Appunti di Laboratorio di tecnologie dei materiali e applicazioni industriali dei plasmi T

C’è una temperatura limite di 40° (meglio anche 37°)

Se andiamo oltre questa temperatura, c’è un danneggiamento evidente delle cellule (eucariote)

13/11/2014

Panasonic ha brevetti su sistemi al plasma di ordine dei mW (milliWatt) per trattamento di

materiali per applicazioni microelettroniche

Design of experiment: programmare un esperimento per ottenere informazioni di alta qualità

Medicina al plasma assistita: trattiamo con antibiotici (che possono fallire, sennò non avremmo

“ferite” croniche), quindi poi trattiamo con plasmi

Raggi UV sono i prodotti principali del plasma che vanno a sterminare i batteri (le specie reattive

dell’ossigeno ROS contribuiscono ugualmente allo sterminare, insieme ai RNS )

RNS (specie reattive dell’azoto), in particolare ossido di azoto NO, viene utilizzato per terapie sul

sistema respiratorio (infatti ripristinano le condizioni normali a una ferita)

Bisogna sterminare i batteri senza rovinare le cellule.

Biolase: azienda statunitense con i prodotti migliori nel campo biomedico

Se si scopre che il trattamento in vitro non forma delle cellule mutagene, si può passare al

trattamento umano in-vivo (si possono saltare i test sugli animali se non provocano danni profondi)

Ci vogliono 10^3 test, che durano 5-8 anni

Necrosi (morte cellulare con trasmissione di informazioni negative tra le cellule, portano a

fenomeni infiammatori). È il tipo di morte peggiore per le cellule

Altri tipo di morte delle cellule: apoptosi (è una morte programmata. Le cellule decidono di morire

perché sono in condizioni pericolosi, ma non portano a fenomeni infiammatori)

Le cellule le vogliamo distruggere solo quanto dobbiamo eliminare cellule cancerogene

Batteri di classe 2 (ne avremmo a che fare se facciamo un tirocinio)

microPlaSter: sorgente licenziata come apparato medicale. È un sistema che usa macrowave

MW (invece di RF come quelli di Bologna). Le zone luminose sono zone di produzione di plasma .

è un plasma in Argon. È una sorgente “più fredda” rispetto a quell’altra.

Tesla coil: per effetti speciali, per immettere neutroni in un gas neutro (ad esempio Argon). Si crea

una cascata elettronica e quindi l’accensione del plasma (non è detto che poi venga mantenuta).

Vedi esempio di lampadine che si accendono e spengono (ma non si mantengono). Accensione è

diverso dal sostentamento.

Un plasma in equilibrio è quello in cui le temperature (di elettroni, neutroni e specie eccitate)

sono simili.

Plasma di non equilibrio: dove temperatura elettronica è molto maggiore (10-20kK) della

temperatura dei neutri (che è di circa 37°C). La temperatura è intesa come energia (10kK equivale

a 1eV)

Quelli in non equilibrio si dividono in:

1) A bassa pressione (con camera di reazione con una pompa). Sono molto costosi

2) A pressione atmosferica (richiede solo aria). Sono poco costosi

ULSI: il plasma serve per scavare in modo selettivo il silicio. È una tecnologia asintotica (per un

piccolo avanzamento serve molto tempo e molto denaro). Sono macchine a bassa pressione e

bassa temperatura (600K)

“Wafer” di silicio.

Noi consideriamo quelli in non equilibrio disponibili a pressione atmosferica

Gatling Machine Gun-Like Plasma Soource

(aria non costa niente, l’Elio è il gas che costa di più)

Nuova generazione è quella dei pico pulsati

Getto accoppiato inattiva una zona maggiore

Anche inchiostri vengono fatti con materiali nano strutturali

Esempio: fili di rame smaltati (zona di Imola)

20/11/14

Antibatterico vanno in parallelo rispetto al trattamento del materiale superficiale

Packaging: farmaceutico o alimentari (questi due sono quelli più sensibili a contaminazione

batterica)

Materiali polimerici sono termosensibili

Esempio packaging farmaceutico è la confezione di supposte (vengono saldate due parti insieme a

caldo e a pressione, si devono staccare una dall’altra nella zona tratteggiata, ci deve essere una

parte per aprirla)

Il trattamento con plasma può cambiare la bagnabilità della superficie

Se ci dobbiamo stampare qualcosa sulla superficie è meglio se si aumenta la sua bagnabilità

Il trattamento plasma diminuisce la saldabilità perché la superficie subisce ossidazioni

Trattamento di larga superficie: sono in grado di trattare un materiale che scorre a 1m/s ? Dipende

dall’unità di superficie che devo trattare al secondo per consentire un abbattimento batterico

Lo sport, la superficie di singola interazione (senza muovere la sorgente) ha 0,3 mm di diametro

Differenziazione delle sorgenti è una delle cose più importanti

Plasma non riesce a fare facilmente tutte le cose: per esempio la sterilizzazione o abbattimento di

certi materiali (tipo una bottiglia di materiale plastico  è molto difficile trattare la superficie interna

della bottiglia

Il cambiamento della superficie (da più o meno bagnabile) non è per sempre: c’è un aging (è un

processo he caratterizza tutti i materiali trattati col plasma. È possibile che in pochi minuti si

perdono le proprietà. Ci può essere un decadimento del 70% della bagnabilità in 12 ore, non si può

aspettare troppo per stamparci sopra, gli effetti del trattamento plasma finiscono dopo un po’.

Alcuni giorni è il tempo massimo per lavorarci sopra)

La modifica superficiale si sviluppa in pochi nanometri della superficie (non va in

 profondità), quindi non c’è un cambiamento di proprietà meccaniche

Il problema dell’aging è importante, ma può essere risolto se c’è una catena di lavoro, in cui

usiamo subito il materiale trattato

Biocompatibilizzazione (medicina rigenerativa e pannelli fotovoltaici): ad esempio le protesi, ci

serve una biocompatibilità, che ci permette di mettere la protesi nel corpo umano, e che quindi sia

colonizzato dalle cellule. Aumento di bagnabilità permette una colonizzazione migliore

DBD micropen dual gas jet: Scariche a batteri dielettrica

Esistono dei materiali trasparenti e conduttivi : ITO (Indio Titanium Oss..)

Fulmini sono una zona di concentrazione energetica del plasma

Scattold nano-strutturato: impalcature intorno alle quali mettiamo qualcosa. Intorno a una ferita

mettiamo uno scaffold biocompatibile (che non provochi un’infiammazione, una reazione allergica)

e biomimetico (che si confondi con quelli del corpo, e che quindi viene colonizzato dalle cellule). Il

plasma serve per renderli più biomimetici

Acqua salata è trasparente e conduttivo (è un bon succedaneo per il corpo umano)

Tutte le fibre ottiche al mondo vengono prodotte con il plasma (tecnica MCVD). La prima nel Bell

Labs negli USA, nel 1973. Heraeus è un’azienda leader mondiale in questo ambito.

Vetro non ha temperatura di fusione, ma ha una temperatura di rammollimento (perché il vetro non

è un solido)  il vetro non ha una fase liquida, ma solo una fase di rammollimento

Sintesi chimica del polverino di silice SiO2

Termoforesi: per gradiente di temperatura c’è una migrazione

4/12/2014

Come fare una ricerca di approfondimento partendo da un articolo scientifico?

Esempio: Smaltimento di rifiuti ospedalieri con torce

Peer review

Da rete almawifi si possono fare ricerche (si può anche fare con i proxy dell’ateneo, da casa, con

nostre credenziali per accedere alla rete)

Fusione fredda è il tipico esempio di poca riproducibilità (un articolo scientifico deve essere

riproducibile con gli stessi dati iniziali, mentre la fusione fredda non lo è stata dall’inizio)

Si parte da un altro articolo (Servono delle citazioni che rimandano ad altri articoli)

Ogni affermazione deve essere sostenuta da altri articoli (o da affermazioni dimostrate in

precedenza nell’articolo): bisogna sempre motivare

Giornale: IEER transactions on plasma science, vol. 39, no. 11 (novembre 2011)

Ogni articolo ha un titolo (con sotto gli autori in ordine alfabetico, oppure in ordine di importanza)

Abstract: riassunto, con contenuti dell’articolo e con i risultati più importanti (a volte il titolo è

troppo breve per spiegare cosa c’è)

Parole chiave: importante per la ricerca

Articolo breve di 2 pagine, non è strutturato con introduzione, dati e risultati

Tutto in inglese

Unità di misura nel sistema internazionale, spazio tra numero e tra unità di misura

Testo preciso e coinciso

Numero tra parentesi quadre è il numero della biografia [rimando agli articoli della biografia in

fondo]

Primo paragrafo con la descrizione di quello che si fa

Poi setup della simulazione (condizioni operative, ipotesi del modello, riferimento a figure e

risultati)

In fondo references (biografie)

IOPScienze (Institute of Physic )

Iopscienza.iop.org

Dentro l’articolo troviamo tutti I papers

Doi è il numero per le pubblicazioni scientifiche (se si cerca in rete si va direttamente alla sua

fonte)

Ogni journal ha una sua forma abbreviata (insieme al doi serve per citare l’articolo)

Le date sono importanti per vedere chi ha pubblicato qualcosa per prima

Uno dei portali più usati è Scopus.aom

topical review, legati alla presentazioni della tematiche della ricerca (e alla loro storia, per fare il

punto della situazione su particolari argomenti): hanno una biografia sterminata (più di 100

riferimenti ad altri aricoli)

Google scholar

Non tutti I risultati vengono pubblicati subiti, ma alcuni sono articolo al convegno (a cui seguono

articoli su riviste)

Convegni importanti: ISPC (quest’anno è in Belgio) e HTPP (3 anni fa è stato a Bologna)

Bisogna stare attenti ai brevetti, perché la maggior parte non sono precisi  ci sono brevetti

fuorvianti (c’è scritto come funziona, ma non la loro configurazione esatta, non ci dicono il perché

la soluzione è esatta)

molte volte i criteri non hanno criteri scientifici per la pubblicazioni, ma seguono criteri commerciali

isiweb: altro portale (più complicato di Scopus)

iopsceince: collezione di review articles

11/12/2014

Biomimetico (che si nasconde) diverso da biocompatibile (che non crea danni dentro alle

cellule)

Il trattamento plasma rende ricettivo lo scaffold (senza le cellule non lo colonizzerebbero)

Alert di letteratura scientifica

Si cede la propria proprietà intellettuale alla rivista quando si pubblica su una rivista

C’è un codice etico (esempio di gruppo cinese che ha riflesso il disegno di Colombo: plasma

pre&post-treatment in electrospinning)

Sulle riviste non si possono mistificare le informazioni come nei brevetti, perché devono passare

per peer review

Plasma in liquids: sono plasmi che vengono generati dentro un liq