mercoledì 3 ottobre 2012

La gassificazione con torcia al plasma, ideata dalla Nasa, sperimentata dall'Aeronautica Usa.

Fonte: Corriere.it
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Smaltire i rifiuti in maniera alternativa. È quello che hanno pensato gli scienziati ambientali dell’Aeronautica militare degli Stati Uniti, intenti a sperimentare la gassificazione al plasma per evitare ai militari americani di respirare i fumi dei rifiuti incendiati a cielo aperto durante le missioni di guerra. Un modo di trasformare i rifiuti in energia pulita non solo promosso dall’Air Force, ma preso in considerazioni anche da diverse amministrazioni e aziende di New York e del Texas come possibile soluzione di smaltimento. Anche se, per il momento, l’altezza elevata dei costi sembra scoraggiarne la diffusione capillare. Scettica, una parte degli studiosi italiani che, nonostante riconoscano i benefici ambientali dello smaltimento dei rifiuti mediante torce al plasma, per una sua possibile applicazione urbana hanno molto da obiettare. Proponendo metodi alternativi e molto più economici che prevedono, invece della totale dissoluzione, il riutilizzo dei residui.

METODO SPAZIALE - Il sistema per combattere l’inquinamento avallato dall'Air Force, proviene dalla Nasa, che lo ha sviluppato per sulle navicelle spaziali dove la questione dello smaltimento dei rifiuti si presenta come un problema di complicata gestione. E dove, la gassificazione con torcia al plasma per trasformare in gas e dissolvere i legami molecolari dei rifiuti trasformandoli in un arco energetico, poteva essere una buona soluzione.
IL PROCESSO - Per avviare la gassificazione con la torcia al plasma occorre avviare un processo che richiede una temperatura di 5 mila gradi Celsius. Temperatura che permette la dissoluzione dei legami molecolari e la divisione della parte organica da quella inorganica. E di ricavare dalla prima il gas di sintesi (syngas), cioè una miscela in grado di produrre energia elettrica, termica e biocarburante. La parte inorganica, vetrificata, è invece trasformabile in materiale edilizio.
I DUBBI ITALIANI – Meno convinta del metodo stellare la scienza italiana. «Il sistema della torcia al plasma», afferma Stefano Consonni, professore del dipartimento di energia del Politecnico, «è un tormentone ricorrente, di cui si parla da almeno dieci anni. La sua applicazione su larga scala non è sensata. In primo luogo perché si possono gassificare i rifiuti soltanto in piccole quantità. E poi perché il suo utilizzo ha costi altissimi. La gassificazione dei rifiuti è un sistema di nicchia, utile e logica quando si parla di portaaerei oppure grandi navi, ma in un contesto cittadino è fuori discussione».
IL PROBLEMA DEI RESIDUI – A interessare gli studiosi italiani per risolvere l’inquinamento dei rifiuti sono misure diverse di contenimento. «Uno dei problemi principali», spiega Consonni, «riguarda i residui prodotti dagli inceneritori. Sotto i 1.200 gradi, infatti, le ceneri non vetrificano e rilasciano materiali e residui che, a seconda dei rifiuti che si bruciano, possono richiedere un’ulteriore trattamento. Per esempio, in Giappone il processo di vetrificazione delle scorie viene fatto successivamente al loro incenerimento ottenendo materiale riutilizzabile per i fondi stradali. Se riuscissimo anche noi a intervenire sui residui si risparmierebbe un sacco di soldi in discarica, dove le scorie dei rifiuti che rimangano sono considerate rifiuti speciali».
ALTERNATIVE – Non resta a guardare l'Italia dove, per cercare di risolvere questo problema, è stato costituito il centro studi MatER (Materia ed energia da rifiuti), presso il laboratorio Leap e con la collaborazione scientifica del Politecnico di Milano. Polo di ricerca dove non solo si studiano metodi per riclicare i residui, ma si analizzano inceneritori e raccolta differenziata. Tra i numerosi progetti portati avanti da MatER, la potenzialità di recupero dei sottoprodotti degli impianti. In particolare, la parte di ceneri ottenute dalla termovalorizzazione dei rifiuti urbani solidi e dalla granella di vetro data dal trattamento di rifiuti di natura diversa e utilizzabili nella vetroceramica o come materiali isolanti.



Una memoria elettronica trasparente e flessibile.

Fonte: Le Scienze
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Basata su una tecnologia al grafene e all'ossido di silicio, lascia filtrare il 90 per cento della luce nello spettro visibile, e ha un consumo di energia 10 volte inferiore rispetto alle altre architetture attualmente esistenti. Oltre ad aprire le porte a una vasta gamma di applicazioni, promette di estendere la vita della "legge di Moore", secondo cui la potenza dei microchip raddoppia ogni due anni.
Il prototipo di un dispositivo di memoria non volatile, trasparente e flessibile è stato messo a punto da un'équipe di ricercatori della Rice University, che illustra la nuova tecnologia in un articolo a prima firma Jun Yao pubblicato online dalla rivista “Nature Communications”.
I nuovi dispositivi – che lasciano passare il 90 per cento della luce nello spettro visibile, e hanno un consumo di energia 10 volte inferiore rispetto alle architetture concorrenti – possono essere disposti su un sottile strato di vetro o su una pellicola di plastica flessibile.
La creazione di dispositivi elettronici trasparenti, che potrebbero trovare impiego in una vasta gamma di applicazioni, è perseguita da tempo da vari gruppi di ricerca, ma finora i tentativi di raggiungere un buon grado di trasparenza con le tecnologie microelettroniche più utilizzate si sono scontrati con il
parallelo peggioramento delle prestazioni di elaborazione.
La nuova memoria progettata dal gruppo diretto dal chimico James Tour e dal fisico Douglas Natelson, è a base di ossido di silicio e grafene e si fonda sulla scoperta che l'ossido di silicio può fare da “interruttore”. Una differenza di tensione imposta a un film sottile di silicio attraversi i contatti in grafene può espellere gli atomi di ossigeno da un canale di 5 nanometri di larghezza, trasformandolo in silicio metallico conduttore. Con tensioni inferiori a una certa soglia, questo canale può essere interrotto e ripristinato ripetutamente per migliaia di cicli. D’altra parte, la condizione in cui si trova il canale può essere letta come un "1" o uno "0", l'unità di base delle memorie dei computer.
Il fatto che il fenomeno si verifichi alla scala di cinque nanometri, osservano
i ricercatori, fa presagire la possibilità di garantire la validità della “legge” di Moore (secondo cui la potenza dei circuiti microelettronici raddoppia ogni due anni), ancora per parecchio tempo: la larghezza dei circuiti dei microchip attuali si aggira infatti sui 22 nanometri.
Inoltre, continuano i ricercatori, mentre i dispositivi di memoria anche più compatti, come le memorie flash che riescono a stipare milioni di bit in uno spazio minuscolo, stanno iniziando a raggiungere il limite delle loro capacità fisiche perché la loro architettura richiede la presenza di tre terminali per ogni bit, il nuovo tipo di memoria ne richiede soltanto due e quindi può essere confinato in un piano. Ciò significa che è possibile impilare schiere di memorie a due terminali in
configurazioni tridimensionali, incrementando la quantità di informazione che può essere immagazzinata in un chip.

Sviluppata una tecnologia per semiconduttori, basati sul DNA.

 Fonte: Sci-X
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Il gruppo di ricerca del professor Park Hyun Gyu, del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare al KAIST, ha implementato con successo tutte le porte logiche usando il DNA, un’impresa scientifica che si è meritata la copertina della rivista internazionale di nanotecnologia “Small”.
Anche con la tecnologia più recente, era impossibile creare un semiconduttore a base di silicio più piccolo di 10nm, ma con il DNA, che ha uno spessore di soli 2nm, si potrebbero creare semiconduttori, dotati di gradi di integrazione del tutto ‘rivoluzionari’.
Un semiconduttore di 2nm sarà in grado di memorizzare 10 mila filmati HD all'interno di un chip della dimensione di un francobollo, una quantità di dati di almeno 100 volte maggiore di quella possibile coi semiconduttori attuali di 20nm.
I DNA sono costituiti da 4 basi che sono connessi in modo continuo: adenina (A) con timina (T) e guanina (G) con citosina (C).
Per questa ricerca, il team ha utilizzato le proprietà specifiche di legame del DNA, che formano la sua elica e una illuminazione molecolare circolare, che ha proprietà di segnalazione fluorescente, in presenza di cambiamenti strutturali.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato segnali di ingresso per aprire e chiudere il DNA circolare, lo stesso principio che viene applicato a porte logiche nei circuiti digitali.
Il segnale di uscita è stato misurato mediante l’utilizzo dell'aumento e della diminuzione del segnale fluorescente della segnalazione molecolare, dovuti, rispettivamente, all'apertura e alla chiusura del DNA circolare.
La squadra ha superato i problemi di sistema limitato delle porte logiche esistenti e sono riusciti a implementare tutte le otto porte logiche (AND, OR, XOR, INHIBIT, NAND, NOR, XNOR, IMPlCATION). Per mostrare le sue proprietà rigenerative è stato testato un circuito multilivello che collega le diverse porte logiche.
Il professor Park ha detto che "dispositivi bio-elettrici, producibili a basso costo, con un alto grado di integrazione saranno possibili, grazie a questa ricerca".
Park Gi Su, dottorando e primo autore di questa ricerca, ha affermato che "una sequenza di DNA di 10 basi ha una lunghezza di solo 3 – 4 nm e uno spessore di 2 nm e può essere utilizzata per aumentare efficacemente il grado di integrazione dei dispositivi elettronici" e che "un bio-computer potrebbe concretizzarsi nel prossimo futuro, attraverso i semiconduttori di DNA, con porte logiche precise".
Testo originario:
Nella foto: il professor Park Hyun Gyu


martedì 2 ottobre 2012

Forse possibile una carta di credito quantistica non falsificabile.

Fonte: Sci-X
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Stephen Wiesner nel 1983 aveva riconosciuto che la natura fornisce modi per prevenire la falsificazione delle carte di creditofo: ad esempio, l'impossibilità di clonare informazione quantistica che è memorizzato su un qubit. Allora perché non utilizzare queste funzionalità per la verifica di sicurezza del denaro quantistica? Mentre le cifre stampate su una carta di credito sono abbastanza robuste per resistere all’usura dei vari sfregamenti, le informazioni quantistiche sono generalmente abbastanza messe alla prova da rumore, decoerenza e imperfezioni operazionali. Pertanto è necessario abbassare i requisiti nel processo di autenticazione. Un team di fisici del Max-Planck-Institut di ottica quantistica (Garching), dell'Università di Harvard (Cambridge, USA), e del California Institute of Technology (Pasadena, USA) ha dimostrato che tali protocolli possono essere tolleranti al rumore, garantendo nel contempo sicurezza rigorosa. Lo studio è pubblicato su Proceedings of the National Academy of Science (PNAS).
Da un lato, le proprietà di informazione quantistica rendono ideale per evitare qualsiasi tipo di falsificazione. D'altra parte, le condizioni di vita quotidiana rendono praticamente impossibile memorizzare perfettamente bit quantistici di informazioni, a causa della fragilità dei loro supporti fisici che potrebbero essere singoli nuclei. I ricercatori, sotto la direzione del Prof. Ignacio Cirac, direttore al Max Planck Quantenoptik e capo della Divisione Teorica e il prof. Mikhail Lukin dell’Università di Harvard, si sono concentrati sia sul miglioramento della qualità di memorizzazione, sia nel fornire protocolli che possono appianare le imperfezioni provenienti dal mondo reale. Per fare questo, il processo di verifica per tali protocolli deve tollerare una certa quantità di errori dei bit quantistici. Allentare i requisiti di verifica migliora la capacità di un utente disonesto di falsificare un segno quantistico. Questa interazione è affrontata dagli scienziati impostando una soglia di tolleranza, che ammette una certa quantità di rumore, pur garantendo elevata sicurezza contro le copie fraudolente. Appena il dottor Fernando Pastawski (MPQ), che ha lavorato su questo argomento nella sua tesi di dottorato, è stato in grado di dimostrare che tali soglie si trovano per due tipi di protocollo di ‘segni quantici’. Nel primo protocollo, l’informazione quantistica deve essere fisicamente trasferita di nuovo al verificatore, che può quindi valutare la sua validità direttamente. Al contrario, il secondo protocollo prevede la verifica indiretta, avendo il verificatore comunicato con il detentore che misura localmente le memorie costituenti il bit quantistico.
In entrambi gli approcci, la banca emette un segno e lo invia al titolare. L’identità del segno può essere codificato su fotoni trasmessi attraverso una fibra ottica o su spin nucleari in una memoria solida e trasferiti al titolare. Tuttavia, solo la banca memorizza una descrizione completamente classica di questi stati quantici.
Nel metodo del ‘biglietto quantico’, il titolare deve restituire il segno alla banca o a un altro verificatore di fiducia per la convalida. Il verificatore è disposto a tollerare una certa frazione di errori, il che dovrebbe essere sufficiente per soddisfare le imperfezioni associate con la codifica, la memorizzazione e la decodifica dei singoli bit quantistici. L'unica informazione restituita al titolare è se il biglietto è stato accettato o rifiutato. In questo modo è stata ‘consumata’ e non è più a disposizione del titolare. Gli scienziati mostrano che attraverso tale approccio, sia la probabilità di rigetto del segno da un utente onesto,sia quella di accettare una contraffazione possono essere elementi trascurabili.
Il secondo approccio è il "classico biglietto di verifica quantistica". In alcuni casi può essere impossibile che i biglietti quantistici siano ridati indietro alla banca, fisicamente. Qui il titolare è tenuto a convalidare il suo segno quantistico, a distanza, rispondendo alle domande di verifica. Il team dei ricercatori considera uno schema in cui l’informazione quantistica è organizzata in blocchi di coppie di qubit. Una domanda di test di non-rivelazione consiste nel richiedere al titolare di utilizzare una base specifica di misura per ogni blocco. Così facendo, il titolare è in grado di fornire una risposta corretta, ma il segno viene consumato. Ciò esclude la possibilità per un utente disonesto di imbrogliare rispondendo alle domande complementari. Come in precedenza, la soglia data di tolleranza determina il numero di risposte corrette che è necessario per la verifica del segno. La struttura a blocchi utilizzata per il segno permette di sopprimere, esponenzialmente, l’indesiderata capacità del titolare disonesto di rispondere a due domande complementari, assicurando che un segno del vero titolare sarà autenticato con una probabilità molto alta. (…segue)
Testo originario:
 

sabato 29 settembre 2012

"Androidi e ginoidi: È iniziata l'era dei robot umanoidi!" (2010); e-book, pp.147, costo 5 euro.

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"Verso una nuova scienza di confine" (2007); e-book, pp.128, costo: 5 €.

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Estratto della Prefazione:

In questi ultimi anni, sono stati fatti degli importanti progressi in merito alla manipolazione di luce e materia, o meglio in merito alla manipolazione relativa alla loro reciproca interazione. A fornire dei ricchi e validi sistemi di analisi in tale campo, sono stati i lasers a risonanza e le loro interazioni con delle dense e fredde nubi atomiche. Tali “campi di luce” (lasers a risonanza), interagiscono fortemente con gli elettroni interni degli atomi, e si accoppiano direttamente con i movimenti esterni degli atomi attraverso delle quantità di moto di “rimbalzo” ,trasmesse nel momento in cui i fotoni vengono assorbiti ed emessi. La propagazione della luce ultra-lenta nei condensati di Bose-Einstein, rappresenta un esempio estremo di manipolazione della “risonanza luminosa” (risonanza della luce), con l’impiego di atomi freddi. Negli esperimenti compiuti ad Harvard dalla Dr.ssa Lene Hau e colleghi (Naomi S.Ginsberg, Sean R.Garner), si è dimostrato che un impulso lento di luce può essere fermato e “immagazzinato” in un condensato di Bose-Einstein (in sigla: BEC), per poi venire nuovamente “ravvivato” da un altro condensato completamente differente, posto a 160 micrometri di distanza.L’informazione viene trasferita attraverso la conversione dell’impulso ottico, in un’ ”onda viaggiante di materia”. I risultati ai quali sono giunti la Hau e colleghi,forniscono quindi una stupenda dimostrazione, sull’interazione che sussiste tra informazione ottica coerente, e i processi dinamici definiti dalle “onde di materia”.
In queste poche righe,ho descritto soltanto i tratti essenziali inerenti alle ricerche di uno solo, dei personaggi che verranno menzionati in questo piccolo volume, nel quale mi propongo di spiegare, spero con parole non troppo ostiche ai non “addetti ai lavori”,le più recenti teorie (supportate in alcuni casi da esperimenti che ne dimostrano la loro fondatezza) ,che in ambito scientifico, stanno realmente rivoluzionando il nostro modo di intendere la realtà.

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Tra le pagine del presente volume, ho riportato anche la descrizione e i primi risultati sperimentali del Synchro Energy Project ; un progetto nato circa due anni fa (su mia iniziativa) che si proponeva di unificare in un’unica teoria, i concetti di Sincronicità (Junghiana), Non Località e collasso della funzione d’onda. Gli esperimenti sono stati eseguiti in un piccolo laboratorio di ricerche in Svizzera (nei pressi dell'Università di Losanna),con la collaborazione di: Patrick Reiner (fisico teorico,PhD), Jean-Michel Bonnet (ingegnere elettronico,PhD) e Christine Duval (neuropsicologa e fisiologa). In questo volume vengono quindi esposte e spiegate per la prima volta, le basi teoriche e sperimentali a sostegno del "Principio di compensazione quantistica dei nuclei inconsci". Non mancheranno quindi al lettore attento, degli ottimi spunti di riflessione, in relazione ad un ambito ancora quasi del tutto inesplorato della ricerca sull’interazione tra psiche e materia.

"La Funzione d'onda della Realtà" (2006); e-book, pp.208, costo: 5 €.

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Questo volume, da considerarsi come una semplice digressione,in rapporto ad alcuni argomenti trattati nel mio precedente libro (Dio=mc2),vuol essere essenzialmente un tributo,un omaggio,a dei grandi personaggi del mondo della scienza , le cui idee, rivestono una notevole importanza nella comprensione di ciò che l’uomo chiama comunemente: “Realtà”. Tali personaggi, vengono qui presentati, in una raccolta di brevi articoli (esposti fedelmente in questo libro), scritti dai più noti esponenti del panorama scientifico italiano.