di Davide Astolfi
Il laboratorio NiPS – Noise in Physical Systems è una struttura di ricerca del dipartimento di Fisica dell’università di Perugia che indaga i diversi ambiti della fisica del rumore, ossia dei segnali casuali.
Il know-how sul rumore in fisica nasce di solito al fine di scremare la componente random di un fenomeno vibrazionale da un peculiare segnale che si vuole misurare, generalmente molto debole ma dall’identità altrettanto precisa e di interesse scientifico.
Esempio paradigmatico sono le onde gravitazionali, la cui esistenza è stata predetta da Einstein nel 1916: sono delle increspature nella struttura dello spaziotempo che si propagano come un’onda. Visto che l’interazione gravitazionale è molto debole rispetto alle altre forze in natura, la possibile rivelazione diretta di tali onde costituirebbe un’effetto impensabilmente piccolo, che richiede una cura più che peculiare nell’isolamento dal rumore.
Nanotecnologia D’altro canto in alcuni sistemi biologici, per esempio i neuroni, il rumore sembra un meccanismo tipico piuttosto che un intruso di cui liberarsi: la conoscenza della fisica dei segnali casuali è pertanto recentemente diventata un prezioso strumento per la ricerca in biochimica e nelle nanotecnologie.
Wisepower, con sede a Fabro, nasce nel 2007 come spin-off del NiPSLab e sua costola tecnologica, dedita ad investirne le competenze scientifiche per lo sviluppo di prodotti che riescano ad alimentarsi mediante la conversione delle vibrazioni meccaniche casuali dell’ambiente in energia “ordinata”, come quella elettrica. Il rumore è un segnale la cui energia si distribuisce in maniera abbastanza uniforme tra la varie frequenze, mentre le tecnologia finora dominante di “energy harvesting” è stata invece congeniale a segnali che presentassero dei picchi precisi. Wisepower ha quindi sfruttato la fisica dei sistemi non lineari per costruire delle configurazioni meccaniche, di dimensioni variabili tra il centimetro e pochi micron, che oscillano in maniera casuale tra due posizioni di equilibrio e sono collegate a dei trasduttori per convertire le vibrazioni in segnale elettrico.
Le potenze estratte dall’ambiente, fino al milliWatt, permettono di alimentare sensori wireless, come l’HAT (Hybrid Autonomous Transceiver): oggetto ibrido perché dotato anche di un micropannello fotovoltaico per la conversione di eventuale energia solare.
Gli HAT possono monitorare dati e trasmetterli ad una centrale a distanza: di particolare interesse la loro applicazione in campo automobilistico, per esempio per il controllo della temperatura o altri parametri, in luogo della corrente tecnologia basata sui cavi.
NiPSLAB ha ricevuto consistenti finanziamenti per partnership europee (NANOPOWER, ZEROPOWER, LANDAUER), Wisepower è stato selezionato dal ministero per la Pubblica Amministrazione e l’Innovazione per l’Expo 2010 di Shanghai: decisamente un fecondo connubio tra ricerca scientifica ed applicazione tecnologica.