Denominazione Centro
 Center for Nanotechnology Innovation@NEST, Istituto Italiano di Tecnologia
Indirizzo
  Piazza S. Silvestro 12 56127 Pisa
Responsabile e persone di contatto
Nome Ruolo Telefono E-Mail
Mauro Gemmi  Coordinatore  050509032 Mauro.gemmi@iit.it
Camilla Coletti PI in tenure 050509874 Camilla.coletti@iit.it
Keywords
 Microscopia elettronica, microscopia confocale, grafene, microscopia Raman, colture cellulari, spettroscopia di massa, sintesi chimica
Il centro ha aderito al “progetto laboratori” ed è stato inserito nel repertorio regionale di cui al Decreto n.4819 del 27-10-2014?
 SI
Descrizione del centro
 Il Center for Nanotechnology Innovation (CNI) e’ un centro di ricerca interdisciplinare dedicato allo studio e alle applicazioni di fenomeni e materiali alla nanoscala. Le line di ricerca del CNI includono lo sviluppo di nuove tecniche di microscopia ottica ed elettronica con applicazioni biomediche e di scienza dei materiali, la nanomedicina, la diagnostica e sensoristica avanzate, la realizzazione dinuovi materiali e dispositivi basati su sistemi nanostrutturati (nanoparticelle, grafene, altri materiali bidimensionali), la cristallografia di macromolecole biologiche. E’ stato fondato nel 2009 dalla Fondazione Istituto Italiano di Tecnologia presso il centro NEST della Scuola Normale Superiore di Pisa. Il CNI e’ dotato delle piu’ modern infrastrutture di ricerca per la fabbricazione e la caratterizzazione di nuovi materiali e dispositivi.
Ambiti di applicazione e Servizi
 Caratterizzazione di materiali biologici con tecniche di microscopia ottica ed elettronica.Caratterizzazione di materiali nanostrutturati con tecniche chimiche e  di microscopia ottica ed elettronica.

Caratterizzazione cristallina di farmaci.

Caratterizzazione cristallina di macromolecole e proteine.

Crescita di materiali bidimensionali (grafene, dicalcogenuri, seleniuri). Sviluppo di inchiostri di grafene.

Collaborazioni e contratti con imprese ed altri centri: 

  • Contratto di Ricerca con Nanomegas (gennaio-dicembre 2016) per lo studio in tomografia di diffrazione di composti farmaceutici.
  • Contratto di ricerca con Epitech (ottobre 2016 – aprile 2017) per lo studio  in tomografia di diffrazione di composti farmaceutici.
Infrastrutture e principali attrezzature
Micro/nanofabbicazione: Sistema di Atomic Layer Deposition.Permette di ricoprire in modo conforme idispositivi elettronici/fotonici con spessori di ossidi opportuni controllati fino al livello del singolo strato atomico e con bassissima difettosità da utilizzarsi per esempio come isolanti su un dispositivo a nanofili o a grafene per l’ulteriore realizzazione di gate metallici.

Microscopio elettronico a scansione FEGSEM Zeiss Ultra Plus.

SEM con tensione di accelerazione fino a 30 kV, con una risoluzione spaziale fino a 1.2nm, dotato di Sistema di iniezione di azoto gassoso per l’imaging su materiali isolanti. Permette di effettuare litografia su grande scala (fino a 2”) tramite uno stage interferometrico (Raith GmbH). E’ inoltre dotato di microanalisi EDS (Bruker Quantax) e di un detector STEM.

Laboratorio TEM.

E’ dotato di un TEM Zeiss Libra 120 in grado di effettuare tomografia e diffrattometria da singoli nanocristalli. Lo strumento è equipaggiato con EDS, EELS, omega filter, sistema Nanomegas Digistar P1000 per precession electron diffraction ed analisi di nanotessitura, portacampione tomografico, portacampioni a doppio tilt, portacampioni criogenico, single electron detection camera per diffrazione, sistema EDS Bruker per microanalisi. Il laboratorio dispone anche di un microtomografo UC7, di un sistema per cryoplunging  e della strumentazione per la preparazione di campioni biologici all’analisi al TEM.

Microscopio STM a temperatura variabile e microscopio STM a bassa temperature .

L’analisi superficiale con risoluzione atomica è accessibile tramite due un microscopi a scansione tunnel. I microscopi sono conenssi ad una camera in ultra alto vuoto che ospita strumentazione per la preparazione del campione insitu (riscaldamento, hydrogen cracker cell, evaporatore di metalli) e per la caratterizzazione insitu (low energy electron diffraction, Auger spectroscopy, thermal desorption spectroscopy).

Microspettroscopia Raman.

Il CNI dispone di due microscopi Raman (uno commerciale Renishaw ed uno realizzato inhouse) per la caratterizzazione superficiale di diversi materiali. I duesistemi arrivano ad una risoluzione spaziale di circa 500 nm e permettono di illuminare il campione con laser da 785 nm a 488 nm.

Microscopia a forza atomica.

Presso il CNI è presente un microscopio a forza atomica dotato di tecnichedi caratterizzazione avanzate quali conductingAFM e attuazione dei cantilever tramite forza di Lorentz. Le applicazioni includono ad esempio lo studio di strati di grafene e di altri materiali 2D e le loro interazioni con il substrato.

Microscopia confocale.

Il CNI dispone di un microscopio confocale Leica TCS SP5 SMD che integra nel Leica TCS SP5 anche hardware e software specifici di PicoQuant per la rivelazione di singola molecola. Permette di effettuare sia fluorescence correlation spectroscopy (FCS) che fluorescence lifetime imaging (FLIM). Dispone anche di tecniche avanzate di studio di campioni biologici, quali l’orbital tracking che consente di seguire in un campione biologico un oggetto nanometrico fluorescente evidenziandone le interazioni con tessuti, cellule e componenti subcellulari.

Infrastruttura di sintesi di peptidi e di analisi LCMassa.

E’ disponibile un laboratorio completo per la sintesi di peptidi, comprendente un sintetizzatore microwaveassisted completamente automatico (CEM Liberty) con 12 canali indipendenti, due HPLC accoppiati ad uno spettrometri di massa AbSciex 3200 QTRAP. Entrambi i cromatografi sono equipaggiati con fraction collectors e possono lavorare su scala sia microche semipreparativa. Lo spettrometro di massa può effettuare analisi quantitative e qualitative anche di piccolo molecole e peptidi. Grazie alla strumentazione disponibile, il CNI può produrre routinariamente peptidi composta sia da amminoacidi naturali che artificiali su scale superiori al milligrammo.

Microscopia Coherent AntiStokes Raman scattering (CARS).

E’ presente un setup di microscopia CARS equipaggiato con un laser impulsato TiSa al femtosecondo ed un incubatore per imaging in tempo reale di colture cellulari e tessuti. Il sistema permette misure risolte in polarizzazione. Laboratorio di microfluidica. Il centro è in grado di realizzare dispositivi microfluidici che integrano onchip sia il meccanismo di pompaggio dei fluidi (tramite onde acustiche di superficie, un sistema brevettato dall’IIT e collaboratori) sia diversi sistemi di rivelazione di biomarker (per esempio risuonatori plasmonici, risuonatori meccanici, detector al grafene). E’ dotato di un vibrometro Laserdoppler (fino a 1.2 GHz) per la visualizzazione delle vibrazioni meccaniche dei dispositivi.

Materiali avanzati.

Il CNI dispone di tre sistemi di crescita di materiali bidimensionali, quali grafene e vari dicalcogenuri. Due dei sistemi (Black Magic, Aixtron) sono stati realizzati su nostre specifiche per la crescita di grafene ad elevata cristallinità su substrati metallici (per esempio rame) e su carburo di silicio (SiC). Gli strati di grafene cresciuti su metallo possono essere trasferiti tramite processi di attacco chimico selettivo su qualunque altro substrato. Un terzo sistema (Lenton) è utilizzato per la crescita di dicalcogenuri.
Modalità di accesso
La modalità di accesso può essere di tre tipi:

  1. Progetto di ricerca comune con obiettivi di studio e pubblicazione dei risultati
  2. Progetto di ricerca comune finanziato da un’azienda: viene stipulato un contratto di ricerca tramite l’ufficio di trasferimento tecnologico dell’IIT.

Conto terzi: l’attività di misure conto terzi è regolamentata tramite un contratto di servizi da stipularsi tramite l’ufficio di trasferimento tecnologico dell’IIT. Non esiste tariffario ma i costi vengono negoziati allo stipulare del suddetto contratto.
Brevetti
 Il centro partecipa a 12 brevetti. La loro tipologia riguarda sia la realizzazione di speciali dispositivi microfluidici per diagnostica e il design di nanoparticelle per teranostica
Collaborazioni e partecipazioni in ambito nazionale ed EU a reti ed organizzazioni strutturate (quali cluster, nazionali ed europei, PPP, reti di ricerca, reti COST, etc.)
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