Sintesi e caratterizzazione di batterie tipo rocking chair basate sugli analoghi del blu di Prussia

La rapida espansione del mercato delle batterie incalza lo sviluppo di materiali elettrodici basati su elementi largamente disponibili sulla crosta terrestre, rispettosi dell'ambiente ed economicamente sostenibili. Nel presente elaborato si effettua lo studio di elettrodi basati sugli analoghi del blu di Prussia (PBA) come una classe di composti inorganici che presenta diverse proprietà elettrochimiche adatte per applicazioni legate all’energy storage. A tal riguardo, la sintesi del PBA ferro esacianocobaltato (FeHCC) è stata effettuata mediante un metodo di coprecipitazione semplice e poco costoso. L’utilizzo di tecniche analitiche quali XAS, PXRD, MP-AES e TGA ha permesso di ricavare la composizione del ferro esacianocobaltato, dell'esacianoferrato di titanio e del manganese esacianoferrato nonché diverse informazioni di carattere strutturale. In seguito, le prestazioni elettrochimiche degli elettrodi sono state valutate mediante voltammetria ciclica, utilizzando come agenti intercalanti gli ioni K+ e Na+ contenuti nel relativo elettrolita acquoso.Infine, grazie ai dati così ottenuti, è stato possibile assemblare e testare diversi layout di coin cell in configurazione rocking chair completamente basate su elettrodi PBA; anche in questo caso, la voltammetria ciclica e le tecniche galvanostatiche sono state utilizzate per valutare le prestazioni elettrochimiche e raccogliere informazioni sulla capacità gravimetrica ottenibile da questi dispositivi.

Studio e sintesi di politiofeni water-soluble contenenti gruppi elettron donatori e accettori in catena principale

Il progressivo esaurimento delle risorse fossili e l’incremento delle problematiche ambientali legate al rilascio di gas serra contribuiscono alla ricerca e all’utilizzo di fonti energetiche alternative. In questo scenario, i dispositivi fotovoltaici organici (OPVs) rappresentano uno dei modi più affascinanti e promettenti per trasformare l’energia solare, una riserva energetica potenzialmente inesauribile, a costo nullo e non inquinante, in energia elettrica. Materiali organici utilizzabili in questi dispositivi sono i polimeri π-coniugati. In quest’ottica, il lavoro è stato focalizzato sulla preparazione di due nuovi polimeri: il primo, contenente unità elettron-donatrici e accettrici in catena principale, ottenuto via polimerizzazione ossidativa in presenza di FeCl3 e successivamente post-funzionalizzato con tributilfosfina per renderlo ionico e idrosolubile; il secondo, a base di politiofene non ionico ma polare, avente funzionalità eteree nelle catene laterali, preparato sfruttando il metodo GRIM. Questi materiali sono stati caratterizzati mediante analisi spettroscopiche e verranno successivamente testati all’interno di celle solari fotovoltaiche organiche aventi configurazione SMOSCs (il primo) e BHJ (il secondo).

Membrane elettrofilate di cheratina e poli(butilene succinato): effetti della composizione della miscela sulle proprietà chimico-fisiche delle membrane e sulla cinetica di rilascio di farmaci

In ambito biomedicale una delle applicazioni che ad oggi sta riscuotendo un interesse crescente è lo studio di dispositivi performanti per il rilascio controllato di farmaci. La realizzazione di materiali nanofibrosi a base di polimeri di origine naturale e sintetica costituisce una strada molto interessate. In particolare, la cheratina, che può essere ricavata da un’ampia quantità di sottoprodotti delle industrie zootecniche e tessili, presenta ottima biocompatibilità e caratteristiche che le consentono di svolgere il ruolo di carrier per molteplici tipologie di sostanze. La fragilità e la difficile processabilità della cheratina possono essere migliorate mediante miscelazione con polimeri di origine sintetica, come il poli(butilene succinato) (PBS), un poliestere alifatico biodegradabile e biocompatibile, caratterizzato da un buona stabilità termica e da ampia lavorabilità. Nel presente lavoro di Tesi sono state realizzate miscele e membrane elettrofilate a base di PBS e cheratina a diversa composizione, ed è stato valutato l'effetto della composizione sulle proprietà chimico-fisiche delle membrane elettrofilate e sulla cinetica di rilascio di farmaci. Per prima cosa è stata analizzata la stabilità della cheratina nel solvente; sono state quindi svolte analisi sul comportamento reologico delle miscele in tre rapporti di peso ed i tappetini elettrofilati sono stati caratterizzati da un punto di vista morfologico (SEM), termico (TGA e DSC) e meccanico (prove di trazione e di adesione). Le prove di rilascio sono state effettuate impiegando rodamina, una molecola modello, e le membrane sono state analizzate prima e dopo il rilascio tramite FTIR, per valutare eventuali variazioni compositive. Dai risultati ottenuti, emerge che è stato possibile modulare sia le proprietà delle membrane sia i profili di rilascio, agendo semplicemente sulla composizione delle miscele, ad indicare un’ampia versatilità per applicazioni in ambito di rilascio controllato di farmaco.

Classificazione di Radiografie Toraciche per la Diagnosi del COVID-19 con Reti Convoluzionali e Vision Transformer

Negli ultimi due anni, per via della pandemia generata dal virus Covid19, la vita in ogni angolo del nostro pianeta è drasticamente cambiata. Ad oggi, nel mondo, sono oltre duecentoventi milioni le persone che hanno contratto questo virus e sono quasi cinque milioni le persone decedute. In alcuni periodi si è arrivati ad avere anche un milione di nuovi contagiati al giorno e mediamente, negli ultimi sei mesi, questo dato è stato di più di mezzo milione al giorno. Gli ospedali, soprattutto nei paesi meno sviluppati, hanno subito un grande stress e molte volte hanno avuto una carenza di risorse per fronteggiare questa grave pandemia. Per questo motivo ogni ricerca in questo campo diventa estremamente importante, soprattutto quelle che, con l'ausilio dell'intelligenza artificiale, riescono a dare supporto ai medici. Queste tecnologie una volta sviluppate e approvate possono essere diffuse a costi molto bassi e accessibili a tutti. In questo elaborato sono stati sperimentati e valutati due diversi approcci alla diagnosi del Covid-19 a partire dalle radiografie toraciche dei pazienti: il primo metodo si basa sul transfer learning di una rete convoluzionale inizialmente pensata per la classificazione di immagini. Il secondo approccio utilizza i Vision Transformer (ViT), un'architettura ampiamente diffusa nel campo del Natural Language Processing adattata ai task di Visione Artificiale. La prima soluzione ha ottenuto un’accuratezza di 0.85 mentre la seconda di 0.92, questi risultati, soprattutto il secondo, sono molto incoraggianti soprattutto vista la minima quantità di dati di training necessaria.

Prototipo di modem basato su standard LoRa

La tesi si suddivide in due parti. Nella prima parte vengono spiegati trasmettitore e ricevitore basati su standard LoRa, con particolare attenzione alle fasi di modulazione/ demodulazione, sincronismo e correzione della frequenza portante. Nella seconda parte si cerca di implementare il sistema discusso tramite due dispositivi programmati attraverso Matlab.

L'HBIM semantico per la catalogazione e la fruizione dei Beni Culturali. Il caso studio della Chiesa di Santa Maria delle Vergini (MC) e la piattaforma Inception.

Questa tesi di laurea si pone l’obiettivo di investigare alcune delle nuove frontiere offerte dalla crescita sincretica e multidisciplinare dei linguaggi digitali applicati all’architettura e ai beni culturali. Si approfondiranno i concetti teorici fondamentali dell’informazione digitale: il web semantico come ambiente di scambio, i metadata come informazioni sui dati, i LOD (Link Open Data) come standard e fine. Per l’ambito dei beni culturali verranno presentati i temi di ricerca e sviluppo nel campo della catalogazione e fruizione digitali: ontologie, dizionari normalizzati aperti, database (Catalogo Digitale), etc. Per l’ambito edilizio-architettonico verrà introdotto l’Heritage Building Information Modeling (HBIM) semantico come metodologia multidisciplinare focalizzata su rilievo geometrico, modellazione, archiviazione e scambio di tutte le informazioni utili alla conoscenza e conservazione dei beni storici. Il punto d’incontro tra i due mondi è individuato nella possibilità di arricchire le geometrie attraverso la definizione di una semantica (parametri-metadati) relazionata alle informazioni (valori-dati) presenti nei cataloghi digitali, creando di fatto un modello 3D per architetture storiche con funzione di database multidisciplinare. Sarà presentata la piattaforma web-based Inception, sviluppata dall’omonima startup incubata come spinoff dall’Università di Ferrara, che, tra le diverse applicazioni e potenzialità, verrà utilizzata come strumento per la condivisione e fruizione, garantendo la possibilità di interrogare geometrie e metadati in continuità con i principi LOD. Verrà definito un workflow generale (procedure Scan2BIM, modellazione geometrica, definizione script per l’estrazione automatica dei dati dal Catalogo Digitale, associazione dati-geometrie e caricamento in piattaforma) successivamente applicato e adattato alle precise necessità del caso studio: la Chiesa di S. Maria delle Vergini (MC), su commissione dell’ICCD referente al MiBACT.

Descriptive Text Mining in ambito medico: applicazione della metodologia POIROT

Poiché la nostra conoscenza collettiva continua ad essere digitalizzata e memorizzata, diventa più difficile trovare e scoprire ciò che stiamo cercando. Abbiamo bisogno di nuovi strumenti computazionali per aiutare a organizzare, rintracciare e comprendere queste vaste quantità di informazioni. I modelli di linguaggio sono potenti strumenti che possono essere impiegati per estrarre conoscenza statisticamente significativa ed interpretabile tramite apprendimento non supervisionato, testuali o nel codice sorgente. L’obiettivo di questa tesi è impiegare una metodologia di descriptive text mining, denominata POIROT, per analizzare i rapporti medici del dataset Adverse Drug Reaction (ADE). Si vogliono stabilire delle correlazioni significative che permettano di comprendere le ragioni per cui un determinato rapporto medico fornisca o meno informazioni relative a effetti collaterali dovuti all’assunzione di determinati farmaci.

Sviluppo di YouCrowd: una piattaforma per campagne mobile crowdsensing on-demand

Con il termine "crowdsensing" si intende una tecnica in cui un folto gruppo di individui aventi dispositivi mobili acquisiscono e condividono dati di natura diversa in maniera collettiva, al fine di estrarre informazioni utili. Il concetto di Mobile Crowdsensing è molto recente e derivante dalle ultime innovazioni tecnologiche in materia di connettività online e cattura di dati di vario genere; pertanto non si trova attualmente una vera e propria applicazione in campo reale, la modellazione solo teorica e fin troppo specifica pone un limite alla conoscenza di un ambito che può rivelarsi molto utile ai fini di ricerca. YouCrowd è un piattaforma web che va ad implementare un sistema di crowdsourcing completo, in grado di leggere dati dai numerosi sensori di uno smartphone e condividerli, al fine di ottenere una remunerazione per gli utenti che completano una campagna. La web application vede la sua implementazione di base supportata da NodeJS e si configura come una piattaforma dinamica che varia la propria interfaccia con l'utente in base alle richieste di dati da parte degli administrators. Il test di YouCrowd ha coinvolto un buon numero di partecipanti più o meno esperti nell'utilizzo degli strumenti informatici, rivelando delle buone prestazioni in relazione alla difficoltà del task e alle prestazioni del device in test.

L'Oratorio e la cura. Assistenza e medicina nella Roma dei papi (secc. XVI-XVII)

La tesi è incentrata sul rapporto tra una comunità religiosa maschile, la Congregazione dell'Oratorio di Roma dei secoli XVI e XVII, e il concetto di cura, mettendo in dialogo storia sociale, storia religiosa e storia della medicina. La prima parte indaga il coinvolgimento degli Oratoriani nella rete caritativa urbana, sottolineando il loro contributo nello sviluppo e nell'amministrazione di una serie di ospedali, ma anche il loro impegno pratico nella cura spirituale e corporale dei malati. La seconda parte prende in esame i professionisti sanitari che frequentavano l'Oratorio, inquadrando il loro rapporto con i padri nel quadro di una più ampia rete di connessioni sociali e politiche nella Roma pontificia. Inoltre, mettendo in rilievo le specificità di speziali, barbieri-chirurghi e medici, l'indagine considera il loro coinvolgimento nella vita religiosa della comunità e la messa a frutto del loro sapere, in ambito umanistico e anatomico. La terza parte studia il complesso rapporto dei sacerdoti con il proprio corpo e con la salute. Viene rilevato il peso delle condizioni sanitarie nell’accettazione di nuovi membri, i legami tra estetica, identità sociale e medicina, ma si prendono in considerazione anche l’ambigua funzione del cibo – inteso come strumento di ascesi che di cura – e il funzionamento concreto dell'organizzazione medica della comunità. Inoltre, un capitolo analizza la circolazione del sapere medico, evidenziando il ruolo della biblioteca, la raccolta e lo scambio di ricette mediche e l'importanza della spezieria comunitaria, mentre un altro capitolo si focalizza sui viaggi terapeutici e sulla pratica del termalismo. L'ultima parte è incentrata sulla peste romana del 1656-57, analizzando il modo in cui la Congregazione affrontò lo scoppio e lo sviluppo dell'epidemia, sia in casa che in città, per sottolineare il fragile e ambiguo equilibrio che definirono tra carità e tutela della salute.

Nicolò dell'Abate in Francia: disegni e progetti decorativi. Proposta per un catalogo

La tesi prende in esame l’attività artistica di Nicolò dell’Abate (Modena, 1509 – Parigi, 1571), con particolare riferimento alla sua grafica. L’artista lavorò circa sessanta anni suddivisi fra l’Emilia, in alcune delle sue piccole entità politiche autonome come Modena, Scandiano, Soragna, Busseto, Bologna, e la Francia, potente stato nazionale che, all’epoca qui presa in considerazione, era guidato dalla casata dei Valois: la carriera italiana di Nicolò dell’Abate si sviluppa in un arco temporale che si estende dal 1529 alla primavera del 1552, quando si trasferisce definitivamente oltralpe, morendo a Parigi alla fine di marzo del 1571. L’elaborato è diviso in quattro capitoli, dei quali il primo, introduttivo, ripercorre per sommi capi le principali tappe della sfaccettata attività italiana; il secondo e il terzo sono invece incentrati sull’esame dell’attività artistica francese del maestro, con particolare riferimento alla grafica, indagata sulla base della ricostruzione del contesto storico, culturale e artistico della Francia dell’epoca, con specifico riguardo alla corte reale della famiglia Valois nei periodi compresi fra l’arrivo di Nicolò, nel 1552, e la morte prematura del re Enrico II, nel 1559, e fra il 1560 e il 1571, durante il quale deteneva il potere de facto la regina madre Caterina de’ Medici, moglie di Enrico. Il quarto e ultimo capitolo costituisce il catalogo dei disegni italiani e francesi: è preceduto da un saggio introduttivo che esamina lo stile disegnativo di Nicolò dell’Abate in Italia e in Francia, le sue caratteristiche fondamentali e il suo mutamento, oltre alle tecniche grafiche impiegate dall’artista, la loro evoluzione e variazione e il loro ruolo nella sua poetica. Infine, in appendice, è presente il regesto delle fonti francesi sull’attività dell’artista e di alcuni dei maggiori esponenti della cosiddetta scuola di Fontainebleau.

Towards cheaper, safer and low environmental impact materials for energy storage devices: natural resources-derived carbon based electrodes and aqueous electrolytes for supercapacitors

The growing market of electrical cars, portable electronics, photovoltaic systems..etc. requires the development of efficient, low-cost, and low environmental impact energy storage devices (ESDs) including batteries and supercapacitors.. Due to their extended charge-discharge cycle, high specific capacitance, and power capabilities supercapacitors are considered among the most attractive ESDs. Over the last decade, research and development in supercapacitor technology have accelerated: thousands of articles have been published in the literature describing the electrochemical properties of the electrode materials and electrolyte in addition to separators and current collectors. Carbon-based supercapacitor electrodes materials have gained increasing attention due to their high specific surface area, good electrical conductivity, and excellent stability in harsh environments, as well as other characteristics. Recently, there has been a surge of interest in activated carbon derived from low-cost abundant sources such as biomass for supercapacitor electrode materials. Also, particular attention was given to a major challenging issue concerning the substitution of organic solutions currently used as electrolytes due to their highest electrochemical stability window even though their high cost, toxicity, and flammability. In this regard, the main objective of this thesis is to investigate the performances of supercapacitors using low cost abundant safe, and low environmental impact materials for electrodes and electrolytes. Several prototypes were constructed and tested using natural resources through optimization of the preparation of appropriate carbon electrodes using agriculture by-products waste or coal (i.e. Argan shell or Anthracite from Jerrada). Such electrodes were tested using several electrolyte formulations (aqueous and water in salt electrolytes) beneficing their non-flammability, lower cost, and environmental impact; the characteristics that provide a promising opportunity to design safer, inexpensive, and environmentally friendly devices compared to organic electrolytes.

Dispositivos de cuidados intermediários e a reestruturação produtiva em saúde - Os hospitais comunitários na Itália

A pesquisa-intervenção pretendeu cartografar e analisar os processos de trabalho e a produção de cuidados nos Hospitais Comunitários, enquanto dispositivos de cuidados intermediários da Região Emilia-Romagna, Itália. Nos diferentes encontros do percurso cartográfico, foram-se tecendo sentidos e contextos para aproximação do campo micropolítico, que na organização do estudo compõem as “pausas”, adensamentos que construíram ferramentas de intervenção e leituras. Estas “pausas” apresentaram os processos de aproximação cultural, de construção metodológica, de invenção e reinvenção dos modos de investigar cartografando encontros e afetos; além da construção de sentidos que impactaram nas intervenções produzidas pelo estudo. As interferências produzidas durante o percurso da pesquisa formação, a partir da realização do projeto de cooperação internacional - RERSUS, relevaram o campo micropolítico do cotidiano do Hospitais Comunitários e estão apresentadas pelos “platôs” nesta tese. São estas zonas de intensidades, que a partir coletivo marcaram os agenciamentos enquanto dispositivos presentes que disputam novos modos de fazer. Tais dispositivos, linhas de fugas visibilizados no percurso da pesquisa, são lançados à luz do contexto da pandemia Covid-19, em transposição atual e necessária aos sistemas de saúde, reapresentando à discussão recolocação das cogentes demandas de transição tecnológica e completa reestruturação produtiva da saúde.

Progettazione, modellazione e integrazione di risorse rinnovabili per promuovere lo sfruttamento dell'energia da moto ondoso e la Blue Growth.

L’energia da onda potrebbe assumere un ruolo fondamentale per la transizione energetica durante i prossimi decenni, grazie alla sua continuità nel tempo molto superiore rispetto ad altre risorse rinnovabili e alla sua vasta distribuzione nello spazio. Tuttavia, l’energia da onda è ancora lontana dall’essere economicamente sostenibile, a causa di diverse problematiche tecnologiche e alle difficoltà finanziarie associate. In questa ricerca, si è innanzitutto affrontata una delle maggiori sfide tecniche, nello specifico la progettazione e modellazione di sistemi di ancoraggio per i dispositivi galleggianti, proponendo possibili soluzioni per la modellazione numerica di sistemi di ancoraggio complessi e per l’ottimizzazione dei dispositivi stessi. Successivamente sono state analizzate le possibili sinergie strategiche di installazioni per lo sfruttamento della energia da onda con altre risorse rinnovabili e la loro applicazione nel contesto di aree marine multiuso. In particolare, una metodologia per la valutazione della combinazione ottimale delle risorse rinnovabili è stata sviluppata e verificata in due diversi casi studio: un’isola e una piattaforma offshore. Si è così potuto evidenziare l’importante contributo della risorsa ondosa per la continuità energetica e per la riduzione della necessità di accumulo. Inoltre, è stato concepito un metodo di supporto decisionale multicriteriale per la valutazione delle opzioni di riuso delle piattaforme offshore alla fine della loro vita operativa, come alternativa al decommissionamento, nell’ottica di una gestione sostenibile e della ottimizzazione dell’uso dello spazio marino. Sulla base dei criteri selezionati, l’inclusione di attività innovative come la produzione di energia da onda si è dimostrata essere rilevante per rendere vantaggioso il riuso rispetto al decommissionamento. Numerosi studi recenti hanno infatti sottolineato che, nell’ambito della “crescita blu”, i mercati come l’oil&gas, le attività offshore e le isole stimoleranno lo sviluppo di tecnologie innovative come lo sfruttamento dell’energia da onda, promuovendo la sperimentazione e fornendo un importante contributo all’avanzamento tecnico e alla commercializzazione.

Ecosistemi performátici: dalla frontalità all'immersività (e ritorno)

Questa ricerca si concentra sui modi di produzione e ricezione della teatralità nelle pratiche performative contemporanee con finalità estetiche. In particolare, sono indagate quelle pratiche che – all’interno di ecosistemi performátici – impiegano modalità di progettazione dell’azione ricorrendo a strategie e dispositivi di teatralizzazione dell’evento attraverso modelli immersivi co-partecipativi, intervenendo sui meccanismi semiocognitivi di interpretazione dello spettatore. Il concetto di ecosistemi performátici consente di pertinentizzare le differenti formazioni semiotiche che emergono dal continuum performativo della semiosfera, cogliendo i rapporti ecologici ed evolutivi che si instaurano diacronicamente tra le forme teatrali. Sono soprattutto le trasformazioni a essere comprese, restituendo all’analisi semiotica un’immagine delle arti performátiche dinamica e radicata nella cultura e nella società, e delle modalità in cui i meccanismi di base della teatralità prendono forma. Con approccio etnografico ecologico cognitivo, si affronta il tema della corporeità e dei regimi di presenza, introducendo nell’analisi relazionale il concetto di emplacement a integrazione della nozione di embodiment. È elaborato, inoltre, un modello autopoietico dell’enunciazione come atto di mostrazione, sulla metafora della “conversazione”. Nell’ecologia dell’ambiente performático tra attore e spettatore si crea un “campo interattivo”, nel quale si consuma l’enunciazione teatrale. Attraverso casi studio, si illustra come le esperienze immersive co-partecipative scardinano e riconfigurano l’insieme di norme e usi naturalizzati nella tradizione teatrale occidentale del dramma. Si giunge, infine, a concepire la relazione tra frontalità e immersività non in termini di opposizione tra contrari, bensì in rapporto di continuità quale costante del discorso performático soggetta a multiformi gradazioni. Quella tra attore e spettatore è una interazione, un dialogo, che non si gioca sulla relazione frontalità/immersività bensì su quella interattività/non-interattività dalla cui articolazione emergono le differenti e cangianti forme teatrali che popolano e popoleranno gli ecosistemi performátici.

Innovative photoresponsive materials & supramolecular structures

This thesis focuses on two main topics: photoresponsive azobenzene-based polymers and supramolecular systems generated by the self-assembly of lipophilic guanosines. In the first chapters describe innovative photoresponsive devices and materials capable of performing multiple roles in the field of soft robotics and energy conversion. Chapter 2 describes a device obtained by coupling a photoresponsive liquid-crystalline network and a piezoelectric polymer to convert visible light into electricity. Chapter 3 deals with a material that can assume different shapes when triggered by three different stimuli in different environments. Chapter 4 reports a highly performing artificial muscle that contracts when irradiated. The last two chapters report on supramolecular structures generated from functionalized guanosines dissolved in organic solvents. Chapter 6 illustrates the self-assembly into G-quadruplexes of 8- and 5’-functionalized guanosines in the absence of templating ions. Chapter 7 describes the supramolecular structure generated by the assembly of a lipophilic guanosine in the presence of silver cations. Chapter 6 is reproduced from an already published paper, while the other chapters are going to be submitted to different journals in a couple of months.