Microscopia multimodale per i materiali per l’energia: workshop a EN:lab

Come combinare tecniche di microscopia e intelligenza artificiale per comprendere meglio i materiali per l’energia? Il 6 ottobre, il workshop organizzato dal Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano e ZEISS ha riunito presso l'edificio EN:lab esperti di ricerca e industria per esplorare nuove tecniche di caratterizzazione e analisi delle immagini.

Batterie, materiali per il fotovoltaico, catalisi e tecnologie nucleari sono stati al centro del Multimodal Microscopy Workshop for Energy Materials Characterization. La giornata si è svolta nell’edificio EN:lab e ha alternato interventi scientifici e attività nei laboratori di microscopia del Dipartimento.

Che cosa significa microscopia multimodale

La microscopia multimodale integra tecniche diverse per osservare uno stesso materiale da più prospettive e a scale differenti. Combinare le informazioni ottenute può aiutare a descriverne struttura, composizione e proprietà, oltre a seguire alcuni processi mentre avvengono. L’intelligenza artificiale può supportare l’analisi delle immagini e la gestione di grandi quantità di dati, anche tridimensionali.
 
«I materiali per l’energia sono un terreno ideale per la microscopia multimodale: tecniche complementari, basate per esempio su elettroni, ioni e fotoni, permettono di osservare lo stesso materiale da prospettive diverse e a scale differenti. Integrando queste informazioni possiamo costruire una comprensione più completa della sua struttura e delle sue proprietà», spiega David Dellasega, professore associato del Dipartimento di Energia e coordinatore dell’evento per il Politecnico di Milano. 

Dalle batterie alle perovskiti: le applicazioni della microscopia

Gli interventi hanno illustrato le applicazioni della microscopia multimodale in diversi ambiti della ricerca energetica. Gianlorenzo Bussetti del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano ha presentato ricerche basate sulla microscopia a scansione in liquido, che permette di osservare processi elettrochimici alla scala atomica.
Il lavoro di Angelica Accorinti del Politecnico di Torino, presentato dai colleghi di ZEISS, ha illustrato l’impiego della microscopia a raggi X e dell’analisi delle immagini basata sull’intelligenza artificiale per ricostruire in tre dimensioni i fenomeni che avvengono all’interno delle batterie.

Flavio Cognini di ZEISS ha illustrato il ruolo della microscopia multimodale, che combina la microscopia a raggi X con altre tecniche (SEM ed EDX) per studiare materiali e dispositivi a diverse scale. Il programma ha inoltre affrontato la combinazione di tecniche microscopiche per caratterizzare i materiali a scale diverse, la formazione dei film di perovskite per il fotovoltaico e lo studio dei materiali per le tecnologie di fissione nucleare.

Nel pomeriggio, Davide Garoldini di ZEISS ha introdotto le tecniche di imaging digitale per la scienza dei materiali, con un approfondimento sull’analisi delle immagini tramite deep learning e intelligenza artificiale.

Il tour dei laboratori NanoLab

La giornata è proseguita nei laboratori NanoLab del Dipartimento di Energia con attività dedicate alla microscopia ottica, all’analisi delle immagini basata sull’intelligenza artificiale e alla realtà virtuale all’interno di un microscopio a fascio ionico focalizzato (FIB). Il tour ha permesso di conoscere da vicino le strumentazioni e alcune delle applicazioni della microscopia per la caratterizzazione dei materiali per l’energia.

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