Applicazioni industriali delle tecniche neutroniche: vent’anni di collaborazione Italia-Russia
Ricorre quest’anno il ventennale della cooperazione scientifica tra Italia e Russia nel campo delle applicazioni industriali delle tecniche neutroniche, fruttuosa collaborazione che vede come attori lo Studio d’Ingegneria Rogante e il Petersburg Nuclear Physics Institute, meglio conosciuto come “Kurchatov Institute”, dal nome dell’accademico russo che portò alla criticità il primo reattore sovietico, il 25 dicembre del 1946. Lo Studio d’Ingegneria Rogante è un punto di riferimento in Italia e in Europa nonché fornitore qualificato a livello internazionale nel campo delle Applicazioni Industriali delle Tecniche Neutroniche®, ed è diretto da Massimo Rogante, socio AIN, scienziato di fama internazionale e “Marchigiano dell’anno 2019”. Numerosi gli esperimenti pionieristici nel campo dei neutroni che si sono sviluppati in seno a questa collaborazione internazionale, nell’ambito di vari comparti industriali che spaziano dall’automotive all’energia, dall’Oil&Gas alla chimica e ai polimeri, fino alle costruzioni e alle calzature. Da quest’esperienza sono inoltre scaturite diverse attività di ricerca applicata realizzate dallo Studio d’Ingegneria Rogante nel campo dei materiali da costruzione, come quella per l’Ural Federal University di Yekaterinburg (Russia) riguardante i cementi polimerici. Già agli albori della tecnologia nucleare, l’Italia s’era distinta con i propri scienziati nella cooperazione internazionale, basti citare il lavoro di Enrico Fermi a Chicago e quello di Bruno Pontecorvo presso il Joint Institute for Nuclear Research di Dubna (Russia). L’anno del ventennale è segnato anche dall’attivazione, avvenuta lo scorso febbraio, di un nuovo reattore ad alto flusso e il commissionamento dell’International Neutron Centre, dotato di strutture all’avanguardia già realizzate e di 20 spettrometri che prenderanno avvio entro il 2025. Il Centro è dotato anche di un potente dipartimento di calcolo a servizio dei bireattori e dei reattori chimici nonché dei fasci neutroni impiegati per la caratterizzazione della struttura e delle proprietà di nuove sostanze e materiali di sintesi ad uso industriale. La particolarità dei fasci neutronici è la loro maggiore capacità di penetrazione rispetto ai raggi-X, il che li rende versatili per una vasta gamma di applicazioni. Negli ultimi venti anni lo sviluppo tecnologico e industriale globale hanno visto assumere sempre maggior importanza a materiali e sostanze la cui preparazione e il cui controllo si estendono alla scala molecolare e atomica. Sebbene queste manipolazioni sfuggano al nostro occhio, esse caratterizzano oggetti e sostanze d’uso quotidiano, dai metalli alle leghe, dalle componenti tecnologiche degli smartphone ai farmaci. Le tecniche neutroniche possono avere un impatto ancora maggiore nel campo della scienza dei materiali tramite il loro abbinamento con altre tecnologie nucleari, come ad esempio la spettroscopia gamma e, in particolare, la spettroscopia Mössbauer, che permette lo studio di sottilissimi dettagli delle strutture atomiche e molecolari non rilevabili con altre metodologie. La portata di questa metodologia d’indagine dei materiali è stata dimostrata da test effettuati su campioni di nanodiamanti appositamente preparati la cui superficie era stata modificata tramite ioni di europio combinati con acidi carbossilici. Le proprietà emerse, tra cui un maggiore accoppiamento dei diamanti, rendono queste nuove sostanze molto appetibili per applicazioni biomedicali. Ad esempio, quali agenti di contrasto e per la tomografia magnetica nucleare, tramite l’innesto di ioni di gadolinio su nanodiamanti. Questi successi aprono la strada allo sviluppo di una tecnica a diffusione di neutroni per lo studio delle superfici di materiali solidi usando nanoparticelle di diamante come mezzo per neutroni freddi e ultra-freddi, ricerca che sarà implementata nell’ambito del progetto CremlinPlus (2020-2024) “Connecting Russian and European Measures for Large Scale Research Infrastructures”. In conclusione, la diffusione di nanomateriali essenziali per l’avanzamento tecnologico avrà anche beneficiato di questa lunga e fruttuosa collaborazione scientifica tra lo Studio d’Ingegneria Rogante e la Russia e delle attività svolte presso le infrastrutture dell’International Neutron Centre. Per approfondire: Rogante, M., Lebedev, V. T., Kulvelis, Y., Vul, A. Y., Kozlov, V. S., & Konoplev, K. A. (2021). The 20-Year Russian-Italian Scientific Collaboration in Industrial Applications of Neutrons and Prospects on High Flux Reactor “PIK” of Russian National Centre “Kurchatov Institute”. Neutron News, 1-7
