Presentazione del CNISM

 

Il Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze Fisiche della Materia (CNISM), costituitosi il 3 febbraio 2005, è un consorzio, non a scopo di lucro, attualmente composto da 39 Università e al quale afferiscono circa 1300 ricercatori universitari attivi nel campo della Fisica della Materia.

Il Consorzio ha ottenuto la Personalità Giuridica con Decreto del Ministro dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca del 26 gennaio 2006, pubblicato in sunto nella Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana del 07/02/2006, serie generale n. 31.

L’ambito di competenza del CNISM è la “fisica della materia”, quella parte della fisica che mira a comprendere le proprietà della materia che ci circonda, non solo per soddisfare la naturale curiosità umana ma soprattutto per imparare a controllarne le proprietà al fine di realizzare materiali e dispositivi utili alla nostra esistenza. È per questo che la fisica della materia, pur essendo una scienza “fondamentale”, è alla base di tutte le applicazioni tecnologicamente avanzate che caratterizzano la nostra vita quotidiana: il funzionamento del cervello, lo studio delle molecole biologiche e la progettazione di nuovi farmaci, i cosiddetti calcolatori “quantistici”, l’integrazione dei dispositivi elettronici con gli organismi viventi, il magnetismo e le sue infinite applicazioni, ll presente e il futuro delle tecnologie fotovoltaiche, l’ottica e le sue applicazioni alle telecomunicazioni, la superconduttività di cui quest’anno ricorre il centenario della scoperta, e molte altre cose.

Il CNISM si propone di promuovere e coordinare le ricerche e le attività scientifiche e applicative nel campo delle Scienze Fisiche della Materia e delle tecnologie connesse tra le Università consorziate, al fine di meglio sviluppare le attività che ciascuna di esse sostiene ed ospita nell'area delle Scienze Fisiche della Materia. Il Consorzio si propone anche di svolgere attività di formazione di giovani studenti e ricercatori negli ambiti più avanzati della ricerca internazionale e all’interfaccia con diverse discipline e cercando di favorirne l’inserimento nel mondo della ricerca e del lavoro. Inoltre, il CNISM si propone di promuovere lo sviluppo di nuova strumentazione e di infrastrutture per la ricerca e per le applicazioni avanzate, in campi che vanno dalle scienze e tecnologie della materia a quelle della vita e dell’informazione. Il CNISM si propone infine di mettere in atto azioni finalizzate ad instaurare collaborazioni con tutti gli altri enti di ricerca italiani ed internazionali.

Il CNISM svolge ricerche interdisciplinari nel campo delle scienze fisiche della materia e delle loro applicazioni tecnologiche, operando attraverso una rete scientifica costituita dalle sue Unità e i suoi Laboratori regionali.  In tabella, vengono riportate in maniera molto schematica le aree di azione del CNISM.

Area

Sottoarea

Breve descrizione

Campi di applicazione

Ottica e fotonica

Optolettronica

Studio e applicazione di dispositivi ottici integrati.

Elaborazione ottica di informazioni e comunicazione ultraveloci

 

Ottica quantistica e fenomeni coerenti

Studio e applicazione delle proprietà quantistiche della materia per la generazione e il controllo delle luce.

Sviluppo di sorgenti Laser innovative: sorgenti a impulsi ultraveloci, laser a raggi X.

 

Informazione quantistica

Studio e sviluppo di dispositivi e processi, basati quelle proprietà quantistiche della radiazione

Sistemi innovativi di elaborazione dei dati e di comunicazione, Leggi fondamentali dei fenomeni di trasmissione ed elaborazione quantistica dell’informazione, in particolare delle immagini.

 

Spettroscopia ad alta risoluzione

Studio eccitazione energetiche fondamentali dei materiali .

Caratterizzazione di fenomeni ultraveloci, manipolazione e caratterizzazione di sistemi nanoscopici e in condizioni estreme di temperatura e pressione. Studio di proprietà ottiche dei materiali.

 

Plasmi e sistemi atomici e molecolari

Creazione, caratterizzazione ed applicazione dei plasmi.

Sviluppo di sistemi per la produzione di energia tramite fusione nucleare. Laser ad altissima potenza per applicazioni estreme (materia relativistica e fusione nucleare). Generazione e controllo di plasmi per terapie mediche, trattamenti tecnologici dei materiali, aspetti stratosferici delle telecomunicazioni e della meteorologia.

 

Sviluppo di tecniche ottiche e di strumenti ottici innovativi.

Applicazioni innovative e non convenzionali delle tecnologie ottiche.

Diagnostica non invasiva per i beni culturali, scrittura laser di circuiti optoelettronici, sensori ultrasensibili per gas, diagnostica medica, diagnostica ambientale. Strumenti per l’astrofisica, per l’osservazione della terra e per applicazioni in altri campi scientifici ed industriali

 

Biofotonica

Studio e manipolazione ottica di sistemi biologici

Manipolazione ottica di cellule e componenti subcellulari.

Liquidi, Materia soffice e biologica

 

Sistemi molecolari semplici

 

Studio e applicazione di sistemi di molecole composte da un numero limitato di atomi.

Aspetti classici e quantistici in sistemi molecolari: superfluidità, moti collettivi, proprietà termodinamiche, strutturali e chimiche nello stato solido, liquido , gassoso, in condizioni estreme. Fenomeni collettivi nelle soluzioni a base acqua. Proprietà dei fluidi in sistemi nano confinati inorganici e biologici. Sistemi vetrosi e amorfi non convenzionali.

 

Materia soffice

Studio e applicazione degli stati della materia con proprietà macroscopiche intermedie tra liquidi e solidi (gel, schiume, …).

Proprietà chimico-fisiche, di trasporto, strutturali e diagrammi di fase di gel, colloidi, schiume, micelle, sistemi liotropici, nanoparticelle. Sistemi granulari e modellazione dei terremoti. Polimeri fotosensibili ed elettrolitici. Cristalli liquidi innovativi per dispositivi veloci. Applicazioni all’industria alimentare, chimica, cosmetica, plastica, biologica e farmaceutica.

 

Biofisica molecolare e cellulare

Studio e applicazione di molecole biologiche e di sistemi biologici complessi fino alla dimensione cellulare.

Trasporto (ionico) in sistemi cellulari e intracellulari. Struttura, conformazione, aggregazione di proteine. Folding, unfolding, misfolding porteico. Struttura e interazioni in sistemi lipidici, DNA e proteine. Studio dei legame tra gruppi proteici e funzione biologica. Applicazioni biologiche: proteomica strutturale e intrinsically unstructured protein (IUP). Applicazioni mediche: drug delivery, terapie geniche del tumore e delle malattie ereditarie, disturbi della conduzione. Applicazioni energetiche: fotosintesi e fotovoltaico biologico, sensoristica.

 

Complessità e modelli

Elaborazione e applicazione di sistemi di calcolo per la modellazione di sistemi biologici e organici complessi.

Modellazione di ecosistemi (popolazioni caotiche, eventi dipendenti da un elevato numero di paramentri). Fenomeni a valanga e a rilassamento non lineare (crisi finanziarie, dispositivi a effetto Josephson, evoluzione delle masse tumorali, polimerizzazione anomala). Sistemi fluttuanti (battito cardiaco, segnali elettrici in materiali disordinati e grandi molecole biologiche). Leggi di scala e reazioni in sistemi disomogenei. Moto dei fluidi (inquinanti, drug delivery). Ricostruzione della forma di proteine e complessi proteici.

 

Tecniche diagnostiche

Tecniche di indagine innovative nel campo organico, bioologico e medico.

Banche dati di misure su standard biologici. Microstuttura e morfologia dei tessuti medici e biomateriali (ad es., syncrothron Micro-Computed Tomography). Nanosensori elettrici. Sonde ottiche non invasive per carcinomi e trombosi. Diagnostica per i beni culturali (datazione e identificazione di provenienza). Tossicologia e certificazione della qualità alimentare.

Solidi e nano- tecnologie

Superconduttori

Studio, applicazione e ricerca di sistemi superconduttori  avanzati.

Sistemi 2D esagonali (MgB2, grafite e intercalati, composti a base ferro e cuprati): misura e modellizzazione delle bande elettroniche e fononiche e delle loro gap, effetti di correlazione elettronica forte, fluttuazioni di fase,  transizioni tra fasi elettriche e magnetiche. Applicazioni a cavità risonanti a RF.

 

Metalli

Studio e applicazione delle proprietà strutturali nel volume e alla superficie (interfaccia) e in nanostrutture di metalli.

Vetri metallici. Crescita artificiale e auto‑organizzata di sistemi nano-strutturati: drug delivery, ingegnerizzazione delle proprietà elettroniche e metallurgiche tramite confinamento. Sensori.

 

Magnetismo e spintronica

Studio delle proprietà fondamentali dei sistemi magnetici e applicazione a dispositivi elettronici e sensori.

Sistemi magnetici ad anisotropia perpendicolare per memorie di massa, integrazione su Si e Ge. Ingegnerizzazione delle proprietà magnetiche di film sottili tramite strain indotto. Multistrati magnetici. Giunzioni a magnetoresistenza gigante e a effetto tunnel su scala nanoscopica tramite litografia e auto‑organizzazione. Sistemi magnetici frustrati e vetri di spin. Magneti molecolari. Imaging magnetico. Sistemi nano strutturati: entanglement, dinamica, rumore Barkhausen, anisotropia magnetica, vortici e modi magnetici alla nanoscala, modelli per reticoli a spin intero e semintero.

Film continui e nano granulari. Valvole di spin.

 

Superfici e interfacce

Studio delle proprietà fondamentali di crescita e di autorganizzazione delle interfacce.

Catalisi, frizione, struttura elettronica e magnetica, proprietà meccaniche e anisotropie delle stesse studiate sulle superfici modificate per: adsorbimento di molecole (es.:H2, O2, CO, CO2, NO, H2O, C60, molecole organiche, biomolecole), crescita d film sottili, crescita di strutture auto organizzate ottenute tramite deposizione e patterning delle interfacce.

Gas di elettroni bidimensionali

Nanotubi di carbonio, grafene.

 

Semiconduttori

Studio e applicazione delle proprietà strutturali nel volume e alla superficie (interfaccia) e in nanostrutture di semiconduttori.

Semiconduttori magnetici. Deposizione in vuoto, in fase vapore e liquida. Crescita di nano strutture per auto‑organizzazione e per litografia (ottica, elettronica, ionica): catalisi, frizione, struttura elettronica e magnetica, proprietà meccaniche e anisotropie delle stesse. Interazione tra semiconduttori e organici, integrazione dei dispositivi elettronici. Modifica delle proprietà per confinamento alla nanoscala. Modellizzazione di sistemi a bassa dimensionalità. Sensori nanostrutturati per gas, biomolecole, esplosivi. Fotoelettrico e fotovoltaico.

 

Ossidi

Studio e applicazione delle proprietà strutturali nel volume e alla superficie (interfaccia) e in nanostrutture di ossidi

Sensori, Crescita ordinata di ossidi, dispositivi MOS, MIS, Ossidi magnetici.