ERC Starting Grant: nuovo record per l'ETH di Zurigo

Un giorno, minuscoli traghetti navigheranno attraverso i vasi sanguigni del corpo umano sotto controllo esterno e trasporteranno farmaci con precisione in aree difficili da raggiungere per curare malattie come il cancro. Sebbene i microtraghetti esistano già, per una serie di motivi non sono ancora pronti per essere utilizzati nel corpo umano o animale. Daniel Ahmed è uno specialista di micro e nanorobotica. Nel suo progetto ERC intende superare i limiti esistenti e sviluppare piccoli robot che possano essere guidati sia da ultrasuoni che da campi magnetici e che siano adatti all'uso in modelli animali.

Ueli Angstè un ingegnere civile specializzato in corrosione. Il suo progetto ERC si concentra sui processi elettrochimici per proteggere le infrastrutture in acciaio dai danni della corrosione. A tal fine, Angst e il suo team combineranno metodi della scienza della corrosione e della scienza ambientale con la modellazione dei processi di trasporto nei materiali porosi. La corrosione di infrastrutture come ponti e condutture causa danni considerevoli alla società. Solo nell'UE, i costi stimati delle infrastrutture corrose ammontano a 250 miliardi di euro all'anno e la tendenza è in aumento.

Kristy Deiner è un'ecologista e scienziata della conservazione. Si occupa delle cause e delle conseguenze della diminuzione della biodiversità delle specie animali e vegetali in acqua dolce e sulla terraferma. Deiner sta dedicando la sua borsa di studio ERC al monitoraggio della biodiversità utilizzando metodi genetici innovativi che consentono di individuare le specie in base alle tracce di DNA presenti nell'ambiente. L'estinzione globale delle specie mette a rischio i servizi ecosistemici, come cibo e medicinali. L'analisi del DNA di animali e piante nell'ambiente fornisce informazioni efficienti su Chi siamo e permette di prendere decisioni migliori per la conservazione della natura.

Daniela Domeisen Mougel sta studiando come i processi del sistema climatico siano accoppiati tra loro e come tali interazioni possano essere utilizzate per le previsioni meteorologiche a lungo termine. Nel suo progetto ERC, sta studiando le cause e la prevedibilità delle ondate di calore. È probabile che queste ultime diventino più forti e più frequenti a causa dei cambiamenti climatici. Tuttavia, i modelli attuali non sono in grado di prevedere con diverse settimane di anticipo quando si verificheranno le ondate di calore. Questo perché gli scienziati non conoscono ancora a fondo i fattori che determinano questi eventi estremi, ad esempio il modo in cui la superficie terrestre e oceanica interagisce con l'atmosfera. Migliorando la nostra comprensione delle ondate di calore in una gerarchia di modelli, Domeisen spera di migliorare notevolmente la loro prevedibilità.

Mohsen Ghaffari lavora sulle basi teoriche dell'informatica distribuita e parallela. Sta sviluppando algoritmi per sistemi in cui diversi computer interagiscono per risolvere un problema. Nel suo progetto ERC intende affrontare alcuni problemi centrali degli algoritmi a grafo distribuiti. Ad esempio, la questione in apertura da decenni se questi algoritmi richiedano la casualità per essere efficienti. Il progetto mira anche a sviluppare algoritmi efficienti e massicciamente paralleli che consentano a un gruppo di computer di risolvere insieme problemi di grandi dimensioni in modo efficiente.

Marco Hutter è professore presso l'Istituto di Robotica e Sistemi Intelligenti. È specializzato nello sviluppo di robot deambulanti a quattro zampe in grado di muoversi autonomamente. Nel suo progetto ERC, intende utilizzare nuovi metodi di apprendimento automatico per migliorare la mobilità di questi robot e renderli adatti alla locomozione autonoma su terreni molto difficili. In futuro, questi robot potrebbero svolgere compiti spiacevoli o pericolosi per l'uomo, ad esempio in zone disastrate, nelle fogne, nelle miniere o sulle piattaforme offshore.

Per nutrire la popolazione mondiale, l'agricoltura richiede grandi quantità di fertilizzanti azotati (ammoniaca). Oggi questa sostanza è prodotta in gran parte a livello industriale con il noto processo Haber-Bosch, che emette molte emissioni di CO₂ emissioni: l'1% delle emissioni globali di CO₂-emissioni possono essere attribuite solo a questo processo. L'elettrochimico Victor Mougel,Professore di chimica inorganica, progetta di sviluppare un sistema alternativo, più efficiente dal punto di vista energetico e delle emissioni di CO₂-L'obiettivo è sviluppare un metodo neutro per la produzione di ammoniaca. Al centro ci sarà una nuova classe di elettrocatalizzatori, che Mougel vuole sviluppare sulla base del principio funzionale di un enzima presente in natura (la nitrogenasi).

Randall Platt,Professore presso il Dipartimento biosistemi e ingegneria dell'ETH di Zurigo a Basilea, sviluppa nuovi strumenti molecolari con l'obiettivo di analizzare e controllare meglio le cellule sane e malate. Recentemente ha creato un "data logger" biologico che registra l'attività dei geni nelle cellule. Sulla base di questo, il progetto ERC di Platt mira a sviluppare un tipo di cellula sentinella che possa essere posizionata nell'intestino per monitorare e registrare i processi biochimici. Tali cellule sentinella potrebbero un giorno essere utilizzate come sensori viventi nella diagnostica medica.

Sebastian Schemm ricerche - all'interfaccia tra atmosfera e clima - relazioni tra la fisica delle nuvole e la circolazione nell'atmosfera. Vuole capire la fisica fondamentale che sta dietro alla variabilità quasi caotica dell'atmosfera. Vuole anche scoprire quale ruolo giocano le nubi, la convezione, la radiazione e la turbolenza nella formazione di condizioni atmosferiche insolite. L'obiettivo a lungo termine è comprendere meglio come si formano le condizioni meteorologiche rare, le stagioni estreme e le fluttuazioni del ciclo annuale. Sebastian Schemm vuole anche creare una nuova base fisica per la loro rappresentazione nei modelli meteorologici e climatici.

L'acqua dura, cioè quella che contiene molto calcare o altri minerali, provoca depositi nelle caldaie o nelle tubature dell'acqua calda. Questo cosiddetto calcare riduce l'efficienza energetica delle applicazioni industriali e può intasare le membrane dei filtri. Thomas Schutziusè un esperto di nanoingegneria e superfici. Nel suo progetto ERC, studierà in dettaglio come si formano le incrostazioni. Intende inoltre sviluppare superfici che impediscano al calcare o ad altri minerali di depositarsi grazie a un'intelligente interazione tra materiale e struttura.

Studioso nel campo dell'ingegneria chimica Chih-Jen Shih Morfologia, dinamica, forze molecolari e fenomeni di trasporto delle interfacce dei nanomateriali. Il suo progetto ERC mira a controllare il movimento e l'orientamento degli eccitoni - quasiparticelle elettricamente neutre - negli assemblaggi di nanomateriali. Il suo approccio prevede processi chimici per lo sviluppo di superfici di nanomateriali che potrebbero essere utilizzate per controllare le interazioni degli eccitoni. Se questa idea avrà successo, l'efficienza di conversione dell'elettricità in luce nei moderni display e diodi a emissione luminosa potrebbe essere raddoppiata, riducendo in modo significativo il consumo di energia nell'elettronica mobile.

Veerle Sterken Nel suo progetto ERC, la ricercatrice si occuperà del nostro immediato vicinato interstellare. A tal fine, studierà i percorsi delle particelle di polvere che attraversano il sistema solare. Nel suo lavoro, combinerà simulazioni al computer e misurazioni satellitari. Ciò le consentirà di definire le proprietà delle particelle di polvere nella nube interstellare locale e di analizzare la struttura dinamica della cosiddetta eliosfera. Utilizzerà inoltre i risultati per studiare come le altre stelle interagiscono con l'ambiente circostante e come il nostro sistema solare si è evoluto nel tempo, viaggiando attraverso la nostra galassia.

Vincent Tassion analizza modelli matematici di meccanica statistica. Questi modelli descrivono i meccanismi che portano alle transizioni di fase in fisica. Un esempio di tali modelli sono i processi di percolazione, che sono l'argomento principale del suo progetto ERC. La teoria della percolazione studia come input casuali indipendenti, distribuiti uniformemente su una griglia o nello spazio, portino a strutture macroscopiche - un esempio è la diffusione di epidemie o incendi boschivi. Una serie di risultati fondamentali ha migliorato la comprensione della percolazione, ma alcune domande fondamentali rimangono senza risposta. Tassion si propone di rispondere ad alcune di esse stabilendo nuovi collegamenti tra la teoria della percolazione e altre aree della matematica o dell'informatica teorica.

Laurent Vanbever si occupa di reti informatiche come Internet o grandi centri dati. Uno dei punti focali è il modo in cui tali reti vengono gestite. Vanbever e il suo gruppo sviluppano sistemi che controllano le grandi reti e ne ottimizzano la disponibilità e le prestazioni. Nel suo progetto ERC, Vanbever vuole generare sistemi di controllo per i dispositivi di rete in modo automatico e verificabile sulla base di requisiti di livello superiore. Automatizzando gli aspetti chiave del controllo, in futuro le reti potranno essere gestite non solo in modo più affidabile, ma anche più flessibile ed efficiente.

Le memorie a cambiamento di fase offrono un'interessante alternativa ai dispositivi convenzionali basati sul silicio. Maksym Yarema Nel suo progetto ERC, studierà i materiali a cambiamento di fase su scala nanometrica e i dispositivi di immagazzinamento prodotti con processi economici, efficienti dal punto di vista dei materiali e basati sui liquidi. Per quanto riguarda i materiali, si concentrerà sulle nanoparticelle colloidali e sugli inchiostri molecolari che consentono di controllare le dimensioni dei materiali a cambiamento di fase fino al livello molecolare. I nanomateriali colloidali sono ideali per studiare le transizioni di fase e la dinamica strutturale ad alta temperatura. Dal punto di vista dei dispositivi, questi nanomateriali sono adatti per la produzione e il funzionamento ad alta efficienza energetica di nuovi tipi di dispositivi di accumulo.