materiali e tecnologie

Laser e vetro: un’"alleanza"
che crea computer quantistici
(e micro-aghi per curare gli occhi)

Parla Nicoletta Casanova, fondatrice dell’ormai ex-startup Femtoprint e vicepresidente di AITI (Associazione Industrie Ticinesi). Tecnologie avanzate, in collaborazione con il Politecnico federale di Losanna

di Agnese Codignola

Quand’era bambina, i suoi genitori la chiamavano “terremoto”. Un nomignolo affettuoso che oggi risulta azzeccato, visto ciò che è riuscita a realizzare e continua a fare ogni giorno Nicoletta Casanova, ticinese di Lugano, Ceo di FEMTOprint, un’azienda nata come startup, e ormai solida realtà internazionale di una tecnologia molto avanzata, e in continua evoluzione. 

Già nella scelta dell’università Casanova opta per una facoltà non scontata per una ragazza: l’ingegneria civile al Politecnico di Zurigo (e, tra un esame e l’altro, pratica molti sport anch’essi poco scontati quali il parapendio). Subito dopo la laurea inizia a lavorare nel settore che aveva scelto, e cioè la scienza dei materiali applicata ai ponti, alle dighe, alle grandi infrastrutture, con un progetto nato in collaborazione con il Politecnico di Losanna (e con il sostegno di quella che allora era la CERS e oggi è Innosuisse), diventato start up, SMARTEC SA, come ricorda lei stessa: «A quel tempo eravamo pionieri di una tecnologia oggi utilizzata in tutto il mondo, quella dei sistemi di monitoraggio delle dighe, delle gallerie, dei ponti e così via basati su sensori a fibra ottica, che consentono di tenere sotto controllo in tempo reale le caratteristiche che rivelano le condizioni della struttura. In seguito, nel 2006, l’azienda è entrata a far parte di un gruppo canadese quotato in borsa e nel 2012 l’intero gruppo è diventato proprietà di una holding statunitense che, però, ne ha compreso l’importanza, e ha mantenuto in Ticino le attività a elevato valore aggiunto». 

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A quel punto, racconta Casanova, pensava di essere pronta per un periodo di vacanza di almeno un paio di mesi. I quali si sono ridotti a pochi giorni, perché “terremoto” non ha saputo resistere a una nuova sfida: quella della tecnologia laser per la microlavorazione del vetro. Spiega infatti: «Proprio in quel periodo mi hanno descritto le potenzialità del laser a femtosecondi nella lavorazione di micro-dispositivi 3D in vetro, emerse in un progetto europeo, e non ho saputo resistere: mi sono lanciata in una nuova avventura, cioè fondare un’altra startup, la FEMTOprint di Muzzano». 

La tecnologia su cui si basa la realizzazione di strumenti miniaturizzati che sono molto più diffusi di quanto ci si potrebbe aspettare, e che vantano alcune caratteristiche chimico-fisiche davvero uniche, come chiarisce la stessa Casanova, è basata appunto su laser a femtosecondi (da cui il nome), che generano impulsi a bassa potenza ma a frequenza altissima. In questo modo rendono possibile la lavorazione monoblocco del materiale di partenza, il vetro appunto, dall’interno, senza bisogno di produrre elementi singoli da assemblare in un secondo momento, condizione che presenta sempre delle criticità: di fatto, il vetro viene modificato nel suo volume, dove il laser plasma l’elemento che si vuole realizzare. In un passaggio successivo il tutto viene immerso in una soluzione chimica nella quale il contorno dell’oggetto si stacca, liberando lo stesso dal blocco iniziale. Tutto ciò permette di realizzare dispositivi con molteplici funzioni, come spiega l’ingegnera: «Dalle componenti per l’orologeria ai dispositivi medici impiantabili come i pacemaker (il vetro è del tutto biocompatibile), dalle lenti per endoscopi ultravanzati ai dispositivi microfluidici per la crescita degli organi o per la diagnostica (si pensi, per esempio, alle analisi ottenute nei cosiddetti lab-on-a chip, cioè su piastre che, in superfici minuscole e partendo da una sola goccia di sangue, permettono di effettuare decine di indagini), fino ad arrivare ai computer quantistici, per i quali il vetro offre vantaggi specifici rispetto ad altri materiali in studio, tra i quali l’insensibilità ai campi magnetici». 

L’attività dell’azienda, che oggi dà lavoro a una quarantina di persone, ha inoltre qualcosa che negli ultimi anni è diventato sempre più centrale: la sostenibilità ambientale, e non solo come slogan di facciata o come operazione dei greenwashing. Spiega infatti Casanova: «La materia prima (in sintesi: la sabbia) è abbondante in tutto il pianeta (e una parte della ricerca riguarda proprio i diversi possibili silicati e i loro impieghi), il vetro è riciclabile all’infinito, e il laser lavora a bassa energia, per di più su prodotti piccoli e piccolissimi. Il bilancio finale, dal punto di vista del consumo di energia e dell’impatto ambientale della produzione, è molto positivo, così come lo è quello dei prodotti, e l’azienda è sempre alla ricerca di ottimizzazioni, da questo punto di vista».

Ma il lavoro di FEMTOprint è strettamente connesso anche a quello dei centri di ricerca, con i quali ci sono collaborazioni continue sia per verificare le idee dei ricercatori e realizzare i prototipi, sia per continuare a proporre nuovi prodotti e filoni di ricerca, in uno scambio continuo tra mondo della ricerca e mondo industriale che, come sottolinea più volte Casanova, in Ticino è particolarmente efficace e fecondo grazie a tutto l’assetto normativo, a Innosuisse e alle all’intero ecosistema che lo rendono possibile. 

Tra le iniziative sviluppate da FEMTOprint in collaborazione con il Politecnico di Losanna (EPFL), grazie anche al sostegno di Innosuisse, va ricordato il progetto SPOT,  per ottenere microscopici aghi di vetro che rispondono a un’esigenza importante della chirurgia oculistica: la cura dell’occlusione della vena retinica, che può causare una grave perdita della vista e colpisce circa 16 milioni di pazienti in tutto il mondo. L’ago di vetro è in grado di iniettare medicamenti nelle minuscole vene della retina, risolvendo l’occlusione con una precisione e una stabilità impossibile da ottenere con gli strumenti tradizionali.

Un altro progetto particolarmente avanzato, definito NEUROCHIP, è quello che permetterà - in collaborazione con il Natural and Medical Sciences Institute di Reutlingen (Germania) di valutare l’attività neuronale negli organoidi cerebrali 3D di derivazione umana (gli organoidi, lo ricordiamo, sono frammenti di organi ottenuti da cellule umane, che - fatti crescere in laboratorio con tecniche particolari - assumono una dimensione tridimensionale simile a quella dell’organo originale). Si potrà così potenziare la ricerca e lo sviluppo di farmaci per un’ampia gamma di malattie neurologiche, limitando sempre più i test sugli animali.

Parlavamo, poi, dei computer quantistici. L’Istituto per l’Elettronica Quantistica del Politecnico federale di Zurigo (ETH) collabora con FEMTOprint alla realizzazione di ion traps (trappole ioniche). Questi complessi dispositivi miniaturizzati sono in grado di isolare e imprigionare particelle in particolari stati quantistici, costituendo il supporto fisico per la realizzazione dei quantum bits (QuBits). I QuBits, a loro volta, sono l’unità di calcolo fondamentale su cui si basano i computer quantistici, la nuova generazione di dispositivi che rivoluzionerà il mondo con potenze di calcolo irraggiungibili dai computer classici.

La collaborazione e lo scambio con molte realtà svizzere e ticinesi ha reso Casanova una figura rilevante in tutto il settore: oltre a essere consigliera all’innovazione presso Innosuisse, oggi è vicepresidente di AITI (Associazione Industrie Ticinesi) e responsabile del progetto AITI up!, finalizzato proprio al sostegno delle startup e dei giovani imprenditori in generale. «Finiti i miei studi - conclude Casanova - pensavo che la scelta migliore fosse rimanere a Zurigo o andare altrove. Poi, in fondo un po’ per caso, sono tornata in Ticino, e ho capito quanto sbagliavo. Il Cantone mi ha dato tanto, e sostenere i giovani creativi e coraggiosi che si affacciano sul mondo dell’imprenditoria e dell’innovazione è un modo per restituire una piccola parte di ciò che ho avuto, e di contribuire, per quanto possibile, alla crescita e allo sviluppo di questo territorio. Che, oltretutto, mi permette di praticare lo sport che ha preso il posto del parapendio: l’aliante».