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Appena tornato dal centro di controllo dell'ESA di Madrid, Marco Potenza del gruppo di Ottica del Dipartimento ci ragguaglia sugli ultimi sviluppi dell'esperimento detto COLLOID:
'A Madrid stavo seguendo l'inizio del secondo esperimento che svolgiamo sulla Stazione Spaziale Internazionale ISS, insieme a Matteo Alaimoe a tutto il team che segue l'esperimento. Tutto funziona a dovere e raccoglieremo dati per le prossime tresettimane. Lo strumento e' basato su una tecnica ideata una decina di annifa da Marzio Giglio, ed e' il frutto di una collaborazione fra il nostro Dipartimento di Fisica e l'Agenzia Spaziale Europea ESA.
Ho seguito personalmente tutto il progetto, partecipando alla realizzazione dello strumento, nell'ambito di una collaborazione che ESA ha voluto fra il nostro Dipartimento e la ditta Belga che ha realizzato lo strumento.Lo scorso anno lo strumento è stato lanciato da Baikonour e installato a bordo della Stazione Spaziale, dove ha prodotto dati per circa tre settimane. Grazie alla buona riuscita dell'esperimento dello scorso anno e della disponibilità di tempo, ESA ha richiesto che COLLOID potesse svolgere ulteriori misure, che sono state quindi accordate dalla NASA.
L'esperimento, di cui e' responsabile il Prof. Peter Shall dell'Universita' di Amsterdam, e' volto a studiare la formazione di strutture nano- e microscopiche a partire dalla formazione di aggregati di nanoparticelle sospese in un liquido. L'idea alla base di questo tipo di esperimenti e' che in futuro, anziche' realizzare nanostrutture con tecniche dette "top-down"(come si fa nel mondo della nanoelettronica con la litografia, ad esempio), si andra' verso un metodo "bottom-up", controllando la formazione di strutture formate da mattoni nanometrici che si dispongono opportunamente.
Un esempio sono i cosiddetti cristalli fotonici, strutture regolari con proprieta' ottiche peculiari, che permetterebbero di realizzare componenti in sistemi di ottica integrata, ad esempio per calcolatori ottici, trasmissione dati, etc.
Nell'esperimento COLLOID si sfrutta il cosiddetto Effetto Casimir Critico, un effetto che porta all'attrazione tra nanoparticelle quando il fluido in cui sono sospese presenta forti fluttuazioni di densita'. Allora avviene un fenomeno analogo a quello che porta in contatto due barche vicine, grazie al fatto che l'energia delle onde che si formano tra loro e' inferiore all'energia delle onde circostanti. Le onde nel nostro caso sono rappresentate dalle fluttuazioni di densita',ma il discorso e' del tutto analogo.
Tale effetto, previsto nel 1978 ma verificato sperimentalmente solo nel 2008,gode della proprieta' che la forza che agisce tra le particelle dipende dalla temperatura. Poiche' la forza di interazione determina il grado di compattezza delle strutture che si formano, variando la temperatura del sistema e' possibile cambiare la struttura degli aggregati.
Con COLLOID lo scorso anno abbiamo avuto la conferma che questo effetto e' in grado di generare strutture molto compatte, quasi come delle "goccioline" micrometriche, oppure molto rarefatte, microscopici "fiocchi" con struttura frattale.
L'esigenza della microgravita', e della messa in orbita, sta nel fatto che a terra e' molto difficile svolgere esperimenti di questo tipo a causa dei continui disturbi che si presentano nel sistema fluido per effetti come sedimentazione e convezione. Infatti gli stessi campioni misurati a terra non hanno mai permesso di raggiungere gradi di compattezza come quelli ottenuti nello spazio'.
L'esperimento in corso in questi giorni ci permettera' di misurare con maggiore dettaglio i processi di formazione di aggregati frattali per indagare i processi fisici che stanno alla base della loro formazione.
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