I materiali e le tecnologie su scala nanometrica sfruttano fenomeni fisici e proprietà che non possono essere ottenuti semplicemente riducendo in scala le strutture macroscopiche associate, per cui "nano" non è solo un altro passo verso la miniaturizzazione. Affrontare i fenomeni su scala nanometrica nel contesto della scienza e dello sviluppo dei materiali significa spostare i limiti fisici e tecnologici. Razionalizzare e spiegare questi effetti produrrà risultati e approfondimenti, essenziali per il successo dello sviluppo dei nanomateriali e delle nanotecnologie.

I fattori critici per il successo sono l'eccellenza scientifica in fisica e chimica, necessaria per comprendere e padroneggiare gli eventi che si verificano a livello molecolare e atomico, combinata con la "conoscenza" ingegneristica necessaria per creare i materiali desiderati utilizzando tecniche di produzione appropriate. Nella sua Research Focus Area "Nanoscale Materials & Technologies", l'Empa riunisce queste competenze essenziali, rafforzando così le sue capacità innovative nello sviluppo di nuovi materiali e tecnologie.

Le proprietà fisiche dei materiali e dei rivestimenti su scala nanometrica si basano su interazioni complesse e sottili dei loro componenti su scala nanometrica, in particolare alle loro interfacce. I metodi sperimentali possono essere utilizzati solo in misura limitata per lo studio e lo sviluppo di tali materiali. Pertanto, la scienza computazionale dei materiali, che comprende gli algoritmi di modellazione, simulazione e progettazione dei materiali, sta diventando uno strumento fondamentale per lo sviluppo e la verifica di materiali e tecnologie su scala nanometrica.

Nel ruolo di istituto svizzero di ricerca leader nel campo dei materiali su scala nanometrica, delle interfacce e dei rivestimenti, l'Empa guiderà lo sfruttamento degli effetti su scala nanometrica orientati all'applicazione in progetti di collaborazione. Possiamo fare appello al nostro ampio spettro di conoscenze interdisciplinari in questo campo scientifico, che si trova all'incrocio tra fisica, chimica e biologia. Ad esempio, puntiamo a soluzioni innovative per i problemi delle tecnologie energetiche sostenibili, dal fotovoltaico a film sottile alla conversione termoelettrica e persino ai combustibili sintetici (vedi Area di interesse della ricerca "Energia") e lavoriamo insieme all'industria dell'ICT su nuovi materiali e concetti come le strutture di grafene auto-assemblate costruite a partire da molecole precursori.

Inoltre, l'Empa è impegnata non solo nello sviluppo di nuovi materiali su scala nanometrica, ma anche nella ricerca sui possibili rischi per la salute umana e l'ambiente. Nella sua area di ricerca "Salute e prestazioni", l'Empa realizzerà nuovi sistemi avanzati in vitro per valutare la sicurezza dei nanomateriali prima che vengano immessi sul mercato in larga scala.