SCIENZE BIOLOGICHE E AMBIENTALI
DOTT.VASILEIOS ASCHONITIS
“Assessment of European eel (Anguilla anguilla L.) population collapse dynamics in the Comacchio lagoon using mathematical models and the role of global factors in population”.


Il Dott. Vasileios Aschonitis, ha conseguito nell’aprile 2016 il dottorato di ricerca in Biologia Evoluzionistica ed Ambientale dell’Università di Ferrara con il giudizio di “ottimo”. Il suo curriculum è “eccellente”. Con la sua forte volontà e fortissimo attaccamento al lavoro, è diventato un buonissimo giovane ricercatore. La sua produttività scientifica consta di 25 pubblicazioni censite. I suoi temi principali di ricerca riguardano applicazioni modellistiche e non a temi ecologici, anche legati alle emergenze ambientali del nostro periodo, quali cambiamenti climatici, declino/scomparsa delle specie, relazioni biodiversità e qualità ambientale, Servizi Ecosistemi e cambiamenti di uso del suolo. Il dott. Aschonitis, oltre che valente giovane ricercatore, è anche un serio lavoratore che benissimo si è integrato nel consolidato gruppo di ricerca diretto dalla sua mentore Professoressa Anna Fano. Queste qualità prese nell’insieme sono la motivazione per attribuire al Dr. Vasileios Aschonitis il Riconoscimento Copernico per i neo dottori di ricerca per tesi innovative nel settore delle Scienze Biologiche e Ambientali.

MEDICINA MOLECOLARE E FARMACOLOGIA
DOTT.SSA MARINA CAPECE
Accelerated tumor progression in mice lacking the ATP receptor P2X7.


La dottoressa Marina Capece si è particolarmente distinta, durante il triennio del dottorato, per l’alto livello scientifico della sua ricerca e per la qualità delle pubblicazioni. La Dr.ssa Marina Capece ha dimostrato, con la guida del suo tutor Prof. Francesco Di Virgilio, abilità di ricerca scientifica non comuni, unitamente al rigore metodologico e capacità organizzative. La dottoressa Capece si è inserita molto bene nel proprio gruppo di ricerca e ha mostrato di essere in grado di gestirsi anche nei confronti di diversi collaboratori interni ed esterni. Queste sue doti gestionali le hanno permesso al contempo di aprirsi ad altre importanti ricerche in collaborazione con altri colleghi sia senior che junior. La dottoressa Capece documenta con significative pubblicazioni scientifiche internazionali il suo ruolo chiave nel team di ricerca di cui ha fatto parte. Presi nell’insieme queste ricerche del settore Scienze Mediche rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 per tesi innovative alla Dott.ssa Marina Capece.

SCIENZE DELLA TERRA
DOTT.SSA D’ANTONE CARMELISA
“Assorbimento delle Terre Rare in piante di vite di terreni vulcani e carbonatici” che si distingue per attualità, importanza ed originalità.


La tesi consiste in uno studio geochimico degli elementi maggiori ed in tracce con particolare riferimento alle Terre Rare (REE) di succhi, bucce e semi di uve cresciute su di un suolo vulcanico o carbonatico rispettivamente dell’Etna e dell’Altopiano Ibleo.
La candidata in oggetto ha campionato per due anni i suoli e le uve prodotte da diversi cultivar nelle due diverse situazioni geo-pedologiche svolgendo le analisi geochimiche dei suoli e delle diverse componenti organiche dell’uva, riuscendo a riconoscere, anche tramite una analisi statistica, la provenienza dei succhi d’uva.
Questo studio è servito per conoscere la quantità di elementi in tracce che la pianta può assorbire in funzione del tipo di suolo, con evidenti ricadute anche per la salute umana nel caso in cui il terreno, per motivi naturali o antropici, risultasse particolarmente ricco di metalli nocivi. Vorrebbe poi individuare anche un rapporto costante tra concentrazione dell’elemento nel suolo e nell’uva per poterlo poi utilizzare anche come marker geochimico e geo-territoriale. E’ evidente anche in questo caso la ricaduta positiva in termini di tracciabilità del prodotto per il contrasto alla contraffazione dei prodotti Made-in-Italy.
Dal suo lavoro di Tesi sono in fase di stesura due lavori che saranno inviati a breve a riviste specializzate del settore. Presi nell’insieme queste ricerche del settore delle Scienze della Terra rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 per tesi innovative alla Dott.ssa D’Antone Carmelisa.

Abstract
In the age of food industry globalization, there is a brand-new problem related to the knowledge on food origin. The recent awareness of consumers has brought to the development of research for the determination of the geographic origin of food products in order to avoid any fraud. Over the last few years, there has been a significant growth in wine demand by new markets, like Asia and Sud America, and the growth of the request caused the conversion of big agricultural areas to vineyard. However, due to the soil quality and the local climatic conditions of the different geographical areas, the new vineyards might not be able to guarantee a high-level quality production. Therefore, it is fundamental to preserve the quality of the wine product and to define markers and parameters to help ensure consumers; for this reasons, many studies have been carried out to find a way to preserve the wine identity through the designation of origin.
As it is known, the chemical composition of wine is influenced by many factors such as grape variety, soil, climate, agricultural practices, wine making practices, transport, and storage (Marengo & Aceto, 2003; Spercovà & Suchànez, 2005). Provided that the factors influencing the wine features are multiple and difficult to analyze altogether, in this work we focused on the basic product of the wine, namely the grapevine, looking for the criteria useful for grape varieties identification. It has been shown, that the Rare Earth Elements (REEs) retain their distribution in the transition from soil to plants and can therefore be used as geographical markers in the food industry (Brown et al., 1990; Tyler, 2004). Although the concentration of trace elements and REEs in plant, is very low, they play a fundamental role as a source of information. The plants absorb the REEs in a selective way: some parts of the plant such as the roots and the leaves absorb most of the REEs, whereas the absorption in the stem is minor, and it even decreases in the fruits (Censi et al., 2014).
In the frame of the present research, we chose two areas located in Sicily, and in particular in the Hyblean Plateau (SE Sicily) and at the Mt. Etna (Eastern Sicily). We selected three wineries: Avide, Cos, and Don Saro, respectively. These agricultural companies sit on different soils, since Avide and Cos vineries occur on carbonate soil, whereas Don Saro on volcanic soil.
Related to the rock that crops out, the content of REEs in soils is very different; besides, the different climatic conditions affect the absorption of these elements by the vine plants.
In this work, we highlighted how different cultivars can absorb REEs in different amounts and how to use REEs as a discriminating tool; at the same time, our aim was to investigate how the climatic factors and soil can affect the REEs absorption.

The content of REEs in soil is linked to the origin of the parent rocks and reflects their mineral composition. Usually, low concentrations are found in sandy soils, whereas there are relatively high concentrations in clay-rich soils. Trace element concentrations significantly differ among the soil groups and geographic regions (Sumner, 2000).
Until the last decades, poor attention was paid to the content of REEs in plants and to their physiological functions. One of the first studies done by Robinson et al. (1958), linked the REEs concentrations in the leaves of hickory trees and in the soil. Laul et al. (1979) evidenced that the relative REEs abundances in plants and soils are strictly correlated and that the absorption of REEs by plants depends also by the plant species.

The areas selected, are located in eastern Sicily. The first area is located at the feet of Mt. Etna, whereas the second area sits in the Hyblean Plateau, a carbonate platform located in the southeastern Sicily. In the first area, the choice fell on the vineyard of Don Saro, located in Linguaglossa, in the eastern flank of Mt. Etna. In the second area two vineyards were selected, few kilometers away from each other: the Avide wineries and the COS vineyard, both located in the municipality of Comiso (Ragusa).

We have chosen 4 white grape (Carricante, Grecanico, Ansonica, and Moscato) and 6 red grape cultivars (Cabernet, Sauvignon, Frappato, Merlot, Nerello Cappuccio, Nerello Mascalese, and Nero d’Avola).
The analyzed cultivars include both autochthonous and allochthonous grape varieties. The autochthonous varieties are Inzolia, Carricante, Grecanico, Moscato, Frappato, Nerello Cappuccio, Nerello Mascalese, and Nero d’Avola, whereas the selected autochthonous grape varieties are Cabernet Sauvignon and Merlot, both of French origin and characterized by high adaptability to different climatic and lithological conditions.

In the two studied areas, samples of soils, rocks and plants were collected in the years 2013 and 2014.
31 soil samples were collected on May 2013 and ,their position were accurately georeferenced using a GPS device. The first 10 cm of the soil were excised and the sample (500 g) was collected, at a depth between 10 and 20 cm and then stored in a refrigerator in signed and sealed plastic bags.
17 rock samples were collected in the two areas; 7 were representative of rocks outcropping in Don Saro winery whereas 10 of those outcropping in the areas of the Avide and COS wineries (between Acate and Chiaramonte towns).

The plant samples were collected during the harvest period. The samples of grapes were manually collected by clippers, placed into sterile bags and then frozen. The breakdown of samples was done in the geochemistry laboratory of the Department of Biology, Geology and Environment at the University of Catania. The thawed grape was subjected to washing with MilliQ water. The samples obtained for each year were treated according two different methods, that were then compared. For the samples collected in 2013, the berries were divided into juice and residues by centrifugation. For the samples collected in 2014,,skins and seeds were separated before obtaining the juice by centrifugation. Moreover, in 2014, samples of grapevine leaves were also collected at the beginning of May i.e., before the leaves were subjected to any type of treatment. Leaves sample were detached from the branches, weighed and washed with MilliQ water. The leaves were placed in a stove at 70 °C for 48 hours according to the Zhang & Shan (2001) procedure and, once dried, they were milled in an agate mortar.

X-ray fluorescence (XRF) was used for the determination of major, minor and trace elements of rocks and soils, whereas Mass-Inductively Coupled Plasma Spectrometry (ICP-MS) was used either for inorganic and organic samples (juices, residues, skins, seeds and leaves) to determine trace and ultra-trace elements. For XRF analyses, samples were prepared into tablets of pressed powder, whereas for ICP-MS analyses, samples were prepared as described in the following chapters.
ICP-MS analyses were carried out with the spectrometer X series, Thermo Electron Corporation, equipped with CCT® (Collisional Cell Tecnology) at the department of Physics and Earth Sciences of the University of Ferrara. The inorganic and organic samples were dissolved with a mixture of strong acids and/or oxidants according to the method of “wet digestion” (also known as “ acid digestion”) described in Chao & Sanzalone (1992) and Pepi et al. (2016), respectively. The dissolution procedure which is made use for juice samples is the same used by Pepi ad al. (2016), while as regards the skin, seeds and leaves samples have been applied variants of the procedure, both the amount of sample, both on the amount of acid that the author has used for the dissolution of the residue.

In the present work, the REEs functionality was investigated in order to assess whether they can be used as territorial markers also to prevent counterfeiting of a wine and its territorial brand.
The ICP-MS results, obtained from soil and rock samples, were normalized to the average Upper Crust composition (Rudnick & Gao, 2003), whereas the organic samples were normalized to the average concentration of their related soils.

As expected the soils of the two study areas evidenced extremely different compositions. The soil from Mount Etna, is characterized by lower SiO2 content than soil of Hyblean Plateau area. As regards TiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, Na2O, and P2O5 contents, soil of in the Etnean area have higher values than soils of the Hyblean Plateau.
Mt. Etna soil are andosols, derived from volcanic parent rocks and resulted richer in REEs, especially LREEs. The normalized patterns of REEs evidenced a positive europium anomaly, which is of primary derivation due to plagioclase content of the parent rock.
The Hyblean Plateau soils are carbonate soils with a terrigenous component; the REEs content was lower than the values measured in the Etna soils and a clear fractionation between LREE, HREE, and MREE was not evident. The positive europium anomaly is due to the terrigenous component, whereas the negative anomaly of cerium is typical of carbonate rocks.

The measured concentrations of REEs in the organic component of grapevine plants were different depending on the part of the plant considered. Indeed leaves showed higher REEs contents, followed by juices, residues, skins, and lastly by seeds.
The climatic conditions affected the absorption of REEs by plants; indeed, by relating the average REEs absorbed by the plant to the average REEs concentration of soil, it was clear that the plants growing in arid climatic conditions of the Hyblean Plateau absorb the REEs from the soil at a greater extent compared to plants raised in the temperate climate of the Mt. Etna wineries.
When comparing the plants grown in the same winery, it was been noticed that the absorption varied slightly according to the type of grape, since some types of grapevine varieties facilitate the absorption of certain elements than others, especially as regards the LREEs.
The next step was to compare the same type of cultivars, raised in different environments; this comparison showed very significant differences on the absorption of REEs. The concentrations of REE of two types of cultivars (Merlot and Inzolia) are compared, plants grown in the Hyblean carbonate soil (COS winery) showed higher concentrations in REEs than those grown in the Etnean volcanic soil (Don Saro winery). The comparison showed that, depending on the REEs content, it is possible to distinguish the provenance area.
A statistical approach was carried out for further discrimination. The approaches used are Box Plots, Principal Component Analysis (PCA), and Linear Discriminant Analysis (LDA). The statistical approaches, either confirmed the previous statement and added some new information. In fact, for the organic samples (i.e., leaves, juice, residues, skins, and seeds) the soil type resulted clearly distinguishable on the basis of LREEs contents.
The PCA, allowed to better distinguish between the two types of soils, whereas the LDA allowed to distinguish the vineyard provenance of the organic grapevine samples. Among the organic samples, the best discrimination resulted from leaves and juices, which had the highest REEs content. The differences among the various cultivars were also highlighted, discerning among cultivars grown in different environments.

CONCLUSION
The many results can be summarized as follows:
i) the various parts of the plant uptake the REEs differently; The higher concentrations resulted in leaves followed by juice, skins, residues and, finally, in seeds;
ii) the uptake of REEs is higher in plants growing in an arid climate conditions than those growing in a temperate climate;
iii) the plants growing in the same environment show slight differences in the uptake of some elements, according to the type of grape;
iv) the same grape growing in different soil types shows differences in the uptake of REEs allowing to identify identify their provenance.

The results of this research should be extended to other types of terrain and vineyards in other regions to observe differences due to the climate as well as to the soil type; moreover, a database should be created and used to establish an unique geographical territoriality of food products.

REFERENCES
Brown, P.H., Ratheien, A.H., Graham, R. D., Tribe, D.E. (1990): Rare earth elements in biological system. In: “Handbook on the physics and chemistry of rare earth” K.A. Gscheider Jr. & L-R. Eyring eds 13, 423-452.. Elsevier (Amsterdam).
Censi, P., Saiano, F., Pisciotta, A., Tuzzolino, N. (2014): Geochemical behaviour of rare earths in Vitis vinifera grafted onto. Sci. Total Environ. 473-474, 597–608
Chao, T.T. & Sanzolone, R.F. (1992): Decomposition Techniques. J. Geochem. Explor., 44, 65-105.
Laul, J.C., Weimer, W.C., Rancitelli, L.A. (1979): Biogeochemical distribution of Rare Earth Elements and other trace elements in plants and soils. Phys. Chem. Earth, 11, 819-827.
Marengo, E. & Aceto, M. (2003): Statistical investigation of the differences in the distribution of metals in Nebbiolo-based wines.- Food Chem.,81, 621-630.
Pepi, S., Coletta, A., Crupi, P., Leis, M., Russo, S., Sansone, L., Tassinari, R., Chicca, M., Vaccaro, C. (2016): Geochemical characterization of elements in Vitis Vinifera cv. Negroamaro grape berries grown under different soil managements – Environ. Monit. Assess., 188, 211, DOI 10.1007/s10661-016-5203-9.
Robinson, W.O., Bastrom, H., Murata, K.J. (1958): Biochemistry of Rare-Earth Elements with particular reference to hickory trees. Geochim. Cosmochim. Ac., 14, 55-67.
Rudnick, R.L. & Gao, S. (2003): Composition of the continental crust. In: “The Crust” R.L. ed., Treatise on Geochemistry, 3, 1-64, Elsevier.
Spercovà, J. & Suchànez, M. (2005): Multivariate classification of wines from different Bohemian region (Czech Republic). Food Chem., 93, 659-663.
Sumner, M.E. (2000): Handbook of soil science. CRC Press LLC, 2148 p.
Tyler, G. (2004): Rare Earths Elements in soil and plant systems. A review.- Plant. Soil., 247, 191-206.
Zhang, S. & Shan, X.Q. (2001): Speciation of rare earth elements in soil and accumulation by wheat.- Environ. Pollut., 112, 395-405.

SCIENZE CHIMICHE
DOTT. NICOLA DALLE CARBONARE
Surface and interface modification of nanostructured hematite for solar water splitting


L’attività di ricerca del Dott. Nicola Dalle Carbonare si è orientata allo studio e alle modifiche interfacciali di fotoelettrodi di ematite nanostrutturata da impiegarsi in celle fotoelettrochimiche per la scissione dell’acqua. L’ematite è un materiale facilmente sintetizzabile in forma cristallina o nanocristallina da precursori a basso costo ed estremamente abbondanti ed ha un gap energetico atto all’assorbimento di una porzione ampia dello spettro visibile. α-Fe2O3 sarebbe quindi un materiale elettrodico ideale per processi fotoelettrochimici basati sull’eccitazione diretta del proprio gap, se non fosse fortemente limitata da sfavorevoli processi cinetici di separazione di carica.
La ricerca del Dott. Dalle Carbonare ha contribuito a chiarire diversi aspetti delle dinamiche di separazione di carica in giunzioni ematite/elettrolita e a proporre successivamente modifiche interfacciali migliorative, effettuate mediante approcci chimici facilmente scalabili, che includono l’applicazione di originali catalizzatori di trasferimento di carica, l’introduzione di underlayer buffer sul contatto ohmico e la modifica post-sintetica dell’ematite con precursori di Ti(IV) in grado di incrementare l’estrazione di lacune. Il successo di questi approcci, che hanno generalmente comportato significativi miglioramenti rispetto alle proprietà di base del materiale, è dimostrato dalla pubblicazione di numerosi contributi su riviste internazionali di ambito chimico-fisico e di scienza dei materiali. Presi nell’insieme questi aspetti innovativi nel settore delle Scienze Chimiche rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 al Dott. Nicola Dalle Carbonare.

Abstract
Il 12 Dicembre 2015, a seguito della Conferenza di Parigi sui Cambiamenti Climatici, l’Unione Europea si è impegnata a ridurre del 40% le proprie emissioni di CO2 in atmosfera entro il 2030, per scongiurare un innalzamento della temperatura media terrestre oltre i 2° C, catastrofico per l’intero ecosistema terrestre. Dato che oltre il 90% di tali emissioni è originato dall’utilizzo di combustibili fossili (petrolio, gas naturale e carbone), l’obbiettivo proposto non può prescindere da una riduzione drastica dell’utilizzo di tali risorse, che, ad oggi, rappresentano tuttavia la nostra primaria fonte energetica. Per far fronte alla crescente domanda globale di energia, spinta dallo sviluppo economico e dal continuo incremento della popolazione mondiale, limitando allo stesso tempo l’emissione di gas serra, è necessario quindi concepire un nuovo modello economico e sociale basato sull’utilizzo di alternative fonti energetiche pulite e rinnovabili. Tra le varie a nostra disposizione (vento, acqua, geotermico), il sole rappresenta sicuramente la riserva energetica più ampia ed equamente distribuita sull’intera superficie terrestre, sufficiente per sostenere l’intera domanda energetica mondiale. La tecnologia fotovoltaica, ampiamente diffusa, permette di generare corrente elettrica a seguito dell’assorbimento della radiazione solare, che deve però essere utilizzata istantaneamente o immagazzinata in batterie o accumulatori. Un approccio alternativo e potenzialmente più efficace è rappresentato dal solar water splitting che, ispirandosi al processo naturale della fotosintesi, impiega la radiazione solare per indurre la scissione dell’acqua nei suoi componenti ottenendo così idrogeno molecolare, specie con un’altissima densità di energia per massa e la cui combustione genera, come unico prodotto di scarto, acqua.
Negli ultimi quattro decenni si è assistito ad una straordinaria accelerazione nella razionalizzazione delle proprietà chimico‐fisiche di materiali semiconduttori su cui si basano sistemi fotoelettrochimici
adibiti alla conversione della luce solare in energia chimica all’interno del legame tra due atomi di idrogeno, offrendo la possibilità aggiuntiva di immagazzinare e trasportare tale combustile. Sin dai primi esperimenti di fotolisi, gli ossidi metallici sono stati i protagonisti di tali dispostivi, grazie alla loro eccellente stabilità in soluzioni acquose e alla possibilità di ottenere facilmente morfologie nano‐strutturate che hanno garantito un notevole incremento in termini di assorbimento della radiazione luminosa e di capacità catalitiche nei confronti delle reazioni di riduzione ed ossidazione dell’acqua. La possibilità di produrre idrogeno a partire dall’ acqua senza la necessità di utilizzare alcuna fonte aggiuntiva di energia esterna rimane una delle sfide più ambiziose a cui la comunità scientifica deve rispondere, stimolata dal sogno di poter sviluppare una società che utilizzi idrogeno come fonte energetica primaria. Nel corso del suo Dottorato di Ricerca, lo studente ha studiato le dinamiche di trasferimento di carica di elettrodi di ossido ferrico modificati con strutture sia amorfe che cristalline a base di ferro utilizzando, per la caratterizzazione, principalmente tecniche elettrochimiche sia in corrente continua che alternata, affiancate da spettroscopie di superficie e laser per una completa descrizione delle proprietà catalitiche. L’ossido ferrico è un materiale notoriamente impiegato per la foto‐ossidazione dell’acqua, anche se le sua scarse capacità di condurre e trasferire carica richiedono l’applicazione di un potenziale esterno. Utilizzando materiali non nocivi ed economici e semplici procedure in soluzione per la preparazione dei campioni e per le successive modifiche, è stato possibile migliorare le prestazioni degli elettrodi sia in termini di foto‐correnti generate che di stabilità, razionalizzando al contempo aspetti meccanicistici coinvolti nei processi di trasferimento di carica responsabili dell’ossidazione dell’acqua. Nicola ha svolto la ricerca in maniera autonoma nel corso del suo Dottorato, acquisendo varie competenze data la molteplicità degli aspetti e delle tecniche utilizzate per la realizzazione del suo progetto. I risultati sono stati pubblicati in diverse riviste di settore e presentati in congressi sia nazionali che internazionali.

SCIENZE DELL’INGEGNERIA
DR.SSA ANNALISA FORTINI
“Functional characterization of thermally activated shape memory alloys for innovative adaptive structures”


L’attività di dottorato della Dott.ssa Annalisa Fortini ha riguardato l’analisi del comportamento a memoria di forma di lamine NiTi utilizzate come elementi attivi all’interno di strutture funzionali. La ricerca è stata focalizzata sullo sviluppo e la caratterizzazione sperimentale di un innovativo concetto di pala a geometria variabile, ideata per ventilatori assiali di macchine movimento terra. La caratterizzazione termica del materiale a memoria di forma ha permesso di ottimizzare i parametri di trattamento termomeccanico di memorizzazione della forma (temperatura, tempo e grado di deformazione). Per l’analisi del grado di recupero della forma è stata studiata l’evoluzione del valore percentuale all’aumentare del numero di cicli di attivazione. Lo studio ha previsto dapprima la progettazione e realizzazione di una struttura funzionale costituita da una lamina collocata all’interno di una matrice polimerica e successivamente la realizzazione di un prototipo di pala a geometria variabile. Mediante l’impiego di una galleria del vento dedicata è stato possibile studiare le modifiche della forma. I risultati sperimentali hanno evidenziato le potenzialità di un sistema di controllo passivo basato sull’impiego di leghe a memoria di forma che producendo modifiche della geometria palare ne migliorano il comportamento aerodinamico.
I risultati delle ricerche svolte dalla Dott.ssa Fortini sono stati presentati a convegni nazionali ed internazionali e pubblicati su riviste scientifiche di rilevanza internazionale.
Presi nell’insieme questi aspetti innovativi nel settore dell’Ingegneria Industriale rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 alla Dr.ssa Annalisa Fortini.

SCIENZE CHIMICHE
DOTT. FEDERICO RONCONI
Preparation and Characterization of Photoelectroactive Substrates for Water Splitting and Hydrogen Production


L’attività di ricerca del Dott. Ronconi è stata orientata allo studio e all’ottimizzazione di sistemi molecolari applicati su elettrodi semiconduttori da utilizzare nell’ambito della fotosintesi artificiale, in particolare per la scissione foto-indotta dell’acqua allo scopo di ottenere facilmente idrogeno a basso costo.
Come è ormai ben noto, l’approvvigionamento energetico, evitando ingenti danni ambientali, rappresenta la più importante ed attuale sfida nel campo scientifico, tecnologico e sociale. Le risorse fossili continueranno a giocare ancora un grosso ruolo nell’immediato futuro, ma il loro costo è destinato a crescere, mentre la loro disponibilità a calare.
Analizzando il livello di maturazione tecnologica raggiunto finora dall’uomo, risulta evidente che l’utilizzo di combustibili puliti, ottenuti da fonti rinnovabili, sarà determinante per soddisfare la “sete” energetica mondiale. In questo scenario la fotosintesi artificiale, tramite la conversione dell’energia solare in carburanti, potrebbe costituire la soluzione a questo problema. Tra i “combustibili solari” l’idrogeno è il candidato ottimale, essendo ricavato dell’acqua che a sua volta ne è il prodotto di combustione, in un ciclo continuo sostenibile non inquinante.
Lo studio condotto dal Dott. Ronconi, nel campo della fotochimica, fotoelettrochimica e fotocatalisi, è perciò di elevato spessore scientifico ed ha portato all’ottenimento di interessanti risultati, alcuni dei quali già pubblicati su importati riviste internazionali.
Presi nell’insieme questi aspetti innovativi nel settore delle Scienze Chimiche rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 al Dott. Federico Ronconi.

Abstract
La tesi ha come oggetto lo studio e l’ottimizzazione di sistemi molecolari applicati su elettrodi semiconduttori da utilizzare nell’ambito della fotosintesi artificiale, in particolare per la scissione foto-indotta dell’acqua allo scopo di ottenere facilmente idrogeno a basso costo. Seguono una breve introduzione all’argomento, la descrizione del lavoro svolto e dei risultati ottenuti.

LA SITUAZIONE ENERGETICA ATTUALE E I COMBUSTIBILI SOLARI
L’approvvigionamento energetico, evitando ingenti danni ambientali, rappresenta un’importante tematica nel campo scientifico, tecnologico e sociale, a tutt’oggi molto dibattuta. Le risorse fossili continueranno a giocare ancora un grosso ruolo nell’immediato futuro, ma il loro costo è destinato a crescere, mentre la loro disponibilità a calare. Analizzando il livello di maturazione tecnologica raggiunto finora dall’uomo, ancora maggiormente improntato sull’utilizzo di carburanti sia nei mezzi di locomozione che per il riscaldamento, risulta evidente che l’utilizzo di combustibili puliti (a basso impatto ambientale) ottenuti da fonti rinnovabili sarà determinante per soddisfare la “sete” energetica mondiale. In questo scenario la fotosintesi artificiale, tramite la conversione dell’energia solare in carburanti, potrebbe costituire la soluzione a questo problema. Tra i “combustibili solari” l’idrogeno è il candidato ottimale, essendo ricavato dell’acqua che a sua volta ne è il prodotto di combustione, in un ciclo continuo sostenibile non inquinante. Attualmente il modo più semplice ed economico per ottenere la scissione foto-indotta dell’acqua prevede l’uso di dispositivi a base di elettrodi semiconduttori.
La funzionalizzazione di tali elettrodi con molecole opportune, aventi ciascuna il proprio ruolo (cromoforo – sistema a separazione di carica – catalizzatore), come nei sistemi supramolecolari naturali, rappresenta la via più versatile per vincere le limitazioni cinetiche e termodinamiche di tali dispositivi, e migliorarne così le prestazioni.

IL LAVORO DI RICERCA
Il lavoro svolto nel dottorato di ricerca ha riguardato lo studio e l’ottimizzazione di elettrodi semiconduttori funzionalizzati con sistemi molecolari cromoforo-catalizzatore. In questo tipo di configurazione, sotto irraggiamento solare simulato, entrambe le specie interagiscono tra loro sinergicamente, per attivare i processi di trasferimento elettronico necessari alla fotosintesi artificiale. Quello che si ottiene con questo tipo di elettrodi è l’ossidazione dell’acqua all’interno di una cella fotoelettrochimica, mentre l’idrogeno viene sviluppato al controelettrodo non illuminato.
Oltre al lavoro di sintesi compiuto per ottenere i sistemi oggetto di studio, alcuni dei quali in collaborazione con altre università, sono stati tentati diversi approcci per funzionalizzare le interfacce ibride, le quali sono poi state caratterizzate tramite esperimenti spettroscopici, elettrochimici e fotoelettrochimici. In particolare sono stati studiati:
1) Una nuova diade cromoforo-catalizzatore a base di rutenio per la sensibilizzazione di fotoanodi di biossido di titanio.
2) Il co-adsorbimento contemporaneo di indipendenti unità, cromoforica (perilene bis-immide) e catalizzatrice (nanoparticelle di biossido di iridio), non legate tra loro, per la sensibilizzazione di fotoanodi di triossido di tungsteno. Risultati interessanti sono stati raggiunti, nella stessa configurazione semiconduttore-cromoforo, anche con un catalizzatore molecolare anionico (poliossometallato di rutenio), ottenendo prestazioni comparabili a quelle riportate in letteratura da altri gruppi di ricerca, con identici o simili catalizzatori.
3) Le dinamiche di trasferimento di carica, su substrati di biossido di titanio e di biossido di stagno, da parte di un nuovo colorante polipiridinico fosfonato a base di rutenio, progettato e sintetizzato per foto-generare buche altamente ossidanti per la scissione dell’acqua.
4) L’uso della deposizione laser-pulsata (PLD) come valido metodo di sintesi di nano-strutture amorfe di ossido ferrico (abbondante ed atossico), da utilizzare come catalizzatore per la funzionalizzazione di substrati conduttivi altamente efficienti nell’ossidazione elettrochimica dell’acqua.
Data la varietà dei sistemi studiati e dei metodi di caratterizzazione utilizzati, il lavoro di tesi ha comportato l’acquisizione e l’implementazione da parte del Dott. Ronconi di un’ampia gamma di metodologie chimico-fisiche avanzate, che vanno dalla sintesi organica ed inorganica (ossidi semiconduttori e complessi metallorganici), alle metodologie spettroscopiche (di assorbimento ed emissione), elettrochimiche e fotoelettrochimiche, sia stazionarie che risolte nel tempo.

TECNOLOGIA DELL’ARCHITETTURA
DOTT. SHAHRYAR HABIBI
Smart Workplace Micro-Climatization and Real-Time Digitalization Effects on Energy Efficiency Based on User Behavior


La previsione di sistemi intelligenti di gestione energetica degli edifici – in particolare nei luoghi di lavoro – e l’impiego dei Building Information Modeling in abbinamento a sistemi di sensori e sistemi di gestione intelligenti (IMSS), rappresentano oggi strumenti innovativi al servizio del risparmio energetico. Lo studio delle abitudini di utenza sui luoghi di lavoro ha evidenziato un possibile ruolo aggiuntivo per questi sistemi di rilevazione in Real Time, ossia quello di strumenti per migliorare la qualità interna ambientale garantendo contemporaneamente risparmi e elevato comfort di utilizzo. L’individuazione degli elementi caratterizzanti la qualità ambientale interna e il loro legame con le condizioni esterne, proprio attraverso l’utilizzo di sistemi di sensori intelligenti, ha consentito di mettere in relazione il comfort soggettivo dell’utente, con l’oggettività di parametri fisici poi utilizzati in strumenti di simulazione digitale per l’ottimizzazione ambientale ed energetica. Un affinamento di algoritmi di intelligenza artificiale (AI) messo a punto è stato capace di definire inoltre interazioni virtuose proprio tra utenti e sistemi di gestione energetica dell’edificio (BEMs). Un dispositivo prototipo realizzato che permette la misurazione di umidità, temperatura, livelli sonori e l’illuminazione sui luoghi di lavoro, basandosi su una strategia di combinazione di sistemi intelligenti open source (Arduino systems) con algoritmi di intelligenza artificiale, permette l’acquisizione e la replicabilità di modelli d’uso virtuosi e confortevoli, basati si sul comportamento d’utenza, ma interattivi sui controlli impiantistici e sulle schermature elettromeccaniche di controllo dei flussi luminosi naturali. Presi nell’insieme questi aspetti innovativi nel settore della Tecnologia dell’Architettura rappresentano il merito per assegnare la Menzione Copernico 2016 al Dott. Shahryar Habibi.

Abstract
La previsione di sistemi intelligenti di gestione energetica degli edifici – in particolare nei luoghi di lavoro – e l’utilizzo di building information modeling (BIM) in abbinamento a sistemi di sensori intelligenti, sono accreditati come strumenti di prezioso potenziale risparmio energetico. In questo quadro, tuttavia, per un architetto l’obiettivo principale è la comprensione dell’importanza, del funzionamento e dello sviluppo dei sistemi di digitalizzazione in tempo reale e di micro-climatizzazione utilizzabili. I sistemi di gestione intelligenti (IMSS) presentano infatti un notevole potenziale di risparmio energetico, ma non sono stati ancora pienamente applicati né agli edifici né tantomeno a scala urbana.
Lo studio delle abitudini d’utenza sui posti di lavoro ha evidenziato come l’impiego di sistemi di sensori intelligenti per il controllo della qualità ambientale possa divenire un validissimo strumento per migliorare la qualità interna ambientale (IEQ) e così garantire un elevato comfort di utilizzo. Per la massima efficacia/applicabilità di queste strategie è stata condotta un’analisi sul rapporto costi-benefici che ha evidenziato la necessità di prevedere la scelta di tecnologie non eccessivamente sofisticate per quanto ad alte prestazioni.
La ricerca condotta si è prefissata quindi come obiettivo di minimizzare il consumo di energia e – attraverso la comprensione e la memorizzazione del comportamento dell’utenza – di raggiungere il massimo comfort ambientale indoor. Per fare questo è stato parallelamente creato e messo a punto un sistema di scambio dati in tempo reale (Real Time) per quanto riguarda le funzioni delle tecnologie da impiegare. Il sistema prevede, attraverso la registrazione Real Time del comfort dell’utente, una registrazione puntuale di quei parametri fisico-tecnici, utili ad individuare il set up energetico-ambientale, ideale per l’utenza e di conseguenza rendere efficiente energeticamente lo spazio di lavoro prima e l’intero edificio poi. La prima rilevazione è quella legata al comfort termico, valutato secondo i valori di Voto Medio Previsto (PMV) e della Percentuale di Persone Insoddisfatte (PPD), e al contempo attraverso la valutazione del benessere dovuto alla ventilazione naturale nell’ambiente preso in considerazione, così da indirizzare il sistema verso un risparmio energetico nell’utilizzo dei sistemi di ventilazione meccanici. Oltre ai parametri termici e di ventilazione naturale, lo studio ha anche considerato la luce diurna – attraverso il rilevamento del livello d’illuminamento utile di luce diurna (UDI) e la percentuale del tempo di uso per la quale la superfice di lavoro è utilizzabile dalla sola luce diurna (DA) –, e la qualità acustica degli ambienti attraverso lo studio del riverbero degli stessi. In aggiunta ai parametri che identificano la qualità ambientale interna, ogni misurazione è stata messa in relazione anche alle condizioni esterne. Si tratta di un insieme di dati che occorre mettere in relazione con quanto l’utente percepisce come benessere all’interno all’edificio (la sua percezione della qualità ambientale) al fine di incrementare l’efficienza energetica dei sistemi impiantistici a servizio del costruito. L’individuazione di questi elementi caratterizzanti la qualità ambientale interna e il loro legame con le condizioni esterne attraverso l’utilizzo di sistemi di sensori intelligenti, consente di mettere in relazione il confort soggettivo dell’utente, con l’oggettività di parametri fisici che vengono poi utilizzati in strumenti di simulazione digitale che svolgono un ruolo cruciale nella ricerca di soluzione per problemi di ottimizzazione. In questo contesto, viene proposta la progettazione di algoritmi di intelligenza artificiale (AI) e interfacce intelligenti messe a punto al fine di migliorare l’interazione tra utenti e il sistema di gestione energetica degli edifici (BEMSs).
Il risultato della ricerca è lo sviluppo di un apparato di valutazione della qualità ambientale interna dei luoghi di lavoro basato su sistemi Arduino. L’apparato progettato permette la misurazione dell’umidità, della temperatura, la valutazione dei livelli sonori e d’illuminazione sul posto di lavoro. Il dispositivo può essere collegato ai computer degli utenti con un cavo micro-USB e offre la possibilità di rilevare il grado di soddisfazione degli utenti del comfort indoor tramite interfacce intelligenti e segnalazioni visive con luci a led.
Il comportamento degli utenti si presenta come un fattore determinante per la progettazione di edifici ad alta efficienza: comportamenti diversificati possono condurre infatti a sensibili variazioni del consumo di energia.
L’individuazione di comportamenti non energeticamente virtuosi devono essere rilevati per porre in essere efficaci strategie di compensazione e ottimizzazione. Questo lavoro cerca quindi di analizzare i modelli di comportamento degli utenti per orientare verso nuovi comportamenti virtuosi che possono incidere sulle condizioni di comfort e al contempo sull’efficienza energetica dello spazio.
Al fine di aumentare la consapevolezza del ruolo del comportamento degli utenti per l’ottimizzazione delle condizioni di efficienza energetica e comfort, il lavoro propone anche una strategia di combinazione di sistemi intelligenti open source (Arduino Systems) con algoritmi di intelligenza artificiale e interfacce intelligenti. La combinazione di tali programmi e sistemi con il building information modeling (BIM) ambientali del tipo open-source è in grado di migliorare non solo il processo di costruzione ma anche di consentire l’esplorazione di approcci alternativi.
E’ in corso la definizione di un brevetto con UniFe dei risultati raggiunti dalla ricerca dottorale riconosciuta di eccellenza dalla Commissione valutatrice 2016. La tesi dottorale è in lingua inglese e coperta da embargo.

FISICA
DOTT.SSA VIRGINIA STRATI
Thesis: Advanced modeling for studying antineutrinos and gamma rays coming from the Earth


Nella tesi di dottorato vengono trattate le sfide scientifiche che nascono quando tre differenti, ma non distanti, discipline fondamentali sono chiamate ad interagire, ovvero le Scienze della Terra, la Statistica e la Fisica delle Particelle. La loro interconnessione rivela grandi potenzialità per l’avanzamento delle frontiere della conoscenza e rappresenta uno dei principali punti di forza della Tesi. I risultati ottenuti e discussi in termini di modellazione cartografica e numerica a differenti scale sono stati ampiamente apprezzati dalla comunità scientifica internazionale. I problemi affrontati e le soluzioni proposte sono state infatti presentate durante differenti congressi e workshops internazionali ai quali la candidata è stata invitata a partecipare.
Presi nell’insieme questi aspetti innovativi nel settore della Fisica rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 alla Dr.ssa Virginia Sarti.

Abstract
In questa tesi sono presentate le sfide scientifiche e i risultati dell’attività ricerca svolta durante il corso di dottorato a supporto della modellazione avanzata per l’analisi spaziale di dati di spettroscopia gamma e per la stima dei segnali di geoneutrini. Questi due argomenti, apparentemente distanti, sono in realtà strettamente connessi: in entrambi i casa la radioattività naturale rappresenta uno strumento per lo studio delle proprietà della superficie e dell’interno della Terra. I contenuti di questa tesi sono inclusi in 6 studi pubblicati, la cui realizzazione ha visto il coinvolgimento di circa 30 coautori, tra geologi e fisici, provenienti da diverse istituzioni di ricerca di rilevanza internazionale. In ogni capitolo uno specifico caso di studio è presentato e trattato da un particolare punto di vista in modo da mettere in luce il mio contributo.
Lo studio degli elementi radiogenici e le previsioni sulla loro distribuzione sono elementi chiave per la comprensione dei processi geologici locali che interessano la crosta così come per lo studio della radioattività ambientale. La mappa della radioattività naturale terrestre della regione Veneto è stata ottenuta sulla base di un dataset integrato di spettroscopia gamma costituito da misure in laboratorio su campioni di roccia e misure airborne. In particolare ho integrato questi due differenti tipi di dati in un unico prodotto cartografico, usando algoritmi geostatistici adatti alle caratteristiche geologiche e morfologiche pecualiari delle aree investigate. La mappa di distribuzione dell’uranio nel Nord-Est della Sardegna è stata ottenuta sulla base di un dettagliato studio radiometrico realizzato con due differenti tecniche di spettroscopia gamma, caratterizzati da differenti errori di misura. Affrontando questa sfida, ho applicato un particolare metodo geostatistico che ha permesso di analizzare le incertezze di input e di output. Nel caso del rilievo gamma airborne dell’isola d’Elba, è stata usata un’interpolazione spaziale multivariata per ottenere le mappe radiometriche adottando la carta geologica come informazione a priori. In quest’ambito ho trattato gli aspetti complessi della correlazione di dati quantitativi (misure gamma) con le informazioni qualitative geologiche.
La forte correlazione tra informazioni geologiche e contenuto di radioattività è stata enfatizzata nell’indagine approfondita condotta in una delle regioni più produttive di petrolio in Albania (Vlora-Elbasan) per la valutazione dei NORM (Naturally Occurring Radioactive Materials). La caratterizzazione litologica delle aree petrolifere risulterà di importanza strategica per la pianificazione di future valutazioni radiologiche della
regione.
La combinazione dei risultati sperimentali dei segnali di geoneutrini da esperimenti in corso e futuri, può porre vincoli stringenti sul segnale atteso dal mantello e di conseguenza sulla sua composizione. In questa prospettiva una profonda conoscenza della crosta continentale, ed in particolare della regione immediatamente vicina al detector, è imprescindibile. In questo contesto, un dettagliato modello 3D
derivante da informazioni geologiche, geofisiche e geochimiche è stato realizzato per stimare il flusso dei geoneutrini atteso al detector SNO+ (Canada). Inoltre ho partecipato allo studio che ha portato alla prima
stima del segnale dei geoneutrini atteso a JUNO, un rivelatore a scintillatore liquido attualmente in costruzione in Cina, insieme alla stima del segnale atteso degli antineutrini da reattore. In quest’ambito ho
prodotto gli spettri dei geoneutrini e le relative incertezze fornendo un risultato che sarà un punto di riferimento e una guida per gli studi futuri.
Questi studi riflettono l’interazione di tre discipline scientifiche fondamentali: la Fisica delle particelle, le Scienze della Terra e la Statistica. La loro interconnessione rivela un grande potenziale per il superamento delle frontiere della conoscenza. Ho trattato in prima persona i problemi specifici che nascono necessariamente quando differenti, ma non distanti, campi scientifici sono chiamati ad interagire.

FISICA
DOTT. EDGARD BONFIGLIOLI
Produzione e caratterizzazione magnetica di nanostrutture magnetiche accoppiate per interazione di scambio


La tesi presentata ha per oggetto di studio le proprietà degli elettrodi di una valvola di spin, ossia di nanostrutture a bi-strato prodotte mediante la tecnica di deposizione “dc-magnetron sputtering”. La rilevanza scientifica di questo lavoro è data dal fatto che la valvola di spin rappresenta un componente essenziale da sfruttare nella realizzazione di testine di lettura per hard disk e di memorie RAM magnetiche non volatili confinati lateralmente su scala nanometrica, e quindi capace di far fronte alla crescente richiesta tecnologica di miniaturizzazione dei dispositivi magnetici da includere nelle più svariate apparecchiature elettroniche.
I particolari elettrodi prodotti consistono in bi-strati continui delle leghe IrMn e NiFe che, attraverso l’interazione di scambio che origina alla loro interfaccia comune, il cosiddetto effetto di “exchange bias”, permettono di stabilizzare, contro le fluttuazioni termiche, le proprietà magnetiche necessarie allo sviluppo delle valvole di spin alle sopracitate ridotte dimensionalità. L’effetto di exchange bias è stato studiato in funzione dello spessore dello strato di IrMn, al variare dell’ordine degli strati, e della temperatura. Un protocollo di misura originale è stato sviluppato per indagare il comportamento magneto termico di tali elettrodi. Le nostre osservazioni sperimentali, insieme ai risultati ottenuti attraverso analisi di tipo strutturale per mezzo di tecniche di microscopia elettronica ad alta risoluzione (HR-TEM, in collaborazione con il Dipartimento SIMAU dell’Università Politecnica delle Marche), ci hanno permesso di proporre una precisa descrizione del meccanismo secondo cui i momenti magnetici atomici delle due fasi contribuiscono a determinare l’effetto di exchange bias, e tale descrizione è stata promossa in numerose conferenze e diverse, tra le più importanti, riviste scientifiche internazionali di magnetismo. Presi nell’insieme questi aspetti innovativi nel settore della Fisica rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 al Dott. Edgard Bonfiglioli.

SCIENZE DELL’INGEGNERIA
DR.SSA GIULIA FARINA
Moderne tecniche per una misura speditiva della portata in corsi d’acqua naturali


Il Dottorato di Ricerca di Giulia Farina si è concentrato sullo sviluppo di procedure di stima della portata transitante in corso d’evento nei siti idrometrici strumentati, alternative alla consueta ma laboriosa tecnica Velocità-Area, e capaci di determinare la portata sulla base di un ridotto numero di informazioni correntometriche a disposizione.
La prima procedura studiata si allaccia al metodo entropico, applicato per la prima volta in ambito idraulico nel 1987 da Chiu, consente di stimare il parametro entropico M, dunque la portata, a partire dalla misura della sola (massima) velocità superficiale.
La seconda procedura studiata porta alla stima della portata tramite l’utilizzo combinato di isotachie adimensionali, ricostruite in funzione della geometria e della scabrezza della sezione, e di una o più misure puntuali di velocità condotte all’interno dell’area bagnata.
Infine si è sviluppato un metodo analitico derivato anch’esso da un approccio entropico in grado di ricostruire il profilo batimetrico della sezione indagata, solitamente rilevato tramite tecniche topografiche costose e “time-consuming”, sulla base di un ridotto numero di informazioni esclusivamente di carattere geometrico.
Tutte queste attività di ricerca sono state svolte dalla dott.ssa Farina in autonomia, dimostrando una solida preparazione di base e capacità di indirizzo nella identificazione dei problemi e delle fasi della ricerca da sviluppare. Nei tre anni di dottorato la dott.ssa Farina ha avuto modo di partecipare a 3 convegni dove ha presentato personalmente la propria attività di ricerca. Ha inoltre pubblicato 4 memorie su riviste internazionali e 3 memorie/abstract su atti di convegni. Presi nell’insieme queste ricerche del settore delle Scienze dell’Ingegneria rappresentano il merito per assegnare il Riconoscimento Copernico 2016 per tesi innovative alla Dott.ssa Giulia Farina.

Abstract
Presentazione attività di ricerca di Giulia Farina nell’ambito del 29° Ciclo di dottorato in Scienze dell’Ingegneria

L’attività svolta durante il Dottorato di Ricerca di Giulia Farina si è concentrata sullo sviluppo di procedure in grado di stimare la portata transitante in corso d’evento nei siti idrometrici strumentati o poco strumentati. Tali procedure sono nate dall’esigenza da un lato di sviluppare tecniche alternative alla consueta tecnica Velocità-Area che, richiedendo misure di velocità e di tirante lungo diverse verticali campionate nella sezione, risulta spesso laboriosa e dispendiosa, dall’altro lato di determinare la portata sulla base di un ridotto numero di informazioni correntometriche a disposizione.
La prima procedura studiata si allaccia al metodo entropico, applicato per la prima volta in ambito idraulico nel 1987 da Chiu che ha dimostrato come la velocità media di sezione, dunque la portata, possa essere stimata a partire dalla velocità massima attraverso una relazione lineare identificata da un parametro entropico M. Nella pratica, tale parametro viene generalmente stimato tramite regressione utilizzando un set di velocità massime campionate e corrispondenti velocità medie, queste ultime stimate utilizzando la problematica tecnica velocità-area. La procedura messa a punto nell’ambito del dottorato, consente invece di stimare tale parametro a partire dalla misura della sola (massima) velocità superficiale.
La seconda procedura studiata porta alla stima della portata tramite l’utilizzo combinato di isotachie adimensionali e di una o più misure puntuali di velocità condotte all’interno dell’area bagnata. In particolare, partendo dalla legge di Biot-Savart sul magnetismo indotto da una corrente elettrica in un filo conduttore, si è costruita una formulazione della relazione che caratterizza l’”effetto” del perimetro bagnato sul campo di velocità interno alla sezione, capace di tenere esplicitamente conto della scabrezza, espressa mediante il coefficiente di Manning. Le curve di “ugual effetto” opportunamente adimensionalizzate possono essere lette come isotachie adimensionali (adimensionalizzate rispetto alla velocità media); quindi, una volta ricostruito il corrispondente pattern, è possibile stimare la portata nel caso in cui si disponga di una o più misure di velocità. Tra tutte le misure disponibili, particolare attenzione è stata rivolta a quella della sola (massima) velocità superficiale.
E’ significativo osservare come per poter stimare la portata mediante le procedure appena delineate sia necessaria la conoscenza della geometria della sezione fluviale, solitamente rilevata tramite tecniche topografiche, di per sé costose e “time-consuming”; si è dunque costruito un metodo analitico derivato anch’esso da un approccio entropico in grado di ricostruire il profilo batimetrico della sezione indagata sulla base di un ridotto numero di informazioni esclusivamente di carattere geometrico, quali la quota di fondo alveo e la lunghezza della corda bagnata, georeferenziata e riferita ad un preciso livello idrico, registrati durante un numero adeguato di eventi di piena.
La procedure suddette per la misura della portata sono state validate su casi studio a geometria nota caratterizzati da dimensioni delle sezioni idrauliche e range di velocità molto diverse tra loro. I risultati hanno evidenziato che le due metodologie proposte per la misura della portata portano a risultati equivalenti tra loro e che in tutti i casi studio consentono una stima della portata molto accurata, anche quando ci si appoggia alla sola misura di massima velocità superficiale. Il notevole vantaggio che può scaturire dall’utilizzo di questi metodi per la misura della portata è dunque quello di limitare enormemente la fase di campionamento alla sola misura di massima velocità superficiale, riducendone i tempi e costi. Tale misura è al tempo stesso di semplice esecuzione in quanto oggigiorno sono disponibili diverse tecnologie di rilievo della velocità superficiale, tra cui i sensori radar basate su metodologia doppler, la stazione totale, il drone con integrata una fotocamera o i dati satellitari, più o meno adatti al campo di velocità da indagare; tutte queste tecniche sono “no-contact”, ossia non invasive, ed eliminano dunque eventuali pericoli che si avrebbero per chi conduce la misura in acqua pericolose dovuti a forti correnti, garantendo la massima sicurezza.
La metodologia per la ricostruzione della sezione, basata anch’essa sulla teoria entropica, che permette una buona descrizione della geometria partendo da poche informazioni, completa infine il quadro delle tecniche semplificate per la ricostruzione della portata.

Tutte queste attività di ricerca sono state svolte dalla dott.ssa Farina in autonomia, dimostrando una solida preparazione di base e capacità di indirizzo nella identificazione dei problemi e delle fasi della ricerca da sviluppare. Nei tre anni di dottorato la dott.ssa Farina ha avuto modo di partecipare a 3 convegni dove ha presentato personalmente la propria attività di ricerca. Ha inoltre pubblicato 4 memorie su riviste internazionali e 3 memorie/abstract su atti di convegni. Ha inoltre partecipato alla manifestazione PhD Days di Ingegneria delle Acque organizzata dal GII (Gruppo Italiano Idraulica) dove ha presentato l’avanzamento dei suoi studi.
L’esame di dottorato si è concluso con la valutazione: Eccellente

Convegni con Presentazione Orale
• Convegno Internazionale – Florisa Melone Memorial Conference
Luogo e Data: Assisi (Italia), 10-11 Ottobre 2013
Titolo Presentazione: Methods for entropic parameter assessment in natural channels
• Convegno Nazionale – Idrologia, Difesa del territorio e Gestione delle piene: le tre anime della Direttiva Alluvioni
Luogo e Data: Venezia (Italia), 19 Dicembre 2013
Titolo Presentazione: Metodi di stima del parametro entropico nei corsi d’acqua naturali
• “PhD Days di Ingegneria delle Acque” organizzate dal Gruppo Italiano di Idraulica
Luogo e Data: Bologna (Italia), 30 Giugno -2 Luglio 2014
Titolo Presentazione: Estimation of discharge and flow depth distribution in natural channels by using an entropy approach
• “PhD Days di Ingegneria delle Acque” organizzate dal Gruppo Italiano di Idraulica
Luogo e Data: Trento (Italia), 6 – 8 Luglio 2015
Titolo Presentazione: Estimation of discharge and flow depth distribution in natural channels
• Convegno Nazionale – Idrologia di bacino e rischi naturali: monitoraggio, previsione, prevenzione e mitigazione in un contesto di cambiamenti globali
Luogo e Data: Perugia (Italia), 6-8 Ottobre 2015
Titolo Presentazione: La stima della portata nei corsi d’acqua attraverso l’utilizzo combinato di isotachie adimensionali e di misure puntuali di velocità.

Pubblicazioni su riviste internazionali
• Titolo: Using epanet for modelling water distribution systems with users along the pipes
Editore: Civil Engineering and Environmental Systems – Taylor & Francis
Autori: Giulia Farina, Enrico Creaco & Marco Franchini
Available online: 23 Luglio 2013
Url Pubblicazione: http://dx.doi.org/10.1080/10286608.2013.820279
• Titolo: Three methods for estimating the entropy parameter M based on a decreasing number of velocity measurements in a river cross-section
Editore: Entropy in Hydrology
Autori: Giulia Farina, Stefano Alvisi, Marco Franchini & Tommaso Moramarco
Data Pubblicazione: 9 Maggio 2014
Url Pubblicazione: http://www.mdpi.com/1099-4300/16/5/2512
• Titolo: Estimation of bathymetry (and discharge) in natural river cross-sections by using an entropy approach
Editore: Journal of Hydrology
Autori: Giulia Farina, Stefano Alvisi, Marco Franchini, Giovanni Corato & Tommaso Moramarco
Available online: 27 Aprile 2015
Url Pubblicazione: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022169415002966
• Titolo: Measurement of surface velocity in open channels using a lightweight Remotely Piloted Aircraft System
Editore: Geomatics, Natural Hazards and Risk
Autori: Marcello Bolognesi, Giulia Farina, Stefano Alvisi, Marco Franchini, Alberto Pellegrinelli & Paolo Russo
Available online: 17 Maggio 2016
Url Pubblicazione: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19475705.2016.1184717

Articoli under review
• Titolo: Estimating discharge in rivers through the combined use of dimensionless isovels and point velocity measurements
Editore: Hydrology Research.
Autori: Giulia Farina, Stefano Alvisi, Marco Franchini
• Titolo: Estimating discharge in drainage channels through measurements of surface velocity alone
Editore: Flow Measurement and Instrumentation
Autori: Giulia Farina, Marcello Bolognesi, Stefano Alvisi, Marco Franchini, Alberto Pellegrinelli, Paolo Russo.

Abstract in Atti di Convegno (Proceedings)
• Tipologia: Convegno Internazionale – Florisa Melone Memorial Conference
Luogo e Data: Assisi (Italia), 10-11 Ottobre 2013
Titolo Abstract: Methods for entropic parameter assessment in natural channels
• Tipologia: Convegno Nazionale – Idrologia, Difesa del territorio e Gestione delle piene: le tre anime della Direttiva Alluvioni
Luogo e Data: Venezia (Italia), 19 Dicembre 2013
Titolo Abstract: Metodi di stima del parametro entropico nei corsi d’acqua naturali
• Tipologia: Convegno Nazionale – Idrologia di bacino e rischi naturali: monitoraggio, previsione, prevenzione e mitigazione in un contesto di cambiamenti globali
Luogo e Data: Perugia (Italia), 6-8 Ottobre 2015
Titolo Abstract: La stima della portata nei corsi d’acqua attraverso l’utilizzo combinato di isotachie adimensionali e di misure puntuali di velocità.

Le Giurie

Il Premio “Giulio Natta” si avvale della collaborazione di una giuria tecnica composta da affermati Ricercatori selezionati in ambito Nazionale ed Internazionale che, in base al settore scientifico prescelto di anno in anno, dovranno individuare lo Scienziato meritevole del riconoscimento.

Commissione Scientifica per attribuzione Premio “Giulio Natta” per la Chimica
Edizione 2016

Componenti
Prof. Pietro Dalpiaz – Presidente
Prof Antonio Guarna
Prof. Paolo Galli
Ing. Gabriele Mei
Prof. Vincenzo Busico
Prof. Markus Busch
Prof. Giulio C. Sarti

Commissione Scientifica per attribuzione Premio “Nicolò Copernico” per le Scienze Biomediche

Componenti
Prof. Tognon Mauro – Presidente
Prof. Elisa Anna Fano
Prof. Giuseppe Castaldelli

Commissione Scientifica per attribuzione Premio “Nicolò Copernico- Fondazione Carice” per la Fisica

Componenti
Dott. Diego Bettoni
Dott. Roberto Calabrese
Dott. Giovanni Fiorentini
Dott. Raffaele Tripiccione

Commissione di valutazione Riconoscimenti e Motivazioni “Nicolo Copernico” per innovative tesi in scienze e tecnologie

Componenti
Dr. Bolognesi Alfredo – Presidente
Ing. Claudio Mingozzi
Prof. Pietro Dalpiaz
Prof. Tognon Mauro

Bando

Comitato Promotore Premi “Giulio Natta e Nicolò Copernico”
per la Ricerca Scientifica e l’ Innovazione Tecnologica

PREMIO NICOLO’ COPERNICO BANDO DI CONCORSO per giovani Ricercatori

PREMIO PER UNA PUBBLICAZIONE INTERNAZIONALE, NEL SETTORE DELLE SCIENZE BIOMEDICHE, APPARSA SU UNA RIVISTA SCIENTIFICA CON ALTO FATTORE DI IMPATTO, IF, MAGGIORE DI DIECI, 10

Il Comitato Fondatore Premio “Nicolò Copernico” per la Ricerca Scientifica ed Innovazione Tecnologica di Ferrara assegna un premio per un lavoro scientifico del settore delle Scienze Biomediche pubblicato da una importante rivista internazionale con alto fattore di impatto, I.F.>10. L’articolo scientifico, pubblicato nel periodo Maggio 2015-Giugno 2016, deve recare come primo autore, il nome di un giovane ricercatore italiano di età non superiore ai 35 anni.
L’articolo pubblicato deve rappresentare il lavoro scientifico svolto presso una struttura scientifica italiana. Il premio consiste in un assegno ad personam di 3.000 (tremila) Euro. Gli interessati dovranno far pervenire, alla Segreteria del Premio Copernico, Prof. Mauro Tognon, Università di Ferrara, Via Fossato di Mortara 64/b, 44121 Ferrara, i seguenti documenti in una copia cartacea e una elettronica su CD, entro le ore 17.00 di Venerdì 26 Agosto 2016:
a) domanda formulata su carta libera;
b) pubblicazione attinente le finalità scientifiche del premio in oggetto, con specifica indicazione della struttura italiana dove è stata eseguita la ricerca;
c) lettera di certificazione del Direttore della struttura italiana dove è stata eseguita la ricerca;
d) curriculum vitae e scientifico del candidato, incluso il codice fiscale e foto tessera;
e) relazione sull’attività scientifica svolta nel settore o affini;
f) elenco e copia di altri lavori scientifici pubblicati da riviste internazionali indicizzate e relativo impact factor 2015.
Le domande dei candidati saranno vagliate da una apposita Commissione nominata dal Comitato Fondatore davanti alla quale gli stessi potranno essere chiamati a sostenere un colloquio inerente la pubblicazione presentata. L’esito verrà comunicato al vincitore entro il 5 Settembre 2016. Si rende noto che in precedenti edizioni sono stati premiati articoli pubblicati da Science, Cell e Nature. Non sono cumulabili premi per la medesima pubblicazione.
Il giudizio della Commissione è insindacabile. Sito web: www.preminattacopernico.it

Il Presidente del Comitato
Prof. Pietro Dalpiaz

Ferrara, 5 Luglio 2016

Edizioni Precedenti