352 resultados para catalizzatori strutturati elettrosintesi metalli nobili nanoparticelle schiume metalliche
Resumo:
As defined by the European Union, Nanomaterial (NM) means a natural, incidental or manufactured material containing particles, in an unbound state or as an aggregate or agglomerate, where, for 50 % or more of the particles in the number size distribution, one or more external dimensions is in the size range 1 nm-100 nm (2011/696/UE). Given their peculiar physico-chemical features, nanostructured materials are largely used in many industrial fields (e.g. cosmetics, electronics, agriculture, biomedical) and their applications have astonishingly increased in the last fifteen years. Nanostructured materials are endowed with very large specific surface area that, besides making them very useful in many industrial processes, renders them very reactive towards the biological systems and, hence, potentially endowed with significant hazard for human health. For these reasons, in recent years, many studies have been focused on the identification of toxic properties of nanostructured materials, investigating, in particular, the mechanisms behind their toxic effects as well as their determinants of toxicity. This thesis investigates two types of nanostructured TiO2 materials, TiO2 nanoparticles (NP), which are yearly produced in tonnage quantities, and TiO2 nanofibres (NF), a relatively novel nanomaterial. Moreover, several preparations of MultiWalled Carbon Nanotubes (MWCNT), another nanomaterial widely present in many products, are also investigated.- Although many in vitro and in vivo studies have characterized the toxic properties of these materials, the identification of their determinants of toxicity is still incomplete. The aim of this thesis is to identify the structural determinants of toxicity, using several in vitro models. Specific fields of investigation have been a) the role of shape and the aspect ratio in the determination of biological effects of TiO2 nanofibres of different length; b) the synergistic effect of LPS and TiO2 NP on the expression of inflammatory markers and the role played therein by TLR-4; c) the role of functionalization and agglomeration in the biological effects of MWCNT. As far as biological effects elicited by TiO2 NF are concerned, the first part of the thesis demonstrates that long TiO2 nanofibres caused frustrated phagocytosis, cytotoxicity, hemolysis, oxidative stress and epithelial barrier perturbation. All these effects were mitigated by fibre shortening through ball-milling. However, short TiO2 NF exhibited enhanced ability to activate acute pro-inflammatory effects in macrophages, an effect dependent on phagocytosis. Therefore, aspect ratio reduction mitigated toxic effects, while enhanced macrophage activation, likely rendering the NF more prone to phagocytosis. These results suggest that, under in vivo conditions, short NF will be associated with acute inflammatory reaction, but will undergo a relatively rapid clearance, while long NF, although associated with a relatively smaller acute activation of innate immunity cells, are not expected to be removed efficiently and, therefore, may be associated to chronic inflammatory responses. As far as the relationship between the effects of TiO2 NP and LPS, investigated in the second part of the thesis, are concerned, TiO2 NP markedly enhanced macrophage activation by LPS through a TLR-4-dependent intracellular pathway. The adsorption of LPS onto the surface of TiO2 NP led to the formation of a specific bio-corona, suggesting that, when bound to TiO2 NP, LPS exerts a much more powerful pro-inflammatory effect. These data suggest that the inflammatory changes observed upon exposure to TiO2 NP may be due, at least in part, to their capability to bind LPS and, possibly, other TLR agonists, thus enhancing their biological activities. Finally, the last part of the thesis demonstrates that surface functionalization of MWCNT with amino or carboxylic groups mitigates the toxic effects of MWCNT in terms of macrophage activation and capability to perturb epithelial barriers. Interestingly, surface chemistry (in particular surface charge) influenced the protein adsorption onto the MWCNT surface, allowing to the formation of different protein coronae and the tendency to form agglomerates of different size. In particular functionalization a) changed the amount and the type of proteins adsorbed to MWCNT and b) enhanced the tendency of MWCNT to form large agglomerates. These data suggest that the different biological behavior of functionalized and pristine MWCNT may be due, at least in part, to the different tendency to form large agglomerates, which is significantly influenced by their different capability to interact with proteins contained in biological fluids. All together, these data demonstrate that the interaction between physico-chemical properties of nanostructured materials and the environment (cells + biological fluids) in which these materials are present is of pivotal importance for the understanding of the biological effects of NM. In particular, bio-persistence and the capability to elicit an effective inflammatory response are attributable to the interaction between NM and macrophages. However, the interaction NM-cells is heavily influenced by the formation at the nano-bio interface of specific bio-coronae that confer a novel biological identity to the nanostructured materials, setting the basis for their specific biological activities.
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Il grafene, allotropo del carbonio costituito da un reticolo bidimensionale, uno dei nanomateriali pi promettenti allo stato attuale della ricerca nei campi della Fisica e della Chimica, ma anche dell'Ingegneria e della Biologia. Isolato e caratterizzato per la prima volta nel 2004 dai ricercatori russi Andre Geim e Konstantin Novoselov presso l'Universit di Manchester, ha aperto la via sia a studi teorici per comprendere con gli strumenti della Meccanica Quantistica gli effetti di confinamento in due dimensioni (2D), sia ad un vastissimo panorama di ricerca applicativa che ha l'obiettivo di sfruttare al meglio le straordinarie propriet meccaniche, elettriche, termiche ed ottiche mostrate da questo materiale. Nella preparazione di questa tesi ho personalmente seguito presso l'Istituto per la Microelettronica e i Microsistemi (IMM) del CNR di Bologna la sintesi mediante Deposizione Chimica da Fase Vapore (CVD) di grafene "tridimensionale" (3D) o "poroso" (denominato anche "schiuma di grafene", in inglese "graphene foam"), ossia depositato su una schiuma metallica dalla struttura non planare. In particolare l'obiettivo del lavoro stato quello di misurare le propriet di conduttivit elettrica dei campioni sintetizzati e di confrontarle con i risultati dei modelli che le descrivono teoricamente per il grafene planare. Dopo un primo capitolo in cui descriver la struttura cristallina, i livelli energetici e la conduzione dei portatori di carica nel reticolo ideale di grafene 2D (utilizzando la teoria delle bande e l'approssimazione "tight-binding"), illustrer le differenti tecniche di sintesi, in particolare la CVD per la produzione di grafene poroso che ho seguito in laboratorio (cap.2). Infine, nel capitolo 3, presenter la teoria di van der Pauw su cui basato il procedimento per eseguire misure elettriche su film sottili, riporter i risultati di conduttivit delle schiume e far alcuni confronti con le previsioni della teoria.
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L'obiettivo di questo lavoro di tesi stato studiare le caratteristiche, le propriet, le applicazioni con conseguenti vantaggi e svantaggi di un particolare tipo di smart materials: i materiali a memoria di forma. Il capitolo 1 tratter delle leghe metalliche a memoria di forma, il successivo si concentrer invece sui polimeri a memoria di forma. In ognuno di questi, relativamente al materiale affrontato, si prester particolare attenzione agli effetti che contraddistinguono tali materiali da quelli pi comuni, come leffetto memoria di forma o la superelasticit. Successivamente, nei vari sottoparagrafi, lattenzione si sposter sulle tecniche di caratterizzazione, utili per capire le propriet di una lega o di un polimero rispetto ad un altro, e sulle conseguenti classificazioni di entrambi. Per quanto riguarda i polimeri, si accenneranno certi parametri fondamentali di cui necessario tener conto per conoscere bene il polimero considerato. La trattazione, in ambedue i casi, terminer con un focus sulle applicazioni pi diffuse e su quelle pi interessanti di tali materiali, fornendo dettagli sulle tecnologie utilizzate e sugli stimoli dettati per eccitare i sistemi.
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Il sistema presentato all'interno di questo documento di tesi ha come obiettivo quello di essere un supporto all'analisi di genere, che risulta fondamentale per la risoluzione delle situazioni laddove il genere ancora rappresenta condizione di differenza. Attraverso lutilizzo di un dizionario dati, costruito per contenere parole chiave su cui lanalisi si basa, possibile effettuare lo studio dei contenuti di documenti strutturati. Il sistema stato sviluppato mediante l'utilizzo di Nova Framework, jQuery, Bootstrap e Morris.js. Per quanto riguarda la gestione e memorizzazione dei dati sono stati utilizzati un database relazionale MySQL ed un insieme di file XML e JSON.
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Il presente elaborato di tesi tratta la valutazione di differenti sistemi di controventatura, sia dal punto di vista di risposta ad un evento sismico che in termini di perdite economiche legate al danneggiamento delle varie componenti. Tra di esse presentata anche una nuova tipologia strutturale, ideata per ridurre il comportamento soft-story e weak-story, tipico delle strutture controventate convenzionali. In questo caso, integrata alla struttura una trave reticolare metallica, che funge da supporto verticale ed progettata per rimanere in campo elastico. Tale sostegno garantisce una distribuzione pi uniforme degli sforzi lungo lintera altezza della struttura, anzich concentrarli in un unico piano. La ricerca tratta lo studio della fattibilit economica di questa nuova tecnologia, rispetto alle precedenti soluzioni di controventatura adottate, confrontando le perdite economiche delle diverse soluzioni, applicate ad un unico prototipo di edificio collocato a Berkeley, CA. Lanalisi sismica tiene in considerazione di tre diversi livelli di intensit, riferiti a un periodo di ritorno di 50 anni, corrispondente alla vita delledificio: questi sono caratterizzati dalla probabilit di ricorrenza, rispettivamente del 2%, 10% e 50% ogni 50 anni. Lambito di ricerca presentato estremamente innovativo e di primario interesse per lo sviluppo di uno studio sulla resilienza, che pu essere adattato anche in un modello di urbanizzazione futura.
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La messa a punto di processi in grado di utilizzare le biomasse lignocellulosiche per la produzione di molecole piattaforma, utilizzabili per la sintesi di intermedi per la chimica fine, lindustria polimerica ed i combustibili, attualmente un argomento di ricerca di grande interesse. Tra le molecole pi studiate vi la furfurale (FU), che si pu ottenere mediante disidratazione dei monosaccaridi pentosi contenuti nei materiali lignocellulosici. Il prodotto di riduzione della furfurale, lalcol furfurilico (FAL), commercialmente interessante perch trova applicazione nellindustria polimerica e viene utilizzato come intermedio nella produzione di lisina, vitamina C, lubrificanti e agenti dispersanti. In letteratura sono riportati numerosi processi che permettono di ottenere questo prodotto, utilizzando la riduzione catalitica con H2 in pressione, che per presentano problemi di selettivit, costo, sostenibilit e tossicit del catalizzatore utilizzato. La possibilit di effettuare la riduzione selettiva della furfurale senza fare ricorso allidrogeno molecolare, utilizzando un processo di H-transfer e catalizzatori eterogenei a base di ossidi misti, risulta quindi di estremo interesse perch permette di eliminare i suddetti problemi. Lo scopo di questa tesi stato quello di ottimizzare il processo, confrontando catalizzatori basici, quali MgO, CaO e SrO ottenuti tramite calcinazione a diverse temperature dei rispettivi precursori. In particolare, stata valutata linfluenza che la temperatura di calcinazione, il tempo e la temperatura di reazione hanno sulla reattivit e la stabilit dei sistemi catalitici sintetizzati. La caratterizzazione dei catalizzatori tramite diffrazione ai raggi X (XRD), analisi termiche (TGA, DTA) e misure di area superficiale con tecnica BET ha permesso di correlare le propriet chimico-fisiche dei materiali con la loro attivit catalitica.
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Nel presente elaborato si descritto, dal punto di vista delle modalit realizzative e dei materiali costruttivi, la "casa degli inquilini", edificio di Sala Bolognese oggetto di forti danneggiamenti in seguito all'azione sismica del febbraio 2012. Sono state descritte e analizzate le molteplici lesioni riportate dalla struttura cercando di ipotizzane le cause e si sono proposti alcuni interventi di ripristino e consolidamento da attuare per migliorare le prestazioni della costruzione e favorire una rigidezza e stabilit adeguate.
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Lo scopo della presente tesi lanalisi della tossicit di nanoparticelle di ossido di zinco (nano-ZnO) verso gli organismi acquatici. In particolare, il presente studio valuta per la prima volta l'inibizione della crescita della diatomea Thalassiosira pseudonana indotta sia da nanoparticelle di dervazione industriale, che da nanoparticelle auto-estratte in laboratorio da un filtro solare. Gli esperimenti, condotti presso il Laboratorio di Ingegneria dell'Universit di Miami, hanno mostrato che la tossicit indotta dalle nanoparticelle di ossido di zinco influenzata dal tipo di nanoparticelle, nonch dalla loro concentrazione nella soluzione acquosa e dal tempo di esposizione. In particolare le nanoparticelle di derivazione industriale, pi piccole rispetto alle nanoparticelle estratte dal filtro solare, hanno indotto uninibizione della crescita superiore, specialmente a concentrazioni inferiori. Questo andamento suggerisce che ad alte concentrazioni la tossicit di nano-ZnO potrebbe essere influenzata dallaggregazione di nanoparticelle (indipendentemente dalle dimensioni di partenza delle nanoparticelle), mentre a concentrazioni inferiori la tossicit potrebbe essere influenzata dalle dimensioni di partenza delle nanoparticelle, cos come dal tipo di nanoparticelle e dal tempo di esposizione.
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Lo studio orientato alla determinazione dei rischi tossici posti dalle nanoparticelle di diossido di titanio rilasciate in ambiente marino. Lorganismo modello utilizzato per questo studio la diatomea Thalassiosira pseudonana, la quale stata scelta per la sua semplicit biologica unita alla fondamentale rilevanza nella catena alimentare e nellecosistema marino. Oltre alle nanoparticelle prodotte industrialmente, questo studio ha lo scopo di determinare e confrontare la tossicit delle nanoparticelle utilizzate in alcuni prodotti di cura personale (in particolare crema solare e dentifricio), estraendole direttamente da essi. I nostri risultati mostrano una notevole ridondanza nel legame tra la natura (il tipo) delle nanoparticelle e linibizione della normale crescita delle diatomee, che supera la correlazione con tutti gli altri parametri monitorati (concentrazione di nanoparticelle, tempo di esposizione, pH, carica superficiale e dimensione delle particelle stesse), sebbene gli altri parametri risultino direttamente legati agli effetti inibitori. Tali risultati suggeriscono unintensificazione della ricerca nellambito delle nanotecnologie, orientata allo sviluppo di nanomateriali sostenibili, ovvero dei quali sono note le potenzialit di impiego, ma anche gli aspetti negativi, che possono di conseguenza essere monitorati con maggiore consapevolezza.
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La disciplina del Risk Management assume recentemente un significato ed un peso crescenti nel panorama delle organizzazioni pubbliche e private. Nel campo delle costruzioni pubbliche, in particolare, lattuazione di processi strutturati di Gestione del Rischio potrebbe portare ad un efficientamento significativo del processo di costruzione e gestione. Obiettivo di questa tesi verificare in che modo i risultati di unapplicazione strutturata di un processo di Gestione del Rischio possono essere impiegati dal gruppo di management per perseguire scelte pi consapevoli, precise e circostanziate rispetto ai metodi tradizionali di gestione del processo. Lanalisi parte da uno studio comparativo dei metodi e delle norme tecniche di Risk Management proposte in ambito internazionale. I risultati ottenuti vengono poi applicati al caso studio relativo al progetto di insediamento del Tecnopolo di Bologna presso larea nota come Ex-Manifattura Tabacchi. Lapplicazione delle tecniche al caso di studio strutturata come una esecuzione completa del processo di Valutazione del Rischio. La fase di Identificazione viene svolta tramite unanalisi della letteratura, la sottoposizione al giudizio degli esperti, e si conclude con una categorizzazione dei rischi mediante Risk Breakdown Structure. La fase di Quantificazione del Rischio attuata tramite una prima fase di analisi qualitativa con la somministrazione di un questionario on-line ad una platea di soggetti competenti; seguita da unanalisi quantitativa svolta con il software RiskyProject per realizzare una analisi di Montecarlo ed analisi di sensitivit. Al termine vengono esaminate alcune possibili misure di trattamento specifiche per un rischio definito prioritario. I risultati proposti mostrano come sia possibile ottenere in fase preliminare una descrizione consapevole delle incertezze del progetto, e che tale consapevolezza pu essere utilizzata con lo scopo di migliorare la qualit e lefficacia dellintero processo.
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Abstract La metafora stata tradizionalmente considerata come uno strumento linguistico dal valore esclusivamente estetico, ma agli inizi degli anni Ottanta questa teoria stata messa in discussione: la metafora per noi uno strumento conoscitivo fondamentale: ci consente di organizzare le nostre conoscenze e di crearne di nuove, aiutandoci a categorizzare elementi e concetti astratti o troppo complessi come elementi di cui possiamo fare esperienza quotidianamente e che sono sufficientemente strutturati nel nostro sistema concettuale. Le metafore di questo tipo vengono definite metafore concettuali. La messa in discussione della teoria tradizionale della metafora comporta inevitabilmente anche la messa in discussione del concetto di similarit, visto non pi come una causa della metafora, ma come la sua conseguenza, e del meccanismo che ne sta alla base. La teoria cognitiva della metafora, in ricerche successive, stata confermata attraverso le teoria neurale della metafora: l'insorgere di una metafora comporta la creazione di un legame tra aree diverse del cervello che rappresenta fisiologicamente la metafora.
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Da sempre l'uomo ha osservato le stelle e il primo a intuire che lo studio degli spettri avrebbe permesso la comprensione della fisica e della chimica delle stelle fu il padre gesuita Secchi. Uno spettro contiene informazioni sui vari processi atmosferici stellari, dove la profondit e la forma di una riga permettono di raccogliere dati sulle condizioni fisiche del gas nelle regioni in cui essa si formata. La classificazione spettrale iniziata con il padre gesuita Secchi, che divise le stelle in quattro categorie. In seguito fu sostituita dalla classificazione di Harvard, composta da sette classi, O, B, A, F, G, K, M, caratterizzate da diversi range di temperature. Per risolvere il problema delle diverse luminosit all'interno della stessa classe, Yerkes cre u a nuova classificazione, data da un sistema bidimensionale che oltre a considerare la temperatura tiene conto della luminosit, che influisce molto nella struttura dello spettro. Si sono presi in considerazione anche gli spettri peculiari, cio che presentano delle anomalie, come un'insolita abbondanza di metalli. Nell'ultimo capitolo viene trattato il diagramma H-R come applicazione delle classificazioni spettrali, accennando come il punto di turn-off del diagramma permetta di calcolare l'et di un ammasso stellare.
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Questo lavoro di tesi stato svolto sull impianto di produzione di polioli presso lo stabilimento Cargill di Castelmassa (RO) con lo scopo di ottimizzare la gestione dello ione Ni2+, derivante dal nichel metallico utilizzato come catalizzatore (nichel Raney) nella reazione di idrogenazione del glucosio condotta a 42 bar. Il nichel, infatti, a seguito di fluttuazioni di pH che avvengono durante il corso della reazione aumenta la sua solubilit passando in fase liquida sotto forma di ione bivalente. Nel successivo step di raffinazione e demineralizzazione del prodotto mediante una serie di resine a scambio ionico, il Ni2+ trattenuto assieme ad altri ioni e separato dal prodotto stesso. Infine quando si va a rigenerare la resina, a seguito della sua saturazione, si producono dei reflui contenenti nichel, che, seppur presente in quantit modeste, non potranno essere inviati al depuratore comunale in quanto il metallo avvelenerebbe i microorganismi deputati al trattamento delle acque reflue, quindi dovranno essere smaltiti come rifiuti speciali. Lazienda gi dotata di un impianto di nichel recovery che utilizza una batteria di resine chelanti, in grado di catturare selettivamente metalli pesanti, in modo tale da avere un refluo con la concentrazione di Ni2+ pi alta possibile per ridurre al minimo i costi, non esigui, di smaltimento. Lobbiettivo del mio lavoro di tesi quello di trovare soluzioni alternative per la concentrazione del nichel e verificare mediante semplici bilanci economici se queste soluzioni proposte siano sostenibili dal punto di vista industriale, ed eventualmente possano essere concorrenti alla soluzione impiantistica gi adottata.
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La tesi "Analisi del ciclo di lavorazione e dei costi di trattamenti termici" stata svolta in collaborazione con l'azienda PASELLO TRATTAMENTI TERMICI s.r.l. che si occupa di trattamenti termici dei metalli per conto terzi. Lobiettivo svolgere lanalisi del ciclo di lavorazione e dei costi di due prodotti ricevuti in conto lavoro dallazienda, confrontando i trattamenti termici di cementazione in atmosfera e a bassa pressione. Nel capitolo 1 sono descritti i tratti generali dellazienda, le risorse produttive di cui dispone e come vengono gestite lidentificazione e la tracciabilit dei prodotti durante il processo produttivo. Nel capitolo 2 viene analizzato il ciclo di lavorazione in atmosfera di un prodotto del cliente Sarbo Spa, sottoposto al trattamento termico di cementazione in atmosfera. Dunque vengono descritti il trattamento termico e le caratteristiche principali dei pezzi. Allo stesso modo, nel capitolo 3, viene analizzato il ciclo di lavorazione in bassa pressione di un prodotto del cliente Seven Diesel Spa, sottoposto al trattamento termico di cementazione a bassa pressione. Nel capitolo 4 viene svolta lanalisi dei costi, secondo la logica full costing, tenendo distinti i due ordini e determinando il costo industriale. Vengono analizzati gli investimenti nelle due linee, i costi di ammortamento, i costi dei materiali di consumo, i costi di manodopera e i costi dei gas di processo, fino a determinare il costo totale di fornata per la cementazione in atmosfera e per la cementazione a bassa pressione, e quindi leuro al chilo e al pezzo dei due ordini. Inoltre quantificata lincidenza dei costi in percentuale sul costo totale di fornata. Nella conclusione viene sottolineato il fatto che, nonostante linvestimento in una linea innovativa come quella a bassa pressione sia superiore rispetto a quello per la linea in atmosfera, se si considera lintero processo produttivo, risulta pi conveniente la cementazione in bassa pressione.
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Il CTBT (Trattato di Bando Complessivo dei Test Nucleari) un accordo multilaterale tra Stati, stilato nel 1996, che impone il divieto assoluto di effettuare esplosioni di tipo nucleare, sia per scopi civili che per scopi militari, in qualsiasi ambiente. Esso prevede l'istituzione di un sistema di verifica e monitoraggio che si prefigge lo scopo di rilevare tempestivamente se in una qualsiasi parte del mondo sia stato clandestinamente effettuato un test. Tra le varie tecniche utilizzate, la pi decisiva per l'identificazione di un'esplosione data dal monitoraggio di radionuclidi, che permette di fare ipotesi su di un eventuale evento illecito di origine nucleare se in una certa regione si rileva la presenza nell'ambiente di particolari isotopi radioattivi in quantit anomale. Attualmente, il metodo pi efficace consiste nell'eventuale identificazione della presenza di quattro radioisotopi di gas nobili, ovvero xeno-131m, xeno-133, xeno-133m e xeno-135. Di recente, per, gli esperti hanno cominciato a valutare l'ipotesi di effettuare misurazioni anche di un altro radioisotopo di gas nobili, ovvero l'argon-37. L'efficacia nell'utilizzo di quest'ultimo superiore a quella che caratterizza il monitoraggio dello xeno, anche se il motivo per cui il metodo di rilevazione dell'argon non ancora sfruttato dato dall'estrema difficolt che la sua misurazione comporta. Obiettivo di questo lavoro proprio quello di analizzare le potenzialit dell'utilizzo di tale radioisotopo dell'argon per gli scopi di verifica del CTBT, di descrivere l'attuale stato dell'arte delle tecnologie disponibili per la sua misurazione e di valutare quantitativamente il fondo di argon-37 naturalmente presente, in modo da stabilire i criteri con cui si possa dire se le quantit rilevate siano compatibili con la normale presenza di tale radioisotopo oppure se siano senza dubbio dovute a un'avvenuta esplosione.
