L’INRiM partecipa come partner al progetto AQuTE (Advanced Quantum Time Experiment), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Fornire una descrizione quantistica delle misurazioni temporali è una sfida concettuale, poiché in meccanica quantistica il tempo non è un osservabile, ma un semplice parametro. Per questo motivo, la letteratura propone approcci differenti e tra loro non equivalenti su come trattare le misure temporali.

Il progetto intende realizzare un esperimento capace di discriminare fra queste diverse teorie, concentrandosi su una misura specifica: il tempo di arrivo (TOA) di una particella in una posizione spaziale prefissata. La particella considerata sarà un singolo fotone propagante in una guida d’onda ottica (una fibra), che in questo contesto assume una massa effettiva grazie al modello di onda stazionaria trasversale.

L’esperimento permetterà di stabilire quale proposta fornisce la corretta descrizione quantistica del TOA. In particolare, se i risultati confermassero la validità della proposta basata sull’“orologio quantistico”, l’impatto sarebbe straordinario: tale modello, infatti, costituisce un’estensione della meccanica quantistica convenzionale. In tal caso, si dimostrerebbe che la formulazione standard della teoria, così come presentata nei testi classici, è insufficiente a descrivere e prevedere certi fenomeni realmente osservabili. Un simile esito rappresenterebbe un risultato dirompente e rivoluzionario.

L’INRiM è coordinatore del progetto CalQuStates (Calibration of microwave chains for Quantum States preparation and readout at millikelvin temperatures), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

La tecnologia a microonde criogenica, trainata dal boom del Quantum Computing e delle tecnologie quantistiche, richiede nuove capacità di calibrazione accurata dei segnali.

Il progetto CalQuStates mira a creare in Italia una metrologia innovativa per microonde in ambienti criogenici, con applicazioni che spaziano dal Quantum Computing ai settori delle telecomunicazioni, della difesa, della criogenia e della diagnostica medica.

Si tratta della prima iniziativa nazionale verso una metrologia coordinata per circuiti superconduttori, che getterà le basi per lo sviluppo e la commercializzazione di tecnologie quantistiche “made in Italy”.

Inoltre, l’approccio unisce metrologia fondamentale e nuove tecniche per esplorare concetti avanzati come test di universalità, raffreddamento innovativo, sensori quantistici e interazioni luce–materia a millikelvin, con potenziali risultati di alto impatto scientifico.

L’INRiM partecipa come partner al progetto CONTRABASS (Efficient simulation and design of quantum CONtrol sTRategies for mAny-Body quAntum SystemS), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

L'obiettivo principale del progetto è sfruttare e sviluppare nuovi metodi numerici sia per la simulazione di sistemi quantistici aperti a molti corpi, sia per la progettazione di strategie efficienti di controllo con retroazione per applicazioni nelle tecnologie quantistiche.

Un particolare focus sarà dedicato alla generazione di stati quantistici di insiemi atomici, con potenziale utilità nella metrologia quantistica.

L'INRiM partecipa come partner al progetto DAREDEVIL (DARk-mattEr-DEVIces-for-Low-energy-detection), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto mira a realizzare un prototipo di rilevatore accoppiando materiali a gap piccolo o nullo (come cristalli di Dirac/Weyl e superconduttori) a sensori criogenici all'avanguardia. Si prevede di eseguire una caratterizzazione completa dei prototipi, sia dal punto di vista teorico che sperimentale, in termini di risposta del rilevatore, risoluzione energetica, soglia, rumore e tasso di rumore oscuro.

Data la molteplicità di competenze necessarie per raggiungere l'obiettivo, il progetto coinvolge un team multidisciplinare composto da teorici della materia condensata, fisici delle astroparticelle ed esperti di ingegneria dei sensori.

Il progetto rappresenterebbe un primo passo verso la realizzazione di un dispositivo a bassa soglia e altissima risoluzione per gli esperimenti di prossima generazione alla ricerca della materia oscura leggera.

L’INRiM è coordinatore del progetto EMPEROR (Engineering two-dimensional Materials-based Photonics and Electronics platfoRms by directed self-assembly of blOck copolymeRs), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto mira a sviluppare una nuova classe di dispositivi fotonici ed elettronici basati su materiali bidimensionali (2D), nanostrutturati tramite Directed Self-Assembly (DSA) di copolimeri a blocchi. I materiali 2D, come i dicalcogenuri dei metalli di transizione (TMDs) e gli Xeni, mostrano proprietà uniche ma la loro integrazione in processi di fabbricazione affidabili è ancora limitata dalla litografia convenzionale.

Il progetto propone la DSA come piattaforma universale, scalabile e a basso costo, capace di generare nanostrutture ordinate sub-10 nm su larga scala, per indagare nuove proprietà ottiche, elettroniche e topologiche. Il progetto si focalizza su due materiali chiave: Silicene e disolfuro di tungsteno (WS₂), utilizzati per realizzare transistor a effetto di campo ultrascalati e dispositivi optoelettronici nanostrutturati.

Le piattaforme sviluppate apriranno la strada a futuri studi e applicazioni, contribuendo agli obiettivi del Green Deal europeo attraverso sistemi a basso consumo energetico e ridotto impatto ambientale, con benefici in ambito civile, industriale e infrastrutturale.

L'INRiM partecipa come partner al progetto EXTRASTRONG (Resilience Evaluation by Experimental and Theoretical Approaches in Electrical Distribution Systems with Underground Cables), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Gli obiettivi del progetto sono:

1. L’introduzione di un sistema di misura standard: installandolo, i gestori del sistema di distribuzione (DSO) possono verificare le condizioni del sistema ed evitare guasti dovuti a ondate di calore estreme (EHW);
2. L’introduzione di procedure di test di laboratorio standard per valutare la resilienza elettrica di cavi e giunti;
3. La creazione di un banco di prova che riproduca diverse condizioni di carico e EHW, in modo che i produttori possano verificare la conformità dei prodotti con i test specificati in c);
4. Il miglioramento dei modelli dei componenti, includendo gli effetti EHW, il degrado dell’isolamento e la modifica dell’amperaggio;
5. Il perfezionamento dell’analisi costi-benefici basata sulle statistiche (SCBA).

La metodologia si baserà sull’uso combinato di:

1. Misurazioni sul campo,
2. Esperienza di laboratorio,
3. Attività di simulazione.

L'INRiM partecipa come partner al progetto HEUSLER (Modelling and process engineering of Heusler alloys for thermometric waste heat harvesting and spintronic applications), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

La proposta è dedicata ai composti Heusler all-d-metal, privi di materie prime critiche ed elementi tossici, caratterizzati da proprietà multifunzionali che spaziano dalla conversione termoelettrica del calore residuo alla spintronica.

L’obiettivo è collegare la modellizzazione atomistica della struttura elettronica con le proprietà di trasporto e magneto-elettriche misurate su campioni ottenuti con tecniche scalabili.

Tre linee principali guideranno il progetto:

1. Comprendere il ruolo dei difetti strutturali e del disordine magnetico sulle deviazioni dal comportamento half-metallico previsto dalla regola di Slater–Pauling, tramite calcoli ab-initio e verifiche sperimentali (NMR, misure di trasporto e magneto-elettriche);
2. Aumentare l’efficienza termolettrica ottimizzando la figura di merito ZT = (S²·T)/(ρ·k) (dove S è il coefficiente di Seebeck, T la temperatura assoluta, ρ la resistività elettrica e k la conducibilità termica) attraverso drogaggi e ingegneria della diffusione elettroni/fononi con processi non-equilibrio;
3. Controllare struttura e microstruttura tramite design dei composti e ingegneria dei processi, confrontando campioni massivi e film sottili.

I materiali sviluppati, grazie a versatilità, disponibilità e migliorate proprietà meccaniche, avranno applicazioni in dispositivi robusti ed efficienti, contribuendo alla sostenibilità energetica ed ambientale.

INRiM partecipa come partner al progetto ISOTOP (Precision isotopic shift measurements to test physics beyond the Standard Model), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

La metrologia di precisione con sistemi atomici e molecolari rappresenta una via innovativa per esplorare la fisica oltre il Modello Standard, complementare agli esperimenti ad alte energie.

Gli orologi atomici ottici, capaci di determinare frequenze relative con precisione fino a 20 cifre, costituiscono sonde quantistiche uniche per testare la costanza delle costanti fondamentali, gli accoppiamenti con la materia oscura e i momenti di dipolo elettrico.

Recentemente, grande attenzione è stata rivolta agli spostamenti isotopici, potenzialmente sensibili alla presenza di nuove particelle leggere non previste.

In questo contesto, si propone di sfruttare le tecnologie sviluppate presso l’Università degli Studi di Firenze e l’INRiM per effettuare misure assolute di frequenza su transizioni ottiche di atomi di cadmio.

Grazie alla presenza di transizioni di inter-combinazione strette e ultra strette e di sei isotopi stabili privi di spin, il cadmio rappresenta un sistema ideale per studi comparativi ad alta precisione.

Queste misure potrebbero fornire evidenze cruciali di effetti non lineari negli spostamenti isotopici, già osservati in calcio e itterbio, aprendo la strada alla scoperta di nuove interazioni e particelle fondamentali.

L’INRiM è coordinatore del progetto MetroSpin (Modelling and process engineering of Heusler alloys for thermometric waste heat harvesting and spintronic applications), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto propone l’applicazione del machine learning (ML) allo studio delle strutture di spin chirali, elementi chiave per dispositivi di memoria e logica a basso consumo nella spintronica.

La loro stabilità dipende dall’interazione di Dzyaloshinskii-Moriya (DMI), parametro fondamentale ma ancora affetto da notevoli discrepanze di misura.

L’obiettivo è migliorare l’affidabilità metrologica combinando approcci statistici e intelligenza artificiale. In particolare, il progetto mira a:

1. Analizzare la riproducibilità e la ripetibilità delle misure, correlando gli errori a difetti e in omogeneità dei campioni;
2. Utilizzare ML per stimare il DMI dai pattern di domini magnetici, confrontando dati simulati e sperimentali, e chiarendo le origini fisiche della dispersione dei risultati.

L’iniziativa risponde all’esigenza di protocolli rapidi, condivisi e standardizzati, oggi mancanti, che limitano l’adozione industriale della spintronica. I risultati attesi forniranno strumenti innovativi per la comunità scientifica e industriale, abilitando metodi di caratterizzazione efficienti, scalabili e adatti a supportare nuove applicazioni in memorie, logiche magnetiche e nanotecnologie.

L'INRiM partecipa come partner al progetto MIRABLE (Measurement Infrastructure for Research on heAlthy and zero energy Buildings in novel Living lab Ecosystems), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto affronta il divario tra prestazioni attese e reali degli edifici sviluppando una metodologia per la progettazione, implementazione e validazione di un’infrastruttura di misura in Living Laboratories (LL) su scala reale. L’infrastruttura sarà realizzata in un laboratorio in costruzione a Torino (H-IEQ LL), concepito come ambiente altamente controllato e flessibile per supportare ricerca e innovazione human-centric, orientate a edifici salubri, intelligenti e a energia quasi zero, riducendo i consumi e favorendo resilienza e indipendenza energetica.

Il progetto svilupperà metodologie per:

• Coinvolgere l’occupante come sensore, attuatore e motore di innovazione;
• Definire riferimenti (ground-truth) per sensori indossabili e low-grade dedicati alle misure di qualità ambientale interna (IEQ), basati sulla prossimità fisica, feedback e interazione con i sistemi edilizi.

L’infrastruttura dovrà garantire minima alterazione della percezione dell’IEQ, accuratezza adeguata agli obiettivi di ricerca, generazione di dati multidominio su ambiente fisico e risposte degli occupanti, e alta risoluzione temporale e spaziale.

Le attività includeranno: identificazione delle migliori pratiche per il monitoraggio del comfort e dell’interazione degli occupanti; selezione, implementazione e caratterizzazione della rete di sensori ambientali e indossabili; progettazione, realizzazione e messa in servizio dell’infrastruttura di misura e acquisizione dati; integrazione, analisi e post-processing dei dati raccolti.

Il laboratorio fungerà da Living Lab innovativo per studi sul comfort indoor, il comportamento degli occupanti e l’analisi di tecnologie avanzate per involucro edilizio, impianti e sistemi di controllo.

L’INRiM partecipa come partner al progetto NEURONE (extremely efficient NEUromorphic Reservoir cOmputing in Nanowire network hardwarE), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

I recenti progressi dell'Intelligenza Artificiale e del Deep Learning comportano costi ambientali, sociali ed economici insostenibili, dovuti alla scarsa scalabilità degli algoritmi di addestramento e alla struttura non ottimizzata dell’hardware.

Il progetto propone un nuovo framework per applicazioni di Deep Learning su substrati fisici, basato sul co-design hardware–software e sui principi della Green AI, con l’efficienza come elemento chiave.

Sul lato hardware, adotta il paradigma del Calcolo Neuromorfico, sviluppando substrati a basso costo e alta versatilità basati su reti di nanofili. Sul lato software, introduce un design physics-informed di reti di Reservoir Computing per algoritmi altamente efficienti.

Il progetto realizzerà un sistema di Rete Neurale a Nanofili (NNWN), capace di apprendere da dati temporali e dimostrato, sia in silico che on-chip, in applicazioni di edge computing, evidenziando un vantaggio nel compromesso accuratezza–efficienza rispetto alle soluzioni attuali.

L’INRiM è il coordinatore del progetto PHOTAG (Multi-step optical encoding in anti-counterfeiting photonic tags based on liquid crystal), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

PHOTAG mira allo sviluppo di un’etichetta anticontraffazione a basso costo, con più livelli di sicurezza e facile da usare per la codifica ottica di metadati.

I codici QR fotonici per l’identificazione dei prodotti saranno modellati in materiali cristallini liquidi foto-polimerizzabili utilizzando diverse tecniche di produzione, consentendo etichette con dimensioni variabili, scalabilità e capacità di densità delle informazioni.

L’etichetta fotonica includerà difetti casuali che serviranno come caratteristiche non clonabili (PUF, Physical Unclonable Function), che, tramite protocolli di interrogazione ottica basati su uno schema sfida-risposta, autenticheranno il prodotto.

Il progetto intende realizzare due tipi di codici QR casuali mediante:

• Tag fotonici colorati realizzati con cristalli liquidi colesterici stabilizzati
• Ologrammi generati da elementi ottici diffrattivi 3D realizzati in cristalli liquidi nematici stabilizzati.

La codifica e l’autenticazione ottica del codice QR saranno testate in un processo a più fasi per la lettura e codifica sicura e certificata delle informazioni presso i nodi di una catena produttiva. Il consumatore finale potrà collegarsi ai metadati del prodotto memorizzati in un database sicuro attraverso una semplice lettura ottica del codice QR.

Questi codificatori ottici di metadati, combinati con PUF, promettono di soddisfare tutte le funzioni di identificazione, autenticazione, tracciabilità, nonché di anti-manomissione per la lotta alla contraffazione dei prodotti.

L'INRiM partecipa come partner al progetto ROCKFALL (Rockfall risk mitigation in the Alps), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto mira a sviluppare modelli accurati e trasferibili di trasferimento di calore nella roccia, specifici per diversi litotipi, per la mitigazione del rischio in aree ad alta quota soggette a caduta massi.

Partendo dall’area strumentata del bacino del ghiacciaio Bessanese, già oggetto di precedenti studi con tecniche innovative (progetti RIST, RIST2 e iniziativa GeoClimAlp), il progetto affinerà le misure esistenti introducendo nuova strumentazione, più litotipi e pareti rocciose con diverse esposizioni solari.

L'Istituto di ricerca per la protezione idrogeologica (IRPI) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) installerà e gestirà la strumentazione, identificando un secondo sito alpino per validare i modelli. L’INRiM calibrerà e caratterizzerà la strumentazione, mentre il Politecnico di Torino costruirà modelli numerici basati su caratterizzazioni termiche di laboratorio per simulare il comportamento dei litotipi.

I modelli saranno testati sul campo per valutarne trasferibilità e applicabilità ad altre aree alpine.

L’INRiM partecipa come partner al progetto THEEPANY (ThreEE-dimensional Processing tecHnique of mAgNetic crYstals for magnonics and nanomagnetism), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto mira a dimostrare un nuovo paradigma per la nanofabbricazione di cristalli magnetici come il YIG, abilitando risoluzione nanometrica, capacità 3D e regolazione in scala di grigi delle proprietà magnetiche.

Si sfrutteranno due tecniche complementari di scrittura diretta:

• Lavorazione laser ultra rapida
• Lithography assistita termicamente

per ottenere nanopatterning flessibile 3D (>100 nm) e planarità sub-10 nm.

La sinergia delle tecniche permetterà di realizzare dispositivi magnetici avanzati, come cristalli 3D e waveguide, superando lo stato dell’arte. Il progetto rappresenta un progresso unico nella lavorazione di materiali magnetici, aprendo nuove prospettive scientifiche e tecnologiche in magnonica e nanomagnetismo.

L’INRiM è coordinatore del progetto U-MagFinger (Fast readable label by Unique Magnetic Fingerprints on Industry 4.0: polymeric nanocomposites for a global exchange of information with a high level of security), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto mira ad avanzare le conoscenze nel campo delle nanotecnologie per sviluppare etichette magnetiche innovative in grado di scambiare, tracciare, identificare e criptare informazioni.

Il concetto chiave si basa sull’assemblaggio controllato di supraparticelle polimeriche magnetiche, utilizzate come impronte digitali magnetiche uniche, leggibili tramite spettroscopia magnetica di particelle (MPS).

Il piano sperimentale prevede:

• La sintesi di nanoparticelle magnetiche (Fe₃O₄, CoFe₂O₄, NiFe₂O₄) mediante processi chimici efficienti ed ecocompatibili;
• La loro incorporazione in matrici termoplastiche tramite estrusione bi-vite;
• L'assemblaggio quantitativo di supraparticelle per generare impronte magnetiche cifrate.

Queste strutture garantiranno autenticazioni affidabili e rapide, offrendo elevata stabilità, resistenza ambientale, decodifica remota e capacità di codifica scalabile, aprendo nuove prospettive per la sicurezza dei dati e l’ingegneria dei materiali avanzati.

L'INRiM è coordinatore del progetto Xvers.T.E.C. (Transverse thermoelectric energy conversion), finanziato dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con durata dal 28 settembre 2023 al 28 febbraio 2026.

Il progetto mira a sviluppare nuove conoscenze sperimentali sulla generazione termoelettrica trasversale, per convertire l’energia termica ambientale in elettricità mediante dispositivi a stato solido.

Verranno studiati materiali che combinano effetti termoelettrici trasversi (come l’effetto Nernst) e magnetizzazione rimanente elevata, per superare i limiti imposti dalla legge di Wiedemann–Franz e migliorare l’efficienza oltre i vincoli intrinseci del Seebeck.

Il progetto prevede la fabbricazione di strutture in film sottile e bulk con microstrutture ottimizzate e lo studio delle prestazioni termoelettriche in funzione della geometria.

I risultati forniranno dati fondamentali per la comprensione dei fenomeni e per la progettazione di dispositivi termoelettrici innovativi, con ricadute scientifiche e industriali.