Ingegneria chimica: 9,3 milioni di dollari in un mese alle realtà che sviluppano materiali innovativi - Economyup

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Ingegneria chimica: 9,3 milioni di dollari in un mese alle realtà che sviluppano materiali innovativi



Dai nuovi metalli adatti per veicoli spaziali e imbarcazioni, al nuovo tipo di silicio per i semiconduttori, fino a innovativi solutori chimici, i ricercatori e gli scienziati stanno lavorando per portare innovazione nei materiali utili alle aziende. E gli investitori finanziano le imprese più promettenti

di Alessandro Arrigo, Angelo Cavallini

11 Nov 2022

Materiali innovativi

L’ingegneria chimica sta portando allo sviluppo di materiali innovativi in grado di rivoluzionare intere industrie. Per questo, nell’ultimo mese, si sono registrati 3 investimenti a livello internazionale in questo campo, per un totale di 9,3 milioni di dollari, con una media per investimento pari a 3,1 milioni.

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9.3 million $
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Dai nuovi metalli che potrebbero essere adatti per veicoli spaziali e imbarcazioni, al nuovo tipo di silicio da usare per i semiconduttori, fino a innovativi solutori chimici, i ricercatori e gli scienziati stanno lavorando alacremente per portare innovazione nelle aziende e nel mondo. Vediamo qualche caso.

Nuovi materiali per l’aerospazio

Il machine learning potrebbe aiutare a sviluppare nuovi tipi di metalli con proprietà utili, come la resistenza alle temperature estreme e alla ruggine, secondo una nuova ricerca pubblicata su Science all’inizio di questo mese. Questo potrebbe essere utile in una serie di settori: ad esempio, i metalli che funzionano bene a temperature più basse potrebbero migliorare i veicoli spaziali, mentre i metalli che resistono alla corrosione potrebbero essere utilizzati per imbarcazioni e sottomarini.

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Attualmente, gli scienziati eseguono esperimenti in laboratorio per cercare modi per combinare i metalli e per crearne di nuovi. Di solito iniziano con un elemento noto, come il ferro, che è economico e malleabile, e ne aggiungono uno o due altri per vedere l’effetto sul materiale originale. È un laborioso processo di tentativi ed errori che inevitabilmente produce spesso risultati inutili.

Ma il nuovo documento  suggerisce che, con l’intelligenza artificiale, i ricercatori possono prevedere con molta più precisione quali combinazioni di metalli mostreranno risultati promettenti.

I ricercatori del Max Planck Institute sono riusciti a identificare 17 nuovi metalli promettenti usando questo metodo. Il team era a caccia di metalli con un basso livello di “invar”, che si riferisce a quanti materiali si espandono o si contraggono quando esposti a temperature alte o basse.

Nanofili di silicio per rivoluzionare l’industria dei semiconduttori

Dopo una ricerca durata 10 anni, iniziata per caso e inizialmente accolta con scetticismo, un team di ingegneri meccanici della Northeastern University è stato in grado di sintetizzare nanofili di silicio altamente densi e ultra-stretti che potrebbero rivoluzionare l’industria dei semiconduttori. La loro ricerca appare su Nature Communications.

Yung Joon Jung, professore di ingegneria meccanica e industriale, dice che è il suo progetto di ricerca preferito. “Tutto è nuovo e ha richiesto molta perseveranza”, afferma Jung, specializzato in ingegneria e applicazione di sistemi di nanostrutture e precedentemente studiato nanotubi di carbonio.

Jung e i suoi collaboratori, tra cui un altro professore di ingegneria meccanica della Northeastern, Moneesh Upmanyu, hanno raggiunto un importante risultato nella sintesi dei nanofili scoprendo una nuova forma altamente densa di silicio  e padroneggiando un nuovo processo di incisione scalabile senza catalizzatore per produrre nanofili di silicio ultra-piccoli da due a cinque nanometri di diametro.

Circa 10 anni fa, gli studenti hanno portato l’attenzione di Jung su un risultato insolito di un esperimento che stavano conducendo usando wafer di silicio. Il materiale che hanno visto al microscopio elettronico era diverso da quello che intendevano produrre, dice Jung.

Il ricercatore ha deciso di saperne di più su questa sostanza e ha scoperto che si trattava di silicio con “una nanostruttura molto, molto piccola” simile a un filo. Gli scienziati sono stati in grado di riprodurre il nuovo materiale, ma quando hanno cercato di migliorare il processo di sintesi i nanofili non sono cresciuti.

Attraverso l’analisi computazionale e la modellazione, è stato in grado di dimostrare che, nonostante le proprietà insolite, il nuovo materiale era una forma di silicio con uno strato molto sottile di ossido in cima, che probabilmente aiuta a sostenere la compressione. Uno dei motivi per cui il silicio è ampiamente usato come semiconduttore in microelettronica come chip per computer, circuiti integrati, transistor, diodi al silicio e display a cristalli liquidi è che è economico e abbondante.

Il nuovo solutore che fa progredire la chimica quantistica

Il team scientifico di Quantinuum ha sviluppato un nuovo solutore ibrido chimico classico-quantistico, che consentirà una modellazione più efficace e accurata di molecole complesse. Come pubblicato su arXiv il 13 ottobre 2022, hanno raggiunto questo obiettivo creando una nuova tecnica multi-riferimento per aiutare a selezionare lo spazio attivo della molecola, che descrive elettroni fortemente correlati.

Il problema chiave nella chimica quantistica computazionale, la simulazione hamiltoniana, è stato a lungo descritto come troppo complicato per essere risolto nella maggior parte dei casi. La Full Configuration Interaction (FCI), l’esatta soluzione al problema della struttura elettrica molecolare (in base finita), aumenta combinatoriamente con la dimensione di base. Di conseguenza, anche nelle sue implementazioni di approssimazione stocastica, FCI è limitato a piccoli sistemi.

A causa dell’accelerazione esponenziale (o quasi esponenziale) di alcuni algoritmi quantistici, come la stima quantistica della fase (QPE), rispetto ai metodi classici come FCI, il calcolo quantistico è recentemente emerso come una potenziale opzione per calcoli di strutture elettroniche precise su larga scala.

Quali sono i temi di innovazione digitale di tendenza sulla scena internazionale? Come se ne parla? In questa rubrica trovate il più “caldo” della settimana, con gli articoli che meglio lo raccontano, individuati grazie al lavoro fatto per EconomyUp da uno speciale radar: il software QuSeed sviluppato da Startup Bakery, che analizza oltre 1000 fonti web internazionali sintetizzate nell’indice IDR ed elabora i dati di investimento raccolti da Crunchbase (qui potete leggere i dettagli del metodo di analisi).

Alessandro Arrigo

Con oltre 10 anni di esperienza nel Digital Consulting, Alessandro Arrigo è CEO di Startup Bakery e Partner di Datrix Group Spa, Business Angel e imprenditore nelle settore dell'AI. È…

Angelo Cavallini

È Chief Operating Officer di Startup Bakery. Ha alle spalle un’esperienza decennale nello sviluppo di applicazioni web e nel disegno di architetture Big Data nei settori digital (3rdPlace) e farmaceutico…