Fabio Beltram

Fabio Beltram obtained Doctor Degrees in Physics and in Electronic Engineering. He carried out research activity at Bell Laboratories (Murray Hill, NJ, USA) until 1992 when he moved to the Scuola Normale Superiore (Pisa, Italy) where he is now Professor of Physics of Matter and Director of the Nanoscience Laboratory (Laboratorio NEST).
At present he is Director of Scuola Normale Superiore and Vice President of  Fondazione Toscana Life Sciences. Fabio Beltram is Fellow of the American Physical Society  and Senior Member of IEEE.
Fabio Beltram and his group carry our research work in the field of nanoscience and nanotechnology with a rather broad spectrum of topics. His results appeared in about three hundred publications in international journals and patents. He has always worked on the physics and applications of semiconductor and hybrid superconductor-semiconductor nanostructures. Increasingly in the last years Fabio Beltram has carried out research activity in the field of molecular biophysics in order to apply his expertise in nanotechnology and in the engineering of nanostructures to significant issues in nanobiotechnology and biomedicine.
Topics presently investigated include: coherent transport in semiconductor and hybrid nanostructures, logic gates for quantum computation, THz laser sources. In the context of molecular biophysics main lines include the design and exploitation of molecular-medicine vectors, biosensors, and novel mutants of green fluorescent proteins for single-molecule proteomics in live cells.

Versione italiana

Fabio Beltram è laureato in fisica e ingegneria elettronica. Ha svolto attività di ricerca ai Bell Laboratories (Murray Hill, New Jersey, Stati Uniti) fino al 1992, quando si è trasferito alla Scuola Normale Superiore (Pisa), dov’è ora professore di fisica della materia e direttore del Laboratorio di Nanoscienze (Laboratorio NEST).
È attualmente direttore della Scuola Normale Superiore e vicepresidente della Fondazione Toscana  Life Sciences.  Fabio  Beltram  è  membro  dell’American  Physical  Society  e Senior Member dell’IEEE.
Fabio Beltram e il suo gruppo svolgono ricerche nel campo delle nanoscienze e nanotecnologie, occupandosi di una vasta gamma di argomenti. Ne sono risultati circa trecento articoli su riviste internazionali e brevetti. Il professor Beltram si è sempre occupato di fisica e applicazioni dei semiconduttori e delle nanostrutture ibride superconduttori-semiconduttori; negli ultimi anni si è interessato sempre più alla biofisica molecolare, per applicare le sue conoscenze di nanotecnologie e ingegneria delle nanostrutture a questioni importanti di nanobiotecnologie e nanomedicina.
Ecco alcuni dei temi attualmente studiati: trasporto coerente in nanostrutture semiconduttrici e ibride, porte logiche per computer quantistici, sorgenti laser a terahertz. Nel contesto della biofisica molecolare, le principali linee di ricerca includono la progettazione e l’utilizzo di vettori di medicina molecolare, i biosensori e nuove forme mutanti di proteine fluorescenti verdi per la proteomica a singola molecola nelle cellule viventi.

Nanotechnology: new Paradigms and Opportunities in Theranostics

Nanotechnology is expected to impact virtually all R&D fields and among those that are expected to benefit more from this set of methodologies is biomedicine. Both ultrasensitive diagnostic tools and novel treatment protocols are in the pipeline that will profoundly change biomedicine and push it towards the single-molecule, single-bioevent limit.
A few opportunities will be discussed in the field of reporter molecules and nanosystems that can actually analyze the cellular environment thanks to the new tools and paradigms peculiar to nanobiotechnology. Today modular multifunctional nanosystems can be designed and produced that provide a signal dependent on the value of a specific biochemical parameter. Importantly these nanosystems can be targeted to specific subcellular domains, even in the case of live organisms. At the same time these nanotools can also be integrated in lab-on-a-chip architectures to provide fast, automated diagnostic functionality. In this context a novel on-chip pumping protocol based on surface acoustic waves will be shown also in the context of complex fluidic networks.

Versione italiana

Si prevede che le nanotecnologie rivoluzioneranno tutti i campi di ricerca e sviluppo, inducendo progressi rilevanti soprattutto nella biomedicina. Sono in preparazione sia strumenti diagnostici ultrasensibili, sia protocolli terapeutici innovativi che trasformeranno profondamente la biomedicina, spingendola verso il limite di operatività su singola molecola o bioevento.
Discuterò alcune opportunità nel campo delle molecole e dei nanosistemi traccianti che possono realmente analizzare l’ambiente cellulare, grazie ai nuovi strumenti e paradigmi specifici delle nanobiotecnologie. È oggi possibile progettare e produrre nanosistemi multifunzionali modulari che forniscono segnali dipendenti dal valore di un parametro biochimico dato. L’aspetto importante è che questi nanosistemi possono essere mirati a domini subcellulari specifici, persino nel caso di organismi vivi. Al contempo, è anche possibile integrare questi nanostrumenti su architetture di tipo «laboratorio su chip», per una funzionalità diagnostica veloce e automatica. Mostrerò inoltre un nuovo protocollo di pompaggio su chip, basato su onde acustiche di superficie, nel contesto di reti fluide complesse.