1. TITOLO DELLA INFRASTRUTTURA DI RICERCA (titolo esteso e acronimo)

Transcript

1 Page 1 of 10 Scheda per la segnalazione di Infrastrutture di Ricerca (IR) per la Roadmap Italiana 1. TITOLO DELLA INFRASTRUTTURA DI RICERCA (titolo esteso e acronimo) TITOLO ESTESO ACRONIMO Extreme-ultraviolet Generation facility for Experimental Research and Industrial Applications: EGERIA 1.1 PROPONENTE (Ente di Ricerca, Consorzio Universitario, Associazione di scopo pubblico/privato) ENEA, Ente per le Nuove tecnologie, l Energia, l Ambiente 1.2 IDENTIFICAZIONE DEL BACINO DI UTENZA (Campo di attivita, dimensione e carattere dell utenza prevalente nazionale/internazionale)egeria è un impianto table-top da laser-plasma, che emette impulsi di radiazione accordabili dall ultravioletto estremo (EUV > 20 ev) fino ai raggi X (< 1800 ev). I campi di utilizzo sinora esplorati sono in BIOLOGIA (microscopia a raggi X ad elevata risoluzione di campioni biologici in vivo, micro-radiografia, radiobiologia per misure di DNA repair), MICROELETTRONICA (litografia a contatto e in proiezione tramite micro-exposure tool di fotoresist), FICA ATOMICA (spettroscopia ad elevata risoluzione di transizioni atomiche, generazione di ioni pesanti), OTTICA (test di ottiche capillari per focalizzare raggi X, misure di riflettività di coatings per raggi X molli ed estremo ultravioletto), FICA DEL PLASMA (misura di temperatura e densità tramite spettri atomici ad elevata risoluzione, test di sistemi di mitigazione dei detriti emessi dal plasma), FOTONICA (realizzazione di microdispositivi per fotonica, imaging di strutture sub-micrometriche su materiali otticamente attivi, sistemi di sicurezza e riconoscimento watermarking). L utenza è sia nazionale che internazionale, con prevalenza nazionale, che può essere dimensionata in almeno una decina di esperimenti/anno. 2. DESCRIZIONE GENERALE (barrare la casella che interessa) Potenziamento di Facility esistente con rilevanza pan-europea iscrivibile alla Roadmap ESFRI PROFILO SCIENTIFICO-STRATEGICO 3.1 L IR risponde ad una domanda qualitativamente o quantitativamente nuova di utenza da parte della comunità scientifica/tecnologica/di servizio all industria/di servizio civile?

2 Page 2 of 10 Gli utenti di EGERIA, provenienti prevalentemente da Università e Centri di ricerca, accedono all uso della facility per sperimentare punti di lavoro di irraggiamento-materiali non raggiungibili da sorgenti di luce convenzionali. In questo ambito, EGERIA è in concorrenza sia con le sorgenti di luce da sincrotrone italiane (Elettra Trieste, Dafne Frascati) sia con i FEL-X europei (Desy Amburgo), rispetto alle quali EGERIA emette impulsi di luce aventi una minore potenza media e una maggiore potenza di picco, mentre la brillanza è confrontabile: 2x10^17 fotoni/(sec mm2 mrad2) nello 0.1% di larghezza di banda tra 300 e 500 ev. Il vantaggio decisivo di EGERIA rispetto alle citate facility risiede nel minor costo di utilizzo e nell'essere table-top. In questo ambito, EGERIA risponde ad una domanda qualitativamente nuova da parte della comunità scientifica di facile accesso a bassi costi ad una sorgente di luce di elevata brillanza e tunabile tra l'estremo ultravioletto e i raggi X. 3.2 L IR offre reali prospettive di avanzamento nello sviluppo di nuove metodiche per la produzione di scienza di frontiera di alta qualità? Si. Negli ultimi anni, grazie ad EGERIA è stato possibile sperimentare per la prima volta alcune applicazioni di assoluto interesse scientifico e tecnologico, di seguito elencate: a) Prima produzione al mondo di pattern submicrometrici su supporto luminescente per applicazioni in fotonica. b) Prima misura assoluta dello spettro ad elevata risoluzione del Ferro ionizzato 19 volte, di fondamentale importanza in astrofisica per l interpretazione degli spettri emessi da plasmi interstellari. c) Prima foto in Italia di microscopia a raggi X di una Chlamidomonas (organismo unicellulare) in vivo, durante la separazione mitotica. Parallelamente a questi highlights, sono stati effettuati esperimenti di notevole interesse parzialmente riassunti nel punto 1.2 di questa scheda. 3.3 Qual è il grado di rilevanza della proposta scientifica (Nazionale, Europeo, Globale) Europeo in caso di accettazione del potenziamento proposto in questa scheda. 4. OPPORTUNITÀ NEL PANORAMA SCIENTIFICO-STRATEGICO 4.1 L IR risponde a reali specifiche necessità nel settore e su quale scala di sviluppo temporale? Esiste una notevole domanda di irraggiamenti fotonici con energie comprese tra l estremo ultravioletto e i raggi X, prevalentemente in ambito scientifico e di ricerca, con alcune ricadute industriali nel campo della fotonica e della micro- e nano-elettronica. Solitamente, questa richiesta viene affrontata da impianti di luce di sincrotrone, con evidenti problemi di accesso e di liste di attesa. La disponibilità di EGERIA, sorgente table-top di facile accesso e con brillanza simile a quelle di sincrotrone (2x10^17 fotoni/ (sec mm2 mrad2) nello 0.1% larghezza di banda tra 300 e 500 ev, cosiddetta waterwindow) costituisce pertanto un notevole passo avanti per soddisfare le necessità del settore, in una scala temporale estesa, in quanto non si prevedono sviluppi tecnologici di sorgenti table-top di radiazione alternative alla classe di sorgenti da plasma di cui fa parte EGERIA. 4.2 L IR permetterà un significativo progresso scientifico in confronto ad altre

3 Page 3 of 10 esistenti infrastrutture dello stesso tipo e quale grado di unicità avrà a livello Nazionale/Europeo/Globale? EGERIA è l unica sorgente italiana di radiazione accordabile tra EUV e raggi X molli da laser-plasma sistematicamente utilizzata come facility per irraggiamenti multidisciplinari in biologia, microelettronica, fotonica. Presso il CNR di Pisa esiste una sorgente da laser-plasma con caratteristiche di emissione diverse e complementari, prevalentemente dedita ad esperimenti di fisica del plasma ad elevate temperature. La partecipazione di ENEA nel Progetto COST sulle sorgenti di raggi X table-top ha permesso di appurare che EGERIA ha caratteristiche di emissione (energia per impulso, brillanza, tunabilità) pressoché uniche non solo in ambito nazionale, ma anche nello scenario europeo. 4.3 Lo sviluppo dell IR avrà impatto e importanza per stimolare altre esistenti o future installazioni? Lo sviluppo di EGERIA ha già portato alla formazione di competenze che sono state determinanti per la creazione presso il Dipartimento di Fisica dell Università de L Aquila di una sorgente di raggi X a scarica capillare (collaborazione ENEA- Università L Aquila). In futuro, a seconda dei risultati, lo stimolo potrà estendersi ad altri Enti e Università per applicazioni di tipo scientifico, ed a società di servizi tecnologici per applicazioni di interesse industriale, come nella fotonica applicata ai sistemi di sicurezza e tracciabilità. 4.4 Qual è il livello di collaborazione che ha portato alla formulazione della proposta (nazionale, europeo, globale)? Nazionale. EGERIA è stata progettata e realizzata da ENEA in ambito del Progetto FIRB EUV-L cui hanno partecipato il CNR, l Università di Padova e de L Aquila, la El.En. SpA, la Media Lario srl. 5. PROSPETTIVE DI SVILUPPO TECNICO E TECNOLOGICO 5.1 Grado di maturità della proposta (barrare la casella che interessa) Fase D: pronto per costruzione e/o utilizzazione. 5.2 La scala temporale per le fasi di progettazione, costruzione e funzionamento è definita? 5.3 L analisi dei rischi e dei vantaggi è sviluppata? 5.4 Il progetto della IR è basato su contenuti fortemente innovativi sul piano strumentale o metodologico?

4 Page 4 of E già disponibile personale addestrato per le fasi di sviluppo e funzionamento della IR? 5.6 In caso di IR localizzata all estero e possibile prevedere un forte contributo in-kind ad alto contenuto scientifico/tecnico e industriale (parti della infrastruttura principale)? NO 5.7 La IR si interfaccerà/integrerà con e-infrastructures internazionali? (ad. es. Geant, grid, banche dati ). 6.VALUTAZIONE DELL UTENZA 6.1 Quale sarà il bacino di utenza della IR a livello nazionale/europeo/globale? europeo 6.2 Quantificare l utenza potenziale L utenza effettiva attuale è di circa otto esperimenti/anno. Quella potenziale può essere valutata in 12 esperimenti/anno. 6.3 Qual è il grado di coinvolgimento e di internazionalità dell utenza nell elaborazione del progetto (caso scientifico, proposta, caso tecnico)? caso scientifico Spiegazioni/chiarimenti: La diversificazione delle applicazioni di EGERIA è conseguenza di singole proposte e casi scientifici da risolvere proposti dagli utenti, che partecipano anche alla elaborazione del piano dettagliato degli irraggiamenti. 6.4 L impiego e l impatto della IR hanno natura multidisciplinare o specifica? multidisciplinare Spiegazioni/chiarimenti: EGERIA è una sorgente di radiazione accordabile sia in spettro sia in intensità sul campione, e questa versatilità offre la possibilità di ottenere un matching ottimale per irraggiamenti molto diversi tra loro e multidisciplinari in biologia, imaging, microelettronica, fotonica, fisica atomica, fisica del plasma, ottica a raggi X. 6.5 Ci si attende un utenza più ampia rispetto a quella di riferimento?

5 Page 5 of 10 Spiegazioni/chiarimenti: Con il potenziamento della parte relativa alla proiezione di pattern submicrometrici su fotoresist irraggiati nell EUV ci si aspetta un nuovo tipo di utenza, più vicina alla ricerca di punti di lavoro nella fase pre-industriale di nuove tecnologie nella microelettronica di consumo, specialmente in ambito europeo. 6.6 Come sono trattati gli aspetti della formazione di nuovi e giovani utenti? Tutti gli utenti seguono, preliminarmente agli irraggiamenti, seminari in cui vengono resi edotti delle potenzialità e degli aspetti di sicurezza relativi all uso di EGERIA, che tra l altro coinvolge l uso di sistemi Laser di classe IV. La multidisciplinarietà delle competenze necessarie alla gestione di EGERIA rende possibile al giovane utente di perfezionare le proprie competenze in ambito Laser, ottiche, sistemi da vuoto, fisica del plasma. Oltre alle competenze relative allo specifico ambito di irraggiamento. 6.7 La proposta prevede le modalità di open access a tutti i potenziali utenti internazionali sulla sola base della qualità scientifica dei progetti sottomessi? 6.8 Come si valuta (previsione) l impatto che l IR avrà sulla qualità e quantità di progetti nazionali e sulla loro competitività internazionale? La partecipazione di ENEA nel Progetto COST sulle sorgenti di raggi X table-top ha permesso di appurare che EGERIA attualmente ha caratteristiche di emissione pressoché uniche non solo in ambito nazionale, ma anche nello scenario europeo. Di conseguenza, ci aspettiamo che EGERIA avrà un notevole impatto sia sulla qualità che sulla quantità di Progetti nazionali e internazionali. 6.9 In caso di IR localizzata all estero e previsto un contributo in kind rivolto all utenza scientifica? (strumentazione, stazioni sperimentali, outstations italiane) strumentazione NOTE: EGERIA è una IR localizzata presso ENEA, Centro Ricerche Frascati 7. ASPETTI SOCIO-ECONOMICI 7.1 La proposta di IR prevede opportunità di addestramento e trasferimento tecnologico verso il territorio? Spiegazioni/commenti: EGERIA è già stata (e sarà ancora) utilizzata per addestrare personale che si è inserito in PMI nazionali, ad esempio presso la Media Lario srl e in industrie come la El.En. SpA. 7.2 La proposta prevede partenariati nazionali/internazionali per le diverse fasi di realizzazione e conduzione della IR?

6 Page 6 of 10 Spiegazioni/commenti: EGERIA è una facility già funzionante, da potenziare. La conduzione di EGERIA è gestita da personale tecnico ENEA altamente specializzato. Il partenariato viene considerato ogni qual volta ci siano partner in grado di migliorare/estendere le caratteristiche della sorgente EGERIA e/o delle sue applicazioni. 7.3 Sono previsti meccanismi di associazione di altri potenziali partner in una fase successiva? Spiegazioni/commenti: Si, meccanismi di associazione in fasi successive sono auspicabili, e i dettagli operativi su questo aspetto sono in fase di ulteriore approfondimento dai vertici ENEA. 7.4 La IR individua ulteriori obiettivi di tipo socio-economico? Spiegazioni/commenti: Si. Presso EGERIA si sono formati professionalmente molti giovani laureandi e laureati in seguito assunti da industrie nazionali e Centri di ricerca pubblici. Inoltre, la richiesta di coatings e substrati ottici riflettenti nello spettro compreso tra EUV - raggi X molli ha già stimolato la crescita tecnologica di PMI nazionali nel settore di riferimento (ad esempio, Media Lario Technologies). NOTE: 8. ASPETTI FINANZIARI E TERRITORIALI 8.1 Indicare la valutazione dei costi della IR inclusivi di costruzione, funzionamento e decommissioning. Gran parte della struttura di EGERIA è stata realizzata e la facility è operativa. I costi di manutenzione e funzionamento limitati ai materiali di consumo sono di circa (novantamila) euro/anno. Qui si propone un potenziamento della parte di ottiche di trasporto nello spettro EUV (lunghezza d'onda 13,5 nm) e di proiezione sul wafer per completare la parte relativa alla litografia EUV allo scopo di ridurre la dimensione di pattern su wafer-fotoresist molto aldisotto dei 100 nm di risoluzione, ad un livello di interesse per un test-bed pre-industriale. Il costo di tali ottiche è pari a circa 1, (un milione) di euro. Per quanto concerne gli eventuali costi di decommissioning, questi non sono significativi in quanto EGERIA, per scelta di progetto, è composta da materiale inventariabile (camere da vuoto, pompe, sistemi laser, sistemi di allineamento) facilmente utilizzabile in altri apparati sperimentali. 8.2 I costi dichiarati della IR riguardano la configurazione massima oppure un suo sotto-insieme iniziale da incrementare successivamente? (investimento iniziale e successivi costi di sviluppo e completamento)

7 Page 7 of 10 L attuale struttura di EGERIA può essere considerata un insieme iniziale autoconsistente che potrà, richiesto dall utenza, essere potenziato e completato. In quest ultimo caso, i costi dipendono dai componenti aggiuntivi richiesti. I costi dichiarati nel punto precedente si riferiscono alla configurazione massima per inserire la facility nelle applicazioni litografiche in nano-elettronica e nano-patterning in biologia. 8.3 La proposta contiene un piano finanziario con copertura realistica delle spese? C è già un piano di supporto finanziario espresso a livello istituzionale? La struttura portante di EGERIA è già stata realizzata. I costi di manutenzione e funzionamento possono essere coperti da introiti derivanti da commesse interne/esterne e da partecipazione a Progetti. Al momento, non è previsto un supporto finanziario interno ENEA per il potenziamento della facility. 8.4 Quali fasi del progetto sono eventualmente già finanziate e con quale schema di contribuzione in presenza di più partners? La realizzazione di EGERIA è stata finanziata negli ultimi anni da diversi attori in differenti contesti: AdP ENEA-MAP, Progetto FIRB EUV-L, Progetto integrato More Moore in ambito del VI PQ. Il finanziamento complessivo già ricevuto per realizzare l infrastruttura EGERIA è valutabile intorno ai 2, (due milioni ottocentomila) euro. Il potenziamento con le ottiche di trasporto EUV e proiezione di pattern nanometrici sul target (wafer in nanoelettronica, cellule in nanobiologia) dal costo di circa un milione di euro, non ha copertura finanziaria, attualmente. 8.5 La valorizzazione del sito (per es. IR preesistenti) è rilevante ai fini della realizzazione della nuova IR? NO 8.6 La dimensione dei costi del progetto merita o necessita di supporto finanziario a livello EU? Se sì, è necessario un approccio Pan-Europeo? Spiegazioni: 8.7 Esiste la possibilità di un recupero finanziario se la IR va a sostituirne o a migliorarne una già esistente, della stessa tipologia? NO Spiegazioni: 8.8 È stata esplorata la possibilità di utilizzare Fondi Strutturali? NO 8.9 È stata valutata la possibilità di proporre la nuova IR per la roadmap ESFRI (impatto pan-europeo)? 8.10 La IR è già prevista nella strategia di un Ente o Consorzio o ATI italiani o

8 Page 8 of 10 internazionali? Se Sì, indicare l'ente o il Consorzio o l'ati: EGERIA è una facility inserita nel Piano triennale ENEA È stata esplorata la possibilità di concorso finanziario regionale? NO 8.12 Valutazione del ritorno socio/economico territoriale della IR Nell ambito della Regione Lazio, una ricaduta socio-economica degli esperimenti effettuati con EGERIA potrà forse venire da una potenziale collaborazione con Selex (Finmeccanica) sui sistemi di sicurezza watermarking, di notevole interesse industriale. In ambito Nazionale, la ricaduta potrà venire dalle collaborazioni già instaurate con PMI e Università di cui ai punti 4.4 e 7.1 e da collaborazioni con Tecnotessile SpA (Prato) e Firenze-Tecnologia (Camera Commercio di Firenze) nel campo della tracciabilità di marchi originali. Queste collaborazioni possono essere foriere di assunzioni di personale neolaureato e acquisizione di finanziamenti da commesse e Progetti Europei e Nazionali Valutazione del ritorno industriale della IR Il ritorno industriale di EGERIA è atteso essenzialmente in due settori: microelettronica di consumo e homeland security. In campo micro- e nano-elettronico l impatto potrà essere valutato compiutamente dopo l allestimento del sistema di proiezione di pattern submicrometrici su fotoresist irraggiati nell EUV. Nel campo della fotonica applicata alla sicurezza e in particolare alla tracciabilità di marchi originali tramite tecniche di watermarking sono già in corso contatti con industrie di Prato, Firenze e Milano per partecipare a bandi Europei. Oltre ai citati ritorni industriali, va valutato il notevole impatto scientifico dato da esperimenti di elevata qualità a beneficio della comunità scientifica nazionale, parzialmente menzionati nel punto Valutazione dell impatto formativo di ricercatori/tecnici/ingegneri/gestionali della IR EGERIA è stata ed è tuttora soggetto di tesi di laurea per le facoltà di Fisica e Ingegneria Elettronica di varie Università di Roma e Firenze. Negli ultimi tre anni presso EGERIA si sono professionalmente formati quattro Laureati in Fisica e Ingegneria elettronica successivamente assunti presso PMI, Università ed Enti menzionati nei punti 7.1 e La proposta prevede la partecipazione a IR localizzate all estero? Sono stati valutati i possibili contributi in-kind, il ritorno industriale, scientifico e formativo? Al momento, no. Tabella Costi

9 Page 9 of 10 Costi Strategia di finanziamento Costo Fase Preparatoria Costo Fase di Costruzione Costo Operatività Annua (incluso supporto utenti) Costo Chiusura e Smantellamento 200,00 Frazione già spesa o impegnata: 200,00 3,80 Impegnati al 75% Questo costo totale si riferisce per 2, di euro alla quota parte dei finanziamenti già ricevuti, e per 1, di euro al costo delle ottiche mancanti alla riproduzione di pattern nanometrici per applicazioni in nanoelettronica e nanobiologia. 140,00 Questo costo si compone di 90,000 euro per consumo e manutenzione, e di 50,000 euro per il supporto di dodici utenti/anno 0,00 Non si applica, come spiegato al punto Scala temporale prevista per la progettazione e la costruzione, inizio attività con utenti, periodo di operatività e chiusura/smantellamento Fase Preparatorio Completata al 100% Fase di Costruzione Completata al 75%. Periodo di Attività Smantellamento Non si applica (vedi punto 8.1) NOTE: La fase di costruzione completa al 75% si riferisce alla configurazione massima, inclusiva di ottiche per proiettare pattern nanometrici su wafer o cellule. L'inizio delle attività di EGERIA si riferisce convenzionalmente al momento in cui le prestazioni hanno raggiunto il 50% di quelle massime previste da progetto. 10. Indicare la persona di riferimento del progetto e sue coordinate Cognome DI LAZZARO Nome PAOLO Ente di appartenenza Ente per le Nuove tecnologie, per l'energia e l'ambiente dilazzaro@frascati.enea.it Telefono

10 Page 10 of