SPECTRA, IL MICROSCOPIO CHE “ENTRA” NEGLI ATOMI

È il modello più sofisticato in Italia e uno dei migliori al mondo. Sarà utilizzato da dieci laboratori di ricerca spaziando dall’energia solare, a led, a batterie fino alle comunicazioni.

APPROFONDIMENTO
Enzo Millepiedi
SPECTRA, IL MICROSCOPIO CHE “ENTRA” NEGLI ATOMI

È il modello più sofisticato in Italia e uno dei migliori al mondo. Sarà utilizzato da dieci laboratori di ricerca spaziando dall’energia solare, a led, a batterie fino alle comunicazioni.

Forse non tutti sanno che l’Italia nell’infintamente piccolo, cioè dei microscopi, è un’eccellenza. È in questo contesto che va considerata l’inaugurazione del nuovo microscopio elettronico installato nella sede genovese dell’Istituto Italiano di Tecnologia (Iit).Ed è anche per questo che non ha meravigliato più di tanto il fatto che si tratti del modello più sofisticato certamente in Italia ma soprattutto uno dei migliori al mondo nel suo genere.

Il suo nome è ThermoFisher Spectra 300 – Tem (Microscopia elettronica a trasmissione) ed è un microscopio elettronico che raggiunge una risoluzione di 50 pm, la metà della distanza tra gli atomi in molti materiali, permettendo di ottenere informazioni accurate sulla struttura dei nanomateriali necessari per realizzare nuovi dispositivi. La sua struttura è imponente: è alta più di tre metri, è alloggiata in un locale appositamente realizzato per essere ultra-stabile. Vibrazioni meccaniche, come quelle causate da una strada, o campi elettromagnetici vanno limitati o eliminati.

Costruito ad Eindhoven, spedito e riassemblato a Genova, in un processo durato circa 6 mesi, di particolare interesse scientifico e tecnologico è la sua capacità di osservare i singoli atomi e di studiare la struttura di materiali con importanti applicazioni tecnologiche come i pannelli fotovoltaici e le luci led.

Calzante può essere il paragone, con un microscopio che conosciamo tutti, quello ottico classico, che permette, nella sua massima risoluzione, di vedere oggetti di circa un micron, ossia di spessore 50 volte inferiore al diametro di un capello. Utilizzando invece elettroni ad alte energie è possibile raggiungere risoluzioni spaziali a livello di singoli atomi.

Quello che rende il microscopio elettronico dell’Istituto Italiano di Tecnologia sicuramente unico in Italia è la sua configurazione. Due correttori (di aberrazione) migliorano l’effetto di messa a fuoco delle lenti per vedere atomi singoli; speciali rivelatori raccolgono un segnale usando pochi elettroni, riducendo così il danno sui campioni; un filtro per gli elettroni permette di studiare le proprietà di strutture microscopiche che possono funzionare da antenne nell’infrarosso e permetterà studi nel campo delle telecomunicazioni.

Ma è anche straordinario quello che avverrà grazie alla ricerca condotta all’Iit con questo nuovo strumento che interesserà dieci laboratori, spaziando in vari campi, dai materiali per l’energia (solare, led, batterie) alle comunicazioni. L’uso del Tem permetterà per esempio l’analisi di materiali per il fotovoltaico di ultima generazione, di capire i processi di degradazione e sviluppare soluzioni per migliorare l’ingegnerizzazione dei dispositivi.

Il Tem può anche essere infine utilizzato per lo studio di nanocristalli che emettono luce, con applicazioni per led e per display. Si sa che per ottenere emissione di luce con elevata efficienza, i nanocristalli devono essere prodotti con estrema precisione, ebbene la microscopia elettronica è l’unica tecnica che verifica le proprietà dei singoli cristalli ad una risoluzione sufficiente.

Da ultimo ma non meno importante il fatto che Spectra300 consoliderà le collaborazioni scientifiche in corso e porterà a nuovi studi con altre istituzioni europee ed extra-europee, tanto è che erano presenti all’inaugurazione il direttore scientifico di Iit Giorgio Metta e alcuni dei massimi esponenti della microscopia del mondo venuti dalle Università di Cambridge (UK) e di McMaster (Canada).