Archivio mensile:Aprile 2010

Ricerca IBM

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Ricerca IBM: creata la mappa 3D più piccola del mondo in grado di ridurre i costi e facilitare la creazione di oggetti in nanoscala

La tecnica microscopica 3D migliora lo sviluppo di dispositivi in nanoscala

Milano, 28 aprile 2010— I ricercatori IBM hanno creato una mappa 3D della terra così piccola che mille di queste mappe potrebbero essere inserite in un grano di sale.* I ricercatori sono riusciti a realizzarla attraverso una tecnica innovativa che utilizza una punta in silicio – 100.000 volte più piccola di una matita dalla punta affilata – per creare modelli e strutture inferiori ai 15 nanometri con costi e complessità estremamente ridotti. Questa tecnica di “patterning” apre nuovi orizzonti allo sviluppo di dimensioni nanometriche in settori quali l’elettronica, la tecnologia dei chip del futuro, la medicina, le scienze naturali e l’optoelettronica.

Per dimostrare le potenzialità della tecnica, il team ha creato vari modelli tridimensionali e bidimensionali utilizzando materiali diversi per ciascuno di essi come riportato nelle riviste scientifiche “Science” e “Advanced Materials:

• È stata creata una copia tridimensionale alta 25 nanometri del Cervino, famosa vetta delle Alpi alta 4478 metri (14692 piedi) in vetro molecolare in scala 1:5 miliardi.**
• La mappa 3D completa del mondo che misura solo 22 per 11 micrometri è stata “scritta” su un polimero. Con queste dimensioni, è possibile inserire 1000 mappe del mondo in un grano di sale. Nel plastico, mille metri di altitudine corrispondono a circa otto nanometri (nm). La mappa è composta da 500.000 pixel, ciascuno delle dimensioni di 20 nm2, ed è stata creata in soli 2 minuti e 23 secondi.
• Il logo IBM 2D di dimensioni nanometriche è stato inciso nel silicio a una profondità di 400 nanometri, dimostrando in questo modo la capacità della tecnica nelle applicazioni di nano-manufatti.
• Dense line patterning 15-nm 2D ad alta risoluzione.

La scienza dietro la tecnica

Il componente principale della nuova tecnica, sviluppato da un team di ricercatori IBM, è una punta di silicio sottile molto affilata di 500 nanometri di lunghezza e con una sommità di pochi nanometri.
“I progressi nella nanotecnologia sono strettamente collegati all’esistenza di metodi di alta qualità e di strumenti per produrre modelli e oggetti in nanoscala sulle superfici”, spiega il Dr. Armin Knoll fisico del centro di Ricerca di Zurigo. “Con le sue funzionalità e una capacità di patterning 3D unica, questa metodologia di patterning basata sul nanotip è uno strumento potente per creare strutture molto piccole”.

Il tip simile a quello utilizzato nei microscopi a forza atomica è collegato a un “cantilever” pieghevole che effettua, in modo controllabile, la scansione della superficie del materiale del substrato con la precisione di un nanometro, un milionesimo di millimetro. Applicando calore e forza, il tip nanometrico è in grado di rimuovere il materiale substrato in base a pattern predefiniti, agendo come una “nanomilling” dalla precisione estremamente elevata.

Come avviene con una fresatrice, è possibile rimuovere una maggiore quantità di materiale per creare strutture 3D complesse con una precisione nanometrica modulando la forza o reindirizzando i singoli punti. Ad esempio, per creare la copia 3D del Cervino, sono stati successivamente rimossi 120 singoli strati di materiale dal substrato di vetro molecolare.

Confronto con la litografia e-beam

La nuova tecnica IBM raggiunge risoluzioni fino a 15 nanometri con la possibilità di arrivare anche a dimensioni inferiori. L’uso dei metodi esistenti quali la litografia e-beam*** diventa sempre più difficile per creare modelli con risoluzioni inferiori ai 30 nanometri nei quali vi sono troppe limitazioni tecniche.

Inoltre, rispetto ai costosi strumenti per la litografia e-beam, che richiedono diverse fasi di elaborazione e attrezzature facilmente presenti in un laboratorio, lo strumento creato dai ricercatori IBM, che può facilmente stare su un tavolo, promette capacità migliorate e risoluzioni molto alte, ma a un quinto o a un decimo del costo e con complessità inferiori.

Un altro vantaggio della tecnica basata sul nanotip è la capacità di valutare direttamente il modello usando lo stesso tip per creare un’immagine delle strutture scritte, come hanno dimostrato i ricercatori IBM nei loro esperimenti.

Le potenziali applicazioni vanno dalla prototipazione rapida di dispositivi nanometrici per i chip dei computer del futuro alla produzione di elementi ottici delle dimensioni di un micron come le lenti asferiche e le lenti per l’optoelettronica e le comunicazioni ottiche su chip.

Un importante passo avanti nei materiali

Nelle due pubblicazioni, i ricercatori descrivono la loro nuova metodologia di nanopatterning 3D per due tipi di materiali del substrato molto distinti e promettenti: un polimero definito poliftalaldeide e un vetro molecolare simile ai materiali di substrato utilizzati nelle tecniche di nanofabbricazione convenzionali, cosiddette resist. L’identificazione di questi due materiali ha rappresentato un fattore fondamentale per l’esito e l’affidabilità della tecnica.

L’immagine 3D mostra una punta di silicio riscaldata in nanoscala presa in prestito dal microscopio a forza atomica che rimuove il materiale da un substrato per creare una mappa 3D del mondo. Come riportato nella rivista scientifica “Advanced Materials”, i ricercatori IBM hanno utilizzato questa nuova tecnica di nanopatterning per creare la più piccola mappa del mondo in 3D, che misura solo 22 x 11 micrometri ed è stata “scritta” su un polimero, in un grano di sale entrano 1000 mappe del mondo di queste dimensioni. Nel plastico, mille metri di altitudine corrispondono a circa otto nanometri (nm). È composta da 500.000 pixel, ciascuno dei quali misura 20 nm2 ed è stata creata in soli 2 minuti e 23 secondi. (Immagine per gentile concessione di Advanced Materials).

Nella loro ricerca di materiali per il substrato adatti ed efficienti, i ricercatori si sono concentrati sui materiali organici che potevano essere usati come “resist”, seguendo quindi la stessa filosofia utilizzata per la tecnologia dei semiconduttori attuale, importante per un’ulteriore integrazione.

“Il materiale rappresentava una scelta decisiva”, spiega Jim Hedrick, ricercatore del centro di Ricerca IBM di Almaden. “Siamo stati costretti a cercare e a sintetizzare materiali che formano vetri meccanicamente temprati in grado comunque di decomporsi termicamente in unità volatili non reattive”.

Il vetro molecolare utilizzato per l’esperimento del Cervino comprende molecole simili a fiocchi di neve delle dimensioni di un nanometro circa aventi una forma quasi sferica. A una temperatura superiore ai 330°C, i legami di idrogeno che tengono insieme le molecole si rompono consentendo alle parti molecolari di diventare mobili e di fuoriuscire dalle superfici. Una particolare forza del materiale è quella che il vetro molecolare del campione può essere trasferito con tecniche di incisione convenzionali ad esempio al silicio che è molto comune nel settore dei semiconduttori. Il vetro molecolare era stato proposto per la prima volta alla fine degli anni Novanta da Mitsuru Ueda dell’Università di Yamagata, Giappone, per l’utilizzo come fotoresist ad alta risoluzione ed è stato in seguito sviluppato da Chris Ober della Cornell University.

La mappa del mondo 3D di dimensioni nanometriche è stata creata in un polimero definito poliftaldeide, originariamente sviluppato dall’IBM Fellow Hiroshi Ito negli anni Ottanta. Esposti a temperature sostanzialmente elevate, i componenti di questa molecola organica a catena si decomprimono e si suddividono in parti volatili. Una reazione autoamplificata provoca la decomposizione della molecola e quindi accelera l’intero processo di patterning dato che è ancora più veloce del movimento meccanico del tip.

IBM e la nanotecnologia

IBM è stata la prima nel settore delle nanoscienze e della nanotecnologia fin dalla creazione del microscopio a scansione a effetto tunnel (STM) che risale al 1981. Per questa invenzione, che ha consentito di rappresentare i singoli atomi e in seguito di manipolarli, i ricercatori Binnig e a Rohrer della IBM hanno vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 1986. Il microscopio a forza atomica, un discendente dell’STM, è stato inventato da Binnig nel 1986. L’STM è considerato lo strumento che ha aperto le porte al nanomondo.

Nel mese di aprile di 20 anni fa, infatti, l’IBM Fellow Don Eigler ha annunciato il primo movimento controllato dei singoli atomi utilizzato nel microscopio a scansione a effetto tunnel per scandire le lettere “I B M” con 35 atomi di xeno.

Questi progressi storici hanno creato una solida base per la ricerca continua da parte di IBM nelle nanoscienze. Per contribuire a queste ricerche è in costruzione un nuovo laboratorio per le nanoscale presso il campus del centro di Ricerca di Zurigo. Questo centro all’avanguardia nelle nanotecnologie, che aprirà a maggio 2011, fa parte di una partnership strategica nelle nanotecnologie tra IBM Research ed ETH Zurich, una delle università tecniche leader in Europa.

Emerging Companies: una rete per l’innovazione

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Presso il CNR una due giorni per il centinaio circa di imprese spin off dell’Ente, già esistenti o in via di definizione. L’evento, organizzato dal Network Outreach & Knowledge e dal Technology Transfer Officer, ha realizzato una giornata informativa e di discussione, con una quindicina di testimonianze dirette, e una formativa, con la lectio magistralis del presidente del Gruppo GEOX Mario Moretti Polegato

Giovedì 25 e venerdì 26 Marzo 2010 la sede centrale del Consiglio nazionale delle ricerche (p.le Aldo Moro, 7, Roma – Aula Convegni) ha ospitato ‘Emerging Companies’, un convegno dedicato a far conoscere e a ‘mettere a sistema’ il centinaio circa di imprese spin off, già esistenti o in via di definizione, generate da attività e risultati di ricerca del CNR. “Emergenti”, appunto, perché basate su tecnologie e conoscenze di assoluta innovazione per il mercato nazionale.

L’evento – organizzato da Manuela Arata, Technology Transfer Officer del CNR in collaborazione con il Network Outreach & Knowledge e la società di trasferimento tecnologico del CNR Rete Ventures – si articola in una prima giornata informativa e di discussione, che metterà a confronto i ricercatori che hanno creato spin-off con imprenditori, investitori e soggetti istituzionali coinvolti nel processo di innovazione: per la prima volta, infatti, sono state censite le tante imprese nate da ricerche CNR che l’Ente intende supportare per favorirne la crescita, l’aggregazione e la presenza sul mercato. La seconda giornata vedrà i neo-imprenditori impegnati in un percorso di formazione al management, mentre ai ricercatori che aspirano a diventarlo verranno fornite le “istruzioni per l’uso” perché possano efficacemente tradurre la loro idea in un vero progetto imprenditoriale.

Il programma, che sarà aperto dal Presidente del CNR, Luciano Maiani, prevede una “carrellata” di testimonianze dirette di circa quindici imprese spin-off che operano in vari settori: materiali innovativi per applicazioni industriali, ambiente, multimediali per l’education, strumentazione elettromedicale, optoelettronica, nanotecnologie, diagnostica di tipo alimentare, diffusione dell’ICT nelle scienze umane e sociali. Seguiranno incontri diretti tra ricercatori, finanziatori e partner imprenditoriali, una discussione con esperti e rappresentanti delle istituzioni e il lancio del “Club d’impresa” del CNR.

Venerdì 26 marzo sarà invece la volta del Presidente del Gruppo GEOX Mario Moretti Polegato, che dalle 12 terrà una Lectio Magistralis sul tema “Lanciare l’impresa e i suoi marchi sul mercato”.

“Il potenziale di cui il CNR dispone per portare innovazione nel Paese è davvero molto alto”, afferma Manuela Arata. “Ci sono molte imprese costituite prima ancora che in Italia si parlasse di ‘spin-off’, altre originate da scissioni o fusioni societarie, più quelle in fieri, che speriamo di fare presto ‘emergere’ grazie alla recente semplificazione dei processi interni. Le imprese spin-off fanno spesso fatica a crescere: con questa iniziativa vogliamo favorire le aggregazioni, creare una rete delle aziende per rafforzarne l’impatto sul mondo produttivo e contribuire all’innovazione”.

Il convegno sarà anche l’occasione per lanciare la prima ‘Start Cup’ del CNR, la competizione aperta a neo-aziende e progetti di impresa volti a valorizzare e trasferire sul mercato competenze, know-how e tecnologie delle strutture CNR, in previsione della partecipazione al PNI-Premio nazionale innovazione.

Cattolici.it: mezzo milione di pagine

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Quasi 30 mila siti legati alla religione cattolica: lo rileva un’indagine dell’Iit-Cnr pubblicata su “Focus .it”, la rivista del Registro .it. Il numero esce – in accordo con l’Ufficio Comunicazioni sociali della Cei – per il convegno “Testimoni digitali”

Quasi 30 mila siti, più di mezzo milione di pagine, circa duemila blog. La religione cattolica è presente con numeri significativi sui siti .it: lo conferma l’indagine condotta dai ricercatori dell’Istituto di informatica e telematica del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa (Iit-Cnr) sulle parole chiave legate al cattolicesimo nei contenuti del web a targa italiana. Lo studio è pubblicato sull’ultimo numero di “Focus .it – Newsletter del Registro .it”: il periodico, edito dall’Iit-Cnr, è dedicato al rapporto tra Chiesa e Internet ed esce – in accordo con l’Ufficio per le Comunicazioni sociali della Conferenza episcopale italiana – in contemporanea al convegno “Testimoni digitali”, organizzato dalla stessa Cei dal 22 al 24 aprile a Roma.

La ricerca dell’Iit-Cnr ha evidenziato la presenza in rete di 29.496 siti .it che dedicano un certo numero di pagine ad argomenti connessi alla religione cattolica: di questi una parte notevole (18.597) conta una presenza rilevante di pagine di argomento religioso. Dal conteggio sono stati ovviamente esclusi sia i siti palesemente blasfemi (1.366), quelli riferiti alla religione in maniera impropria o non significativa (siti informativi, hotel, pubbliche amministrazioni, etc.). Ugualmente esclusi i siti con suffissi diversi (ad esempio .com o .org).

I ricercatori del gruppo di matematica computazionale dell’Iit-Cnr (Claudio Felicioli, Filippo Geraci e Marco Pellegrini) hanno analizzato complessivamente 2.884.000 siti partendo dai dati del Registro .it (l’organismo dell’Istituto che assegna e gestisce i domini .it): di questi, 1.600.000 (pari a quasi 32 milioni di pagine) contenevano il minimo di parole chiave legate al cattolicesimo tra quelle identificate da un gruppo di esperti e operatori del web ‘cattolico’. Sono stati poi eliminati siti e pagine dove il riferimento alla religione era fuorviante.

Le pagine contenenti riferimenti al cattolicesimo sul web .it sono complessivamente 562.574, pari all’1,76% del totale del campione analizzato. La percentuale, apparentemente modesta, è in realtà significativa considerando a titolo di paragone che le pagine del web .it con riferimenti alla politica, uno degli argomenti più “caldi” nella Rete italiana, sono circa 930mila (2,9%) ospitate da circa 34.500 siti, sostanzialmente pochi in più dei 29.496 “cattolici”: la differenza di pagine si deve al fatto che i siti “politici” di norma hanno più pagine.

Ulteriori spunti dalla classificazione geografica presa in esame da Lorenzo Luconi Trombacchi (Unità sistemi e sviluppo del Registro .it) in base alla residenza di chi ha registrato i siti. In testa la Lombardia, che conta quasi il 17% dei domini di matrice cattolica; seguono Lazio (13%), Veneto (7,77%), Campania (7,36%), Toscana (7,22%) e Sicilia (7,08%). Il risultato di Campania e Sicilia è sorprendente, poiché nella classifica sulla diffusione di Internet in Italia, elaborata dall’Iit-Cnr in base al numero dei domini .it registrati, le due regioni risultano rispettivamente al quindicesimo e terz’ultimo posto. Per quanto riguarda le province, è Roma a primeggiare (10,7% del totale) davanti a Milano (7,8%).

“I numeri – osserva il direttore dell’Iit-Cnr, Domenico Laforenza – testimoniano l’interesse con il quale la Chiesa cattolica guarda ai nuovi media. Anche ottant’anni fa, quando papa Pio XI inaugurò con Guglielmo Marconi la Radio Vaticana, la scienza offrì un contributo determinante nello sviluppo dei moderni sistemi di comunicazione. Oggi che Internet è una realtà consolidata, il Cnr continua ad assolvere un ruolo chiave nello sviluppo della ‘Rete che verrà’, l’Internet del futuro, dal punto di vista tecnico-scientifico e culturale”.

“Focus .it – Newsletter del Registro .it” pubblica ulteriori dati sul rapporto tra Chiesa e Internet. Ne emerge (fonte Weca, l’Associazione dei webmaster cattolici) come l’85,7% delle 26mila parrocchie italiane abbia già uno o più computer e il 70% sfrutti una connessione a Internet; nelle parrocchie che hanno un sito web, il 93,7% dei sacerdoti ricerca e scarica materiale per la propria attività. La ricerca internazionale Picture condotta dal prof. Lorenzo Cantoni documenta l’interesse dei religiosi verso le nuove tecnologie: il 62,4% dei sacerdoti nel mondo (il 49,5% in Italia) usa la Rete almeno una volta la settimana nell’attività pastorale; appena il 5,6% (5,9% a livello italiano) crede che i pericoli della tecnologia siano maggiori dei vantaggi che essa offre.

La rivista riporta infine le testimonianze sull’utilizzo di Internet in ambito religioso di don Domenico Pompili, direttore dell’Ufficio per le Comunicazioni sociali della Cei, padre Giulio Albanese missionario e fondatore dell’agenzia di informazione Misna, don Paolo Padrini (il sacerdote-informatico che ha sviluppato applicazioni religiose per iPhone e per Facebook) e Andrea Tomasi, docente all’Università di Pisa e collaboratore del Servizio informatico della Cei.

Nel Tirreno per studiare vulcani e terremoti

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Missione di ricerca sul rischio sismico e la geologia sottomarina, con la nave Urania del Cnr e la Sarmiento de Gamboa del Csic, nell’ambito del progetto europeo Medoc. Collocati alcuni sensori, anche nella tenuta presidenziale di Castelporziano

Formazione, conformazione e assetto geologico del Mar Tirreno e presenza di grandi vulcani sottomarini, come il Marsili, che si eleva per 3.500 metri, sono al centro del progetto europeo MEDOC cui partecipano tra gli altri i ricercatori dell’Istituto di scienze marine (Ismar-Cnr) e dell’Istituto per la dinamica dei processi ambientali (Idpa-Cnr) del Consiglio nazionale delle ricerche. Parte centrale del progetto, la campagna oceanografica in corso nel Tirreno centrale e meridionale con la partecipazione coordinata delle navi oceanografiche Urania del Cnr e Sarmiento de Gamboa di proprietà dello spagnolo Consejo Superior de Investigaciones Cientifica (Csic).

Le due navi svolgono rilievi di sismica a riflessione e a rifrazione, per indagare le parti superficiali e la struttura della crosta terrestre fino ad una profondità di alcune decine di km e studiare il rischio sismico. Ad integrazione della campagna oceanografica squadre di geofisici dell’Idpa e dell’Istituto nazionale di geofisica e vulcanologia (Ingv) hanno temporaneamente installato stazioni sismiche a terra in Sardegna e Corsica e sulla Penisola italiana: una delle stazioni di terra dell’Ingv è stata posizionata anche nella tenuta presidenziale di Castelporziano. Inoltre vengono utilizzate le stazioni permanenti della rete sismica nazionale dell’Ingv e 5 stazioni sismiche da fondo mare chiamate Ocean Bottom Seismometers/Hydrophones (OBS/H) che sono state deposte nel Tirreno meridionale, sulla direttrice che va dal Marsili all’isola di Stromboli, durante una precedente campagna con l’Urania nell’ambito di una collaborazione tra Ismar e OBS Lab di Gibilmanna del Centro Nazionale Terremoti dell’Ingv.

“Come avviene per i terremoti, la cui energia si propaga come un’onda acustica su tutto il pianeta, così si generano artificialmente impulsi acustici per studiare i primi 20-40 km di crosta terreste, ovvero lo strato in cui si generano la maggior parte dei terremoti.” spiega Nevio Zitellini dell’Ismar-Cnr di Bologna. “La nave Urania posiziona a fondo mare e poi recupera sismometri OBS, nel Tirreno, creando un ‘grande orecchio’ che è in grado di sentire e registrare gli impulsi generati artificialmente”. I sismometri da fondo mare sono stati messi a disposizione dall’ Istituto di Scienze Marine dell’Università di Kiel in Germania (Ifm-Geomar).

“Le risposte serviranno a comprendere da una parte i processi di generazione dei margini continentali, e a contribuire allo studio del rischio sismico nell’area italiana”, conclude Zitellini.

Fisica atomica

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Si è tenuto oggi (venerdì 9 aprile e) il primo appuntamento della due giorni dedicata alle frontiere della fisica atomica.

Francesco Pavone del Lens: “Siamo alle soglie di una svolta che promette di superare l’impatto che ebbero sull’umanità l’invenzione del transistor e del laser”

All’incontro “Frontiers in Atomic Physics”, sono intervenuti cinque Premi Nobel per la Fisica, insieme ad altri scienziati di calibro mondiale.
Il congresso è patrocinato dalla Provincia e dal Comune di Firenze e dalla Società Italiana di Fisica,
e sponsorizzato dall’Ente Cassa di Risparmio di Firenze e da Toscana Energia Spa; si è aperto nella Sala Luca Giordano di Palazzo Medici Riccardi con un concerto offerto dalla Provincia.
Al congresso hanno preso parte, con una relazione sulle ultime frontiere delle loro ricerche: William D.Phillips (Premio Nobel 1997), Eric A. Cornell e Wolfgang Ketterle (Premi Nobel 2001), John L.
Hall e Theodor W. Haensch (Premi Nobel 2005), oltre a due dei recenti Advanced Grant Awardees
dello European Research Council, Serge Haroche della Scuola Normale Superiore di Parigi e
Massimo Inguscio, scienziato del Laboratorio Europeo di Spettroscopie Non Lineari di Firenze e
docente dell’Università di Firenze, oltre al prof. Alain Aspect, fisico francese famoso per le sue
misure sulla disuguaglianza di Bell, ed altri prestigiosi nomi italiani.
“Le ultime frontiere della fisica – ha spiegato Francesco Pavone, ordinario di struttura della materia presso il dipartimento di Fisica dell’ateneo fiorentino – hanno forti ripercussioni nella nostra vita. Si va dal campo delle telecomunicazioni, con la crittografia quantistica, che permetterà di scambiare informazioni senza alcune possibilità di essere intercettate, al posizionamento Gps con precisioni fino ad ora mai raggiunte. Ad applicazioni nel campo della biologia e della medicina con nuovi metodi terapeutici e diagnostici. Applicando la fisica atomica nel campo della diagnosi dei tumori, che utilizzano l’interazione della luce con la materia. Quindi – conclude Pavone – le ripercussioni sono davvero innumerevoli e come al solito si parte dalla ricerca di base per arrivare ad una ricerca applicata che spazia in tantissimi campi della vita di tutti i giorni”.
Infatti, negli ultimi decenni la fisica atomica è stata protagonista di un enorme sviluppo su scala mondiale sia per la portata concettuale dei metodi, che sta conducendo ad una comprensione sempre più profonda della meccanica quantistica (ovvero delle leggi fisiche che regolano l’Universo in cui
viviamo), sia per le sue notevolissime applicazioni tecnologiche nell’ingegneria, nella chimica,
nella biologia, e nella medicina.
La possibilità di creare e controllare delle sovrapposizioni di stati quantistici, nonché la loro capacità di “condividere” proprietà fisiche anche attraverso lunghe distanze, apre nuove ed entusiasmanti prospettive su un modo completamente nuovo di trasformare e trasmettere le informazioni, che porta direttamente alla tecnologia di domani, dove saranno i limiti quantistici a
definire le prestazioni delle applicazioni industriali.
Siamo alle soglie di una “seconda rivoluzione quantistica” che promette di superare l’impatto che ebbero sull’umanità l’invenzione del transistor e del laser.