“SPEQTEM”, un microscopio elettronico avanzato per la ricerca quantistica e l’innovazione tecnologica

24/01/2025

E’ stato inaugurato questa mattina, presso l’Edificio di Fisica del campus dell’Università di Modena e Reggio Emilia, il nuovo microscopio elettronico SPEQTEM – Spectroscopic Quantum Transmission Electron Microscope, strumento all’avanguardia frutto della collaborazione tra l’Istituto Nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr Nano), l’Università di Modena e Reggio Emilia (Unimore) e Thermo Fisher Scientific, azienda leader mondiale nelle tecnologie scientifiche.

Alla cerimonia inaugurale hanno partecipato la Presidente del Cnr Maria Chiara Carrozza, il Magnifico Rettore di Unimore Carlo Adolfo Porro, rappresentanti di Thermo Fisher Scientific, delle strutture coinvolte e autorità locali tra cui l’Assessora alle politiche educative e rapporti con l’Università del Comune di Modena Federica Venturelli e la Consigliera Regionale della Regione Emilia-Romagna Ludovica Carla Ferrari. Hanno portato, inoltre, i saluti istituzionali il Direttore di Cnr-Nano Gaetano Scamarcio, e il Direttore di Cnr-Ismn e IEntrance Vittorio Morandi.

Il microscopio SPEQTEM, acquisito da Cnr- Nano e installato nel Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche (FIM) di Unimore, con il sostegno dei progetti iENTRANCE e NQSTI, avrà un ruolo chiave nella ricerca e innovazione, con due principali obiettivi: essere una piattaforma all’avanguardia per esperimenti di ottica quantistica degli elettroni e fungere da facility integrata per la ricerca applicata e industriale di frontiera. Il microscopio è parte integrante dell’infrastruttura iENTRANCE, sostenuta dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), e contribuirà alla ricerca su materiali innovativi per l’energia, come le batterie al litio ecosostenibili di prossima generazione.

Equipaggiato con tecnologie avanzate, tra cui un monocromatore e un filtro energetico, SPEQTEM consente di produrre immagini a risoluzione atomica e analisi approfondite delle proprietà dei materiali, aprendo nuove possibilità per lo studio di fenomeni quantistici e dei campi elettromagnetici interni alla materia. Con un valore complessivo che supera i due milioni di euro, lo strumento rappresenta un investimento strategico che sarà gestito dal gruppo di ricerca TEM@Modena, composto da ricercatori di Cnr Nano e FIM Unimore. Guidato da Vincenzo Grillo (Cnr Nano), il team multidisciplinare si distingue per competenze uniche e riconosciute a livello internazionale.

Maria Chiara Carrozza, Presidente del Cnr, ha dichiarato: “Con l’acquisizione di SPEQTEM, il Cnr consolida la posizione di leadership nella microscopia elettronica avanzata nel nostro Paese. Il microscopio rappresenta un’innovazione al servizio della scienza e del territorio: sarà infatti a disposizione non solo del mondo accademico, ma anche dell’industria e delle infrastrutture regionali, integrandosi con le strumentazioni del Cnr già presenti sul territorio emiliano, in particolare nel campo della microscopia e dei materiali, e contribuendo a rafforzare il livello di eccellenza scientifica della regione Emilia-Romagna”.

Carlo Adolfo Porro, Rettore di Unimore, ha sottolineato: “SPEQTEM è uno strumento altamente innovativo che ci permette di studiare i fenomeni quantistici e le proprietà dei materiali a livello atomico. Il fatto che, grazie alla collaborazione tra Cnr e Unimore, resa possibile dal supporto di Thermo Fisher Scientific, sia ora a disposizione dei nostri ricercatori ci rende particolarmente orgogliosi. Il microscopio apre la strada a nuove possibilità per affrontare sfide cruciali, come l’energia sostenibile e lo sviluppo di materiali innovativi, a dimostrazione che l’investimento in strumenti come SPEQTEM crea valore per il territorio e dà alle competenze locali una prospettiva internazionale. Un grazie sentito al Cnr e alla sua Presidente per questa sinergia fattiva”.

Alberto Tinti, Senior Director of Sales & Business Development di Thermo Fisher Scientific, ha commentato: “La collaborazione di lunga data con il gruppo di ricerca di Modena riflette il nostro impegno nel valorizzare eccellenze scientifiche. Unendo la nostra tecnologia e l’approccio innovativo di questo team, puntiamo a sviluppare soluzioni avanzate e prototipi in grado di rispondere alle nuove sfide della ricerca scientifica.”

La giornata si è conclusa nel pomeriggio con un simposio scientifico durante il quale alcuni tra i massimi esperti internazionali hanno discusso temi all’avanguardia tra microscopia elettronica e ottica quantistica.

Scheda tecnica SPEQTEM

SPEQTEM (Spectroscopic Quantum Transmission Electron Microscope) è un microscopio elettronico a trasmissione di ultima generazione (modello Thermo Fisher Spectra 300), progettato per fornire immagini ad altissima risoluzione e analisi chimiche a livello atomico.

Utilizzando un fascio di elettroni ad alta energia per attraversare campioni ultra-sottili, il microscopio è uno strumento chiave per la ricerca in fisica, scienza dei materiali e biologia. Grazie a tecnologie avanzate, come il monocromatore e il filtro energetico, SPEQTEM consente di studiare proprietà fisiche e chimiche con una precisione senza precedenti. Permette, ad esempio, di caratterizzare campi magnetici e investigare fenomeni quantistici, come le eccitazioni coerenti, fondamentali per comprendere interazioni particellari e sviluppare nuove tecnologie.

Acquisito da Cnr Nano e installato presso il Dipartimento FIM di Unimore, lo strumento è supportato dai progetti PNRR iENTRANCE e NQSTI e gestito dal gruppo TEM@Modena, guidato da Vincenzo Grillo. Integrato con altre tecniche avanzate presenti a Modena, SPEQTEM offre nuove opportunità per l’analisi atomica e l’innovazione.

Parte dell’infrastruttura iENTRANCE, finanziata dal Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza (PNRR), dedicata alla transizione energetica e all’economia circolare, supporterà la caratterizzazione spettroscopica ad alta risoluzione con particolare attenzione ai nanomateriali per l’energia.

Il gruppo di ricerca TEM@MODENA

Il gruppo TEM @ Modena nasce da una intensa collaborazione tra Cnr Nano e Dipartimento FIM di Unimore, in sinergia con il Centro Interdipartimentale Grandi Strumenti Unimore. Questo team multidisciplinare di ricercatori, postdoc, dottorandi e tecnici, guidato da Vincenzo Grillo di Cnr Nano, è riconosciuto a livello internazionale per il suo approccio innovativo e per una serie di successi pionieristici nella microscopia elettronica.

Il gruppo è all’avanguardia per l’impiego dell’intelligenza artificiale e del machine learning per migliorare l’automazione e il controllo dei microscopi elettronici. Si distingue inoltre per la capacità di modellare i fasci di elettroni che viaggiano nel microscopio: grazie a tecnologie avanzate, come dispositivi microelettromeccanici (MEMS), il team è stato tra i pionieri nella realizzazione dei fasci a vortice, fondamentali per molte applicazioni avanzate nella microscopia elettronica e nella fisica quantistica, e di uno spettrometro di momento angolare, strumento unico nel suo genere in grado di aumentare la precisione e l’efficacia delle analisi dei materiali. Tra le ricerche di punta del gruppo TEM vi è lo studio di tecniche di microscopia per realizzare esperimenti quantistici, che permettono di esplorare la materia con dettagli senza precedenti, aprendo nuove prospettive nella comprensione delle sue proprietà.

Grazie a un costante sviluppo e alla capacità di attrarre talenti, il gruppo TEM ha consolidato una reputazione di eccellenza, partecipando a progetti europei di grande rilievo e ricevendo riconoscimenti prestigiosi come il Premio Ernst Ruska, il più alto tributo europeo nel settore della microscopia elettronica, assegnato a Vincenzo Grillo, e al suo team.

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