Ogni anno il programma di borse di studio per fondatori del PSI sostiene nuove idee per applicazioni innovative con un contributo massimo di 150.000 franchi svizzeri. Che si tratti di occhiali intelligenti o di restauro musicale al sincrotrone, gli spin-off che ne derivano sono tanto diversi quanto la ricerca del PSI.
Il vetro non è un'invenzione moderna: i reperti archeologici dimostrano infatti che questo materiale è stato prodotto e utilizzato dall'uomo da oltre 5000 anni. Il vetro non è usato solo come recipiente per vini pregiati: anche le lenti ottiche per visualizzare gli oggetti più piccoli o più lontani sono tagliate dal vetro. Le nostre comunicazioni passano attraverso i cavi ottici. Le finestre proteggono dal vento e dalla pioggia e lasciano passare la luce. Il materiale traslucido è utilizzato in numerosi settori della nostra civiltà. Ma non tutto il vetro è uguale: lo adattiamo alle nostre esigenze e lo reinventiamo quasi costantemente.
Anche Barbara Horvath lavora con il vetro. La scienziata dei materiali è candidata al PSI Founder Fellowship Programme e dall'agosto di quest'anno sta lavorando alla fondazione del suo spin-off Inveel. Utilizzando minuscoli nanofili, la giovane imprenditrice vuole stampare elettrodi sul vetro per modificarne, ad esempio, le proprietà ottiche ed elettriche.
Vetro intelligente
"Una possibile applicazione della nostra tecnologia è il cosiddetto vetro di commutazione, noto anche come vetro intelligente", spiega Horvath. "Si tratta di un materiale speciale che può essere reso lattiginoso, trasparente, scuro o colorato automaticamente o con la semplice pressione di un pulsante". Questa proprietà è fornita da un sottile rivestimento nanostrutturato, inserito tra due lastre di vetro. Quando le cariche elettriche vengono trasferite a questo strato, esso diventa otticamente attivo e può quindi cambiare colore. In questo modo, non solo è possibile garantire la privacy con la semplice pressione di un pulsante, ma si può anche utilizzare per regolare la temperatura negli edifici.
L'invenzione non è nuova. Questi vetri vengono già prodotti per le finestre, ad esempio negli edifici per uffici o negli aerei. Tuttavia, la produzione è molto complessa e di conseguenza costosa. "Per poter trasferire le deboli cariche elettriche al vetro di commutazione, è necessario alloggiare fili sottili, così sottili da non compromettere la visuale", spiega Horvath.
Durante il suo lavoro al PSI, Horvath e il suo capogruppo Helmut Schift hanno sviluppato un metodo per produrre questi conduttori sottili. "Il nostro metodo consente di produrre fili con un diametro di circa cento nanometri", spiega la scienziata. Il metodo funziona in modo simile a una stampante: le nanoparticelle vengono applicate sotto forma di gocce liquide e si fondono insieme per formare strutture lineari. In questo modo è possibile stampare grandi aree con conduttori estremamente sottili e paralleli. Utilizzando materiali conduttivi come l'argento e l'oro, un'ampia varietà di superfici può essere dotata di elettronica invisibile in modo rapido ed economico.
Gli occhiali commutabili sono solo una delle possibili applicazioni. I nanofili potrebbero anche essere utilizzati per cambiare la direzione della polarizzazione della luce incidente nel vetro, in modo da far penetrare solo determinate lunghezze d'onda, il che potrebbe essere utilizzato, ad esempio, per il controllo della temperatura nelle serre o per la protezione laser negli occhiali. "Abbiamo dimostrato in laboratorio che la tecnologia funziona in linea di principio", aggiunge Horvath. "Con l'aiuto della Founder Fellowship, abbiamo ora l'opportunità di fare il passo successivo verso l'applicazione pratica".
Ricercatori oggi - imprenditori domani
Proprio come Barbara Horvath, ogni anno i ricercatori di tutte le divisioni del PSI si candidano con le loro idee all'ambito programma. "Spesso il percorso da un promettente risultato di ricerca a un prodotto innovativo e commercializzabile è lungo", spiega Angelo Sozzi del dipartimento Trasferimento tecnologico del PSI che, insieme al suo team, coordina il programma di borse di studio, organizza corsi e sessioni di coaching e sostiene gli imprenditori nei loro ambiziosi progetti.
"Se i ricercatori decidono di intraprendere questo percorso professionale, all'inizio l'attenzione principale è rivolta all'approfondimento dell'idea imprenditoriale, allo sviluppo del mercato e alla stesura di un business plan", aggiunge l'entrepreneur coach. "Questo perché, a differenza della ricerca di base, l'ulteriore sviluppo della tecnologia in ambito aziendale è direttamente soggetto agli interessi del mercato". Il vincitore riceve una somma una tantum di 150.000 franchi svizzeri - denaro che i premiati devono stanziare da soli come se fosse un investimento. La borsa di studio consente inoltre ai ricercatori di continuare ad avere accesso al PSI per un massimo di diciotto mesi. Durante questo periodo, è importante trovare un mercato ed elaborare un piano aziendale valido.
In particolare, l'utilizzo dell'infrastruttura del PSI e lo scambio con i ricercatori del campus del PSI sono di fondamentale importanza per la commercializzazione di tecnologie innovative. L'accesso a strutture di ricerca su larga scala e ad attrezzature di laboratorio specializzate sarebbe altrimenti difficilmente accessibile o addirittura non disponibile. Questo permette anche a Barbara Horvath di continuare a lavorare nel suo ambiente familiare e di beneficiare dello scambio con i suoi colleghi. Nel caso di Sebastian Gliga, anch'egli borsista fondatore del PSI, sarebbe stato impossibile avere un proprio laboratorio lontano dal PSI. Per la sua idea imprenditoriale, il fisico utilizza il sincrotrone della Swiss Light Source SLS per digitalizzare le registrazioni su vecchi nastri musicali.
Musica dal sincrotrone
I nastri magnetici sono ormai quasi del tutto scomparsi dalla nostra vita e godono solo di una nostalgica esistenza di nicchia. Tuttavia, grandi quantità di questi supporti analogici sono ancora conservati negli archivi di studi di registrazione, stazioni radio e TV, musei e collezioni private. Sebastian Gliga aggiunge: "Finora solo una frazione di tutte queste collezioni è stata digitalizzata". Non si tratta solo del nostro patrimonio culturale; nell'era delle piattaforme di musica digitale come Spotify e Co. e del commercio di licenze musicali, questi archivi contengono veri e propri tesori e a volte non viene risparmiato alcuno sforzo per restaurare e digitalizzare nastri dimenticati di artisti famosi con la massima qualità.
Ma perché è necessario un sincrotrone per questo? "I nastri audio non sono fatti per durare per sempre", spiega Gliga. "Il materiale decade e non può più essere riprodotto - ma con i raggi X del sincrotrone, tali registrazioni possono essere ricostruite senza contatto".
I nastri audio memorizzano le informazioni in uno strato di minuscole particelle magnetiche, simili a piccoli aghi di bussola che puntano a sud o a nord. Quando il nastro viene registrato, il loro orientamento cambia: il nastro viene magnetizzato e le informazioni audio sono ora fisicamente memorizzate nello schema di orientamento. Per riprodurre questo schema, il nastro viene spostato davanti a una testina di lettura. Poiché il campo magnetico cambia costantemente a causa del pattern, la testina di lettura viene indotta da una tensione che genera un segnale elettrico, che a sua volta può essere amplificato e convertito in un segnale acustico.
Per rendere nuovamente udibile la musica contenuta in nastri danneggiati, Gliga non si affida al campo magnetico, ma ai singoli aghi della bussola che generano questo campo. "Gli stati di magnetizzazione di queste minuscole particelle, che hanno meno di un decimo del diametro di un capello umano, possono essere letti quasi individualmente nel sincrotrone e convertiti in un segnale audio di alta qualità".
Gliga sta sviluppando ulteriormente il suo metodo in collaborazione con la Fonoteca Nazionale Svizzera e il Montreux Jazz Digital Project, il progetto lanciato nel 2010 dall'EPFL e dalla Fondazione Claude Nobs per digitalizzare, conservare e valorizzare la collezione audiovisiva del Montreux Jazz Festival. "Vogliamo creare la copia definitiva, la migliore qualità per la migliore musica", aggiunge il fisico con un sorriso.
