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CA’ FOSCARI, PROGETTO RARA FACTORY FRA LE 4 START UP PREMIATE AL MOTOR VALLEY ACCELERATOR EXPO
AL VIA A VENEZIA LA RICERCA PER LA GENERAZIONE SINTETICA DELLE TERRE RARE

Il progetto ottiene un finanziamento di 400 mila euro, le attività saranno sviluppate nei laboratori di Marghera Venezia al VEGA Parco Scientifico  Tecnologico

I ricercatori dello spin off studiano materiali innovativi e sostenibili combinando fisica della materia, teoria delle reti e intelligenza artificiale per sostituire le ‘terre rare’ con composti puliti

19 dicembre 2024

VENEZIA – RARA Factory, lo spin off dell’Università Ca’ Foscari Venezia che sviluppa materiali innovativi e sostenibili combinando fisica della materia, teoria delle reti e intelligenza artificiale, è tra le quattro startup selezionate e finanziate da Motor Valley Accelerator, la principale piattaforma di Open Innovation in Italia dedicata all’innovazione nei settori Mobility ed Automotive.

L’annuncio è avvenuto nel corso del Motor Valley Accelerator Expo svoltosi a Fiorano Modenese, nel cuore della Motor Valley dell’Emilia-Romagna; un appuntamento nel quale si sono radunati startup e dipartimenti di R&D ed innovazione delle principali aziende del mondo nel settore Mobility ed Automotive.

Il progetto RARA Factory è coordinato dai docenti del Dipartimento di Scienze Molecolari e Nanosistemi Stefano Bonetti e Guido Caldarelli, dal prof. Michele Bugliesi del Dipartimento di Scienze Ambientali, Informatica e Statistica e da Stefano Micelli, docente della Venice School of Management.

Il team di ricerca studia lo sviluppo di un algoritmo per la generazione sintetica delle terre rare che fanno parte di un più ampio gruppo di “materiali rari” o “materiali critici”, per esempio nichel o cobalto, che sono alla base di tutti i dispositivi elettronici di ultima generazione, come batterie ricaricabili, motori elettrici, schermi TV e LCD.

L’obiettivo di Rara Factory è infatti quello di offrire una soluzione completamente nuova al problema. L’idea non è di trovare terre rare o materiali rari, riciclandoli o cercando nuovi giacimenti, ma di sostituirli completamente con composti puliti e abbondanti di prestazioni uguali o superiori.

Stefano Bonettidocente di Ingegneria Fisica a Ca’ Foscari: “La scorsa settimana abbiamo partecipato come RARA Factory all’Expo 2024 del Motor Valley Accelerator a Modena, un evento di punta per l’innovazione tecnologica nel settore automobilistico, dove i materiali sono cruciali. L’Expo ha offerto un’opportunità esclusiva per connettersi con innovatori che stanno ridefinendo il panorama della mobilità. Come RARA Factory siamo state una delle quattro startup innovative premiate nel 2024 con un investimento di accelerazione di 400mila euro, che servirà ad avviare le prime attività nei nostri laboratori a Marghera. Abbiamo firmato accordi di collaborazione con diverse importanti aziende del settore, estremamente interessate nell’usare la nostra tecnologia per sostituire materiali critici nei loro prodotti. È entusiasmante vedere come la ricerca di base che stiamo portando avanti potrà avere un impatto su scala così ampia”.

Progetto RARA Factory, foto di gruppo

Motor Valley Accelerator nasce da un’iniziativa congiunta del network nazionale di CDP Venture Capital Sgr, UniCredit, e Fondazione Modena, gestito da Plug and Play, anche in veste di investitore, e CRIT. In quattro anni di attività ha contribuito a rafforzare l’ecosistema dell’industria automotive finanziando complessivamente 28 startup. Grazie alla collaborazione con le aziende partner (STMicroelectronics, Ferrari, Agrati, Dallara, Sabelt, OMR, Gruppo Hera e UnipolSai Assicurazioni) che sono state anche protagoniste nelle fasi di selezione, sono stati avviati oltre 30 Proof of Concept di cui una parte si sono evoluti in progetti avanzati verso l’implementazione.

Testo e foto dall’Ufficio Comunicazione e Promozione di Ateneo Università Ca’ Foscari Venezia

DA CA’ FOSCARI UN ALGORITMO PER SOSTITUIRE LE TERRE RARE CON MATERIALI SOSTENIBILI

Stefano Bonetti, fisico a Ca’ Foscari, ha presentato l’attività della Fondazione Rara in audizione alla Commissione Esteri della Camera:

Non c’è un modo pulito di estrarre terre rare, ma con la ricerca possiamo trovare nuovi materiali, generando un forte impatto economico”.

VENEZIA – Lantanio, cerio, praseodimio, neodimio. Sono solo le prime delle diciassette ‘terre rare’ presenti nella tavola periodica degli elementi. Si chiamano terre, ma sono sostanzialmente dei metalli, tutti con colore simile, indispensabili per l’economia del presente e del futuro, per la transizione ecologica, e per gli interessi di molti Paesi.

Le terre rare fanno parte di un più ampio gruppo di “materiali rari” o “materiali critici”, per esempio nichel o cobalto, che sono alla base di tutti i dispositivi elettronici di ultima generazione, come batterie ricaricabili, motori elettrici, schermi TV e LCD. Sono anche elementi fondamentali per lo sviluppo delle tecnologie più avanzate in campo aerospaziale, medico, della difesa e delle energie rinnovabili. Il controllo e il primato sull’export di questi materiali, la cui domanda è destinata a crescere in modo rapido ed esponenziale in tutto il mondo, è attualmente in mano alla Cina.

Norme e strategie per superare il ‘monopolio’ cinese e regolamentare il procedimento complesso e poco sostenibile di estrazione e lavorazione delle terre rare e dei materiali critici, sono in discussione anche a livello di Unione Europea e di singoli Stati, tra i quali l’Italia, dove sono coinvolti il ministero delle Imprese e del Made in Italy e quello dall’Ambiente.

Stefano Bonetti, Ordinario di Fisica della Materia a Ca’ Foscari, è rappresentante di Fondazione Rara ETS, no profit nata per promuovere ed effettuare ricerca su tecnologie e materiali sostenibili, offrendo soluzioni ‘pulite’ e percorribili in qualunque strategia geopolitica legata ai materiali rari. Insieme a lui, i docenti di Ca’ Foscari Guido Caldarelli, Ordinario di Fisica Teorica, Michele Bugliesi, Ordinario di Informatica e precedente Rettore, insieme ad Alberto Baban, Presidente di VeNetWork ed ex Presidente Nazionale di Piccola e Media Impresa di Confindustria, e Anna Soatto, di Cortellazzo&Soatto.

Nei giorni scorsi Bonetti è stato invitato per un’audizione alla Commissione Esteri della Camera dei deputati, dove ha spiegato le criticità e possibili sviluppi nel campo delle terre e dei materiali rari, e ha presentato l’attività della Fondazione.

“Al momento stiamo sviluppando e brevettando un algoritmo che permetta di sostituire completamente le terre rare con materiali sostenibili e abbondanti, cercando e combinando materiali con proprietà simili – spiega Bonetti. – La realtà è che non c’è un modo pulito di estrarre terre rare, che significa che i processi per evitare di inquinare richiedono costosi processi di bonifica, che di ritorno aumenterebbero i prezzi dei materiali e porterebbero probabilmente fuori mercato le terre rare estratte in Europa. Consideriamo poi il costo sociale: qualsiasi dispositivo elettronico di uso quotidiano ha una batteria che contiene cobalto, e l’estrazione di cobalto avviene quasi totalmente in Congo, senza regole ambientali e sfruttando in maniera tragica lavoro minorile. Il paradosso è evidente: per effettuare una transizione ecologica che mira a salvare il pianeta, ci procuriamo materiali distruggendo alcune aree del pianeta stesso, e le persone che ci vivono. Anche le attuali alternative in discussione, ovvero recuperare e riciclare le terre rare da vecchi dispositivi elettronici, o di trovare nuovi giacimenti, hanno ancora altissimi costi energetici, ambientali e sociali”.

Stefano Bonetti sostituire terre rare
Stefano Bonetti

L’approccio proposto dal gruppo di ricerca offre una soluzione completamente nuova al problema. L’idea non è di trovare terre rare o materiali rari, riciclandoli o cercando nuovi giacimenti, ma di sostituirli completamente con materiali abbondanti e sostenibili.

“Ci sono elementi come il sodio, il potassio, il ferro, il titanio, e diversi altri, che sono molto più abbondanti, e distribuiti su tutto il pianeta – continua Bonetti. – Con questi elementi comuni, si possono creare dei materiali compositi, delle leghe, che possono avere le proprietà delle terre rare. In questo modo, potremmo continuare a sviluppare tecnologia necessaria alla transizione ecologica, con materiali a basso impatto ambientale. Inoltre, anche gli altri problemi di diritti umani, di concentrazione di potere in mano a pochi attori si risolverebbero, perché questi materiali si trovano distribuiti su tutto il pianeta”.

L’idea è semplice, ed è quella di provare tante combinazioni di materiali, testarli e trovare quelli simili. La difficoltà sta nell’altissimo numero di combinazioni possibili, paragonabile a quanti sono gli atomi nell’universo.

“Quello che abbiamo fatto all’interno della Fondazione Rara, grazie ad una combinazione di competenze unica in fisica della materia, in fisica teorica e in informatica, è lo sviluppo di un algoritmo in grado di ottimizzare la ricerca di questi materiali in maniera molto più efficiente di quanto fatto fino ad ora, creando un’elaborazione dei materiali. Dopo l’algoritmo, l’obiettivo successivo è quello di creare un database di materiali mirati a sostituire le terre rare.”

Le ricadute di un’impresa di questo tipo sull’intero sistema nazionale sono destinate ad avere un forte impatto dal punto di vista economico, perché l’Italia diventerebbe leader di materiali sostenibili per le nuove tecnologie (il solo settore microelettronica ha un valore stimato di 700 miliardi nel 2027); strategico e geopolitico, perché diventerebbe punto di riferimento per le industrie che operano nell’ambito della transizione ecologica; e infine politico, con un ruolo leader in Europa nelle politiche per i materiali sostenibili.

Tra le raccomandazioni di breve-medio periodo che Fondazione Rara ha presentato nel corso dell’audizione, spiccano: un impegno della politica a livello internazionale per inserire la ricerca di materiali sostenibili tra le priorità dei prossimi anni, lo stanziamento di fondi europei mirati alla sostituzione dei materiali critici con materiali sostenibili e l’utilizzo di e fondi PNRR per la ricerca sui materiali sostenibili.

Video dell’audizione di Stefano Bonetti alla Commissione Esteri: https://webtv.camera.it/evento/22978

 

Testo e foto dall’Ufficio Comunicazione e Promozione di Ateneo Università Ca’ Foscari Venezia sull’algoritmo per sostituire le terre rare con materiali sostenibili.

PRIMA OSSERVAZIONE DELLA NUTAZIONE NEI MATERIALI MAGNETICI

L’EFFICIENZA DEI DATA CENTER SI GIOCA IN UN PICOSECONDO

Su Nature Physics la scoperta del team guidato dal fisico Stefano Bonetti (Università Ca’ Foscari Venezia e Università di Stoccolma) nell’ambito di un progetto ERC sul magnetismo ultraveloce

ARSAT Data Center (2014). Foto IMarcoHerrera, CC BY-SA 4.0

VENEZIA – Gran parte della ‘memoria’ del mondo e tutte le nostre attività digitali si basano su supporti, dischi rigidi, codificati grazie al magnetismo, ovvero orientando in un verso o nell’opposto lo spin degli elettroni.

Un team internazionale di scienziati guidato dal fisico italiano Stefano Bonetti, professore all’Università Ca’ Foscari Venezia e all’Università di Stoccolma, è riuscito per la prima volta a osservare la ‘nutazione’ di questi spin in materiali magnetici, ovvero le oscillazioni del loro asse durante la precessione. Il periodo di nutazione che è stato misurato è dell’ordine di un picosecondo: un millesimo di miliardesimo di secondo. La scoperta è stata pubblicata oggi da Nature Physics.

L’asse di uno spin compie nutazione e precessione, come per ogni oggetto che ruota su sé stesso, dalle trottole ai pianeti. In questa ricerca, i fisici hanno osservato sperimentalmente che la nutazione dell’asse dello spin magnetico è 1000 volte più veloce della precessione, un rapporto curiosamente simile proprio a quello della Terra.

Questa nuova scoperta su caratteristiche fisiche degli spin finora sconosciute è fondamentale nell’ambito della ricerca per rendere sempre più veloci, compatte ed energicamente efficienti le tecnologie digitali. Per manipolare a scale temporali di millesimi di miliardesimi di secondo questi fenomeni, però, è prima necessario conoscerne le dinamiche anche inerziali.

“Questa è la prima evidenza diretta e sperimentale dei movimenti inerziali degli spin magnetici – spiega Stefano Bonetti, che coordina un progetto ERC proprio sul magnetismo ultraveloce – con implicazioni che interessano ad esempio i data center che immagazzinano quasi tutta l’informazione digitale dell’umanità in bit con il polo nord verso l’alto o verso il basso, codificando così gli 0 e 1 informatici. Quando questi spin vengono orientati entrano in gioco anche precessione e nutazione. Conoscere il periodo della nutazione diventa fondamentale all’aumentare della velocità di rotazione. Questa prima osservazione di tali movimenti apre la strada a nuove tecnologie per rendere più efficienti le nostre attività digitali, che, tra tutte le attività umane, stanno registrando il più alto incremento in consumo energetico”.

L’esperimento

L’esperimento ha richiesto una collaborazione con diversi laboratori scientifici europei in Germania (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Chemnitz University of Technology, University of Duisburg-Essen, German Aerospace Center (DLR), TU Berlin) Francia (École Polytechnique) e Italia (Università di Napoli Federico II e  Università di Napoli ‘Parthenope’), con la misura chiave fatta nel centro di ricerca Helmholtz a Dresda-Rossendorf, in Germania (https://www.hzdr.de/). In questo centro, il laboratorio TELBE è in grado di generare l’intensa radiazione terahertz (zona di frequenze tra le microonde e gli infrarossi), necessaria per l’esperimento. Il gruppo guidato da Stefano Bonetti è stato tra i primi gruppi di utenti del laboratorio ed ha contribuito allo sviluppo della macchina stessa.

“I primi esperimenti sono stati faticosi – afferma il fisico cafoscarino – ma già dopo un paio di anni la macchina era molto performante. Queste misure sono state fatte nell’arco di un anno, in tre occasioni diverse, per controllare la riproducibilità di questo effetto mai osservato prima”.

Le attività di Stefano Bonetti si inseriscono in un contesto più ampio di investimento da parte dell’ateneo veneziano nella ricerca scientifica e nella didattica del Dipartimento di Scienze Molecolari e Nanosistemi. Lo stesso dipartimento lancia a partire da quest’anno accademico il corso di laurea in Ingegneria Fisica, coordinato proprio da Bonetti, lui stesso ingegnere fisico: “La scienza evolve sempre, e chissà che cosa esploreremo tra dieci anni, ma l’idea del nuovo corso di laurea è proprio quella di preparare una nuova generazione di scienziati e scienziate che saranno pronti alle sfide del futuro”.

L’articolo:

Inertial spin dynamics in ferromagnets

Nature Physicshttps://www.nature.com/articles/s41567-020-01040-y

Testo dall’Università Ca’ Foscari Venezia