Il corso e' erogato in lingua Inglese.


L'insegnamento di Bio-Micro&Nano Systems intende sviluppare la conoscenza dei cosiddetti Micro&Nano Electro Mechanical Systems (MEMS e NEMS) per quelle che sono le loro numerose applicazioni nei campi della Biologia, della Medicina e della Chimica BioMolecolare. Si rivedono e approfondiscono i processi di fabbricazione, dando enfasi agli aspetti più specifici quali la MicroFluidica, il Packaging e l'integrazione di BioMolecole in micro e nano strutture prodotte nei diversi materiali, quali silicio, vetro, plastica e substrati polimerici. Si presentano le applicazioni industriali che spaziano dai biosensori e dalle loro diverse tecniche di trasduzione, fino ai sistemi per l'analisi di biomolecole, per poi passare allo studio di micro e nano strutture più proprie della ricerca di base. Particolare enfasi è data agli aspetti pratici e di progetto, con lo studente che utilizza strumenti CAD per applicare le conoscenze acquisite e progettare un semplice micro/nano sistema.
All’interno del corso vengono organizzati seminari tenuti da esperti di applicazioni biomediche, provenienti sia dall’industria che da centri di ricerca internazionali.

Lo studente nell'insegnamento di Bio-Micro&Nano Systems ha la possibilità di applicare e estendere le conoscenze delle micro e nano tecnologie, concentrando l'attenzione alle loro implicazioni nei campi della BioMedicina e delle applicazioni BioMolecolari in genere. Il lavoro durante l'insegnamento si sviluppa unendo gli aspetti teorici a quelli progettuali, pertanto uno degli obiettivi didattici principali consiste nel dare allo studente gli strumenti necessari al progetto di micro e nano sistemi per le bio-applicazioni.

Conoscenza di base delle microtecnologie, della fisica dei materiali e della chimica, come acquisite nel generale corso di studi precedentemente seguito.

Dopo una introduzione ai micro e nano sistemi per la BioMedicina, il corso prosegue con una parte dedicata al richiamo ed approfondimento delle tecnologie per il progetto e la realizzazione di dispositivi microelettronici, quale punto di partenza tecnologico. Si passa poi all'approfondimento della loro evoluzione che ha portato alla nascita delle soluzioni per la produzione di micro e nano sistemi. Vengono quindi sviluppati:
- i concetti base delle tecniche e dei materiali per i micro e nano sistemi;
- le problematiche realizzative legate alle applicazioni biologiche, quali in particolare la microfluidica;
- una introduzione del flusso progettuale e degli strumenti CAD a disposizione sul mercato;
- lo studio di alcuni esempi applicativi, con particolare attenzione ai biosensori;
- lo sviluppo e lo studio di sistemi più complessi dedicati specificatamente al campo biomedicale.
Una consistente parte del corso è poi dedicata all'apprendimento ed all’uso di CAD professionali per la progettazione di Micro/Nano Sistemi quali Comsol e CoventorWare, con i quali vengono realizzate le esercitazioni di laboratorio che hanno come obiettivo finale un semplice progetto di un Micro/Nano Sistema.

Schema degli argomenti trattati:
** Introduzione al Corso ed alle tecnologie (2 CFU)
- Tecnologie Microelettroniche
- Tecnologie dei Micro/Nano sistemi
- Descrizione di tecnologie industriali per i MEMS

** Tecniche utili per la realizzazione di Bio-MEMS/NEMS (2 CFU)
- Microfluidica
- Concetti fondamentali di Elettrochimica per BioSensori
- Packaging

** Progetto di Bio-MEMS/NEMS (2 CFU)
- Biosensori
- CAD per Microsistemi: teoria e laboratori
- Esempi Applicativi e progetto autonomo di un semplice Bio-MEMS/NEMS

L'insegnamento considera un lavoro su CAD per microsistemi, quali Comsol e CoventorWare, in modo tale da permettere il progetto e la simulazione di un semplice MEMS/NEMS, sviluppato a gruppi di lavoro. Le sessioni di laboratorio (almeno 12 ore) verranno associate a lavoro autonomo ulteriore grazie all'accesso ai laboratori del Politecnico presso i quali lo studente svilupperà un progetto che verrà presentato all'esame anche tramite relazione scritta. E' considerata una visita presso il Laboratorio Chilab/MiNES (Micro&Nano Electronic Systems) del Politecnico di Torino, dove sono presenti una camera pulita e le apparecchiature utili alla realizzazione di Micro/Nano Sistemi.

Sul portale della didattica vengono messi a disposizione:
- Lucidi del Corso
- Design Kit di alcune tecnologie industriali
- Tutorial per i CAD Comsol e CoventorWare
- Per approfondimenti, esempi applicativi e video relativi agli argomenti trattati
Testi utili:
- Stephen D.Senturia, MICROSYSTEM DESIGN, Kluwer Academic Publishers
- S.M.Sze, SEMICONDUCTOR SENSORS, John Wiley & Sons
- S.Carrara, BIO/CMOS INTERFACES AND CO-DESIGN, Springer

L'esame ha una modalità di verifica orale, con la presentazione del lavoro di progetto svolto, unitamente all'approfondimento di un aspetto delle micro e nano tecnologie per le bio-applicazioni, preparato a scelta dallo studente. Il voto è formulato giudicando le competenze acquisite, unitamente alla dimostrazione di autonomia progettuale dello studente.