mercoledì 31 ottobre 2012

Nanospugne per lo stoccaggio di idrogeno e metano.

Fonte: Ansa.it
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Fino a 5.000 metri quadrati di superficie compattati in solo grammo di peso: è la proprietà di compressione di due nuove 'nanospugne' capaci di stoccare grandi quantità di gas idrogeno e metano a pressioni ridotte, con notevoli vantaggi per l'industria dell'energia e dell'auto. Le hanno realizzate i ricercatori dell'università di Milano-Bicocca nell'ambito del Progetto H2-Ecomat, finanziato dall'ateneo e da Regione Lombardia per un totale di 750.000 euro.

I due nuovi materiali appartengono alle categorie dei Materiali sintetici iperreticolati (Mir) e dei Materiali porosi di origine biologica (Mpob), e sono in grado di assorbire gas inafferrabili come idrogeno, metano e anidride carbonica grazie alla loro microporosità.
Hanno l'aspetto di una polvere e si comportano proprio come spugne. Infatti, se la polvere viene inserita in una bombola o in un qualsiasi contenitore, è in grado di ridurre la pressione del gas, a parità di volume, fino a 30-80 atmosfere: in questo modo è possibile stoccare fino a 40 litri di metano a zero gradi in un recipiente da un litro.
Le nanospugne hanno anche la capacità di rilasciare i gas al termine dello stoccaggio, mantenendone inalterate le caratteristiche e possono essere rapidamente usate per un nuovo ciclo di assorbimento. Alcuni dei nuovi materiali derivano dalla soia, sono biodegradabili e privi di metalli pesanti: per questo possono essere smaltiti tra i rifiuti organici al termine del loro ciclo di vita.

Numerosi i settori industriali nei quali questi materiali possono trovare impiego, primi tra tutti quello dell'auto e della distribuzione di energia. I serbatoi di metano delle auto equipaggiati con le nanospugne possono contenere più carburante per una maggiore autonomia e azzerare i rischi di esplosione. Nel campo energetico l'impiego di questi materiali può avvenire sia nella fase di trasporto dei gas (nave, treno, gasdotti) sia nella fase di distribuzione, riducendo notevolmente i costi di rigassificazione ed eliminando la necessità di congelare il gas.

I primi supercristalli, utili per l’efficienza degli schermi digitali del futuro.

Fonte: Ansa.it
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Una nuova tecnica per la realizzazione di nuove strutture nanometriche apre le porte agli schermi del futuro. Pubblicata su Science, e' stata realizzata dal gruppo di ricerca coordinato da Wang Tie, dell'Universita' della Florida.
La tecnica si basa su una 'rete' di nanotubi fluorescenti, a volte utilizzati come biomarcatori nella ricerca biomedica, che ha dato vita ad una superparticella. Grazie ad essa si potrebbe avviare la produzione di una nuova generazione di Led polarizzati, impiegati nei dispositivi di visualizzazione come nella tv in 3D.
I materiali con proprieta' avanzate derivate dall'ingegneria delle nanostrutture, spiegano gli studiosi, hanno il potenziale per poter rivoluzionare qualunque mercato, dalla elaborazione dei dati alla medicina. Tuttavia, i tentativi di creare oggetti su scala nanometrica in strutture sofisticate sono stati in gran parte degli insuccessi. In questo studio e' stato dimostrato come le forze termodinamiche possono essere usate per manipolare lo sviluppo di nanoparticelle, trasformandole in superparticelle con una precisione senza precedenti.
''La tecnologia per creare nanotubi singoli e' ben definita'', ha affermato Tie. ''Ma quello che manca e' un modo per assemblarli in modo controllato ed ottenere strutture e materiali utili''. Gli studiosi hanno immerso i singoli tubi in una serie di composti liquidi che hanno reagito con alcune regioni idrofobiche sulle nanoparticelle, formando una particella piu' grande e piu' complessa.
Inoltre due diversi trattamenti hanno prodotto due prodotti diversi. ''Uno dei trattamenti ci ha restituito qualcosa di completamente inaspettato - prosegue Wang - delle superparticelle con una struttura molto sofisticata e differenti da tutto cio' che abbiamo visto finora''. Mentre l'altro trattamento ha prodotto una struttura meno complessa che i ricercatori sono stati in grado di crescere in un piccolo quadrato di pellicola polarizzata, circa un quarto delle dimensioni di un francobollo. Una pellicola che puo' essere utilizzata per aumentare del 50% l'efficienza delle televisioni polarizzate a Led e degli schermi dei computer, con le tecniche di fabbricazione attualmente disponibili.
''La ragione per cui vogliamo mettere insieme delle nanoparticelle e' creare nuovi materiali con proprieta' collettive'', ha spiegato Charles Cao, tra gli autori della ricerca. ''Come mettere degli atomi di ossigeno e di idrogeno in un rapporto d'insieme di due a uno, la loro sinergia porta all'acqua, qualcosa con proprieta' completamente differenti dagli ingredienti stessi''.

I progressi e i vantaggi della chirurgia robotica: il robot in costruzione all’Istituto di Biorobotica di Pontedera.


Fonte: Euronews
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Farà compiere ai medici grandi passi avanti nell’ambito delle operazioni. Per capire meglio i vantaggi della chirurgia robotica, una troupe di euronews è andata a Pontedera, nel pisano, e a Verona, dove ha incontrato alcuni esperti del settore.
“I robot per chirurgia sono già oggi un caso di successo” dice Paolo Dario, coordinatore del progetto Araknes dell’Istituto di Biorobotica di Pontedera.
“Dei robot sono già in commercio” – afferma Luca Morelli, chirurgo all’ospedale Cisanello di Pisa, – “e grazie a dei robot, interventi di chirurgia robotica possono essere già eseguiti nella pratica fisica”.
“Dal primo gennaio di quest’anno a oggi, oltre 220.000 pazienti sono già stati operati con l’ausilio di robot” afferma Paolo Dario.
“La robotica è diventata uno strumento chirurgico. Si tratta di migliorarla” precisa Paolo Fiorini, coordinatore del progetto I-SUR dell’Ospedale di Verona.
All’Istituto di Biorobotica di Pontedera, è in fase di costruzione un sistema unico di chirurgia robotica.
È stato progettato da ricercatori europei. Funziona come la mano di un chirurgo nell’addome del paziente.
“Viene inserita prima la porta d’accesso all’altezza dell’ombelico” – spiega Gianluigi Petroni, ingegnere biomedico – “dopodiché viene inserito l’introduttore, attraverso cui poi vengono fatti passare entrambi i bracci. Prima passa un braccio, poi l’altro e il robot viene configurato in modo tale che possa essere manipolato dal chirurgo da remoto”.
Il robot manda immagini in 3D. Queste aiutano il chirurgo ad eseguire un intervento preciso e non invasivo su parti complesse del corpo umano, senza lasciare cicatrici visibili.
“La chirurgia single side, cioè quella con un singolo accesso oggi ha indicazioni molto limitate, quindi penso che questo tipo di tecnologia potrebbe permetterci di estendere le indicazioni e di fare sì che un numero molto maggiore di interventi, anche più complessi, anche con fasi costruttive complesse, a livello di fegato, pancreas, quindi organi difficili da trattare, potrebbero essere realizzate” continua Luca Morelli.
I ricercatori stanno oggi studiando il modo in cui sperimentare il prodotto nelle operazioni reali.
Questo significa rimpicciolirlo.
E anche molto di più.
“Per una vera industrializzazione del robot” -racconta Arianna Menciassi, ingegnere biologico all’Istituto di Biorobotica di Pontedera – “bisognerà pensare per esempio a una sterilizzazione dei motori, oppure a un uso ‘usa e getta’ e anche a una realizzazione di alcuni meccanismi meccanici in modo il più possibile affidabile e a basso costo”.
“Ridurlo significa usare motori più piccoli, meno potenti e quindi ricorrere anche a soluzioni magari anche diverse per poter ottenere le stesse prestazioni e la sfida diventa ancora più grande” precisa Gianluigi Petroni.
“Il prodotto deve essere buono e rispondere a bisogni reali; deve essere affidabile e costare il giusto. Deve poter essere distribuito e assistito, in modo che l’utente finale ne possa usufruire con tranquillità” dice Paolo Dario.
Al momento di far entrare i robot in sala operatoria, i ricercatori europei diventano ancora più ambiziosi.
Vorrebbero che essi mettessero in atto alcune tecniche chirurgiche da soli.
In un laboratorio di Verona, gli scienziati pensano che ai robot intelligenti si possa insegnare in che modo eseguire autonomamente operazioni chirurgiche, come punture, incisioni e suture.
Il braccio robotico è stato progettato per praticare iniezioni da solo a un modello di addome umano. Obiettivo: individuare un tumore al rene.
Per arrivarci, è stato necessario tradurre i movimenti chirurgici in dati che vengono in seguito trasferiti alle diverse componenti meccaniche e informatiche del robot.
“I chirurghi” – afferma Riccardo Muradore, ingegnere del controllo – “non hanno le competenze ingegneristiche per descrivere quello che fanno in termini di forze, movimenti e velocità. Allora quello che noi abbiamo pensato per risolvere questo problema è di sviluppare simulatori per raccogliere questi dati”.
Il simulatore aiuta i ricercatori a fornire dati reali ai robot, affinché essi comprendano i diversi ambiti della chirurgia, diventando così più autonomi.
“Questo ci ha permesso di definire i requisiti di una procedura e quindi le caratteristiche anatomiche, le grandezze tipiche del tumore in una particolare procedura, le distanze topografiche tra i vari organi e quali erano le maggiori complicanze all’interno della procedura e come i chirurghi solitamente possono far fronte a queste complicanze” spiega Monica Verga, ingegnere biomedico.
Questo non significa, secondo i ricercatori, che i robot prenderanno il posto dei chirurghi in sala operatoria.
Sono però uno strumento utile per aumentare la correttezza e l’efficienza delle tecniche di oggi.
“Il chirurgo, l’essere umano” – spiega ancora Paolo Fiorini – “non è in grado di avere la stessa percezione, la stessa precisione degli strumenti chirurgici o dei sensori chirurgici; quindi potrebbe essere che il robot autonomo, in realtà, faccia una raccolta dati autonoma e presenti dati al chirurgo più completi di quelli che il chirurgo potrebbe avere semplicemente con i suoi occhi o con le sue mani”.
Alcuni medici sono inoltre curiosi di vedere fino a che punto possono spingersi i sistemi di chirurgia robotica autonoma.
“Noi adesso abbiamo visto la puntura profonda di un organo, o meglio di una patologia, a livello di un organo” dice Umberto Tedeschi, chirurgo all’Ospedale di Verona. “Noi dovremmo riuscire anche a fare qualcosa di più, a portare qualche cosa a quella patologia, riuscire a estirparla, portare farmaci o addirittura sostanze che riescano a distruggere quella patologia”.
Ricercatori e chirurghi sono d’accordo: queste possibilità non sono più fantascienza.
Ecco perché, concludono, l’evoluzione della chirurgia robotica dovrà essere attentamente controllata.

“Il futuro sarà fatto di strumenti sempre meno invasivi, sempre meno traumatici per il paziente e sempre più intelligenti” dice Paolo Fiorini.
“Sicuramente il robot non può sostituirsi all’uomo, che deve avere sempre la capacità di gestire il robot” afferma Umberto Tedeschi.
“I robot potranno accedere ai vari organi attraverso incisioni sempre più piccole o addirittura interne al corpo” spiega Paolo Dario.
“Un po’ come si leggeva nel libro di Asimov e nel film ‘Viaggio Allucinante’, quello che alcuni ricercatori stanno sviluppando è per esempio la guida magnetica, sotto risonanza o sotto bobine e magneti permanenti, di piccole navicelle magnetiche all’interno dei vasi per raggiungere le zone più remote del nostro albero vascolare e poi per rilasciare lì una qualche terapia, che non è detto sia la tipica terapia chirurgica fatta di bisturi e di pinze. Perché se la patologia è a livello di poche cellule potrà essere basata magari su impulsi elettrici, campi magnetici o cose simili” conclude Arianna Menciassi.
Un futuro ambizioso, quindi, che costituisce un enorme salto avanti per la chirurgia robotica, i cui primi, deboli passi vennero mossi 25 anni fa.

martedì 30 ottobre 2012

L'oro colorato ...con un processo fisico a livello nanomolecolare che altera l’assorbimento e la diffusione della luce.

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Con un processo fisico a livello nanomolecolare che altera l’assorbimento e la diffusione della luce.
Mida, il leggendario re della Frigia, era famoso perché tutto ciò che toccava si sarebbe trasformato in oro. Purtroppo, come tutti sanno, nonostante le apparenze questa sua magica facoltà si rivelò una maledizione. Ora il tocco magico l’hanno inventato gli scienziati dell'Università di Southampton, in Inghilterra, che non sono certo capaci di trasformare tutto in oro come Mida, ma che hanno trovato un modo (pubblicato sul Journal of Optics) per cambiare il colore del metallo prezioso più blasonato del mondo. Anche se in verità il loro metodo innovativo è anche applicabile ad altri metalli come l'argento e l'alluminio.

ORO ROSSO E VERDE - Ovviamente si tratta di una tecnica altamente sofisticata che non prevede di ricoprire il metallo con altre sostanze o di trattarlo chimicamente, ma che interviene con un processo fisico a livello nanomolecolare che altera l’assorbimento e la diffusione della luce, facendo diventare l’oro rosso, verde o di altre tonalità. I benefici potrebbero riguardare l’industria dei gioielli, ma anche la produzione di banconote e di documenti più difficili da contraffare. «È la prima volta che il colore visibile del metallo è stato modificato in questo modo», dice Nikolay Zheludev, vice direttore del centro di ricerca di optoelettronica di Southampton, che ha guidato il progetto. «I colori degli oggetti che vediamo intorno a noi sono determinati dal modo in cui la luce interagisce con gli oggetti stessi. Per esempio, un oggetto che riflette la luce rossa, ma assorbe le altre lunghezze d'onda, apparirà rosso per l'occhio umano. Ed è questo è il principio fondamentale che noi abbiamo sfruttato in questo progetto. Abbiamo scoperto che possiamo controllare quali lunghezze d'onda assorbe il metallo e quali esso riflette».
BANCONOTE SUPERSICURE - È stata applicata la tecnica della goffratura, che consiste nel realizzare piccoli rilievi o frastagliature sulla superficie del metallo, dello spessore di appena 100 nanometri. La forma precisa, l'altezza e la profondità dei modelli determinano esattamente come la luce si comporta quando colpisce il metallo creando colori diversi. Si potrebbe per esempio decorare un anello d’oro o d’argento rendendo una parte di esso di colore rosso, un'altra parte verde e così via. Ma non solo. Parti metalliche con proprietà ottiche così sofisticate potrebbero essere incorporate in banconote e documenti che sarebbe così impossibile imitare.
METAMATERIALI - Questi nanomodellamenti della superficie vengono effettuati su scala atomica utilizzando tecniche consolidate come la fresatura a fascio di ioni. Tecnicamente parlando, il metallo modellato con queste nanotecnologie è quindi un «metamateriale», progettato per fornire proprietà non presenti in natura.


lunedì 29 ottobre 2012

Progettato un prototipo di moto elettrica, a stabilità giroscopica.


Fonte: Euronews.com
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A San Francisco una start up ha progettato un prototipo di moto elettrica a stabilità giroscopica. Lit Motors ha messo insieme elementi del design di un’auto e di una moto per creare quello che considera un veicolo elettrico sicuro, confortevole, ecologico e a basso costo. Ha air bag, cinture, portiere d’acciaio rinforzate. Insomma, secondo il produttore, ha tutti i criteri di sicurezza di un’automobile, benché su due ruote.
«Usiamo i giroscopi – spiega il fondatore Daniel Kim – per mantenere il mezzo diritto, è impossibile che cada da un lato. Per farlo piegare ci vuole un elefante.”
I giroscopi nel veicolo sono concepiti in modo tale da impedirgli di ribaltarsi anche nel caso venga urtato da una macchina su un lato. L’azienda afferma che può viaggiare in modo ottimale a 193 chilometri orari e può persino raggiungere i 320 km l’ora. La produzione del primo migliaio di esemplari è prevista per l’inizio del 2014. Il prezzo si aggirerà intorno ai 19 mila dollari, circa 15 mila euro.
Le auto elettriche sono la nuova frontiera: ecologiche, silenziose ed economiche nei consumi. Ma i prezzi rimangono un ostacolo alla loro diffusione. Salvare l’ambiente non è a buon mercato. In Lituania, per rendere questa tecnologia accessibile a un maggior numero di consumatori, un imprenditore progetta di produrre la ‘Electron Twingo’, in cui un motore elettrico è inserito in una scocca di un’auto a benzina di seconda mano. ‘PB group’, che vende pneumatici e ripara auto, ha già costruito due prototipi e prepara il terzo.
“Le attuali auto elettriche – afferma Donatas Skulsis, general manager del gruppo – sono ancora molto costose; non sono alla portata dei lituani. Quindi abbiamo deciso di mettere un motore elettrico in una ‘Renault Twingo’ e di venderla ai consumatori lituani a un prezzo interessante.”
Così il costo scende a 7.000 euro. L’azienda intende produrre circa 20 auto al mese.

La prima tiroide in provetta, ottenuta con la stimolazione di staminali embrionali di topo.

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Funziona regolarmente ed è stata ottenuta da cellule staminali embrionali di topo, la prima tiroide coltivata in 'provetta': descritta su Nature, ha guarito topi con ipotiroidismo, una disfunzione che causa una ridotta secrezione degli ormoni tiroidei. Il risultato si deve al gruppo della belga Sabine Costagliola, della Libera Università di Bruxelles, del quale fanno parte gli italiani Francesco Antonica e Mario Manto. Ha collaborato anche Michelina Iacovino, dell'università del Minnesota.
Oltre a permettere di comprendere meglio i meccanismi molecolari che governano lo sviluppo della tiroide, il risultato, secondo gli autori, apre una nuova strada per l'applicazione di cellule staminali per il trattamento dell'ipotiroidismo, che finora ha ricevuto relativamente poca attenzione nella medicina rigenerativa. La tiroide, sottolineano gli esperti, è una ghiandola che secerne ormoni i quali regolano molte funzioni del corpo, relative soprattutto al metabolismo e l'ipotiroidismo congenito è la più comune malattia congenita fra quelle che riguarda le ghiandole a secrezione interna.

Per ottenere la tiroide in laboratorio i ricercatori hanno lavorato in due fasi. In un primo momento i ricercatori hanno immerso cellule staminali embrionali di topo in un cocktail in cui erano presenti due fattori di trascrizione NKX2-1 e PAX8.
Esposte a questi fattori per un periodo di tempo compreso fra 4 quattro a 6 giorni, le staminali si sono differenziate in cellule follicolari della tiroide, che sono le cellule che producono gli ormoni tiroidei. L'aggiunta dell'ormone che controlla la secrezione degli ormoni della tiroide (chiamato tireotropina) ha poi incoraggiato le cellule della tiroide ad organizzarsi in tessuti dalla struttura tridimensionale.
A questo punto le cellule ottenute sono state trapiantate nei topi con problemi di ipotiroidismo e, nell'organismo degli animali, hanno dato vita a tessuti della tiroide che hanno iniziato a funzionare regolarmente ripristinando, dopo circa due mesi dall'impianto, i livelli di ormoni tiroidei nel sangue.
Prima della tiroide metodi simili, basati su da colture staminali embrionali di topo, sottolineano gli autori, hanno permesso di coltivare in provetta altri due organi, l'ipofisi e le coppe ottiche, ovvero strutture stratificata che contribuiscono a formare la retina.

sabato 27 ottobre 2012

PLANTOID: Robot di nuova generazione ispirati alle piante.

Fonte: IIT News
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Finanziato nell’ambito dei progetti FET della Commissione Europea, il progetto PLANTOID, coordinato dall’Istituto Italiano di Tecnologia, realizzerà robot di nuova generazione ispirati alle piante.
Il progetto Innovative Robotic Artefacts Inspired by Plant Roots for Soil Monitoring (PLANTOID), finanziato nell’ambito del prestigioso programma Future and Emerging Technologies Open (FET – Open) della Commissione Europea, ha l’obiettivo di progettare e realizzare robot ispirati alle piante - detti appunti “Plantoid” – i quali, combinando una nuova generazione di tecnologie hardware e software, saranno capaci di imitare il comportamento delle radici.
Il progetto coinvolge, oltre al CMBR dell’Istituto Italiano di Tecnologia, l’Università degli Studi di Firenze, l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) e l’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), e sarà condotto da un consorzio scientifico fortemente interdisciplinare composto da ingegneri, biologi delle piante ed esperti informatici.
"La robotica ispirata alle piante è un campo del tutto innovativo” dichiara Barbara Mazzolai, responsabile scientifica del progetto e Coordinatrice del Center for Micro-BioRobotics (CMBR) dell’Istituto Italiano di Tecnologia a Pisa, “il progetto PLANTOID si propone da una parte di condurre studi avanzati sul comportamento degli apici radicali - e di conseguenza delle loro caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche – e dall’altra di fornire modelli e primi prototipi di radici robotiche che li imitino, con un focus particolare sulla capacità penetrativa, esplorativa ed adattativa".
In particolare, i ricercatori del CMBR di IIT si dedicheranno allo sviluppo della parte hardware della radice robotica, dei sensori fisici da integrare nell’apice radicale e degli attuatori che permetteranno al robot di fare penetrare e orientare le radici, oltre ad approfondire il fenomeno del tropismo e quindi la risposta delle radici agli stimoli esterni, quali nutrimento e gravità; il gruppo dell’Università di Firenze, condurrà studi sulla comunicazione chimico-fisica che avviene tra le radici di una stessa pianta permettendo la loro crescita coordinata; quello dell’IBEC si focalizzerà sui sensori chimici necessari all’apice per il riconoscimento delle sostanze presenti nell’ambiente; il gruppo dell’EPFL svilupperà l’architettura software necessaria al controllo della struttura robotica e dei relativi sensori.
Ogni Plantoide sarà costituito da un apice radicale munito di sensori, attuatori e unità di controllo, e da un tronco robotico, collegati meccanicamente tra loro da una struttura allungata. L’obiettivo finale del progetto è di realizzare una rete di radici robotiche sensorizzate, che riproducano la capacità di esplorazione, di adattamento ambientale e di coordinazione tipica dei vegetali, e forniscano un modello di pianta artificiale equiparabile al mondo naturale anche in termini di efficienza energetica e di sostenibilità.

venerdì 26 ottobre 2012

Scoperto un nuovo materiale, per combattere il riscaldamento globale.

Fonte: Cordis
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Ricercatori dell'Università di Nottingham nel Regno Unito hanno recentemente scoperto un nuovo materiale che potrebbe essere usato da sofisticate tecnologie per combattere il riscaldamento globale. Lo studio è stato in parte finanziato da una sovvenzione per ricercatori avanzati del Consiglio europeo della ricerca (CER) del valore di 2,5 milioni di euro assegnato al professor Martin Schröder per il progetto COORDSPACE ("Chemistry of coordination space: extraction, storage, activation and catalysis"), nell'ambito del Settimo programma quadro (7° PQ) dell'UE. I risultati, recentemente presentati sulla rivista Nature Chemistry, dimostrano che questo materiale, chiamato NOTT-300, potrebbe sostituire l'assorbimento del biossido di carbonio (CO2).

"Il nostro nuovo materiale può essere applicato nelle tecnologie di cattura del carbonio per ridurre le emissioni di CO2 e quindi contribuire alla riduzione del livello di gas serra nell'atmosfera," ha detto il coordinatore della ricerca, prof. Martin Schröder dell'Università di Nottingham. "Questo dà l'opportunità di sviluppare un sistema di cattura facile da attivare e disattivare che comporta meno svantaggi economici e ambientali rispetto alle tecnologie esistenti. Potrebbe trovare applicazione nei processi di separazione dei gas dove è necessaria l'eliminazione del CO2 o dei gas acidi come l'SO2."

Secondo i ricercatori, queste scoperte potrebbero aiutarci a capire come risolvere il problema dei gas serra. "È ampiamente accettato che è imperativo ridurre l'impronta di CO2 dell'attività umana per limitare gli effetti negativi dei cambiamenti climatici globali," dice il prof. Schröder. "Ci sono potenti elementi motori che spingono per lo sviluppo di strategie efficienti per eliminare il CO2 usando materiali alternativi che contemporaneamente abbiano un'alta capacità di assorbimento, una grande selettività per il CO2 e alti tassi di rigenerazione a un costo economicamente fattibile."

I ricercatori hanno scoperto che il NOTT-300 soddisfa tutti questi criteri. Grazie alle sue proprietà il NOT-300 potrebbe aiutare la sostenibilità ambientale e chimica. Per quanto riguarda i costi, questo materiale è sintetizzato a partire da materiali organici relativamente semplici e poco costosi . L'unico solvente usato è l'acqua.

"Questo materiale mostra un alto assorbimento di CO2 e SO2," ha detto il ricercatore di Nottingham. "Nel caso dell'SO2, si tratta del più alto mai riportato per questo tipo di materiali finora. È anche selettivo per questi gas, con altri gas, come l'idrogeno, il metano, l'azoto, l'ossigeno, mostra un piccolissimo o nessun assorbimento nei pori.

Inoltre il team ha scoperto che il materiale facilita il rilascio delle molecole di gas assorbite mediante la perdita di pressione e ha un'alta stabilità chimica rispetto a tutti i comuni solventi organici. NOTT-300 è inoltre stabile in acqua e resistente alle alte temperature fino a 400 °C.

Hanno contribuito a questo studio ricercatori del Consiglio per le strutture scientifiche e tecnologiche (STFC), del Diamond Light Source nel Regno Unito e dell'Università di Pechino.
Per maggiori informazioni, visitare:

Università di Nottingham
http://www.nottingham.ac.uk/

Nature Chemistry http://www.nature.com/nchem/index.html
Categoria: Varie
Fonte: Università di Nottingham
Documenti di Riferimento: Yang, S., et al. "Selectivity and direct visualization of carbon dioxide and sulfur dioxide in a decorated porous host", Nature Chemistry, 2012. doi:10.1038/nchem.1457
Codici di Classificazione per Materia: Protezione ambientale; Ricerca scientifica; Altre tecnologie
RCN: 35174

giovedì 25 ottobre 2012

Perché (e per chi) funziona l'effetto placebo.

Fonte: Le Scienze
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Identificate per la prima volta differenze genetiche tra i soggetti in cui l'effetto funziona e quelli in cui non ha alcuna efficacia terapeutica. Il fattore cruciale è legato una particolare mutazione di un gene che determina i livelli di dopamina, un neurotrasmettitore coinvolto nei meccanismi di ricompensa e di dolore.
L'effetto placebo – l'efficacia terapeutica di sostanze o azioni innocui o privi di qualunque plausibile meccanismo di azione sull'organismo – è un rompicapo che dura da decenni, e per spiegarlo sono stati considerati diversi fattori, primo fra tutti la suggestione.

Per la prima volta, uno studio condotto presso il Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) e l'Harvard Medical School (HMS) e illustrato
sulle pagine della rivista online PLoS ONE, ha identificato differenze genetiche tra soggetti il cui l'effetto placebo funziona da quelli in cui non funziona. Il fattore cruciale è costituito dai livelli di dopamina, che determina il livello di sensibilità di un paziente. Il risultato potrebbe avere importanti implicazioni non solo per la cura dei pazienti ma anche per la validazione delle sperimentazioni cliniche “contro placebo”, in cui l'efficacia di un farmaco viene appunto confrontata con la somministrazione di sostanze biologicamente innocue.

“Sono sempre più numerose le prove sperimentali che il neurotrasmettitore dopamina viene attivato quando le persone rispondono al placebo”, ha spiegato Kathryn Hall, ricercatrice del BIDMC e coautore dello studio. "Con questa nuova ricerca, siamo ora in grado di utilizzare il profilo genetico di una persona per prevedere se risponderà o meno alla somministrazione di placebo”.
La dopamina è un neurotrasmettitore coinvolto nei meccanismi di ricompensa e di dolore. In quest'ultima ricerca, l'attenzione si è concentrata sul gene per la catecolamin-metil-transferasi (COMT), una cui mutazione determina la quantità di dopamina presente nella corteccia prefrontale.

Per la precisione, la mutazione nota come val158met a carico del gene COMT determina tre diverse possibili coppie di alleli:

due copie per la metionina (met), due per la valina (val) o una copia per ogni proteina. Secondo alcuni risultati, nella corteccia prefrontale dei soggetti con due copie di met vi è una quantità di dopamina da tre a quattro volte superiore rispetto alle persone con due copie di val, con evidenti differenze nel comportamento sociale e nelle capacità cognitive ed espressive.

I ricercatori sono partiti dall'ipotesi che diversi genotipi rispetto a questa mutazione potessero influenzare la risposta al placebo. Hanno quindi rianalizzato i dati di un trial clinico del 2008, destinato a verificare l'influenza del placebo sulla sindrome del colon irritabile, ricostruendo la risposta al trattamento dei singoli soggetti e a confrontandola con il loro genotipo.

“La regressione statistica ha permesso di scoprire che le risposte al placebo aumentavano linearmente con le copie met, presumibilmente per la maggiore disponibilità di dopamina”, ha spiegato Hall. “I risultati consentono d'ipotizzare che la presenza di due alleli met possa rappresentare un marker genetico per la risposta al placebo, mentre i due alleli val/val sarebbero un marker per la non risposta”.

Di grande rilievo sono anche i risultati della valutazione dell'influenza dell'ambiente ospedaliero sui risultati clinici. Nel caso dei pazienti met/met, responsivi al placebo, è stato registrato un miglioramento clinico in risposta a un rapporto positivo con il medico. Nel caso dei pazienti val/val, invece, il rapporto empatico con il personale medico non sembra aver avuto alcun effetto apprezzabile.

Sviluppato un metodo rivoluzionario per produrre pressioni statiche estremamente elevate.

Fonte: Sci-X
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Scienziati di Bayreuth stanno sviluppando un metodo rivoluzionario per produrre pressioni statiche estremamente elevate. Questo apre una dimensione completamente nuova per le scienze sui materiali. La pressione realizzata, in condizioni di ambiente normale di laboratorio, è di oltre 6 milioni di atmosfere (600 Gigapascal).
Quando i materiali vengono sottoposti a pressioni di questa entità, cambiano le loro abituale proprietà chimiche e fisiche e sviluppano strutture di nuovo tipo.
Descrizione di questo studio e di questo risultato è stato scritto dai professori Natalia Dubrovinskaia e Leonid Dubrovinsky (entrambi dell'Università di Bayreuth), sulla rivista "Nature Communications".
Finora, nel settore della ricerca dei materiali, è stata raggiunta al massimo la pressione di 420 Gigapascal. La possibilità di raggiungere pressioni più elevate permetterà di capire non solo i materiali in sé, ma anche – e soprattutto- certe condizioni che li hanno generati e oggi sono presenti in natura. Per esempio, come si sono formati sotto enormi pressioni all’interno della terra determinati materiali o metalli, come il ferro.
La nuova tecnica è un ulteriore passo, rivoluzionario nel risultato, delle celle ad incudine di diamante, già usate da tempo. Il principio di questa apparecchiatura: il campione del materiale da analizzare viene posizionato tra le superfici piane di due diamanti. Questi diamanti lo pressano da due direzioni opposte. Se le due forze di pressione sono sufficientemente elevate il materiale può modificare basilarmente le sue strutture interne. Finora sono state raggiunte circa 250 Gigapascal, mentre gli scienziati di Bayreuth, con modifiche decisive all’apparecchiatura e al metodo, hanno aumentato questo valore di circa il 50%, arrivando a circa 600 Gigapascal.
A questo scopo, gli scienziati hanno usato un diamante a cristallo singolo, di circa 0,25 carati. Questi diamanti però non sono entrati in contatto con il campione da pressare. Infatti, su ognuna delle superfici di diamante contrapposte avevano fissato un diamante nano cristallino di forma semisferica,del diametro tra 20 e 50 micrometri. Le teste di questi piccoli diamanti rotondi sono esattamente una di fronte all'altra.
Tra di esse viene posizionato il campione di materiale.
Il punto di questa costruzione sta nel fatto che la cella a incudine di diamante subisce una costruzione a due fasi. La pressione, che nasce dai due cristalli contrapposti, si concentra sulle piccolissime teste delle due emisfere di diamante. (segue…)
Testo originario integrale:

Il DNA mitocondriale (mtDNA) può essere efficacemente sostituito negli ovociti umani.

Fonte: Le Scienze
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Già dimostrata valida su altre specie di primati, nell'uomo la nuova tecnica, che riguarda il DNA mitocondriale (mtDNA), presenta qualche problema in più, ma apre le porte allo sviluppo di una terapia genica per le malattie ereditarie del mtDNA. Un bambino nato a seguito di questa procedura sarà figlio genetico della madre, ma porterà i geni mitocondriali sani della donatrice.
Il DNA mitocondriale (mtDNA) può essere efficacemente sostituito negli ovociti umani. Lo ha dimostrato un gruppo di ricercatori diretti da Shoukhrat Mitalipov della Oregon Health & Science University, che firmano un articolo pubblicato su “Nature”. La tecnica costituisce un importantissimo progresso nello sviluppo di una terapia genica per le malattie ereditarie del DNA mitocondriale (mtDNA), ma necessita ancora di studi per garantirne la sicurezza prima di poter essere applicata a livello clinico.

I mitocondri, che costituiscono la centrale energetica della cellula, sono organelli dotati di un proprio DNA, e sono ereditati per via materna, dato che non sono presenti negli spermatozoi. Le manifestazioni cliniche delle malattie mitocondriali sono variabili, ma spesso colpiscono gli organi e i tessuti che consumano più energia, fra cui cervello, cuore, muscoli, pancreas e reni. L'espressione e la gravità dei sintomi di queste malattie, che si stima colpiscano un bambino ogni 4000, dipendono dalla specifica mutazione e dal numero di mitocondri che ne sono interessati (in una cellula possono esserci anche migliaia di mitocondri).

Nella tecnica messa a punto da Mitalipov e colleghi, il materiale genetico cromosomale di un ovocita non fecondato di una paziente con un difetto al mtDNA viene isolato e trapiantato nel citoplasma di un altro uovo enucleato, contenente DNA mitocondriale sano e altri organelli, RNA e proteine, donato da un'altra donna. Un bambino nato a seguito di questa procedura sarà figlio genetico della madre ma porterà i geni mitocondriali sani della donatrice.
Studi precedenti effettuati dallo stesso gruppo di ricerca su modelli animali, ovvero primati non umani, avevano dimostrato non solo la fattibilità della procedura, ma anche la sua efficacia e compatibilità con la fecondazione e la nascita di una prole sana.

Nel nuovo esperimento, i ricercatori hanno sostituito il mtDNA in 65 ovociti umani, usandone altri 33 come controlli. Il tasso di fecondazione riuscita negli ovociti sottoposti alla procedura (73 per cento) è risultato simile a quello dei controlli (75 per cento). Tuttavia, a differenza di quanto osservato nel modello animale, in una parte significativa (il 52 per cento) degli zigoti su cui era stato operato il trasferimento, la fecondazione è riuscita in modo anomalo, con un numero irregolare di pronuclei.

Tra gli zigoti fecondati normalmente, la percentuale di quelli che hanno dato origine a blastocisti (uno stadio di sviluppo in cui si ha uno strato di cellule esterne che delimita una cavità contenente liquido e una piccola massa di cellule da cui ha origine il nuovo organismo) e di cellule staminali embrionali è risultata pari rispettivamente al 62 e al 38 per cento, valori paragonabili a quelli ottenuti con i controlli. Tutte le linee di cellule staminali embrionali derivate da questi zigoti avevano un numero normale di cromosomi e contenevano esclusivamente mtDNA della donatrice.

Per condurre adeguatati perfezionamenti dei protocolli che garantiscano la sicurezza della tecnica, osservano gli autori, “queste tecnologie riproduttive innovative richiederebbero modifiche alle attuali restrizioni ai finanziamenti degli US National Institutes of Health, così da consentire studi clinici finanziati dal governo statunitense”.

martedì 23 ottobre 2012

Sviluppato un accelerometro ultrasensibile, un tipo di rilevatore di movimento, che entra nella nuova classe dei micro sensori.

Fonte: Sci-X
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I ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) e dell’Università di Rochester hanno sviluppato un accelerometro ultrasensibile, un tipo di rilevatore di movimento, che entra nella nuova classe dei micro sensori.
Il professore di fisica applicata Oskar Painter e il suo team descrivono il nuovo dispositivo e le sue capacità in una pubblicazione anticipata online della rivista “Nature Photonics”.
Piuttosto che utilizzare un circuito elettrico per misurare i movimenti, il loro accelerometro utilizza luce laser. E, nononostante le ridotte dimensioni del dispositivo, è una sonda estremamente sensibile di movimento. Grazie alla sua piccola massa, può anche operare in un'ampia gamma di frequenze; il che significa che è sensibile ai movimenti che si verificano in decine di microsecondi, quindi è migliaia di volte più veloce dei i movimenti che i sensori più sensibili, oggi utilizzati, sono in grado di rilevare.
Gli accelerometri lavorano utilizzando un rivelatore sensibile allo spostamento, per misurare il moto di una massa collegata in modo flessibile. Più comunemente, il rivelatore è un circuito elettrico. Ma poiché la luce laser è uno dei mezzi più sensibili per misurare la posizione, c'è stato interesse nel fare un dispositivo con lettura ottica. Ad esempio, progetti come l’Osservatorio di onde gravitazionali a interferometro laser (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory -LIGO), si basano su interferometri ottici, che utilizzano la luce laser riflessa da specchi, separati da chilometri di distanza, per misurare il movimento relativo degli specchi terminali. I laser riescono ad avere un bassissimo rumore intrinseco (ossia la loro intensità fluttua poco) e sono, in genere, limitati dalle proprietà quantistiche della luce stessa, in modo da rendere molto più facile di rilevare movimenti molto piccoli.
Gli scienziati del Caltech e dell’Università di Rochester hanno realizzatol’interferometro su scala piccolissima, nanometrica. "La chiave è una piccola cavità ottica che abbiamo appositamente progettato per leggere il movimento", dice Painter. La cavità ottica è lunga solo 20 micron, è larga solo 1 micron e ha lo spessore di solo pochi decimi di micron. E’ costituita da due nanofasci di silicio, posizionati come due lati di una cerniera, con un lato collegato alla massa di prova. Quando la luce laser entra nel sistema, il nanofascio agisce come un "tubo di luce", che guida la luce in una zona dove rimbalza avanti e indietro tra i fori nel nanofascio. Quando la massa di prova vincolata si muove, cambia la distanza tra i due nanofasci, causando una variazione dell'intensità della luce laser riflessa dal sistema. Il segnale laser riflesso è infatti estremamente sensibile al movimento della massa di prova, con spostamenti piccoli, dell’ordine di femtometri (circa il diametro di un protone) esplorabile nell’arco di un secondo di tempo.
Risulta che, poiché la cavità e la massa di prova sono così piccole, la luce che rimbalza avanti e indietro nel sistema spinge la massa di prova e precisamente: quando la massa di prova si allontana, la luce aiuta a spingerla ulteriormente e quando la massa di prova si avvicina, la luce la attira dentro. In breve, la luce laser ammorbidisce e smorza il movimento della massa di prova.
Testo originario completo di Kimm Fesenmaier
Immagine: Credit Martin Winger

venerdì 19 ottobre 2012

Creati nefroni: verso il rene artificiale?

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Da cellule embrionali di topo i ricercatori hanno ricavato strutture che svolgono le funzioni deputate alla filtrazione.

MILANO - La malattie renali croniche colpiscono il 5-7% della popolazione mondiale e comportano la necessità di dialisi e successivamente di un trapianto. Per fronteggiare la carenza di organi, la ricerca sta tentando di generare tessuti e organi artificiali utilizzando cellule dei pazienti stessi o di altra origine. Un obiettivo più vicino grazie a uno studio dei ricercatori del Centro Anna Maria Astori del Mario Negri di Bergamo, pubblicato sul Journal of American Society of Nephrology. Lo studio apre nuove prospettive per i pazienti con insufficienza renale e fornisce strumenti più efficaci per comprendere e trattare queste malattie. «Fino a oggi - spiega Christodoulos Xinaris, che ha coordinato la ricerca -, partendo da sospensioni di singole cellule embrionali, si erano prodotti tessuti che però non erano in grado di maturare ulteriormente verso un tessuto funzionante, perché senza il supporto dei vasi sanguigni non si riescono a formare le complesse strutture fondamentali del rene, i nefroni, dove si svolgono i processi di filtrazione, riassorbimento e secrezione che caratterizzano questo organo».

LE APPLICAZIONI - Ora, per la prima volta, i ricercatori del Mario Negri usando singole cellule embrionali di topo sono stati in grado di creare in laboratorio nefroni che, impiantati sotto la capsula renale, dimostrano di saper svolgere certe funzioni fisiologiche deputate alla filtrazione, inclusa la capacità di produrre ormoni come l'eritropoietina. «Il metodo messo a punto in questo studio - dice Giuseppe Remuzzi direttore delle ricerche del Mario Negri - offre nuove basi metodologiche per sviluppare la ricerca e per interessanti applicazioni terapeutiche. La tecnica infatti apre la strada a tecnologie che consentiranno di produrre nefroni umani da cellule del paziente stesso e di mimare mediante manipolazione genetica malattie renali umane per studiarne i complessi meccanismi e valutare in via preliminare l'attività dei farmaci, riducendo in questo modo la sperimentazione sugli animali». «La generazione di nefroni a partire da singole cellule - aggiunge Ariela Benigni, capo del dipartimento di Medicina Molecolare del Centro Astori - non era mai stata descritta fino a oggi e costituisce un significativo passo in avanti verso l'obiettivo a lungo termine di sostituire la funzione renale con un rene completamente costruito in laboratorio».

"Fasci ottici a vortice", sopra un chip di silicio: la luce forma un fascio cavo conico.

Fonte: Sci-X
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Un gruppo di ricerca internazionale, guidato da scienziati dell'Università di Bristol e delle Università di Glasgow e Sun Yat-sen e Fudan in Cina, ha dimostrato array integrati di emettitori di cosiddetti 'fasci ottici a vortice', sopra un chip di silicio. Il lavoro è sulla copertina dell'ultimo numero della rivista Science, del 19 ottobre 2012.
Contraddicendo la concezione tradizionale, la luce in questi fasci non si propaga con raggi rettilinei. Invece, la sua energia viaggia secondo una spirale, in forma di fascio cavo conico. Pertanto, i fasci assomigliano molto a un vortice o un ciclone, con i suoi raggi di luce ‘avvitati’ o in sensi destrorso o sinistrorso. In teoria, non vi è limite al senso in cui la luce può essere ‘avvitata’.
Nella meccanica quantistica, questa caratteristica è associata al 'momento angolare orbitale' (OAM) di fotoni: i fotoni di questi raggi possono essere immaginati orbitare attorno all'asse del fascio, in modo simile al movimento dei pianeti attorno al Sole o degli elettroni intorno al nucleo.
Quando tale luce interagisce con la materia, essa mantiene una forza di rotazione (coppia) sulla materia; pertanto può essere usata come una cosiddetta ‘chiave ottica meccanica’, che può ruotare per intrappolare sia particelle microscopiche, sia goccioline. Un diverso grado di ‘avvitamento’ può anche essere usato per trasmettere informazioni, permettendo che più informazioni possano essere trasportate da un unico segnale ottico,incrementando così la capacità di collegamenti di comunicazione ottica.
Fasci di luce alla stessa frequenza, ma con valori differente momento angolare, possono essere utilizzati per trasmettere flussi differenti di dati. Singole particelle di luce (fotoni) possono utilizzare questi diversi gradi di ‘avvitamento’ per rappresentare informazioni quantistiche, in cui un singolo fotone può essere ruotato in senso orario e antiorario, contemporaneamente. Applicazioni con l’uso di tale luce, per scopi di sensorica o di imaging, sono in fase di sviluppo. Per esempio, alcune molecole sono chirali, ossia hanno lo stesso aspetto, se viste con normali microscopi ottici, fino a quando sono illuminate da fasci ottici a vortice, con differenti gradi di direzione o di ‘avvitamento’.
Convenzionalmente la generazione di tali fasci si basa su elementi ottici ‘massivi’, come lastrine, lenti e ologrammi. Questi sono adatti per la ricerca, ma possono essere inadatti per molte applicazioni, in particolare quando un gran numero di tali fasci sono necessari in condizioni di alta densità di ‘impaccamento’.
Al contrario, i nuovi emettitori nuovi inventati a Bristol hanno dimensione di solo pochi micrometri e sono migliaia di volte più piccoli degli elementi convenzionali. Essi si basano su guide d’onda ottiche, di silicio, e possono essere realizzati per mezzo delle tecnologie standard dei circuiti integrati.
Questi dispositivi sono facilmente collegabili uno all’altro, per formare matrici grandi e complesse in circuiti fotonici integrati e potrebbero essere usati per applicazioni comelecomunicazioni, la sensorica, e la manipolazione di particelle microscopiche. Afferma il dr. Mark Thompson, vice direttore del Centro per la Fotonica Quantistica all’Università di Bristol: "Forse una delle applicazioni più interessanti è il controllo della luce ‘avvitata’ a livello di singolo fotone, che ci permette di sfruttare le proprietà quantomeccaniche dei vortici ottici per applicazioni future nella comunicazione quantistica e nella computazione quantistica”.
Testo originario:
Image by Miss Yue Zhang

giovedì 18 ottobre 2012

Trasferire dati da un qubit all'altro, su distanze dell'ordine dei millimetri.

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Dopo il Nobel ad Haroche e Wineland, ancora un decisivo passo avanti nel campo dell'ottica e dell'informatica quantistica, la branca della fisica che studia come utilizzare fotoni ed elettroni per memorizzare e trasportare informazioni all'interno di un computer. Un gruppo di ricercatori del Joint Quantum Institute (JQI) ha individuato una tecnica che permette di trasferire dati da un qubit (l'unità elementare dell'informazione quantistica, equivalente al bit) all'altro, su distanze dell'ordine dei millimetri. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature.
Perché ottica e informatica quantistica sono così importanti e seguite, tanto da valere il premio Nobel di quest'anno? Il motivo sta nelle straordinarie proprietà delle particelle quantistiche, che possono esistere contemporaneamente in stati diversi (un principio detto sovrapposizione), o più precisamente in una “miscela” di stati: questo permette una capacità di memorizzazione delle informazioni molto più veloce ed efficace dei “classici” bit, che invece prevedono solo due stati mutualmente esclusivi, acceso o spento.
Finora, gli scienziati erano riusciti a trasferire informazioni tramite qubit solo da un elettrone al suo vicino, mentre non era ancora possibile compiere la stessa operazione su distanze più grandi. Il lavoro attuale dei ricercatori, invece, propone un cosiddetto “bus quantistico” per trasportare i dati da un qubit all'altro, usando un circuito superconduttore. Dispositivi di questo tipo fanno sì che le particelle “condensino” in coppie, dette coppie di Cooper, che permettono di osservare gli effetti quantistici a livello macroscopico.
In particolare, i ricercatori hanno mostrato come sia possibile determinare lo spin (una caratteristica delle particelle quantistiche) dei qubit misurando il campo elettromagnetico all'interno del circuito: “Potremmo servirci di questo campo”, sostiene Jason Petta, uno degli autori del lavoro, “per accoppiare qubit separati da grandi distanze: il nostro esperimento è un primo passo in questa direzione”.
Riferimenti: Nature doi:10.1038/nature11559
Credits immagine: johnmuk / Flickr

Individuata possibile origine del respiro nei vertebrati.


Fonte: Gaianews.it
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Harris e colleghi ritengono che la respirazione dell'aria probabilmente si è evoluta in un vertebrato ancestrale che non aveva un polmone, ma aveva un generatore di ritmo.
Gli scienziati della University of Alaska, Fairbanks hanno identificato quello che pensano sia la caratteristica ancestrale che ha permesso l’evoluzione della respirazione dell’aria nei vertebrati. Gli scienziati hanno presentato la loro ricerca al 42esimo congresso della Society for Neuroscience a New Orleans.
“Per respirare aria con un polmone è necessario più del solo polmone, si ha bisogno di circuiti neurali che siano sensibili al biossido di carbonio,” ha detto Michael Harris, un neuroscienziato della UAF e ricercatore responsabile di un progetto che ha studiato i meccanismi che generano e controllare la respirazione.
“E’ il circuito neurale che consente all’aria e agli organismi che respirano di inspirare ossigeno, di cui le cellule hanno bisogno per convertire il cibo in energia, e di espellere l’anidride carbonica derivante da tale processo,” hanno spiegato. “Ci siamo interessati perciò al circuito neurale che ha reso possibile il ritmo di inspiro e espiro.” ha spiegato lo scienziato.
Harris e colleghi ritengono che la respirazione dell’aria probabilmente si sia evoluta in un vertebrato ancestrale che non aveva un polmone, ma aveva un generatore di ritmo.
“Abbiamo cercato esempi di vita di antenati primitivi che non respiravano, come la lampreda, e poi abbiamo cercato le prove della presenza di un generatore di ritmo che facesse qualcosa di diverso dal respirare aria”, ha spiegato Harris.
Le lamprede sono pesci antichi che hanno caratteristiche simili ai primi vertebrati. Non hanno i polmoni e non respirano aria. Le larve vivono nel fango e respirano e si nutrono di acqua che viene aspirata e attraversa i loro corpi. Quando il fango ostruisce la possibilità dello scorrimento dell’acqua le lamprede utilizzano una sorta di colpo di tosse. Un generatore di ritmo nel cervello che controlla questo comportamento. [Il video (in alto) mostra l’atto, che accade circa ogni 9 secondi].
“Abbiamo pensato che la ‘tosse’ della lampreda fosse molto simile al respiro degli anfibi”, ha detto Harris. “Quando abbiamo misurato l’attività del nervo, che normalmente è associato con la respirazione, abbiamo trovato modelli che assomigliano a quello della respirazione e abbiamo scoperto che il generatore di ritmo è sensibile al biossido di carbonio.”
Respirare l’aria per i pesci ha permesso il passagio dei vertebrati sulla terra e l’evoluzione di rettili, uccelli e mammiferi. Senza un generatore di ritmo sensibile all’anidride carbonica, la struttura che sarebbe diventata un polmone non avrebbe potuto funzionare come un polmone.
“L’evoluzione della respirazione polmonare può essere una riproposizione della tosse sensibile all’ anidride carbonica che esisteva già nei vertebrati senza polmoni, come la lampreda”, ha concluso Harris.

Il robot che vendemmia ...è in grado di vendemmiare 600 piante di vite al giorno!

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Il robot che vendemmia - Si chiama Wall-Ye il robottino messo a punto dall'ingegnere francese Christophe Millot in tre anni di lavoro. La sua particolarità è che è in grado di vendemmiare 600 piante di vite al giorno grazie ai suoi sistemi elettronici costituiti da 6 telecamere e un Gps. Wall-Ye, di dimensioni contenute (50x60 cm), dispone di quattro ruotre motrici. Però al momento è un po' caruccio: 25 mila euro (Reuters/Robert Pratta).

La turbina eolica con il maxirotore ...per produrre 25 milioni di kWh!

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La turbina eolica con il maxirotore - Il 6 ottobre la Siemens ha iniziato i test del nuovo rotore da 154 metri sulla turbina eolica offshore da 6 MW installata a Østerild, Danimarca. La turbina è equipaggiata con le pale di rotore più lunghe al mondo, ognuna delle quali misura 75 metri. Con un diametro rotore record di 154 metri, ogni turbina è in grado di produrre 25 milioni di kWh, sufficienti per i bisogni energetici di 6 mila famiglie (da Siemens).

Comunicazioni rapide terra-spazio-terra con una rete di nanosatelliti leggerissimi.

Fonte: Sci-X
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Il DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt – Centro Tedesco per l’aeronautica e l’astronautica) sostiene la ricerca per i nanosatelliti con 3,3 milioni di Euro.// Per la prima volta, alcuni piccoli satelliti, che sono classificati come nano- satelliti a causa del loro basso peso (meno di 15 kg), dovrebbero ampliare nello spazio, attraverso il lavoro degli scienziati dell’Università Tecnica di Berlino, una rete cooperativa di comunicazione. Con una tale rete, in futuro, dovrebbero poter essere elaborati, automaticamente nello spazio, determinati dati, per essere messi immediatamente a disposizione dell’utente finale.
Nelle comunicazioni convenzionali satellitari in orbita terrestre bassa, i dati grezzi arrivati al satellite, vengono, da questo, spediti verso terra nel momento del passaggio sopra la stazione terrestre, processati, archiviati e poi distribuiti. La consegna dei dati richiede solitamente uno o più giorni. Per determinate domande di allarme rapido e di monitoraggio in caso di disastro, si avrebbe un risparmio di tempo attraverso l’elaborazione immediata (dei dati) in orbita e la comunicazione da satellite a satellite, fino alla successiva stazione terrestre sarebbe poi un risparmio ancora maggiore di tempo. Importanti questioni della comunicazione in una rete di piccoli satelliti verranno ora affrontate e studiate in un nuovo progetto di ricerca dell’Università Tecnica di Berlino (TU) e saranno dimostrate le soluzioni nello spazio.
Nell'ambito del progetto, S-Net (rete di banda-S per satelliti cooperativi), gli scienziati della TU di Berlino vogliono costruire una rete mondiale, finora unica, costituita da più nanosatelliti e dimostrarne l’efficienza tecnica.
Tale rete spaziale di nanosatelliti può raggiungere una copertura locale e temporale della superficie terrestre, attraverso uno scambio mirato e attento delle informazioni, maggiore e migliore di quella offerta dai grandi satelliti singoli.
In dettaglio: complessivamente quattro nanosatelliti dovrebbero essere equipaggiati, ciascuno, con la nuova apparecchiatura di rete per trasmissione/ricezione sviluppata dalla TU di Berlino (Nome del progetto: Slink). La comunicazione avviene nella banda-S (2000-2300 MHz) e permette ai nanosatelliti non solo di comunicare singolarmente con la stazione terrestre, ma anche di scambiarsi i dati. Vengono impiegati moderni metodi di trasmissione,come il DQPSK e il Turbo Code, per ottenere un’elevata velocità con il consumo di energia più basso possibile. Può essere raggiunta una velocità di scambio dati fino a 100 kilobit al secondo, tra due satelliti. Inoltre, l’apparecchiatura permette una comunicazione bidirezionale con una stazione di terra a velocità di 1 megabit al secondo. Questo è il top mondiale per piccoli satelliti di comunicazione.
Attraverso la sperimentazione e la dimostrazione di una rete intersatellitare, basata su tecnologie di trasmissione e protocolli adeguati, si metteranno le basi scientifiche e tecniche per future missioni multi satellitari autonome. In futuro, può essere realistica e molto utile una rete di nanosatelliti che monitorizza, in modo autonomo, tutta la superficie terrestre, per l’osservazione della navigazione marittima, per monitorare rapidamente l’insorgere di disastri ambientali, ecc.
Lo smaltimento dei satelliti dall'orbita terrestre al termine del loro funzionamento avviene attraverso l’abbassamento passivo dell’altezza orbitale. Con l’ingresso nell’atmosfera terrestre, i satelliti bruciano a causa del fortissimo attrito e della conseguente alta temperatura, cosicchè nessun detrito spaziale sarà lasciato in orbita.
Testo originario:

mercoledì 17 ottobre 2012

Il batterio che produce pepite d'oro.

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I tempi cambiano, e se una volta l'oro si cercava con pazienza nei letti dei fiumi, ora c’è un nuovo modo per dare la caccia al prezioso metallo. Producendoselo in casa, meglio in laboratorio, grazie a un bioreattore contenente una colonia di batteri in grado di metabolizzare un composto liquido estremamente tossico (il cloruro aurico, anche detto oro liquido) producendo delle vere e proprie pepite da 24 carati. La nuova tecnica, illustrata all'interno dell'installazione artistica “The great work of the metal lover” (la grande opera degli amanti del metallo, nda), ha ricevuto un riconoscimento alla Prix Ars Electronica in Austria dove ha stupito il pubblico producendo pepite d’oro durante la dimostrazione.
L’opera nasce dalla collaborazione di due ricercatori della Michigan State University: Kazem Kashefi, professore di microbiologia e genetica molecolare, e Adam Brown, docente di arte elettronica. Gli scienziati hanno allestito una sorta di laboratorio portatile di vetro trasparente costituito da un bioreattore contenente un supporto placcato in oro. All'interno i ricercatori hanno quindi fatto crescere una colonia di batteri Cupriavidus metallidurans, microrganismi capaci di digerire un composto liquido molto tossico, chiamato cloruro aurico (AuCl3 o oro liquido) normalmente usato nell’industria metallurgica e farmaceutica.
Dopo circa una settimana di “alimentazione forzata” a base di elevate concentrazioni di cloruro aurico– ma mimando un processo che gli scienziati suppongono avvenire anche in natura - i batteri hanno prodotto una piccola quantità di oro puro da 24 carati.
Un aspetto interessante dello studio è che le condizioni usate nel bioreattore hanno dimostrato che i C. metallidurans sono una specie di super-batteri, mostrandosi almeno 25 volte più resistenti alle alte concentrazioni di cloruro aurico di altri microrganismi che vivono in condizioni simili. Ma non solo, secondo gli esperti questo potrebbe permettere di ottenere informazioni su come si è originato e formato l’oro sulla Terra.
“La nostra è neo-alchimia”, ha commentato Brown presentando l'esperimento: “Ogni parte, ogni dettaglio del progetto è un incrocio tra la moderna microbiologia e l'alchimia. La scienza prova a spiegare il mondo fenomenologico. Come artista, sto cercando di creare un fenomeno. L'arte ha la capacità di spingere la ricerca scientifica”. Tuttavia questo metodo non potrà essere utilizzato per produrre oro su scala industriale. Il cloruro aurico infatti non solo è alquanto raro in natura ma anche il processo di industrializzazione sarebbe estremamente costoso.
Riferimenti: Michigan State University
Credits immagine: G.L. Kohuth

Articolo scritto da Maria Antonietta Cerone

I «nanogarofani» che accumulano energia.

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Una microstruttura in solfuro di germanio si piega come i petali di un fiore formando una grande superficie.

Che copiare la natura sia una delle maggiori fonti di ispirazione per le innovazioni tecnologiche è cosa nota. Ora i ricercatori dell’Università della North Carolina (Usa) hanno creato strutture simili a fiori, fatte di solfuro di germanio (GeS), un materiale semiconduttore, che hanno «petali» estremamente sottili e che sviluppano una superficie enorme. Questi «fiori» che, assomigliano a quelli dei garofani o di tagete, ma sono piccolissimi, possono essere utilizzati per una nuova generazione di accumulatori di energia e celle solari.

SUPERBATTERIE - «Creare questi nanofiori di GeS (i petali sono spessi solo 20-30 nanometri e lunghi 100 micrometri) è molto interessante perché in una piccola quantità di spazio riusciamo a concentrare una grande superficie», spiega Linyou Cao, professore di scienza dei materiali e ingegneria presso l’Università della Nord Carolina e co-autore del lavoro pubblicato da Acs Nano. «Un’applicazione potrebbe essere per esempio l’aumento significativo della capacità di accumulo energetico delle batterie agli ioni di litio, poiché una struttura più sottile con superficie più grande può contenere più ioni di litio. Per lo stesso motivo, questa struttura del fiore di GeS potrebbe portare a una maggiore capacità per i supercondensatori, che sono anche usati per lo stoccaggio di energia».
NATI DA VAPORI - I nanofiori nascono dai vapori. Il solfuro di germanio viene messo in un forno fino a quando non inizia a vaporizzare. Il vapore poi viene fatto convergere verso una zona di raffreddamento dove il GeS si deposita in fogli sottilissimi. Con l’aggiunta di ulteriori strati, i fogli si dispongono a raggio creando un motivo floreale simile a un garofano. Il GeS è simile a materiali come la grafite, che si depositano in strati o fogli. Tuttavia la struttura atomica del GeS è molto diversa da quella della grafite e molto più efficace nell’assorbire l'energia solare e trasformandola in energia utilizzabile. Questo rende i nanofiori allettanti per l'utilizzo in celle solari, anche per il fatto che il GeS è relativamente poco costoso e non è tossico. Nelle celle solari infatti molti materiali attualmente impiegati sono sia costosi che estremamente tossici.


L'esoscheletro della Nasa: Ha gambe in grado di aiutare astronauti e paraplegici.

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Potrà anche non volare o sparare missili (almeno per il momento), ma resta pur sempre un passo in avanti verso l'armatura del miliardario-playboy Tony Stark, alias Iron Man. È l'esoscheletro robotico X1, un progetto sperimentale portato avanti dalla Nasa, dal Florida Institute for Human and Machine Cognition e dagli ingegneri dell'Oceaneering Space Systems di Houston (Texas), che promette di aiutare gli astronauti a mantenersi in forma ma anche – un giorno – di far camminare chi oggi non può, come i paraplegici.

L' armatura, dal peso di 25 chili, è in effetti un vero e proprio robot indossabile dotato di dieci giunture, di cui quattro motorizzate (ai fianchi e alle ginocchia) e sei passive, che consentono a chi la porta di voltarsi, fare un passo di lato e flettere i piedi. X1 ha due modalità di funzionamento: "aiutare" e "inibire". La prima serve a rinforzare le gambe e consente di ottenere più forza e resistenza al peso, mentre la seconda offre resistenza contro i movimenti e potrebbe essere usata dagli astronauti per fare esercizio fisico. La stessa agenzia spaziale statunitense sta infatti analizzando il potenziale di questa armatura, e potrebbe decidere di utilizzarla in missioni di lunga durata (come quelle dirette
verso Marte) dove è fondamentale risparmiare peso e spazio fisico e mantenersi in forma in condizioni di microgravità.

L'armatura non è certo il
primo tentativo in questa direzione, ma secondo la Nasa “i test condotti hanno mostrato che si tratta del modello più comodo, semplice da regolare e che si indossa con più facilità”. Ma per adattarla davvero a chi oggi si trova su una sedia a rotelle c'è ancora molto da fare: X1 non è ancora in grado in bilanciarsi da sola, e per mantenersi in equilibrio è necessario usare delle stampelle. “Quello che vogliamo - ha dichiarato a Space.com Nic Redford, a capo delle ricerche dell'agenzia sui robot umanoidi - è che l' esoscheletro si regga in piedi in autonomia, così che il paziente abbia le mani libere”. È su questa idea che si sviluppa il lavoro allo Humanoid Research Lab della Nasa: rendere i robot bipedi. Proprio come gli esseri umani.
Via: Wired.it

Credits immagine: Robert Markowitz

Metodo economico e sicuro di formatura del titanio.

Fonte: Sci-X
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Il titanio è un materiale che offre eccellenti proprietà, tuttavia, è costoso e richiede tempo per essere formato. Ricercatori del Fraunhofer presentano una tecnologia di formatura economica per i sistemi di scarico dei gas delle automobili, alla Fiera EuroBlech di Hannover, dal 23 al 27 ottobre.
Le numerose e note qualità del titanio lo rendono uno dei materiali candidato a diventare uno dei materiali più usati nell’industria. Tuttavia presenta alcune problematiche quando deve essere lavorato. Soprattutto, le difficoltà nascono quando deve essere sottoposto a formatura, imbutitura o idroformatura; pertanto il suo impiego viene limitato. "Il titanio tende ad aderire agli stampi di formatura. Questo comporta gravi danni, che possono arrivare anche al danneggiamento irrecuperabile del pezzo. Inoltre, le temperature di formatura per il titanio sono estremamente elevate, anche 800° C", spiega André Albert, leader del gruppo per le tecnologie delle attrezzature di formatura, presso l'Istituto Fraunhofer per le Macchine Utensili e Tecnologia di Formatura IWU, a Chemnitz.
In collaborazione con i suoi colleghi presso l'Istituto Fraunhofer per l'Ingegneria delle Superfici e Film Sottili ITS a Braunschweig, egli ha sviluppato una nuova tecnologia per l’idroformatura dei sistemi in titanio di scarico dei gas di auto a temperature elevate. Questo nuovo metodo permette di eseguire la formatura in un’unica fase di processo. I ricercatori stanno ora presentando i primi risultati del progetto congiunto alla Fiera EuroBlech.
Finora, erano necessari almeno tre fasi, mediante anche trattamento intermedio di riscaldamento, che richiedevano, parzialmente, l’esecuzione del processo in luoghi differenti. Gli scienziati hanno ora sviluppato un processo e un’attrezzatura custom, in grado di resistere a temperature di oltre 800° C. "Nella formatura del titanio a temperatura ambiente, avviene un forte incrudurimento a freddo del tubo da formare. Per evitare che si formino crepe e fessure, il metallo deve essere frequentemente ricristallizzato. La conseguenza è che il processo di formatura si complica e non è economico per grandi volumi di produzione di questi sistemi di scarico gas dei veicoli. Questo cambiamento microstrutturale può essere evitato a temperature estremamente elevate", spiega Albert.
Un rivestimento speciale, dello spessore di solo pochi micrometri impedisce al titanio di aderire allo stampo. Martin Weber, esperto per nuovi rivestimenti tribologici all’IST dice: "Al di sopra di circa 500° C, il titanio ha forte tendenza a combinarsi con l'ossigeno e l'azoto dell'atmosfera circostante. Per questo motivo, è necessario lavorare con gas di protezione a temperature estremamente elevate, come l’argon, per evitare l'ossidazione del titanio. Dopo intensi test con vari materiali, siamo riusciti a sviluppare il rivestimento ideale per le condizioni particolari incontrate nei vari range di temperatura".
Testo originario:
Immagine: dal Fraunhofer IWU

martedì 16 ottobre 2012

Cervello: scattata la prima istantanea della memoria.

Fonte: La Stampa
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Informazioni utili per lo sviluppo di interventi terapeutici mirati.
 
È stata scattata la prima istantanea della memoria in cui si vede l’istante e il luogo in cui si formano i ricordi, sia della memoria a breve che a medio o a lungo termine. L’evento è descritto sulla rivista dell’Accademia delle Scienze degli Stati Uniti, Pnas.

La ricerca, condotta dal gruppo della New York University coordinato da Xiaojing Ye, offre nuove prospettive sulla formazione della struttura molecolare della memoria e fornisce informazioni utili per lo sviluppo di interventi terapeutici mirati. I ricercatori hanno studiato i neuroni della lumaca Aplysia della California, un modello molto adatto per comprendere i processi di funzionamento della memoria nell’uomo.

In una precedente ricerca era già stato dimostrato il coinvolgimento delle molecole MAPK e PKA nel processo di formazione della memoria, ma gli studiosi hanno dimostrato che grazie all’interazione tra le due molecole, il cervello elabora la memoria a livello spaziale e temporale nella formazione dei ricordi.

Proposto un metodo per capire se viviamo in un Universo "simulato", oppure "reale".

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Un gruppo di fisici tedeschi ha creato un test per capire se il mondo che ci circonda è la simulazione di un'intelligenza artificiale.
Viviamo o no in una realtà artificiale come nel film Matrix? E' una domanda che sembra confinata alla fantascienza ma ora la scienza sta tentando di dare una risposta. Un gruppo di fisici tedeschi, dell'Università di Bonn, ha creato una sorta di test che permette di capire se il mondo che ci circonda sia o meno una simulazione creata da un'intelligenza artificiale. Il lavoro è stato pubblicato dalla Technology Review del Mit e ha subito scatenato la curiosità di stampa, ricercatori e pubblico.

COME IN MATRIX E MEN IN BLACK - Pensando a uno scenario del genere, a molti sono venute in mente le scene del film «Matrix», in cui Keanu Reeves, alias Neo, scopre di vivere in un enorme inganno e guida la rivolta contro le macchine che opprimono l'umanità. O anche la faccia di Will Smith, quando in «Men in Black» si accorge che dentro il suo armadietto c'è un universo. E perfino, in tempi più lontani, le ipotesi fatte da Platone e Cartesio sulla realtà circostante. Gli scienziati di Bonn non si sono lasciati affascinare dalla finzione e dalla filosofia ma hanno iniziato una ricerca a livello di cromodinamica quantistica. Questa teoria fisica cerca di spiegare le leggi che regolano l'universo ad un livello straordinariamente piccolo, descrivendo l'interazione di particelle elementari, come quark e gluoni. Ebbene, proprio lì si troverebbe la risposta alla domanda che assilla molti.
L'UNIVERSO IN UN COMPUTER - Si deve partire prima di tutto con una simulazione di cromodinamica quantistica su un computer. Come spiega la Technology Review, infatti, quando si simula a questo livello di fisica “fondamentale” si sta essenzialmente simulando l'universo stesso. Qui iniziano le sfide. In base alla tecnologia attuale, i fisici sono in grado di riprodurre, coi più potenti supercomputer, una parte molto piccola del cosmo, nell'ordine di pochi femtometri (un femtometro è un milionesimo di nanometro, circa il diametro di un protone).
L'EFFETTO GZK E' LA PROVA DELLA MATRIX? - I limiti e i vincoli dell'ipotetica Matrix che regola il mondo si troverebbero, però, anche su una scala tanto piccola. Come ad esempio nelle interazioni delle particelle ad alta energia. E gli scienziati guidati dal professor Silas Beane avrebbero individuato, sfruttando la tecnica del reticolo spazio-temporale, un possibile vincolo: si tratta del cosiddetto effetto GZK, teorizzato dagli scienziati Greisen, Zatsepin, Kuzmin, che stabilisce un limite massimo all'energia dei protoni che viaggiano nell'universo. Prima di allarmarsi però, e scegliere se prendere la pillola rossa o azzurra come nel film dei fratelli Wachowski, saranno necessarie molte altre ricerche, perchè al momento si tratta di ipotesi, anche se molto affascinanti. Serviranno mezzi ancora più potenti per tentare di svelare finalmente questo segreto.