizzo della fluoresceina e di suoi analoghi.
Il Centro ha recentemente acquisito uno spettrofluorimetro Quantamaster PTI con lampada allo
xenon, mediante il quale è possibile condurre studi di fotoluminescenza (anche a temperatura
variabile) su campioni in soluzione e allo stato solido.
Contatto: Dr. Angelo Maspero, Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali
Università degli Studi dell’Insubria - Via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386440; Fax: 031-2386449; E-mail: angelo.maspero@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
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Analisi Chimiche: Strumentazione per Assorbimento Atomico ETAAS ed ICP-MS
La Spettroscopia di Assorbimento Atomico è una delle tecniche più potenti per l’analisi degli
elementi in traccia, in particolare metalli, in matrici diverse e complesse, quali acque naturali e
reflue, terreni e minerali, prodotti alimentari e farmaceutici, senza dimenticare i metalli e le relative
leghe. Le concentrazioni di misura sono dell’ordine dei µg/L (un milionesimo di grammo) ed è
possibile effettuare analisi anche su 1 mL di soluzione.
La Spettroscopia di Assorbimento Atomico sfrutta il fenomeno fisico dell’assorbimento della luce
(radiazione elettromagnetica) da parte degli atomi dell’elemento da analizzare, atomi generati
attraverso un bruciatore ad acetilene o attraverso un dispositivo, chiamato “fornetto di grafite”, in
grado di raggiungere temperature nell’ordine dei 3000°C in frazioni di secondo. La radiazione
luminosa, generata da una sorgente monocromatica costituita dello stesso elemento da analizzare
(lampada a catodo cavo), viene assorbita dagli atomi in modo specifico ed in base alla variazione di
intensità luminosa è possibile determinare la qualità di elemento presente nel campione. In questo
modo è possibile misurare con estrema specificità, annullando possibili interferenze, minime
quantità di analita.
La spettrometria ad emissione al plasma con rivelatore di massa (ICP-MS), come nel caso della
spettroscopia di assorbimento atomico, è utilizzata per la determinazione di elementi in traccia e
ultra-traccia nelle più svariate matrici. Ulteriore vantaggio di questa tecnica analitica è la possibilità
di eseguire analisi di più elementi simultaneamente diminuendo così i tempi di analisi; inoltre i
limiti di rivelabilità rispetto all’assorbimento atomico sono di 2-3 ordini di grandezza inferiore e
nell’ordine dei ng/L (un miliardesimo di grammo). La spettrometria ICP-MS sfrutta le potenzialità
del plasma per ionizzare tutti gli elementi presenti nella soluzione da analizzare, mentre il
rivelatore, discriminando le singole masse, è i grado di eseguire anche analisi isotopiche.
Il Centro è inoltre dotato di facilities per il trattamento e la mineralizzazione di campioni, via
microonde, irraggiamento UV, etc. in grado di soddisfare qualsiasi esigenza nel campo della
determinazione di metalli in tracce e ultra-tracce.
Applicazioni:
♦ Analisi quantitativa di metalli in traccia;
♦ Composizione naturale di acque, suoli e sedimenti;
♦ Analisi isotopica in acqua e sedimenti;
♦ Determinazione di impurezze di metalli in coloranti e ausiliari tessili;
♦ Analisi di residui di lavorazione (bagni elettrogalvanici, bagni di tintura, etc.);
♦ Acque reflue;
♦ Impurezze e residui metallici in prodotti farmaceutici;
♦ Metalli in campioni biologici;
♦ Contenuto di metalli in solidi in generale (dopo opportuno trattamento);
Contatto: Prof. Andrea Pozzi, Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386440; Fax: 031-2386119; e-mail: andrea.pozzi@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
1999 — 2003: Cinque anni di attività
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Analisi Chimiche e Scienza dei Materiali: Spettrometro per la Risonanza Magnetica Nucleare
La spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) ha assunto oggi un ruolo preminente per
la delucidazione strutturale non distruttiva delle molecole organiche e di complesse strutture di
interesse biologico in soluzione (acidi nucleici, carboidrati ed anche proteine) grazie ai nuovi
esperimenti pulsati bi e multidimensionali e a spettrometri sempre più potenti. In aggiunta, le più
moderne tecniche di spettrometria MAS (magic angle spinning) permettono anche la registrazione
di spettri (e in ultima analisi uno studio della struttura e della composizione) di campioni solidi o
semi solidi. Infine, le tecniche di microscopia NMR (NMR-Imaging) permettono la visualizzazione
non distruttiva di campioni di origine biologica comprendendo diverse aree di interesse quali la
fisiologia vegetale, la medicina, le scienze alimentari, la chimica, le scienze dei materiali e dei
polimeri.
Applicazioni:
♦ Determinazione strutturale di molecole organiche in soluzione (es: farmaci, principi attivi);
♦ Determinazione qualitativa e quantitativa della composizione di miscele di composti organici
(determinazione di inquinanti e impurezze in farmaci, etc.);
♦ Analisi di alimenti quali carni, formaggi, oli, vini (determinazione della provenienza e di
eventuali sofisticazioni);
♦ Determinazione della composizione di campioni solidi (gomme, tessuti, plastiche, etc.);
♦ Studi morfologici non distruttivi su campioni solidi (ad elevato tenore organico).
Le tecniche NMR in soluzione ed allo stato solido si caratterizzano per una elevata sensibilità,
facilità di preparazione del campione, tempi di misura limitati, estrema flessibilità analitica, elevata
accuratezza e completa integrazione nell’automazione di laboratorio in Controlli di Processo e
Qualità, Ricerca e Sviluppo.
Gli ambiti industriali ai quali si può applicare tale metodologia sono: Cementi; Polimeri; Refrattari;
Coloranti, Pigmenti e Vernici; Prodotti Alimentari; Farmaci e Prodotti di Chimica Fine.
Contatto: Prof. Massimo Sisti, Dipartimento di Scienze Chimiche ed Ambientali,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386440; Fax: 031-2386119; e-mail: massimo.sisti@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
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Optoelettronica a Picosecondi: Laser ad Impulsi Ultracorti e Tecniche di Rivelazione
La rivelazione di segnali luminosi molto deboli trova larga applicazione in settori che spaziano dalla
ricerca di base in fisica, chimica, biologia ed astronomia ad applicazioni industriali in diagnostica
avanzata di componenti e circuiti elettronici, dove sia necessario riuscire a rivelare con precisione
anche l'istante di arrivo dei singoli fotoni. La strumentazione si compone di una sorgente laser
Nd:VAN di impulsi a picosecondi (rate di ripetizione 113 MHz) e di un fotodiodo a valanga non
disponibile commercialmente ed appositamente progettato per lavorare in questo regime, insieme
all'elettronica associata. Le risoluzioni che si ottengono sui segnali ottici misurati sono dell'ordine di
30 ps.
Applicazioni:
♦ fluorescenza risolta in tempo di campioni chimici o biologici
♦ caratterizzazione di proprietà (es. purezza) di fluidi composti
♦ caratterizzazione delle proprietà di fibre ottiche (es. dispersione, lunghezza, integrità)
♦ analisi della composizione di tessuti per fisiologia e patologia ottica
I vantaggi dell'utilizzo di tecniche a singolo fotone sono principalmente nella bassissima intensità
luminosa che viene utilizzata, il che rende l'analisi non-distruttiva, e nella rapidità di esecuzione
delle prove, in quanto il campione non necessita in genere di particolari preparazioni preliminari.
Contatto: Prof. Alessandro S. Spinelli, Dipartimento di Fisica e Matematica,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386223; Fax: 031-2386219; e-mail: alessandro.spinelli@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
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Ottica non lineare e quantistica: Sorgenti Laser ad impulsi ultracorti
Due laser "Twinkle" della Light Conversion Ltd. permettono di operare con impulsi ultracorti (1
picosecondo o 200 femtosecondi) con frequenza di ripetizione di 2 Hz o 10 Hz rispettivamente.
Questi laser sono composti da due mezzi attivi, uno per l'oscillatore (Master-Oscillator, MO) e
l'altro per l'amplificatore (Regenerative Amplifier, RA). Entrambi i mezzi attivi sono allo stato
solido (Nd:Glass) e la loro inversione di popolazione è garantita da lampade. Per ottenere impulsi di
200 femtosecondi si utilizza un gruppo di ottiche non lineari fornito dalla Light Conversion Ltd.,
che permette un'ulteriore compressione dell'impulso e la duplicazione in frequenza della radiazione
fondamentale. Le caratteristiche principali di queste due sorgenti sono le seguenti:
1) 10Hz repetition rate, durata 1.2ps, 8mJ@1055nm, 4mJ@527nm; per questo laser si ha anche con
il compressore di seconda armonica 200fs, 3mJ a 527nm.
2) 2Hz repetition rate, 1.5ps, 4mJ@1055nm, 2mJ a 527nm.
Queste sorgenti sono utilizzate di norma per pompare due amplificatori ottici parametrici
accordabili in lunghezza d'onda (320-3000nm) ovvero "Traveling-wave Optical Parametric
Amplifiers of Superfluorescence "TOPAS", con il vantaggio di poter lavorare con la lunghezza
d'onda più adatta per lo studio in corso.
Applicazioni:
Gli impulsi ultracorti generati vengono utilizzati principalmente per lo studio fondamentale di
interazione radiazione-materia in mezzi non lineari. Essi vengono sfruttati in particolare per lo
studio della dinamica spazio-temporale di impulsi ultracorti propaganti in mezzi non lineari
quadratici (cristalli birifrangenti), o con linearità del terzo ordine (mezzi Kerr, quali anche l'acqua),
e per lo studio della loro localizzazione. Si studia, in particolare, in che modo i pacchetti d'onda con
durata ultracorta lanciati nei mezzi in esame evolvono e acquistano forme localizzate di tipo
solitonico che mantengono un profilo stazionario durante la propagazione (quali ad esempio le
cosiddette "onde a X" scoperte e osservate in mezzi con dispersione normale). La disponibilità di
impulsi ultracorti permette anche lo studio sperimentale di effetti non classici in ottica (quali ad
esempio effetti di correlazione quantistica in radiazione generata con amplificazione parametrica in
cristalli non lineari, con un singolo impulso laser, e attualmente sotto investigazione per le
applicazioni al teletrasporto, alla criptografia quantistica, fino alla realizzazione dei primi elementi
di un computer quantistico puramente ottico che sfrutti le possibilità di calcolo massicciamente
parallelo proprie del mondo quantistico).
Contatto: Prof. Paolo Di Trapani, Dipartimento di Fisica e Matematica,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386225; Fax: 031-2386219; e-mail: paolo.ditrapani@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
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Ottica Quantistica a Molti Fotoni: Sorgente High-Q Laser e Generatori Parametrici
La generazione di stati non-classici della radiazione è uno degli argomenti di maggior attualità nel
campo dell'ottica, soprattutto nel dominio fino ad ora poco esplorato delle cosiddette "variabili
continue", ovvero di stati quantistici popolati da elevati numeri di fotoni. Tali stati sono rilevanti per
la realizzazione di protocolli di cloning, di teletrasporto quantistico, di crittografia e, in prospettiva,
di calcolo quantistico. Lo strumento principale per la generazione di tali stati è la "spontaneous
down-conversion (SPDC)", un processo parametrico non lineare del secondo ordine che consiste
nella trasformazione di un fotone ad alta frequenza in due fotoni a frequenza più bassa che risultano
legati da correlazioni non-classiche. Per ottenere stati ad alto numero di fotoni tramite la SPDC è
necessaria una sorgente laser con alta intensità di picco, ottime qualità di profilo spazio-temporale e
frequenza di ripetizione adeguata ad effettuare misure statisticamente significative. La
strumentazione si compone di una sorgente laser Nd:YLF a 500 Hz di ripetizione in grado di fornire
impulsi da 7.7 ps alla frequenza fondamentale con energia per impulso di 1 mJ. Tale sorgente è
stata appositamente sviluppata per noi dalla Ditta High-Q Laser (Austria). La fondamentale del
laser viene poi duplicata ed in uscita sono disponibili anche la seconda e terza armonica. Per la
realizzazione della SPDC si utilizzano cristalli non lineari pompati in singolo passo dalla seconda o
dalla terza armonica del laser.
Applicazioni:
♦ generazione di stati non classici della radiazione: stati entangled (twin beam), stati squeezed,
stati termici, sia a degenerazione che a non-degenerazione;
♦ generazione di stati entangled multipli (mediante il matching simulaneo di più di una
interazione nel cristallo);
♦ realizzazione di protocolli di cloning e teleportation;
♦ imaging quantistico;
♦ olografia quantistica.
I vantaggi della sorgente utilizzata consistono principalmente nelle qualità del fascio e nell'alta
energia per impulso, che consentono la produzione di stati particolarmente brillanti. Inoltre,
l'oscillatore del laser funziona in regime di mode-locking continuo, cosa che permette la sua
utilizzazione come riferimento di fase stabile e ripetitivo, indispensabile per il funzionamento del
rivelatore omodina, strumento fondamentale per la misura e la caratterizzazione degli stati
quantistici. La ricerca svolta con questa sorgente e tutta la strumentazione di misura sono finanziate
da I.N.F.M.
Contatto: Prof. Alessandra Andreoni, Dipartimento di Fisica e Matematica,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386210; Fax: 031-2386219; e-mail: Alessandra.Andreoni@uninsubria.it
Contatto INFM: Dott. Maria Bondani, Unità di Como, Dipartimento di Fisica e Matematica
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386252; Fax: 031-2386219; e-mail: maria.bondani@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
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Ottica Non-lineare ed Ottica Coerente: Laser Nd:YAG a nanosecondi e Nd:YAG GCR
La fenomenologia legata all'ottica non-lineare è stata esplorata lungamente fin dall'invenzione del
laser che ha consentito di ottenere le alte intensità necessarie per la realizzazione dei vari fenomeni
nei più diversi materiali. Per quanto riguarda l'attività svolta utilizzando la sorgente laser Nd:YAG
(mod. GCR3, Quanta Ray), negli ultimi anni è stata incentrata sulla realizzazione di interazioni non
lineari a tre onde in cristalli con non linearità del secondo ordine. La sorgente, infatti, è piuttosto
versatile, avendo la possibilità di ottenere una energia per impulso molto elevata (fino ad 1 J alla
fondamentale), un fascio di uscita con un profilo gaussiano di circa un centimetro di diametro.
Inoltre, la durata dell'impulso, 7 ns, rende non critica la sovrapposizione fra i fasci, e quindi
relativamente semplice la realizzazione di setup sperimentali anche complessi. Infine, il sistema
laser comprende due cristalli non lineari per la duplicazione e triplicazione in frequenza della
fondamentale, fornendo in uscita le tre armoniche del laser.
Applicazioni:
♦ interazione a tre onde:
a) utilizzo della conversione in seconda armonica per aumentare la visibilità di oggetti immersi in
mezzi diffondenti illuminati dal campo alla frequenza fondamentale;
b) olografia in somma e differenza di frequenze;
c) realizzazione di porte logiche e calcolo ottico;
d) generazione di fasci coniugati in fase per la correzione delle aberrazioni dei fronti d'onda indotte
dal passaggio in mezzi diffondenti (vetri smerigliati, fibre ottiche, barre amplificatrici dei laser);
♦ realizzazione di più processi non lineari simultanei nello stesso cristallo:
a) olografia multipla;
b) realizzazione di porte logiche e calcolo ottico a molti fasci;
c) realizzazione di switching e addressing ottico di dati.
Contatto: Prof. Alessandra Andreoni, Dipartimento di Fisica e Matematica,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386210; Fax: 031-2386219; e-mail: alessandra.andreoni@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
1999 — 2003: Cinque anni di attività
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Ottica Coerente (Olografia): "Holocamera" a Singolo Impulso per Ritratti e Grandi Oggetti
Il sistema olografico "Holocamera VN-2" permette di fare ritratti di gruppi di persone ovvero di
oggetti di pari dimensioni come pure di produrre matrici per marchi olografici di autenticità di
prodotti industriali, come quelli sulle carte di credito e sulle banconote degli Euro. Il laser contenuto
nel sistema è una potente sorgente a Neodimio in YAG amplificato in YLF di ottima coerenza
spaziale e temporale sulla seconda armonica cioè nel verde, colore della luce utilizzata per
registrare gli ologrammi, ma non nell'impulso fondamentale IR. Il sistema è un pregevole prodotto
della tecnologia russa e richiede un singolo impulso di luce, della durata di circa 25 nanosecondi per
la registrazione della lastra olografica. La lastra può avere una dimensione fino a 40 centimetri per
60 centimetri.
Applicazioni:
♦ riconoscimento dei falsi di opere d'arte tramite olografia;
♦ controllo dello stato pre-/post-restauro di opere d'arte;
♦ ritratti olografici di alto effetto pittorico;
♦ olografia in doppia esposizione per monitotaggio di micro-deformazioni e/o micro-spostamenti.
Il vantaggio di questo sistema olografico è legato alla capacità di impressionare grandi lastre
olografiche utilizzando un singolo impulso laser per illuminare l'oggetto. La durata dell'impulso è
così corta che si fanno in tutta semplicità ologrammi di oggetti non immobili, come può essere una
persona in posa per una fotografia. L'energia dell'impulso è così alta da permettere l'esposizione di
grandi lastre, su cui si possono registrare ologrammi tridimensionali di oggetti/ambienti con
dimensioni di qualche metro ed ottenerne una ricostruzione tridimensionale di alta qualità.
Contatto: Prof. Alessandra Andreoni, Dipartimento di Fisica e Matematica,
Università degli Studi dell'Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como
Tel: 031-2386210; Fax: 031-2386219; e-mail: alessandra.andreoni@uninsubria.it
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
1999 — 2003: Cinque anni di attività
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Lista delle Pubblicazioni a Stampa degli Afferenti al Dipartimento (1999 – 2003)
Anno 1999
Scienze Chimiche
S. Bruni, F. Cariati, M. Casu, A. Lai, A.
Musinu, G. Piccaluga and S. Solinas, “IR and
NMR study of nanoparticle-support
interactions in a Fe 2 O 3 -SiO 2 nanocomposite
prepared by a sol-gel method”, Nanostruct.
Mater., 11, 573-586 (1999).
L. Barbieri, S. Bruni, F. Cariati, C. Leonelli,
G. C. Pellacani, C. Siligardi and U. Russo,
“Influence of some transition metal cations on
the properties of BaO-containing glasses and
glass-ceramics”, Mater. Res. Bull., 34, 12-13
(1999).
S. Bruni, F. Cariati, F. Casadio, L. Toniolo,
“Identification of pigments on a XV century
illuminated parchment by Raman and FTIR
microspectroscopies”, Spectrochim. Acta,
55A, 1371-1377 (1999).
S. Bruni, F. Cariati, F. Casadio, L. Toniolo,
“Spectrochemical characterization by micro-
FTIR spectroscopy of blue pigments in
different polychrome works of art”, Vibr.
Spectrosc., 20, 15-25 (1999)
L. Sordelli, R. Psaro, G. Vlaic, A. Cepparo, S.
Recchia, C. Dossi, A. Fusi and R. Zanoni,
“EXAFS studies of supported Rh-Sn catalysts
for citral hydrogenation”, J. Catal., 182, 186
(1999).
S. Recchia, C. Dossi, A. Fusi, L. Sordelli and
R. Psaro, “Zeolite-supported Metals by
Design: Organometallic-based Tin-promoted
Rhodium/NaY Catalysts”. Appl. Catal. A,
182, 41 (1999).
G. Moretti, C. Dossi, A. Fusi, S. Recchia and
R. Psaro, “A comparison between Cu-ZSM-5,
Cu-S-1 and Cu-Mesoporous-Silica-Alumina
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
1999 — 2003: Cinque anni di attività
as catalysts for NO decomposition”, Appl.
Catal. B, 20, 67-73 (1999).
F. Porta, S. Recchia, C. Bianchi, F.
Confalonieri and G. Scarì, “ Synthesis and
full characterisation of nickel(II) colloidal
particles and their transformation into NiO”.
Colloids and Surfaces A, 155, 395 (1999).
C. Dossi, A. Fusi, S. Recchia, R. Psaro and G.
Moretti, “Cu-ZSM-5 (Si/Al=66), Cu-Fe-S-1
(Si/Fe=66) and Cu-S-1 catalysts for NO
decomposition: preparation, analytical
characterisation and catalytic activity”.
Microporous and Mesoporous Materials, 30,
165-175 (1999).
S. Recchia, C. Dossi, N. Poli, A. Fusi, L.
Sordelli and R. Psaro, “Outstanding
performances of Magnesia-supported
Platinum-Tin catalysts for citral selective
hydrogenation”. J. Catal., 184, 1 (1999).
C. Dossi, S. Recchia, A. Pozzi, A. Fusi, V.
Dalsanto and G. Moretti , “In situ analytical
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5 catalysts”. Phys. Chem. Chem. Phys., 1,
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C. Dossi, A. Fusi, G. Moretti, S. Recchia, R.
Psaro, “On the role of carbonaceous material
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catalysts”. Appl. Catal. A, 188, 107 (1999).
E. Fois, A. Gamba, G. Tabacchi, “Ab initio
molecular dynamics study of the Bronsted
acid site in a gallium zeolite”, Phys. Chem.
Chem. Phys. 1, 531-536 (1999).
E. Fois, A. Gamba, “Dynamical host/guest
interactions in zeolites: Framework isotope
effects on proton transfer studied by Car-
Parrinello molecular dynamics”, J. Phys.
Chem. B, 103 1794-1799 (1999).
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E. Fois, A. Gamba, C. Redaelli,
“Hydrophobic effects: A computer simulation
study of the temperature influence in dilute O-
2 aqueous solutions”, J. Phys. Chem. B,. 110
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S. Quartieri, A. Sani, G. Vezzalini, E. Galli,
E. Fois, A. Gamba, G. Tabacchi, “Onedimensional
ice in bikitaite: single-crystal X-
ray diffraction, infra-red spectroscopy and abinitio
molecular dynamics studies”,
Microporous & Mesoporous Materials. 30
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E. Fois, G. Tabacchi, S. Quartieri, G.
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Special issue - 4th National Meeting of the
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Acceleration for
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
1999 — 2003: Cinque anni di attività
Variational Monte Carlo", J. Chem. Phys.
111, 6180 (1999).
D. Bressanini, G. Fabbri, M. Mella, G.
Morosi, "A spline approach to trial wave
functions for variational and diffusion Monte
Carlo", J. Chem. Phys. 111, 6230 (1999).
L. Bertini, D. Bressanini, M. Mella, G.
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M. Mella, G. Morosi, D. Bressanini,
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Quantum Monte Carlo: IV. Can this method
accurately compute observables beyond
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A. Ceriotti, N. Masciocchi, P. Macchi, and G.
Longoni, “[Pt 19 (CO) 21 (NO)] 3 - and
[Pt 38 (CO) 44 ] 2- : Nitrosyl bending through
Intramolecular Electron transfer as an
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S. Aime, M. Botta, L. Frullano, S. Geninatti
Crich, G.B. Giovenzana, R. Pagliarin, G.
Palmisano and M. Sisti, “Contrast agents for
magnetic resonance imaging: a novel route to
enhanced relaxivity based on the interaction
of a Gd(III) chelate with poly-βcyclodextrins”,
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G.B. Giovenzana, R. Pagliarin, G. Palmisano,
T. Pilati, and M. Sisti, “Camphor-Based
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S. Aime, M. Botta, S. Geninatti Crich, G.B.
Giovenzana, G. Palmisano, M. Sisti, “A
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Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
1999 — 2003: Cinque anni di attività
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Mappa della Città di Como
Questo libretto è stato realizzato da Norberto Masciocchi e Franco Prati
Finito di stampare nel mese di Aprile 2004
presso la Pentagraf arti grafiche – Lipomo
(Como) – Tel. 031.283333
Dipartimento di Scienze Chimiche, Fisiche e Matematiche,
Università degli Studi dell’Insubria, via Valleggio 11, 22100 Como (Italy)
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