martedì 19 giugno 2018

Il laser più piccolo di un globulo rosso: Possibili applicazioni dalle neuroscienze ai microchip.

Fonte: ANSA Scienze

Costruito un laser  più piccolo di un globulo rosso: trasforma la luce infrarossa in luce a frequenze più alte e la emette costantemente per ore, anche quando è immerso in fluidi biologici, come il sangue. Descritto sulla rivista Nature Nanotechnology, potrà essere utilizzato sia per controllare l'attività biologica, ad esempio di neuroni, con gli infrarossi, sia per fabbricare microchip che sfruttano la luce.
Il laser è stato realizzato nel Berkeley Lab, il laboratorio del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti gestito dall'Università della California a Berkeley, a partire da sfere di materiale plastico del diametro di 5 millesimi di millimetro rivestite da nanoparticelle. Le proprietà di questi laser sono state scoperte per caso mentre i ricercatori, coordinati da Angel Fernandez-Bravo, studiavano un materiale plastico traslucido utilizzato per l'osservazione del cervello con tecniche di imaging come la Tac.
I ricercatori del Berkeley Lab hanno osservato che, quando la luce infrarossa colpisce le nanoparticelle, queste ultime emettono luce a frequenze più elevate che "rimbalza all'interno delle sfere come le voci tra le mura di una cattedrale", hanno spiegato. Per gli autori, "i laser potranno avere molteplici applicazioni: dal controllo dell'attività dei neuroni e dei microchip al monitoraggio ambientale di sostanze chimiche e delle temperature".

martedì 12 giugno 2018

Fermioni di Majorana: Stabilito un nuovo limite al decadimento doppio beta senza neutrini.

Fonte: Media INAF
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Grazie a un'esposizione record con calorimetri scintillanti basati su cristalli di seleniuro di zinco, il prototipo del futuro esperimento Cupid ha stabilito un nuovo limite al decadimento doppio beta senza neutrini. I risultati, ottenuti ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell'Infn, sono appena usciti su Physical Review Letters.
L’esperimento Cupid-0 (Cuore Upgrade with Particle Identification), installato presso i Laboratori nazionali del Gran Sasso (Lngs) dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, ha pubblicato su Physical Review Letters i suoi primi risultati. A circa un anno dall’inizio della presa dati, cominciata nel marzo 2017, gli scienziati della collaborazione Cupid-0 hanno ottenuto un nuovo limite per il decadimento doppio beta senza neutrini in un isotopo del selenio. Il nuovo limite è circa dieci volte superiore al precedente.
Cupid-0 sta testando calorimetri scintillanti (bolometri) basati su cristalli di seleniuro di zinco, sviluppati grazie al finanziamento dello European Research Council (Erc, Advanced Grant) del progetto Lucifer (Low-background Underground Cryogenic Installation for Elusive Rates), vinto nel 2009 da Fernando Ferroni, attuale presidente dell’Infn. Questa tecnologia sarà poi impiegata nel futuro progetto Cupid, un grande esperimento di terza generazione che verrà costruito ai Lngs nella prossima decade.
Cupid-0 studia il decadimento doppio beta senza neutrini, un fenomeno rarissimo che, se rivelato, implicherebbe che neutrino e antineutrino sono particelle di Majorana, cioè che particella e antiparticella coincidono.
«Cercare di dimostrare l’ipotesi di Majorana sulla natura del neutrino che forse ci potrebbe aiutare a comprendere il mistero della scomparsa dell’antimateria è un’impresa di una difficoltà straordinaria. Cupid-0 apre una prospettiva realistica per un futuro esperimento che possa avere una possibilità di successo», sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’Infn.
«Il grande sforzo della collaborazione è iniziato nel 2010 con il grant europeo Lucifer e oggi viene ampiamente ripagato da questi risultati scientifici. Ringrazio quindi tutti i colleghi che negli anni hanno contribuito a costruire questo successo e i Lngs per il continuo supporto offerto», commenta lo spokesperson Stefano Pirro (Lngs).
«I bolometri per la ricerca del doppio beta, dopo 30 anni di sviluppo e il successo di Cuore, entrano con Cupid-0 in una nuova fase», aggiunge Ezio Previtali, responsabile nazionale dell’esperimento. Siamo orgogliosi perché è l’Infn ad aver ideato questa nuova classe di rivelatori e ad averli portati fino allo sviluppo attuale».
In Cupid-0 sono coinvolte le sezioni dell’Infn di Genova, Roma1, Milano Bicocca e i Laboratori nazionali di Legnaro e del Gran Sasso che ospitano l’esperimento.
Per saperne di più:

mercoledì 30 maggio 2018

La prima cornea stampata in 3D, con staminali umane: E' un prototipo, verso riserve illimitate per i trapianti.

Fonte: ANSA Scienze
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E' pronta la prima cornea stampata in 3D, ottenuta con uno speciale bio-inchiostro fatto di cellule staminali umane e sostanza aggreganti. Ottenuto nell'università britannica di Newcastle e pubblicato sulla rivista Experimental Eye Research, il risultato è un prototipo, come rilevano gli autori della ricerca, Abigail Isaacson, Stephen Swioklo e Che Connon. Dopo gli ultimi perfezionamenti la tecnica potrà "assicurare in futuro - dicono i ricercatori - una riserva illimitata di organi" per i trapianti di cornea.
Il risultato è considerato dagli stessi ricercatori britannici "Una prova di concetto", ossia una dimostrazione della fattibilità della tecnica. Le cellule utilizzate dal gruppo di Newcastle sono infatti quelle di uno degli strati che costituiscono la cornea, chiamato stroma, che si trova al di sotto di una membrana elastica e dell'epitelio, che è lo strato più superficiale.
Le cellule utilizzate nell'esperimento sono state prelevate da un donatore sano e mescolate con due sostanze aggreganti: il collagene e l'alginato. Questo mix è diventato un bio-inchiostro che, utilizzato in una normale stampante 3D, è stato distribuito in cerchi concentrici fino ad ottenere la forma della cornea umana nell'arco di dieci minuti.
"Molti gruppi di ricerca nel mondo sono in cerca del bio-inchiostro ideale per rendere questa tecnologia disponibile su larga scala", ha osservato Che Connon. Ci vorranno comunque "molti anni", ha aggiunto, prima di poter utilizzare le cornee stampate in 3D per i trapianti.

martedì 29 maggio 2018

I materiali che producono l'elettricità dal calore: Possono diventare fino a 5 volte più efficienti.

Fonte: ANSA Scienze
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Poter ricaricare la batteria dell'auto semplicemente grazie al calore generato dal motore, o produrre energia per la casa sfruttando il calore disperso dall'impianto elettrico: questi scenari futuristici potrebbero diventare realtà grazie a nuovi materiali che producono spontaneamente elettricità quando vengono riscaldati. Ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (Mit), in uno studio pubblicato sulla rivista Science Advances, hanno trovato il modo di renderli cinque volte più efficienti per generare, potenzialmente, il doppio dell'energia.
"Se i nostri sogni più sfrenati si dovessero avverare, improvvisamente molte cose che ora sono troppo inefficienti diventeranno molto più efficienti", commenta Brian Skinner, alla guida del gruppo. "Potreste trovare nelle automobili dei piccoli apparecchi in grado di sfruttare il calore disperso dal motore per ricaricare la batteria, oppure negli impianti elettrici l'energia che ora va sprecata potrebbe essere recuperata e reimmessa nella rete".
La capacità di un materiale di generare energia dal calore si basa sul comportamento dei suoi elettroni: quando un lato del materiale viene riscaldato, gli elettroni acquisiscono maggiore energia e si accumulano tutti sul lato più freddo, ma in genere la quantità di elettricità prodotta è molto scarsa. I ricercatori si sono concentrati su una particolare famiglia di materiali chiamati semimetalli topologici, la cui struttura unica permette agli elettroni di accumulare energia più facilmente, e hanno scoperto che riscaldandoli con potenti campi magnetici il procedimento diventa molto più efficiente: "Si potrebbe generare sempre più energia semplicemente aumentando la potenza del campo magnetico", aggiunge Skinner.

Dall'Italia i cristalli per le comunicazioni del futuro: Ottenuti con una tecnica basata sul laser.

Fonte: ANSA Scienze
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Sono nati in Italia i minuscoli cristalli che promettono di accelerare le comunicazioni del futuro, basate sulle tecnologie quantistiche capaci di sfruttare le regole bizzarre che valgono nel mondo dell'infinitamente piccolo. I cristalli sono così piccoli da emettere una sola particella di luce (fotone) alla volta, sono descritti sulla rivista Advanced Materials.
Il risultato, che promette di avvicinare le future tecnologie quantistiche, si deve alla collaborazione tra il gruppo del dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Firenze guidato da Francesco Biccari, il gruppo dell'università Sapienza di Roma guidato da Marco Felici e il gruppo dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) guidato da Giorgio Pettinari. I nanocristalli realizzati dai ricercatori italiani sono i cosiddetti quantum dot (punti quantici) e sono considerati la base per moltissime tecnologie, dalle comunicazioni all'ottica, ai futuri computer superveloci o la diagnosi per immagini per la biomedicina.
Lo sviluppo di questo metodo rappresenta "un significativo passo in avanti per la realizzazione di circuiti fotonici completamente integrati, utili per le future tecnologie quantistiche", ha osservato Biccari. La tecnica che ha permesso di ottenere i nanocristalli consiste in una sorta di scrittura laser che controlla sia la posizione sia la lunghezza d'onda della luce emessa. Averli realizzati, rileva l'università di Firenze in una nota, è un passo in avanti notevole, anche se la strada da percorrere per realizzare su larga scala i dispositivi quantistici "è ancora molto lunga".
Il vantaggio dei minuscoli cristalli, osserva Biccari, è che "gli elettroni del materiale, risentendo delle piccole dimensioni in cui sono costretti, dell'ordine di pochi nanometri, mostrano effetti quantistici molto evidenti". Uno di questi, per esempio, è la "capacità di emettere un singolo fotone per ogni impulso ottico o elettrico ricevuto, caratteristica che li rende particolarmente adatti alle tecnologie quantistiche".
E' la prima volta che viene realizzato qualcosa di simile e con una tecnica semplice. La tecnica italiana che permette di farlo si basa sulle proprietà del materiale semiconduttore (arseniuro-nitruro di gallio idrogenato) e sulla possibilità di focalizzare su una piccolissima parte di esso un fascio di luce laser, usando una fibra ottica con una punta delle dimensioni di circa 100 milionesimi di millimetro (nanometri). La luce laser rimuove l'idrogeno nella zona illuminata creando i punti quantici; la possibilità di muovere la punta come si vuole permette di ottenere nanocristalli delle dimensioni volute e con diverse lunghezze d'onda.

I primi nervi per i robot, con una super-fibra: Permettono di percepire pressione e tatto.

Fonte: ANSA Scienze
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Costruiti i primi nervi per i robot, sono inseriti nelle loro dita e permettono di percepire pressione e tatto. Sono stati realizzati nell'Università Tecnica di Berlino con il materiale messo a punto nel Politecnico Federale di Losanna (Epfl), dal gruppo di Yunpeng Qu, e descritto sulla rivista Advanced Materials. 
Il materiale, che promette di aver applicazioni utili per realizzare sensori di nuova generazione e futuri computer indossabili, è una fibra super-elastica nella quale si possono incorporare elettrodi e nanosensori. E' in grado di rilevare anche la minima pressione e può sopportare una deformazione del 500% prima di ritornare alla sua forma originale. 
Integrate sulle dita robotiche, le fibre trasformate in nervi artificiali permettono alla macchina di assumere informazioni dall'ambiente esterno. Il gruppo del Politecnico di Losanna ha inoltre provato a integrare le fibre all'interno di tessuti per l'abbigliamento: "la nostra tecnologia può essere usata per realizzare una tastiera 'touch' integrata direttamente nei vestiti", spiega Fabien Sorin, uno degli autori dello studio.
La tecnica usata per realizzare il nuovo materiale è molto semplice e può essere utilizzata per produrne centinaia di metri in pochissimo tempo: le fibre vengono scaldate e allungate come se fossero plastica fusa, in modo da ottenere filamenti lunghi e sottilissimi. Il risultato è un materiale che presenta un'architettura microscopica estremamente complessa e proprietà straordinarie.

mercoledì 17 gennaio 2018

Dopo la luce dei Led arriva quella dei Lec: Illuminazione più intensa, efficiente ed economica.

Fonte: ANSA Scienze
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In arrivo i Led del futuro: si chiamano Lec (acronimo di Light-emitting electrochemical cell) e sono basati su celle elettrochimiche che emettono luce più intensa e in modo più efficiente. Descritti sulla rivista Nature Communications, sono così flessibili, sottili e leggeri da avere tante possibili applicazioni: dalla diagnostica alla segnaletica stradale e all’illuminazione pubblica.
Coordinati da Ludvig Edman, i ricercatori delle Università svedesi di Umeå e Linköping, che li hanno messi a punto, spiegano che questi nuovi dispositivi sono realizzati con tecniche di stampa e colorazione low cost simili a quelle impiegate per i quotidiani.
L’invenzione dei Led, premiata con il Nobel per la Fisica nel 2014, ha permesso di ridurre il consumo di energia elettrica per l’illuminazione. Sono infatti considerati una fonte di luce pulita, ecosostenibile e capace di fornire energia a basso costo nelle regioni del mondo prive di reti elettriche.
I Lec puntano adesso a migliorare ulteriormente questa tecnologia.“La loro particolarità è legare due caratteristiche che finora è stato difficile mettere insieme: luminosità ed efficienza energetica”, ha chiarito Edman. Un aspetto che secondo i ricercatori svedesi rende i Lec competitivi rispetto, ad esempio, alle attuali lampade fluorescenti.

martedì 2 gennaio 2018

L'intelligenza artificiale impara dialogando con l'uomo: Attribuisce un significato alle parole in base alle risposte che riceve.

Fonte: ANSA Scienze
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Non solo sa giocare a poker ed è imbattibile nella dama cinese, l'intelligenza artificiale è ora capace di imparare parole nuove dialogando con l'uomo, grazie al sistema messo a punto nell'università di Osaka. Il risultato è pubblicato su Arxiv, il sito che ospita i lavori scientifici prima della pubblicazione su una rivista.
Si tratta di un nuovo metodo per dialogare con l'uomo in modo naturale, con cui l'intelligenza artificiale acquisisce il lessico attraverso conferme implicite. Impara cioè in quale categoria classificare una parola sconosciuta attraverso più dialoghi in cui vengono confermate o meno le sue previsioni.
Molti dei cosiddetti chatbot, ossia i programmi che comunicano con parole o frasi scritte, e le app di voice assistant usciti negli ultimi anni rispondono a domande basate su argomenti programmati. Un altro metodo tradizionale con il quale cui il computer impara si basa sulla ripetizione di domande semplici.
Il metodo sviluppato dal gruppo di Kazunori Komatani funziona con conferme implicite senza il bisogno di ripetere più volte la stessa domanda: il sistema prevede la categoria di una parola sconosciuta, e la sua previsione viene o meno confermata sulla base delle risposte e le richieste che riceve dall'uomo durante il discorso, il contesto.
In questo modo un sistena di intelligenza artificiale impara le parole dialogando. E la sua resa migliora sulla base dei risultati ottenuti in altre conversazioni. Con questo approccio il computer potrà diventare più brillante parlando con l'uomo, dando risposte più precise e coerenti.