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Focus della Ricerca
In questa sezione sono mostrate:
le possibilità di tesi e dottorati disponibili presso le strutture di ricerca INO, gli aggiornamenti sugli sviluppi delle ricerche attuali INO anche tramite anticipazioni di lavori in uscita su riviste o presentazioni a Congressi.
Questa sezione presenta la parte di eccellenza e maggiormente innovativa dell'attività di ricerca svolta presso i laboratori dell'INO.

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  Anni:  2017  2016  2015  2014  2013  2012  2011  2010  2009  2008 
News del 07/12/2017Il nostro lavoro sulla spettroscopia ultra-fast di singole molecole in collaborazione con il gruppo di Niek van Hulst (ICFO) è uscito su Nature Photonics.
      Single-molecule spectroscopy aims to unveil often hidden but potentially very important contributions of single entities to a system’s ensemble response. Albeit contributing tremendously to our ever growing understanding of molecular processes, the fundamental question of temporal evolution, or change, has thus far been inaccessible, thus painting a static picture of a dynamic world. Here, we finally resolve this dilemma by performing ultrafast time-resolved transient spectroscopy on a single molecule. By tracing the femtosecond evolution of excited electronic state spectra of single molecules over hundreds of nanometres of bandwidth at room temperature, we reveal their nonlinear ultrafast response in an effective three-pulse scheme with fluorescence detection. A first excitation pulse is followed by a phase-locked de-excitation pulse pair, providing spectral encoding with 25 fs temporal resolution. This experimental realization of true single-molecule transient spectroscopy demonstrates that two-dimensional electronic spectroscopy of single molecules is experimentally within reach.
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Notizia fornita da Toninelli Costanza per altre informazioni scrivi a: costanza.toninelli@ino.it
      
News del 01/12/2017Un nuovo gas quantistico fortemente magnetico all’INO–Pisa

Le tre immagini indicano la transizione di un insieme di oltre 20.000 atomi di Disprosio da gas ordinario a condensato di Bose-Einstein. Tale transizione avviene a temperature inferiori a 100 nanoKelvin.
Nei laboratori della Sede Secondaria del CNR-INO di Pisa è stato da pochi giorni realizzato, per la prima volta in Italia, un condensato di Bose-Einstein di atomi di Disprosio, elemento delle terre rare che ha il più alto momento di dipolo magnetico atomico esistente in natura.
Il gas quantistico di Disprosio rappresenta una piattaforma privilegiata sia per lo studio di fenomeni complessi in vari campi della Fisica attraverso la simulazione quantistica, sia per la realizzazione di nuovi e ancora inesplorati stati di aggregazione della materia. In particolare, il Disprosio potrà permettere lo studio di fasi e sistemi quantistici caratterizzati da interazione a lungo raggio, cosi come lo è l’interazione tra dipoli magnetici.
L’esperimento è il frutto importante di una intensa collaborazione fra il LENS (Università di Firenze - INO Sesto) e l’INO-Pisa.
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Notizia fornita da Fioretti Andrea per altre informazioni scrivi a: andrea.fioretti@ino.it
      
News del 24/11/2017Articolo su filamenti superfluidi di bosoni dipolari pubblicato su Physical Review Letters
      E' possible manipolare gli atomi nei gas e controllare la loro forza di interazione? Se si’, quali effetti nuovi si possono ottenere? Benché apparentemente semplici, queste domande stanno impegnando alcuni fra i più avanzati laboratori di ricerca nonché diversi importanti gruppi di fisici teorici nel mondo. Negli ultimi mesi, alcuni esperimenti con gas diluiti ed ultrafreddi (con temperature prossime allo zero assoluto) hanno mostrato che gli atomi di Erbio e Disprosio possono aiutarci a rispondere. Sfruttando infatti le loro proprietà magnetiche, è stato osservato come questi elementi siano capaci di interagire a grandi distanze (da 50 a 100 nanometri) attraendosi o respingendosi. Sorprendentemente, le interazioni in gioco ``assemblano” gli atomi in filamenti che restano stabili per un tempo estremamente lungo. Partendo da queste osservazioni, una collaborazione internazionale composta da quattro scienziati italiani appartenenti a diverse istituzioni (INO-CNR, Università di Padova, Stellenbosch University e Federal University of Rio Grande do Norte) ha studiato e compreso i meccanismi che regolano la fisica di queste nuove affascinanti macro strutture. Essendo oggetti squisitamente quantistici, i filamenti mostrano effetti peculiari come l'assenza di viscosità (superfluità) a temperatura finita. Facendo anche uso di avanzati metodi numerici, il team ha inoltre ottenuto un diagramma di fase che propone altri interessanti stati (superfluidi omogenei e grappoli atomici) modificando semplicemente la forza dell’interazione fra gli atomi, diventando dunque un'importante guida per i prossimi esperimenti su altri elementi chimici. Lo studio è stato recentemente pubblicato nella prestigiosa rivista “Physical Review Letters”. Certamente, lo studio è un passo importante verso la risposta definitiva alle domande iniziali. Tali risposte daranno all’uomo l'opportunità di controllare con estrema precisione i mattoncini di cui e’ composta la materia, aprendo dunque la via a nuove possibili rivoluzioni in campo tecnologico.
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Notizia fornita da Salasnich Luca per altre informazioni scrivi a: luca.salasnich@ino.it
      
News del 03/11/2017Osservazione in real-time della dinamica di vortici nei superfluidi

Due vortici che rimbalzano o si riconnettono, a seconda della velocità con cui si avvicinano e dell'orientamento relativo.
Una delle manifestazioni più spettacolari della superfluidità è la presenza di vortici quantizzati. Nel laboratorio di gas ultrafreddi al Centro BEC di Trento è stata sviluppata una nuova tecnica di imaging in real-time che ha permesso di studiare la dinamica 3D di singoli filamenti vorticali in un condensato di Bose-Einstein, osservando sia il moto orbitale attorno al centro sia quello giroscopico attorno all’asse di simmetria del condensato [ PRA 96, 053605 (2017) - Editors’ Suggestion, Synopsis in Physics ]. Inoltre sono stati individuati diversi meccanismi di interazione tridimensionale tra vortici [ PRX 7, 021031 (2017) ], fenomeni alla base della turbolenza quantistica.
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Notizia fornita da Lamporesi Giacomo per altre informazioni scrivi a: giacomo.lamporesi@ino.it
      
News del 10/10/2017Nuova pubblicazione su Science Advances
      L'articolo nasce dalla stretta collaborazione tra l'Istituto Nazionale di Ottica e l'Università del Texas ad Austin. Obiettivo della ricerca è studiare, caratterizzare ed utilizzare sorgenti laser a cascata quantica di ultimissima generazione. Queste nuove sorgenti sfruttano processi non lineari che avvengono nel mezzo attivo dello stesso laser per generare radiazione nel lontano infrarosso. Questa radiazione ha miriadi di possibili applicazioni, dal campo biomedicale alla sicurezza aeroportuale, dal monitoraggio di inquinanti a livello globale a controllo qualità di cibo e prodotti agroalimentari. Grazie all'innovazione portata da questa linea di ricerca, i nuovi laser potranno lavorare a temperature ambiente, saranno resi trasportabili e potranno dunque essere sfruttati per applicazioni 'sul campo'.
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Notizia fornita da Consolino Luigi per altre informazioni scrivi a: luigi.consolino@ino.it
      
News del 04/10/2017Editors' Suggestion su Physical Review Letters

Sensore quantistico per la stima simultanea di molteplici fasi
L'articolo "Optimal Measurements for Simultaneous Quantum Estimation of Multiple Phases" di Luca Pezze' et al. e' stato selezionato come Editor's Suggestion su Physical Review Letters. @ In questo articolo abbiamo derivato le condizioni per stimare simultaneamente molteplici fasi interferometriche con sensibilità al limite quantistico. Questo rappresenta un passo in avanti per la costruzione di sensori e strumenti di imaging ultra-sensibili.
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Notizia fornita da Pezzè Luca per altre informazioni scrivi a: luca.pezze@ino.it
      
News del 01/10/2017Scoperta una nuova area visiva nel cervello umano
      Grazie alla risonanza magnetica funzionale (fMRI), la tecnica che ha rivoluzionato le ricerche in neuroscienze dell’uomo negli ultimi 25 anni, un team italiano di neuroscienziati ha scoperto una nuova area visiva nel cervello umano. La ricerca, guidata dalla dottoressa Kyriaki Mikellidou e dalla professoressa Maria Concetta Morrone, del dipartimento di Medicina traslazionale dell’Università di Pisa, è stata pubblicata sulla rivista internazionale Current Biology e analizza le proprietà di questa area cerebrale, nota come prostriata, mostrando per la prima volta una sua specializzazione nell’analisi degli oggetti che si muovono ad alta velocità presentati della periferia del campo visivo. Del team di ricerca fanno parte anche il dottor Jan Kurzawski e il professor David Burr del dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Firenze.
“L’area prostriata è localizzata in una parte primitiva della corteccia cerebrale e possiede caratteristiche peculiari che la differenziano dalle altre aree visive scoperte finora – spiega la professoressa Morrone – Tra queste una “linea diretta” di comunicazione tra aree cerebrali che controllano emozioni e reazioni motorie rapide. Comprendere il funzionamento di questa area può generare importanti ricadute in ambito clinico. Ad esempio, nel morbo di Alzheimer sono state osservate degenerazioni che anatomicamente corrispondono all’area prostriata: queste alterazioni potrebbero contribuire al disorientamento spaziale e alla mancanza di equilibrio, caratteristici di questa malattia negli stadi iniziali”.
Per questo studio, i ricercatori si sono avvalsi del supporto di Vincenzo Greco dell’Istituto di Ottica del CNR di Firenze, che ha progettato e realizzato uno speciale dispositivo dedicato a stimolare ampie regioni di campo visivo con immagini in movimento ad alta velocità. Questo speciale supporto è stato appositamente ideato con materiali amagnetici, per poter funzionare all’interno del potente campo magnetico generato dello scanner della Fondazione Monasterio di Pisa, diretto dai dottori Domenico Montanaro e Francesca Frijia.
“Utilizzando le tecniche computazionali di analisi del segnale BOLD, dette di “population receptive-field mapping” – aggiunge il professor Burr – abbiamo mostrato che quest’area, sebbene piccola, contiene una “mappa” completa e organizzata del mondo esterno. Diversamente da altre aree corticali visive che utilizzano gran parte delle proprie risorse per analizzare le informazioni provenienti dalla fovea (la zona a più alta acuità al centro del campo visivo), l’area prostriata è invece maggiormente coinvolta all’elaborazione degli stimoli presentati nella periferia del campo visivo. In particolare, quest’area risponde esclusivamente a stimoli in rapido movimento, come ad esempio stimoli transienti che richiedono un’immediata risposta di fuga”.
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Notizia fornita da Greco Vincenzo per altre informazioni scrivi a: vincenzo.greco@ino.it
      
News del 28/08/2017Acceleratori 'light sail': effetti della polarizzazione laser

Pubblicato in Physical Review Letters
Nel concetto di Light Sail ("vela a luce"), un oggetto sottile e riflettente è accelerato come uno specchio mobile dalla pressione di radiazione elettromagnetica. Le light sails accelerate da impulsi laser sono salite recentemente alla ribalta come ambizioso approccio per raggungere con sonde le stelle più vicine a circa tre anni luce dalla Terra. Su una scala molto più miniaturizzata, che usa vele di spessore nanometrico e impulsi laser con durata di alcuni femtosecondi, il concetto viene studiato come approccio ad un acceleratore estremamente compatto di materia. In quest'ambito è stato proposto alcuni anni fa che l'uso di laser con polarizzazione circolare fosse ottimale per minimizzare il dannoso riscaldamento della "vela". In un esperimento realizzato col laser ASTRA-GEMINI presso il Rutherford Appleton Laboratory, un gruppo di scienziati da Regno Unito e Italia ha dimostrato che le energie degli ioni nella vela sono molto più alte per polarizzazione circolare che lineare, il che è un passo importante verso applicazioni a carattere biomedico o per la produzionedi materia in condizioni estreme. Il gruppo include gli scienziati del CNR/INO Andrea Sgattoni, che ha realizzato simulazioni 3D dell'esperimento su supercalcolatori paralleli, e Andrea Macchi, che si è occupato della modelizzazione teorica ed è stato a suo tempo tra i proponenti originali dell'uso della polarizzazione circolare.
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Notizia fornita da Macchi Andrea per altre informazioni scrivi a: andrea.macchi@ino.it
      
News del 26/07/2017Leonardo Sacconi ha ottenuto l'Outstanding Achievement Award dalla Società Europea di Cardiologia

ESC - Società Europea di Cardiologia
Con questo riconoscimento, il Consiglio Europeo delle Scienze Cardiovascolari (CBCS), della Società Europea di Cardiologia (ESC), premia due ricercatori che hanno ottenuto importanti risultati nella ricerca di base e hanno recentemente formato un proprio gruppo di ricerca.
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Notizia fornita da Sacconi Leonardo per altre informazioni scrivi a: leonardo.sacconi@ino.it
      
News del 04/07/2017Pubblicato studio sperimentale sulla rivista Nature Physics: osservato il ferromagnete più freddo dell'universo

Un ferromagnete di atomi ultrafreddi preparato artificialmente
In uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Nature Physics, abbiamo dimostrato che forti interazioni repulsive sono sufficienti per stabilizzare temporaneamente correlazioni ferromagnetiche in un gas di Fermi ultra-freddo. Abbiamo studiato la dinamica di spin di una miscela ultra-fredda di atomi di litio, artificalmente preparata in uno stato ferromagnetico, ottenuto separando spazialmente gli spin atomici in due domini distinti. In particolare, abbiamo rivelato un considerevole aumento della suscettività magnetica del gas all’avvicinarsi ad un valore critico delle interazioni atomiche. Abbiamo mostrato direttamente che al di sopra di questa interazione critica, l’interfaccia tra i domini magnetici rimane intatta per un intervallo di tempo finito, indicando la metastabilità dello stato ferromagnetico.
Lo studio sperimentale è stato condotto da ricercatori INO-CNR nel laboratorio di gas fermionici ultrafreddi a Sesto Fiorentino, diretto da Giacomo Roati, in collaborazione con i ricercatori teorici Alessio Recati dell'INO-CNR BEC Center di Trento e Tilman Enss dell’Università di Heidelberg.

G. Valtolina, F. Scazza, A. Amico, A. Burchianti, A. Recati, T. Enss, M. Inguscio, M. Zaccanti & G. Roati, “Exploring the ferromagnetic behaviour of a repulsive Fermi gas through spin dynamics”, Nature Phys. 13, 704-709 (2017).
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News del 20/06/2017Siglato accordo tra Comune di Sesto Fiorentino e INO rete monitoraggio polveri sottili

Da sinistra: Jacopo Catani, Massimo Del Guasta, Paolo De Natale, Silvia Bicchi (Assessore)
Siglato un accordo tra il Comune di Sesto Fiorentino e INO-CNR per l'installazione di tre centraline per il monitoraggio in tempo reale del PM 2.5 sul territorio attraverso l’uso di una tecnologia INO-CNR.@ Il progetto sperimentale, coordinato da Jacopo Catani, prevede l'utilizzo di strumenti di misura realizzati dal ricercatore Massimo Del Guasta, che saranno sistemati al CNR del Polo scientifico, alla scuola Lombardo Radice e alla scuola d’infanzia Lorenzini. I polverometri ricavano la massa sospesa di particolato attraverso la sua misurazione ottica, cioè dall’intensità della luce da esso diffusa. La conversione da luce diffusa a massa sospesa, è la spiegazione degli esperti, è meno affidabile della misura diretta del peso del filtro, ma il vantaggio è la sua rapidità: pochi minuti tra due misure ottiche anziché molte ore di filtraggio. “L’accordo nasce da un primo contatto avuto a luglio scorso con il dottor Catani e il dottor Del Guasta che ci hanno presentato questa nuova tecnologia che ci è sembrata interessante perché è un’alternativa a quelle classiche che si basano sulla chimica – ha esordito l’assessore all’ambiente Silvia Bicchi -. Lo strumento ci permette di fornire dati in tempo reale poi disponibili sul sito del Comune. In questa maniera possiamo informare i cittadini sulla presenze delle polveri del PM 2.5 nel nostro territorio. Avremo così una modalità nuova per conoscere la qualità dell’aria che è uno degli impegni che ci siamo presi in campagna elettorale. Un altro vantaggio è creare rete con le realtà del territorio, in più vogliamo valorizzare il Polo scientifico. I polverometri alla scuola Lorenzini e alla scuola Lombardo Radice saranno montati entro luglio e ci permetteranno di capire in tempo reale, a differenza delle altre misurazioni chimiche, se ci sono ex novo fonti di polveri. In più si potrà capire l’azione dei venti che era una delle obiezioni contenute nel ricorso al Tar per l’inceneritore“. “Questo strumento non è high-tech, ma low cost. Il suo prezzo si aggira intorno ai 150 euro – ha aggiunto il ricercatore Massimo Del Guasta –. Non esegue nessuna analisi chimica, viene montato a testa all’ingiù. In tempo reale misura sia la direzione di provenienza delle polveri che la loro concentrazione con una risoluzione da uno a cinque minuti. Non fornisce dati di legge, ma è talmente rapido nella risoluzione che consente di individuare la direzione di provenienza di un picco di polveri a tutte le ore del giorno e della notte. Lo strumento è nato per individuare la sorgente cattiva che contribuisce alle concentrazioni di polveri. Una prima sperimentazione è avvenuta con la stazione Arpat di Montale, poi con la città di Temuco in Cile e con l’inceneritore di Baciacavallo a Prato. Non si trattava, però, di sperimentazioni formalizzate, quindi questo è il primo accordo con un’amministrazione pubblica“. “E’ un approccio innovativo e complementare rispetto a quello standard – ha detto Jacopo Catani, coordinatore nazionale delle attività di Trasferimento Tecnologico per il CNR INO e del progetto -. Ci sono tanti di punti di osservazione che possono essere riconfigurati. E’ il classico esempio del circolo virtuoso che si può creare sul territorio, con la conoscenza che viene trasferita alla società. Speriamo sia l’inizio di una serie di avventure col Comune di Sesto e le altre amministrazioni locali“. “La collaborazione con il Comune di Sesto dimostra che è dalla sinergia fra territorio e ricerca che nascono nuove idee e soluzioni tecnologiche di utilità per i cittadini – ha concluso Paolo De Natale, direttore CNR INO -. Stiamo parlando con la Regione Puglia per quanto riguarda l’Ilva e la centrale a carbone nei pressi di Brindisi. C’è sempre più interesse nel capire cosa avviene a livello ambientale. Abbiamo creato un network nazionale all’interno dell’istituto, siamo in sette diverse città in Italia, abbiamo creato dei presidi di trasferimento tecnologico“.
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Notizia fornita da Catani Jacopo per altre informazioni scrivi a: jacopo.catani@ino.it
      
News del 24/04/2017EPS Plasma Physics premio per tesi di dottorato a Luca Fedeli

High Field Plasmonics (pubblicata in Springer Theses, di Luca Fedeli)
Luca Fedeli è uno dei destinatari dei tre premi 2017 per tesi di dottorato di ricerca conferiti dalla divisione di Fisica dei Plasmi della Società Europea di Fisica (EPS). La tesi "High Field Plasmonics" è stata già pubblicata da Springer. Luca ha lavorato come associato all'INO sotto la supervisione di Andrea Macchi.
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Notizia fornita da Macchi Andrea per altre informazioni scrivi a: andrea.macchi@ino.it
      
News del 10/04/2017ERC Advanced Grant a Stefan Wabnitz

Dimostrazione sperimentale del controllo non lineare della coerenza della luce in una fibra ottica multimodo: il fascio in uscita da una fibra multimodo a bassa potenza è fortemente rumoroso (sinistra), e si auto-pulisce alta potenza (destra).
Il prof. Stefan Wabnitz, dell’Università degli Studi di Brescia e associato INO, si è aggiudicato un ERC Advanced Grant 2016, con il progetto “STEMS–Spatiotemporal multimode complex optical systems”. Il progetto STEMS svilupperà le conseguenze di un nuovo principio fisico che è stato recentemente introdotto dal prof. Stefan Wabnitz e i suoi collaboratori delle Università di Limoges e di Digione in Francia, cioè l’auto-recupero della coerenza spaziale dei fasci luminosi che si propagano in fibre ottiche non lineari e multimodo. Questo principio sarà la base per lo sviluppo di una tecnologia rivoluzionaria, che permetterà di trasportare impulsi di luce ad alta energia nelle fibre multimodo con una qualità del fascio ottico estremamente più elevata di quanto è stato possibile fino a oggi. Tra le principali applicazioni della tecnologia, la diagnostica medica e il restauro dei beni culturali.
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Notizia fornita da De Rosa Maurizio per altre informazioni scrivi a: maurizio.derosa@ino.it
      
News del 02/04/2017Finalmente trovata la soluzione di un annoso problema della termodinamica quantistica.
      In un recente lavoro di Luca Salasnich (Universita di Padova e INO-CNR), pubblicato sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters, e' stato finalmente risolto un annoso e difficile problema della termodinamica: determinare gli effetti quantistici nell'equazione di stato di un gas di atomi che si muovono su una superficie planare (sistema bidimensionale) collidendo gli uni con gli altri. Nei sistemi bidimensionali gli effetti della meccanica quantistica sono fortemente amplificati, soprattutto a temperature prossime allo zero assoluto (-273,15 gradi), e la familiare equazione di stato dei gas perfetti (PV = nRT), formulata nel 1834 da Emile Clapeyron e generalizzata nel 1873 da Johannes van der Waals, e' completamente inadeguata. Come mostrato nell'articolo di Luca Salasnich, per determinare la corretta equazione di stato e' richiesta una sofisticata analisi matematica delle fluttuazioni quantistiche. I risultati ottenuti sono di sicuro interesse per diversi campi della fisica: termodinamica, meccanica statistica, superfluidita' e superconduttivita'. In particolare, una completa comprensione dei superfluidi e dei superconduttori bidimensionali e' cruciale per gli sviluppi tecnologici presenti e futuri. Al riguardo, va ricordato che l'intenso campo magnetico necessario per la Risonanza Magnetica negli ospedali e' prodotto da cavi superconduttori, i quali trasportano corrente elettrica senza resistenza e quindi senza il calore che fonderebbe i cavi stessi.
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Notizia fornita da Salasnich Luca per altre informazioni scrivi a: luca.salasnich@ino.it
      

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