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Nonostante il grande numero di trattamenti che sono stati utilizzati e sono ancora in uso per affrontare il problema del deterioramento di manufatti storico-artistici a base calcarea, nessuna soluzione definitiva è stata trovata finora.

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Nelle ultime due decadi, le architetture supramolecolari derivanti da chimica di coordinazione attraverso la combinazione di centri metallici e leganti politopici hanno ricevuto una crescente attenzione. Alcune delle loro più notevoli applicazioni includono: sistemi host-guest per separazione e storage molecolare, catalisi e reattività in spazi confinati.

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Dagli anni ’70, basandosi inizialmente sul concetto che il rame, elemento essenziale, poteva essere ritenuto meno tossico rispetto a un metallo non essenziale come il platino, sono stati sintetizzati complessi di coordinazione di rame con diverse classi di leganti di cui è stata studiata l’ attività antiproliferativa in test in vitro verso diversi tipi di cellule tumorali.

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Una delle sfide strategiche di maggior rilievo per le moderne tecnologie abilitanti è la realizzazione di nanosistemi multifunzionali per:

a) la produzione sostenibile di idrogeno, un vettore di energia pulita e rinnovabile, a partire da materie prime poco costose e facilmente reperibili;

b) la protezione dell’ambiente e la salute (rivelazione/decomposizione di inquinanti);

c) la fabbricazione di dispositivi foto-attivati con proprietà autopulenti ed anti-appannamento.

 

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La diffusione della conoscenza fa  parte della “mission” del CNR.  L’istituto IENI  e’ editore  del  Journal of Cultural Heritage, rivista internazionale pubblicata da Elsevier Masson, Parigi (ISSN: 1296-2074).

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Presso lo IENI è stato progettato e realizzato uno strumento basato sull’effetto fotoacustico, per la stima della diffusività termica dei fluidi. La definizione quantitativa dell’effetto fotoacustico risale alla fine degli anni settanta ed è stato inizialmente utilizzato per la caratterizzazione di varie proprietà fisiche dei solidi per poi essere successivamente impiegato con successo per la misura della diffusività e l’effusività termica dei fluidi e più nello specifico dei nanofluidi.

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L’utilizzo di generatori termoelettrici (TEG) per la conversione di energia termica in energia elettrica trova spazio nelle strategie per aumentare l’efficienza complessiva di un impianto mediante il recupero energetico di cascami termici, generando così un risparmio energetico.

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Lo sviluppo di nuove tecnologie per la rimozione di protettivi organici deteriorati da opere lapidee di interesse storico-artistico è ancora oggi una sfida stimolante.

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film sottili sono utilizzati per diverse applicazioni tecnologiche: una delle più importanti è la protezione di superfici. La crescente richiesta di nuovi film funzionali è stata un forte stimolo per lo sviluppo di nuove tecniche di deposizione che consentono un migliore controllo del processo.

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Compositi a matrice ceramica rinforzati con fibre sono già attualmente utilizzati in componenti aerospaziali e la loro richiesta è in crescita poiché permettono la produzione di elementi strutturali  con proprietà migliori (ad es.bassa densità) con conseguente riduzione del consumo di carburante ed emissioni di CO2.

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Le celle a combustibile sono un elemento fondamentale di qualsiasi sistema basato sulla produzione di energia da fonti rinnovabili. Le celle ad alta temperatura (celle ad ossidi solidi – SOFC) consentono di convertire direttamente in energia elettrica non solo idrogeno ma anche idrocarburi provenienti dal trattamento di materiale naturale e/o riciclato (bio-combustibile).

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Al giorno d’oggi, più del 90% della produzione di idrogeno deriva da fonti fossili, secondo quanto stimato dal Dipar­timento dell’Energia degli USA (DOE). Di conseguenza, i sistemi di purifica­zione dell'idro­geno da sottoprodotti quali CH4, H2O, CO e CO2 costituiscono un passaggio cruciale dell’intero pro­cesso produttivo.

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Per il miglioramento dell’efficienza totale di conversione dei collettori solari termici si rende necessario un miglioramento della conversione dell’energia solare in energia termica, ad esempio perfezionando l’assorbimento solare.

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Le leghe a memoria di forma (Shape Memory Alloys, SMA) sono materiali funzionali che esibiscono straordinarie proprietà termo-meccaniche quali: l’effetto memoria di forma (Shape Memory Effect, SME) sfruttato per realizzare attuatori smart capaci di integrare funzioni sensore/attuatore; la superelasticità (SE) impiegata nella realizzazione di dispositivi e componenti biomedicali (stent, fili per ortodonzia, cambre per osteosintesi, filtri, etc.).

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Il rivestimento su scala nanometrica di piccole particelle con materiali di diversa composizione che dia luogo alla formazione di strutture core-shell è un argomento di ricerca nuovo ed attivo. Il rivestimento non solo cambia le interazioni delle particelle con l’ambiente circostante ma determina la modifica delle proprietà (ottiche, magnetiche, catalitiche, etc.) delle particelle stesse.

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Alcuni metalli o leghe possono essere preparati per via elettrochimica con una porosità bimodale, per applicazione di alte correnti catodiche che causano elettrodeposizione in un regime di vigoroso sviluppo di idrogeno. Il materiale acquisisce una struttura spugnosa fatta di dendriti submicrometriche, modellata da pori macroscopici di dimensione di qualche decina di micron.

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La necessità di ridurre l’utilizzo dei combustibili fossili ha reso sempre più urgente lo sviluppo di materiali per la produzione e conversione di energia da fonti rinnovabili. Tuttavia, nonostante i molti progressi fatti in questo senso, la conversione di energia da fonti rinnovabili non è tuttora economicamente vantaggiosa.

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Sistemi catalitici 3D ottenuti per deposizione di nanoparticelle di Pd, Pt o Rh su schiume di Ni o lega Fe-Cr-Al si dimostrano efficaci in processi elettrochimici ed in reazioni di ossidazione in fase gas. I catalizzatori strutturati sono preparati mediante spostamento galvanico o elettrodeposizione.

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I radiofarmaci (RF) sono preparazioni medicinali contenenti isotopi radioattivi, di alcuni elementi, utilizzate in medicina nucleare a scopo diagnostico e/o terapeutico. La somministrazione di RF progettati per la distribuzione 'target' specifica di un radionuclide a siti tumorali costituisce un’interessante opportunità per la diagnosi e la terapia dei tumori/metastasi.

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Il lavoro del gruppo IENI si è orientato negli ultimi anni a studi tribologici su lubrificanti e rivestimenti antiusura, e allo stesso tempo allo sviluppo sia di rivestimenti duri prodotti con tecniche di magnetron sputtering, sia di nanolubrificanti, ovvero di sospensioni stabili di nanoparticelle in olio. I principali settori di applicazione delle tecnologie oggetto di studio sono il settore automotive e refrigerazione/condizionamento dell’aria.

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