Nuove tecnologie di frontiera nella Clean Room

IL PROGETTO

Nel contesto dell’iniziativa proposta dalla Giunta provinciale di Trento (delibera n. 1412/2017) per il rafforzamento del sistema della ricerca e dell’innovazione attraverso il potenziamento delle infrastrutture di ricerca di rilevanza provinciale in termini sia di realizzazione di nuove infrastrutture sia di potenziamento di infrastrutture già esistenti, la Fondazione Bruno Kessler ha presentato il progetto denominato “Key Enabling Technologies Facility in Trento” (KFT).

L’iniziativa provinciale si colloca all’interno del Programma Operativo FESR 2014-2020: obiettivo «Investimenti a favore della crescita e dell’occupazione» – Asse 1 «Rafforzare la ricerca, lo sviluppo tecnologico e l’innovazione» – Azione 1.1.1 – «Sostegno alle infrastrutture della ricerca considerate critiche/cruciali per i sistemi regionali».

Il progetto di FBK prevede il potenziamento delle capacità dell’attuale Facility di Microfabbricazione del Centro Sensors & Devices con attrezzature per la nanofabbricazione d’avanguardia che porterà il territorio Trentino ad essere riferimento d’eccellenza nazionale delle Key Enabling Technologies.  La documentazione di gara per l’acquisto di attrezzature scientifiche di alta tecnologia è disponibile qui.

I settori che fruiscono delle capacità di ricerca e innovazione di FBK – S&D che beneficeranno della KFT, coprono ambiti applicativi in tutte le aree della S3 regionale. L’attività abilitante è la sensoristica, sviluppata presso la Micro Nano Facility (MNF).
I sensori sono alla base della ricerca scientifica, dei sistemi avanzati di automazione, come quelli previsti per la meccatronica-Industry 4.0 (smart parts, sistemi LiDAR), per la qualità della vita (nel medicale e nella domotica), per l’ambiente (controllo di inquinanti), per l’agrifood (controllo della qualità dei cibi e del terreno).
Le KET mettono a disposizione una piattaforma in grado di sostenere i piani provinciali di sviluppo industriale. Per farlo efficacemente è necessario colmare le lacune potenziando ed integrando quanto già disponibile. Questo progetto assicura la copertura di tutte le KET, tenendo presente che con la “Pro-M Facility” già si presidia l’area di meccatronica/smart manufacturing e che con questa azione si accrescerebbe inoltre la sua rilevanza e capacità di prototipazione.

L’INNOVAZIONE CONTINUA
Negli ultimi vent’anni la Fondazione Bruno Kessler si è dedicata alla ricerca di punta, all’innovazione ed al trasferimento tecnologico con risultati che costituiscono un’eccellenza a livello nazionale, come riconosciuto recentemente anche dalle valutazioni ANVUR. Una parte rilevante in questa crescita è dovuta alla Micro Nano Facility (per la micro-nano-fabbricazione), anima del Centro Sensors & Devices; essa pone il Centro in una posizione unica a livello nazionale per le capacità scientifiche e di innovazione per aziende ad alta tecnologia, coprendo l’intero percorso che va dallo sviluppo delle tecnologie di base fino alla realizzazione di prodotti innovativi commerciabili.

LA CLEAN ROOM
Protagonista del progetto è la Clean Room: un laboratorio più pulito di una camera operatoria dove vengono lavorate fette di silicio dalle quali i ricercatori ottengono rivelatori di radiazioni utilizzati negli esperimenti di fisica fondamentale. Alcuni di questi rivelatori si trovano nell’acceleratore di particelle del CERN di Ginevra, altri sono in orbita sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Attualmente la Clean Room occupa una superficie di 700 metri quadrati e, partendo da dischi di silicio di 15mm, è completamente attrezzata per la produzione di rivelatori di radiazioni, MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems), per la caratterizzazione dei materiali e la micro-nano-fabbricazione. Tutto ciò la rende un punto di riferimento mondiale per supportare la ricerca scientifica e l’innovazione. Il suo cuore pulsante è la notevole competenza del personale accumulata nel corso della sua lunga storia nella lavorazione del silicio.

Eccellenza e competenza maturate in quasi 30 anni fanno sì che le nostre strutture di caratterizzazione e micro-nano-fabbricazione raggiungano i massimi livelli. Questo è il posto dove nascono i nostri sensori:

LA RICERCA
Il Centro Sensors & Devices ha una tradizione scientifica di riconosciuto livello internazionale per lo sviluppo di MEMS, fotonica, microelettronica e tecnologie di microfabbricazione. Il know-how scientifico in questi domini permette lo sviluppo di sistemi e dispositivi con integrazione di tecnologie eterogenee. L’elevato grado di miniaturizzazione, l’integrazione di differenti funzionalità per la rivelazione e l’attuazione, il signal processing e la trasmissione dei dato costituiscono gli elementi che caratterizzano questo approccio. Da diversi anni il Centro Sensors & Devices svolge ricerca nel settore dei microsistemi complessi, esplorando architetture di dispositivi adattabili a svariati ambiti applicativi.

Il know-how del centro comprende, non esaustivamente, i seguenti punti:

• Nell’ambito dei MEMS, il Centro ha approfondito un ampio spettro di tecnologie tra cui RF-MEMS (RadioFrequency MEMS) per lo sviluppo di dispositivi innovativi nel settore delle telecomunicazioni satellitari, MEMS per sensoristica nel settore automotive (sensori per sistemi frenanti) e nello spazio (sistemi di controllo posizionamento sui satelliti GAIA, LISA PATHFINDER, MICROSCOPE). Nella ricerca di base l’interesse è rivolto allo sviluppo di bolometri per applicazioni nello studio della fisica delle particelle e nella fisica quantistica.
• Per quanto riguarda i BioMEMS, l’interesse è rivolto allo sviluppo di sistemi di microanalisi per applicazioni nel controllo qualità degli alimenti e nel settore bio-medicale. Tra gli esempi ci sono i sistemi di microanalisi portatili (lab-on-chip, point of care systems) basati sui sensori chimici e biologici, i moduli microfluidici ed i sistemi minimamente invasivi per il monitoraggio di parametri fisiologici (wearable sensors, smart lens). Questi sistemi hanno raggiunto in FBK un elevato livello di complessità ed affidabilità tecnologica.
• In una prospettiva a lungo termine, si studiano tematiche di frontiera nella micro-nanoelettronica (memorie adattive) e nella flexible electronics (sensori conformabili sul silicio sottile). Qui il connubio tra la conoscenza delle tecnologie per i materiali nanostrutturati e quella dei semiconduttori organici assume un ruolo molto importante.
• Nella sensoristica e nelle tecnologie di silicio, il Centro ha raggiunto livelli di eccellenza testimoniati dalla presenza di dispositivi in grandi esperimenti internazionali (p. es. ALICE, ATLAS al CERN). Il Centro detiene tecnologie di punta nella rilevazione di fotoni (SPADs, SiPM) e particelle (SDD, 3D sensors).
• Il Centro svolge ricerca nella fotonica integrata e nanofotonica da circa 20 anni. Importante è la ricerca su nanoparticelle e nanofili di silicio, che ha portato allo sviluppo di celle solari di aumentata efficienza, alla realizzazione di nuovi dispositivi per l’harvesting di energia sfruttando l’effetto Seebeck, e alla realizzazione  di generatori di numeri random da fenomeni quantistici. La ricerca in fotonica integrata ha portato sia risultati di eccellenza scientifica che di importanza tecnologica (come lo sviluppo di un circuito ottico integrato per biosensori). Il Centro è oggi capace di sviluppare circuiti ottici integrati con varie piattaforme tecnologiche di frontiera (nitruro di silicio, silicio cristallino e su base di diamante policristallino).

I punti sopra citati testimoniano della vivacità e riconosciuta qualità internazionale della ricerca del Centro S&D, che opera su tematiche di grande attualità. Queste beneficeranno di un notevole impulso dall’accesso alle nanotecnologie garantito dal progetto KFT.

DATI SIGNIFICATIVI
Finanziamento: 8 milioni di euro
Durata: 24 mesi dalla data di avvio dei lavori
Documentazione aggiuntiva disponibile qui

L’iniziativa viene realizzata nell’ambito del Programma operativo FESR 2014 – 2020 della Provincia autonoma di Trento grazie al sostegno finanziario dell’Unione europea – Fondo europeo di sviluppo regionale, dello Stato italiano e della Provincia autonoma di Trento.