Surface Acoustic Waves in Thin Films Nanometrology

Thin films nanometrology is an emerging field in nanoscience as the synthesis, processing and applications of nanostructured thin films require an in-depth knowledge of their elastic constants. The elastic energy of a surface acoustic wave propagating in a solid medium, is concentrated at the interface between the solid and air (or a sufficiently rarified medium); consequently, high frequency surface acoustic waves with sub-micrometer wavelengths are an extraordinary tool for a qualitative and quantitative elastic characterization of thin films. In this article, a short review is presented to describe the main ultrasound techniques based on surface acoustic waves for thin films characterization and to highlight the probing limits of acoustic nanometrology

APPLICAZIONI BIOLOGICHE DEI RISONATORI AL QUARZO A ONDE ELASTICHE TRASVERSALI

I risonatori al quarzo a onde elastiche trasversali – usualmente identificati con la sigla QCM (dall’inglese Quartz Crystal Microbalance) o indicati, meno comunemente, con l’acronimo TSMR (dall’inglese Thickness Shear Mode Resonators) – costituiscono versatili sensori acustici per la determinazione in tempo reale delle variazioni di massa e dell’energia elastica dissipata nel materiale in contatto con la superficie del risonatore. Data la loro estrema sensibilità, tali sensori vengono sempre più impiegati in ambito biologico per la determinazione delle proprietà viscoelastiche di fluidi biologici, per lo studio dell’assorbimento di biomolecole e per l’analisi delle forze di interazione tra la membrana cellulare e substrati di diversa natura. Questo articolo è una breve e aggiornata rassegna delle principali applicazioni dei risonatori di tipo QCM in campo biologico

Fisica Generale

Libro di Esercizi con richiami di teoria di Fisica Generale, Cinematica, dinamica, Fluidi, Termodinamica, Elettromagnetismo, Ottica, Richiami di Teoria e di Matematic

INTERAZIONE RISONANTE NELLA GENERAZIONE NON LINEARE DELLA SECONDA ARMONICA IN ONDE CHE SI PROPAGANO SULLA SUPERFICIE DELL’ACQUA

In questo lavoro vengono riportati alcuni risultati sperimentali che mostrano l’effetto dell’interazione risonante nella generazione non lineare di seconda armonica nelle onde che si propagano sulla superficie dell’acqua; viene anche descritto un modello per l’interpretazione delle misure basato sull’ipotesi che la seconda armonica sia localmente generata dalla fondamentale, l’ampiezza della seconda armonica essendo proporzionale al quadrato di quest’ultima tramite un opportuno coefficiente di accoppiamento, e si sostenga per l’effetto cumulativo di tutte le interazioni locali che si susseguono lungo la direzione di propagazione

Efficacy of acoustic waves in preventing Streptococcus mutans adhesion on dental unit water line

Background: nei riuniti odontoiatrici, la qualità dell'acqua utilizzata per la refrigerazione e il risciacquo di manipoli, siringhe e altri componenti è un aspetto di notevole importanza sanitaria. L'acqua attraversa questi dispositivi mediante un circuito interconnesso di tubi di piccole dimensioni (circa 2 mm di diametro), denominato “dental unit water line” (DUWL). I DUWL possono essere fortemente colonizzati da varie specie batteriche sia in fase planctonica, che adesi o organizzati in biofilm, rappresentando una potenziale causa di infezione, non solo per i professionisti che usano abitualmente questi dispositivi, ma anche per pazienti occasionali, in particolare per i pazienti immunocompromessi. La contaminazione dei DUWL può essere prevenuta o ridotta con l'uso dei disinfettanti, ma l'eradicazione dei microrganismi adesi alle superfici interne dei DUWL o organizzati in forma di biofilm, è una sfida assai più complessa e spesso i normali metodi di disinfezione non sono pienamente efficaci. Inoltre, in ambito odontoiatrico, i disinfettanti utilizzati abitualmente per disinfettare i DUWL possono alterare la capacità adesiva del materiale utilizzato nella pratica restaurativa. Obiettivi: individuare una strategia innovativa, in grado di contrastare l'adesione batterica alle superfici dei DUWL mediante un approccio di tipo fisico, che sia più efficace nel superare il problema della contaminazione dei DUWL e ridurre il rischio di infezione rispetto ai normali metodi già in uso. A tal fine, fra le molte specie batteriche potenzialmente riscontrabili nei circuiti idrici odontoiatrici, si è deciso di avviare questo studio pilota utilizzando la specie batterica patogena S. mutans, per il suo indubbio interesse in ambito odontoiatrico e per la sua spiccata capacità di aderire e persistere su superfici inerti. Metodi: utilizzo di onde acustiche elastiche ad alta energia nel contrastare l'adesione di Streptococcus mutans alle pareti interne di un circuito idrico sperimentale riproducente un DUWL. Per evidenziare l’efficacia delle onde acustiche anche in condizioni estreme, è stata utilizzata un’elevata carica contaminante di S. mutans. Risultati: Si osserva una significativa riduzione dei batteri adesi soggetti a trattamento con onde acustiche rispetto al controllo (P = 0,003)

Calcium hydroxide nanoparticles and hypogeum environment: test to understand the best way of application

For a long time the conservation of archaeological artefacts has been based on the principles of compatibility and minimal intervention. This involves a series of partially unsolved problems, concerning the products used for deteriorated structures consolidation. The choice of materials depends on several factors such as: microclimatic conditions, application methods, and reaction time of products. Recently the employment of nanolime in the consolidation treatments of decorative carbonate matrix surfaces had a great development, thanks to multifunctional use in calcium standard-sized particles treatments. However, while the use of the nanostructured materials is described in several specialized papers, the information about the best conditions of applicability of the nanolime and its related potentiality for the consolidation in hypogeum environment is rarely considered. The present work is devoted to represent a case study with the aim to give useful elements in order to evaluate the application of nanolime. The funerary inscriptions coming from St. Callixtus Catacombs have been the object of the research carried out in situ and in laboratory, checking indirectly in the short run and in the long run the porosity variation in the materials. The present study intends to indicate the best suspension concentration on consolidation in relationship with hypogeum environment

Lab-scale pyrolysis and hydrothermal carbonization of biomass digestate: Characterization of solid products

The aim of the present study is to investigate the production of biochar from anaerobic digestion (AD) digestate. Re-Cord selected digestate from real and representative (regarding the scale and the process technology) anaerobic digestion plant. Please click on the file below for full content of the abstract

Biochar from lab-scale pyrolysis: influence of feedstock and operational temperature

AbstractBiochar properties are highly dependent on the feedstock type and operational conditions during thermochemical processing, in particular slow pyrolysis. To clarify this aspect, nine biochars were produced by pyrolyzing in a macro TGA at 400, 550, and 650 °C three different decorticated and chopped biomasses. The studied biomasses are representative of conifer (black pine) and deciduous (poplar and willow) woods. Biochar surface area, size, and shape of pores were investigated by means of nitrogen adsorption isotherm, Hg porosimetry, and electron microscopy. The results indicate that biochars with high surface area can be obtained at high temperature, especially starting from pine feedstock. Regarding porosity, micro-pores (1–10 nm) are not remarkably affected by the starting feedstocks, while macro-pores (> 10 nm) are strictly connected with the morphology of the starting wood. More than the surface area, we found a strong correlation between the chemical composition (elemental composition and FTIR) of the biochars and their retention and release capacity of ions (cation exchange capacity, CEC). The trend in the CEC, determined via coupled approach by spectrophotometric and ion chromatography, reveals that the increase in the processing temperature has the effect of reducing the number of functional groups able of exchanging the cations with the equilibrium solution. This work represents a step forward in the characterization of the char produced by pyrolysis of biomass thanks to the development of a multi-technique approach allowing to obtain a structure-property correlation of the biochars. Our results and experimental approach can help in the optimization of the parameters used in the preparation of these materials.Graphical abstrac

Ultrastable shelled PFC nanobubbles:a platform for ultrasound-assisted diagnostics and therapy

Nanoscale echogenic bubbles (NBs), can be used as a theranostic platform for the localized delivery of encapsulated drugs. However, the generation of NBs is challenging, because they have lifetimes as short as milliseconds in solution. The aim of this work has been the optimization of a preparation method for the generation of stable NBs, characterized by measuring: a) acoustic efficiency, b) nano-size, to ensure passive tumour targeting, c) stability during storage and after injection and d) ability to entrap drugs. NBs are monodisperse and ultrastable, their stability achieved by generation of an amphiphilic multilamellar shell able to efficiently retain the PFC gas. The NBs perform as good acoustic enhancers over a wide frequency range and out of resonant conditions, as tested in both in vitro and in vivo experiments, proving to be a potential platform for the production of versatile carriers to be used in ultrasound-assisted diagnostic, therapeutic and theranostic applications

Fototacustica

In questo capitolo, dopo una breve storia della fotoacustica e una descrizione delle principali applicazioni di questa tecnica di indagine della struttura della materia, viene descritto il processo di generazione { diretta e indiretta { di onde elastiche prodotte dall'assorbimento di fasci di luce laser impulsati di piccolo e grande raggio, fornendo, al contempo, una stima delle pressioni acustiche e dell'ampiezza degli spostamenti che tali onde determinano. Viene inoltre analizzato il processo di formazioni di immagini realizzate per via fotoacustica con applicazione in campo biomedico