Microtecnica 2006 2

(Perspektiven no. 2/2006, pag. 10)
LA MICROTECNICA
perspektiven no. 2/2006
Grazie alla microtecnica, il telefono portatile, che, all’inizio, pesava venti chili, ora sta sul
palmo di una mano, è di prezzo abbordabile per tutti e svolge numerose funzioni. Lo
stesso processo ha toccato molte altre apparecchiature: gli elaboratori e i reni artificiali,
per esempio.
La microtecnica opera lontano dai riflettori mediatici, ma se ne possono trovare ovunque gli
effetti e i risultati. Chips, processori e condensatori hanno contribuito, per esempio, a creare gli
MP3, al raggiungimento di un’immagine chiara e
naturale sullo schermo televisivo, allo sviluppo di
apparecchi per l’analisi della composizione sanguigna e per la regolazione automatica di processi produttivi. Grazie alla microtecnica inviamo
su Marte satelliti con laboratori di ricerca e stazioni che comunicano al centro spaziale i dati rilevati.
La miniaturizzazione degli apparecchi caratterizza la microtecnica. Se il prodotto non è destinato alla scienza, alla tecnologia o alla medicina di
alto livello tecnologico, ma al consumo generalizzato, per avere un’opportunità di imporsi sul
mercato, deve essere venduto a un prezzo accessibile al grande pubblico.
Le soluzioni tecniche a un determinato problema spesso si collocano al punto di contatto tra
l’uomo e la macchina. Per esempio: come si riesce a digitalizzare un suono, in modo che al nostro orecchio risuoni lo stesso come se fosse
naturale? A partite da quanti fotogrammi il secondo un film è visto come un continuum? Quali
parti di un processo produttivo è opportuno
automatizzare, quali rimangono affidate alla mano
dell’uomo?
Christian Lotto si è iscritto al dipartimento di
microtecnica del politecnico di Losanna, attratto
anche dalla forte importanza che la fisica applicata assume in questa disciplina.
Inoltre, la microtecnica gli sembrava più ampia e
variata di altre materie ingegneristiche. Non essendo di lingua madre francese, si è preparato
con il corso di lingua che il politecnico e l’università di Losanna offrono agli studenti non
francofoni.
Il primo anno è stato dedicato prevalentemente
alla matematica, alla fisica, alla chimica e all’informatica. La velocità dell’insegnamento era elevata,
perché, in poco tempo, era necessario acquisire
una grande mole di nozioni. Christian è riuscito a
temere il passo, perché si è chinato seriamente
sui libri già dal primo giorno. Il secondo anno si
comincia a intravedere qualcuno dei campi legati
alla microtecnica: l’elettronica, la meccanica, l’ottica, la chimica e le scienze dei materiali. Più tardi
si farà la conoscenza dei vari indirizzi in cui è suddivisa la microtecnica, e in cui ci si specializzerà
durante il master.
Accanto ai corsi, sono in programma molte ore
di laboratorio e di lavoro pratico.
All’inizio, si progettano oggetti semplici: una
lampada da affrancare al libro che si sta leggendo, un facile gioco elettronico. Il terzo anno gli
studenti trascorrono almeno un terzo del tempo
in laboratorio a costruire amplificatori, circuiti,
motori guidati da un sensore, a sperimentare telecomandi a raggi infrarossi o a onde radio a scrivere programmi di computer. Il periodo di master
comprende due impegnativi progetti. Christian,
che si è indirizzato verso la produzione integrata
(sensori e microelettronica), ha costruito una
micropompa elettromagnetica per l’analisi del
sangue. Nella sua seconda ricerca ha simulato
all’elaboratore le possibili strutture di un convertitore analogico-digitale, che trasforma le onde
sonore in bit.
Durante le vacanze semestrali ha fatto pratica
alla Phonak, un’azienda specializzata in apparecchiature acustiche per audiolesi. Ogni apparecchio concentra in sé un microfono, un amplificatore e un altoparlante. E’ stato assegnato a un
gruppo di ricercatori che stava elaborando la programmazione di un processore. Si doveva definire un algoritmo capace di riconoscere i suoni di
un ambiente e di elaborare i segnali sonori ricevuti in modo comprensibile al portatore dell’apparecchio acustico. La pratica è un’ottima possibilità per capire se siamo interessati a un settore
professionale particolare. Anche per svolgere il
suo lavoro di diploma Christian si è rivolto al
mondo industriale. Siccome desiderava anche
compiere un’esperienza all’estero, ha domandato alla Philipps di Eindhoven, in Olanda, che ha al
suo servizio millequattrocento ricercatori. Ha sviluppato un condensatore integrato collocato su
una placchetta di silicio, le cui dimensioni e la cui
capacità possono essere modificati da un comando elettrico.
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Il risultato delle sue fatiche fu un condensatore di
tre millimetri di lato e 0,0001 millimetri di spessore. Per la costruzione ha impiegato un processo fototecnico, sovrapponendo con pazienza uno
strato all’altro. La miniaturizzazione raggiunta in
questi anni è enorme: su una placchetta di silicio
di pochi millimetri si collocano condensatori, resistenze, bobine, transistor, micropompe, sensori,
circuiti e altre componenti. La rappresentazione
grafica delle parti elettroniche condensate su una
placchetta di 3x3 mm corrisponde a un piano di
duecento pagine formato A4.
Christian ha trovato il posto che occupa attualmente su Internet, per caso. Era offerto da
un’azienda tedesca. Siccome non intendeva la-
sciarsi sfuggire l’occasione, ha inoltrato la sua candidatura sebbene non avesse ancora terminato
gli esami finali. La sua determinazione e la sua
motivazione hanno convinto il capo del personale che fosse la persona giusta per il posto di ricercatore nel settore “analog design automotive”.
Come sempre, la ricerca si compie in gruppo.
Stanno elaborando sensori integrati con un chip,
che serviranno a digitalizzare ed elaborare segnali.
Qualcosa di simile serve a segnalare la disponibilità di carburante in serbatoi dalla forma irregolare. In futuro, sono ipotizzabili anche sensori chimici che analizzeranno la composizione dei gas
di scarico e lanceranno segnali al sistema di iniezione del carburante.
Il politecnico di Losanna e l’università di Neuchâtel
offrono il bachelor e il master in microtecnica. Al
politecnico di Zurigo è possibile approfondire
questo tema nell’ambito dell’elettrotecnica e della
tecnologia dell’informazione.
Al politecnico di Losanna il primo anno di bachelor
predominano la fisica, la matematica e l’informatica. Nel biennio successivo si aggiungono, con
altri corsi, l’elettronica, la meccanica, l’ottica e la
tecnica dell’automazione.
Nel primo biennio è ancora possibile il passaggio
ad altri corsi affini.
Durante i tre semestri del master, si sceglie un’opzione d’approfondimento, tra: micro- e
nanosistemi, fotonica applicata, tecniche di produzione, robotica e sistemi autonomi,
microtecnica per le applicazioni biomediche.
All’inizio degli studi non sono richieste particolari
conoscenze di tecnica e di programmazione. Bisogna però essere curiosi e interessati a eseguire
esperienze tecniche in laboratorio e a imparare
alcuni linguaggi di programmazione.
La microtecnica si suddivide in: microelettronica,
meccatronica, microsistemi, sistemi integrati,
nanotecnologie, nanosistemi.
Le nanoscienze / nanotecnologie si occupano di
fenomeni che si svolgono a un ordine di grandezza di 0,000000001 m.
Lo studio delle nanoscienze organizzato all’università di Basilea, invece, si basa sulle materie scientifiche: biologia, chimica e fisica e non abbraccia
discipline tecniche. Sulle nanoscienze si trova un
articolo in questo numero di Perspektiven.
Il mercato del lavoro, in questo
momento, offre buone possibilità.
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Gli studi