Grazie alle loro caratteristiche di  risposta veloce, portabilità e basso costo, i biosensori possono trovare applicazione in svariati settori dall'agroalimentare all’aerospazio, passando per quello della salute e del rilevamento di inquinanti outodoor/indoor in un mercato che dovrebbe espandersi fino a 30 miliardi di dollari nel mondo entro il 2024. A causa della grande quantità di composti da monitorare, è essenziale la fabbricazione di sensori economici e di facile utilizzo.
La tecnica di ionizzazione ElectroSpray (ESI) ha dimostrato di funzionare in modo eccellente per la deposizione di film sottili di enzimi su qualsiasi substrato conduttivo, tramite la nebulizzazione di una soluzione del biorecettore. All'ISM per la prima volta il processo ESI è stato usato  come metodo di immobilizzazione per depositare l'enzima Laccasi su elettrodi serigrafati (SPE) al fine di ottenere biosensori riproducibili e affidabili per il rilevamento di fenoli, superando i problemi legati all'ancoraggio dell'enzima. Il dispositivo prodotto  mostra una aumentata stabilità di funzionamento e durata nel tempo.

Staff: Lorenzo Avaldi, Paola Bolognesi, Mattea Carmen Castrovilli, Jacopo Chiarinelli, Annarita Casavola, Laura Carlini.           

Il gruppo di ricerca del laboratorio EFSL (Eurofel Support Laboratory) sta lavorando su una serie di candidati per sensori avanzati. In particolare, l'utilizzo di nanostrutture metalliche come nanoantenne per la concen-trazione di luce, permette un enorme aumento dell'efficienza di sensori spettro-scopici standard come quelli basati su Raman (Surface Enhanced Raman Scattering - SERS) e assorbimento infrarosso (Surface Enhanced Infrared Absorption - SEIRA). Le tecniche di spettroscopia ultraveloce disponibili in EFSL consentono al gruppo di ricerca di ottimiz-zare tali sensori mediante l'uso di materiali innovativi quali nanofili decorati con nano-particelle metalliche.

Staff: D. Catone, P. O’Keeffe, A. Paladini, F. Toschi, S. Turchini

Due sono le tecnologie attualmente utilizzate per convertire la radiazione solare concentrata: convertitori termodinamici che sfruttano l’elevata temperatura raggiunta da fluidi o gas (turbine, motori Stirling e/o Rankine) e celle fotovoltaiche ad alto rendimento (multi-giunzione). Entrambi i metodi hanno severe limitazioni in termini di scalabilità e problematiche tecnologiche. Il modulo sviluppato da ISM propone soluzioni per superare tali limitazioni, con la possibilità di lavorare ad elevate temperature (700-1000 °C) e sfruttare due effetti di conversione combinata: effetto termoionico e termoelet-trico.
Il modulo di conversione è stato progettato e sviluppato per convertire l’energia solare concentrata in energia elettrica e termica (cogenerazione). Il diamante CVD e un nanotexturing superficiale sono le innova-zioni di nanotecnologia applicate ai materiali del modulo, la cui efficienza di conversione in energia elettrica può superare il 30%. L’efficienza di conversione in energia termica è circa pari al 65% dell’energia termica residua.

Staff: A. Bellucci, M. Girolami, S. Orlando, D.M. Trucchi

Celle solari ad alta temperatura, basate sul meccanismo dell’emissione termoionica assistita da fotoni (PETE), sono in sviluppo all’ISM.
I vantaggi connessi con i dispositivi PETE sono tali da superare di gran lunga le limitazioni delle celle solari tradizionali (addirittura anche di quelle a multi-giunzione) durante il funzionamento in sistemi a concentrazione solare. Le caratteristiche dei convertitori PETE sono, infatti, un compor-tamento operativo migliore quando le temperature si innalzano e un più efficiente (>50%) uso dei fotoni dello spettro solare poiché sfruttano, assieme alla fotogene-razione diretta in un semiconduttore, tutti i processi di termalizzazione e l’assorbimento IR per incrementare il contributo termo-ionico.
Le celle sviluppate da ISM includono la tecnologia del black diamond e l’innovativa micrografitizzazione del diamante, insieme a un’avanzata e originale struttura di disposi-tivo p-i-n.
Informazioni più dettagliate possono trovarsi sul sito www.prometheus-energy.eu

Staff: A. Bellucci, M. Girolami, S. Orlando, R. Polini, V. Valentini, D.M. Trucchi