Scienziati scoprono la chiave per il nano assemblaggio.

Fonte: Cordis

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L'organizzazione della vita ha bisogno di nanostrutture a base di proteine, che a loro volta sono sistemate in maniera precisa per determinare le loro funzioni specifiche. Ricercatori dell'Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera (LMU) in Germania hanno scoperto un metodo che permette di installare singole molecole proteiche nel loro sito di funzionamento con precisione nanometrica, il risultato è l'assemblaggio di nuove macchine biomolecolari. Questa scoperta è stata presentata sul Journal of the American Chemical Society.

Usando la punta fine del microscopio a forza atomica (AFM), i ricercatori hanno preso singole biomolecole e le hanno depositate in un altro posto con una precisione nanometrica. I ricercatori hanno usato questa tecnica, chiamata "taglia e copia di singole molecole" su molecole di acido deossiribonucleico (DNA). Quello che li ha spinti a usarla sulle proteine è stato il fatto che le macchine molecolari responsabili della maggior parte dei processi biochimici nelle cellule sono composte da proteine e l'assemblaggio controllato di questi dispositivi è uno dei principali obiettivi della nanotecnologia.

Coordinato dal professor Hermann Gaub della LMU, il team ha detto che il suo uso farebbe capire meglio quello che succede dentro le cellule vive e aiuterebbe lo sviluppo, la costruzione e l'uso di nanomacchine su misura. Grazie a questa tecnica, i ricercatori hanno cambiato il metodo, che a loro volta ha permesso loro di spostare le proteine da un luogo di stoccaggio a un luogo specifico con precisione nanometrica.

"In un mezzo liquido a temperatura ambiente, le "condizioni meteorologiche" su nanoscala sono paragonabili a quelle di un uragano," ha detto l'autore principale Mathias Strackharn della LMU. È quindi importante attaccare saldamente e poi tenere in modo sicuro le molecole alla punta dell'AFM quando si spostano nella zona di costruzione.

Secondo i ricercatori, anche le forze che legano le proteine quando sono manipolate e assemblate devono essere abbastanza deboli per assicurare che non vengano danneggiate e devono essere strettamente controllate.

Il team ha raggiunto gli obiettivi dello studio usando un insieme di anticorpi, proteine "a dita di zinco" e ancore di DNA. "Abbiamo dimostrato la fattibilità del metodo portando centinaia di molecole di GFP [proteine verdi fluorescenti] a formare un piccolo omino verde, come la figura dei semafori che segnala ai pedoni che possono attraversare la strada, ma alto appena un paio di micrometri," ha spiegato Strackharn.

Questa tecnica può testare direttamente aspetti funzionali di complesse macchine proteiche, come il modo in cui vari enzimi interagiscono e quanto devono essere vicini per effettuare reazioni accoppiate.

"Se possiamo costruire imitazioni di queste "catene di montaggio enzimatiche" mettendo insieme singole proteine, potremmo forse dare un contributo significativo allo sfruttamento delle fonti di energia rinnovabili," ha detto.

Per maggiori informazioni, visitare:

Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera (LMU): http://www.en.uni-muenchen.de/index.html

Journal of the American Chemical Society: http://pubs.acs.org/journal/jacsat

Categoria: Varie
Fonte: Journal of the American Chemical Society; Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera (LMU)
Documenti di Riferimento: Strackharn, M. et al., "Nanoscale arrangement of proteins by single-molecule cut-and-paste", J. Am. Chem. Soc., 2012. doi:10.1021/ja305689r
Codici di Classificazione per Materia: Biotecnologia; Coordinamento, cooperazione; Scienze biologiche; Ricerca scientifica

RCN: 35095

Usare la luce per commutare lo stato di magnetizzazione.

Fonte: Sci-X

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Un modo per rendere più veloci le unità di memorizzazione magnetica sarebbe di usare la luce per invertire la polarità di minuscole macchie di materiale, denominate domini magnetici, avanti e indietro, da 0 a 1 e viceversa (in termini informatici). Ora, in un esperimento presso l’impianto laser SLAC, sono stati catturati i cambi nanometrici, provocati dalla luce, in un materiale costituito da cobalto e platino stratificati.

I ricercatori sono stati sorpresi di scoprire che il bombardamento con luce laser infrarossa permettesse agli elettroni accelerati di sfondare le pareti che separano un dominio magnetico da quello vicino, distruggendo la magnetizzazione locale durante il processo.

Il team ha utilizzato impulsi ultracorti di luce infrarossa per innescare modifiche nel materiale magnetico e poi hanno esaminato quelle modifiche con impulsi di raggi X del laser FLASH del DESY di Amburgo.

I risultati sono pubblicati sulla rivista “Nature Communications”.

Diretti da Stefan Eisebitt, professore alla Technische Universität di Berlino, l'esperimento ha avuto la partecipazione di scienziati di quasi una dozzina di centri di ricerca, tra i quali Bill Schlotter, uno scienziato strumentale della Linac Coherent Light Source (LCLS), presso il National Accelerator Laboratory dello SLAC .

"Gli impulsi ultraveloci di raggi X sono perfetti per analizzare il ruolo della disposizione magnetica in nanoscala, sul meccanismo della commutazione magnetica ultraveloce”, ha detto Schlotter. L’apparato LCLS è stato utilizzato per esperimenti simili che studiano la commutazione magnetica su nanoscala e Eisebitt ha partecipato ad esperimenti dell’LCLS.

"La smagnetizzazione ottica è di gran lunga il più veloce processo per cambiare localmente la magnetizzazione e il controllo locale della magnetizzazione è la base della memorizzazione magnetica", ha detto in Eisebitt, annunciando i risultati. "Pertanto, i processi ottici potrebbero contribuire a rendere più veloci le memorie magnetiche in futuro. "

L’autore principale del documento, Bastian Pfau della TU di Berlino, ha detto che le osservazioni, che sono coerenti con le teorie e le simulazioni, mostrano come gli elettroni che transitano velocissimi attraverso il materiale possono distruggere la magnetizzazione nei campioni di cobalto-platino, passando attraverso i nano-domini magnetici vicini. Gli atomi in ciascun dominio hanno tutti i loro campi magnetici allineati nella stessa direzione.

"Quando sono bombardati da luce laser, gli elettroni rilasciati, che si diffondono attraverso il materiale, sfondano le pareti dei domini. Essi vanno da un dominio nel dominio confinante, che è magnetizzato nella direzione opposta, provocando la distruzione della magnetizzazione locale”, ha detto Pfau , aggiungendo che la comprensione di questo fenomeno può portare a dispositivi di memorizzazione magnetica migliorati.

"In futuro potremo miglioreremo i nostri esperimenti in modo che potremo non soltanto dimostrare la presenza dell’effetto, ma anche di quantificarne la forza", ha concluso lo scienziato.

Articolo originario di Glenn Roberts Jr.:
https://news.slac.stanford.edu/features/using-light-switch-magnetism

Immagine: © Bastian Pfau, TU Berlin

Correlazioni quantistiche senza ordine causale?

Fonte: Gaianews.it

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VIENNA – Anche a prescindere dalle varie declinazioni che nozioni come “evento” ed “effetto” possono assumere, siamo abituati a pensare che, se A causa B, A sia un evento passato o correlativo a B, che svolga una qualche azione su B, e che B non possa essere in nessun caso causa di A. In questo senso molto generico la relazione che lega A e B non è simmetrica, e pone B in una posizione di dipendenza rispetto ad A, termine a cui risulta vincolato.
Il famoso esempio delle palle da biliardo, usato anche dal filosofo David Hume, chiarisce bene l’idea. Ecco qui una palla A ferma sul tavolo del biliardo, e un’altra palla B che rapidamente si muove verso di essa. Si urtano. Cosa accade? La palla B che prima era ferma ora acquista un movimento. Questo è un caso di relazione tra causa ed effetto: è evidente che le due palle si sono toccate prima della trasmissione del moto, e che non c’è stato alcun intervallo tra l’urto e il movimento. La contiguità nel tempo e nello spazio è dunque una condizione necessaria dell’azione di ogni causa. È anche chiaro che il movimento, ovvero l’azione di A su B che funge da causa, deve godere di una certa priorità nel tempo. Ma non basta. Facciamo l’esperimento con quante altre palle vogliamo, della medesima specie e in una situazione simile: troveremo sempre che la spinta dell’una produce il movimento dell’altra. Abbiamo dunque una terza condizione, ossia una correlazione o costante tra causa ed effetto: qualunque oggetto simile alla causa produce sempre un oggetto simile all’effetto.
Questa idea è valida in fisica classica, nello studio della meccanica dei corpi. Possiamo dire lo stesso per la fisica quantistica? Un gruppo di fisici teorici presso l’Università di Vienna e dell’Université Libre de Bruxelles si sono posti il problema ed hanno dimostrato che in fisica quantistica è possibile ‘immaginare’ situazioni in cui un singolo evento può essere sia una causa e un effetto di un’altra. I risultati saranno pubblicati questa settimana nella rivista Nature Communications. Anche se non è ancora noto se tali situazioni possano verificarsi in natura, la possibilità che possa esistere possono avere implicazioni di vasta portata per i fondamenti della fisica quantistica, della gravità quantistica e della computazione quantistica. Vediamo più da vicino questo studio.
(1) Un primo punto concerne la determinazione esatta di cosa agisce su cosa nelle relazioni causali tra due termini. Nella vita di tutti i giorni, come nella fisica classica, gli eventi sono ordinati nel tempo: una causa può influire solo un effetto nel suo futuro non è nel suo passato. Nell’articolo gli studiosi immaginano questa situazione: Alice entra in una stanza e trova un foglio di carta. Dopo averlo letto, Alice cancella il messaggio e ne lascia un altro sullo stesso foglio di carta. Successivamente Bob entra nella stessa stanza e fa la stessa cosa: legge, cancella e riscrive un messaggio sul foglio di carta. Se Bob entra nella stanza dopo Alice, sarà in grado di leggere quello che Alice ha scritto, ma Alice non avrà mai la possibilità di conoscere il messaggio di Bob. In questo caso, il messaggio di Alice è la “causa” mentre ciò che Bob legge è l’”effetto”. La procedura potrà ripetersi indefinitamente, ma il risultato non cambia. Anche senza possedere orologi, solo Alice sarà in grado di leggere ciò che Bob ha scritto.
(2) Un secondo punto è dato dal fatto che in fisica classica la freccia temporale è irreversibile. Nel dominio della fisica quantistica la situazione diventa più complessa: si ammette, infatti, il caso che gli oggetti A e B possano “perdere” le loro proprietà. Più precisamente, la loro localizzazione in quello che siamo soliti chiamare spazio-tempo non è univoca: una particella può essere contemporaneamente in due luoghi diversi a seguito di un fenomeno chiamato “sovrapposizione”. La sovrapposizione è generalmente considerato come il primo postulato della fisica quantistica. Va però ricordato che non è un fenomeno che venne considerato rilevante, almeno nella prima lettura della fisica quantistica data dalla Scuola di Copenaghen in cui si assume sempre un ordine (pur fittizio o concettuale) tra cause. Il principio di sovrapposizione delle cause e degli effetti conserva validità solo nei sistemi lineari ed è in generale applicabile a tutti i sistemi che ammettano degli stati fondamentali che generano (in modo lineare) lo spazio degli stati possibili. Ciò posto, il team guidato da Caslav Brukner dell’Università di Vienna ha mostrato che anche può verificarsi un caso di sovrapposizione anche nell’ordine causale tra eventi. Restando all’esempio di Alice e Bob, all’interno di un sistema quantistico potrebbe darsi il caso in cui ciascuno dei due possa trovarsi a leggere una parte del messaggio scritto dall’altro.
Quali conclusioni possiamo trarne? In modo simile alla posizione e alla velocità di una particella, sarebbe dunque possibile per Alice e Bob essere in due luoghi diversi nello stesso momento. Questo sempre che si ammetta che le stesse leggi valide per il microcosmo (inteso come la fisica delle particelle) conservino la loro validità anche nel macrocosmo (inteso come dominio degli oggetti che comunemente esperiamo). Lo studio offre un importante passo avanti nella comprensione dei legami tra questi due domini, come una rilettura critica dell’ordine causale degli eventi: “ora la vera sfida è scoprire dove, in natura, dovremmo cercare fenomeni di sovrapposizione dell’ordine causale”, conclude Caslav Brukner.
Riferimenti: Ognyan Oreshkov, Fabio Costa, Caslav Brukner, Quantum correlations with no causal order in Nature Communications. DOI: 10.1038/ncomms2076.

Scritto da "Annalisa Arci" il 04.10.2012 

Da celle solari coniche, elettricità 20 volte superiore ai normali pannelli.

Fonte: Gaianews.it

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Un'azienda californiana ha ideato un ingegnoso metodo per utilizzare i concentratori solari insieme alle celle fotovoltaiche, evitando che queste si danneggino.

Un’azienda americana con sede a Los Angeles ha sviluppato un nuovo metodo per convertire l’energia solare in energia elettrica in cui si utilizzano i pannelli fotovoltaici conici e rotanti.
Le celle solari funzionano meglio quando vengono lasciate sotto i raggi del Sole per tutto il giorno. Ma lasciandole al Sole, tuttavia, col tempo la maggior parte dei loro componenti elettronici tende a rovinarsi. La risoluzione? Ruotando le celle solari si aumenta la corrente elettrica di 20 volte. Un modo efficace per aumentare la produttività di pannelli fotovoltaici tradizionali è utilizzare i cosiddetti concentratori solari: le lenti che raccolgono l’eccesso di luce solare e lo focalizzano sui pannelli fotovoltaici. Questo si può fare bene solo stando attenti a non fondere i componenti dei pannelli. Con un concentratore a 20x in pieno sole (ossia che concentra i raggi solari di 20 volte), la vostra cella durerà circa dieci secondi prima di soccombere ad un calore di 260 gradi.
Per questo, la società V3Solar – un’azienda americana con sede a Los Angeles – ha sviluppato un nuovo metodo per convertire l’energia solare in energia elettrica. Il nuovo meccanismo consiste di una nuova cella solare a forma di cono, chiamata Spin Cell, che viene fatta ruotare per evitare appunto il suriscaldamento dei componenti elettronici.
La progettazione delle Spin Cell di V3Solar sfrutta il fatto che ci vogliono pochi nanosecondi per convertire la luce in elettricità e qualche millisecondo (circa mille volte più lunga) per convertire la luce in calore. Per rapidamente le celle solari coniche e rotanti sotto e fuori dalla luce solare diretta, queste celle possono tollerare diversi concentratori da 20x a 75x senza fondersi, aumentando la produzione di elettricità per unità di superficie di una quantità corrispondente. In tal modo, la temperatura delle celle non si supera 95 gradi che sembra piacevole.
Gli Spin Cells sono di un metro di lunghezza per uno di larghezza ed a forma di cono con un angolo di 56 gradi, che massimizza il loro potenziale di raccolta della luce senza aver bisogno di un sistema ad inseguimento solare attivo. Stando a quanto riferisce il sito Device, c’è un guscio esterno per ogni cella (in cui si trovano i concentratori a lente), e la calotta interna contiene le celle fotovoltaiche. Per la rotazione occorre un po’ di energia, ma con un cuscinetto a levitazione magnetica riempito di elio non c’è una perdita significativa. Inoltre, dato che lo strumento ruota in ogni caso, si converte automaticamente la corrente continua (DC) in corrente alternata (AC).
Tipicamente, una Spin Cell può generare un’energia 5 volte superiore rispetto ai tradizionali pannelli solari piani. Tuttavia, secondo V3Solar questo progetto potrebbe raggiungere risultati che parlano di un’efficienza pari a circa 20 volte quella dei tradizionali pannelli piani.

Scritto da "Hoda Arabshahi" il 04.10.2012 

Concentrata la luce in uno spazio di dimensione atomica.

Fonte: Sci-X

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I fisici dell'Università di Würzburg sono riusciti a concentrare la luce in una zona incredibilmente piccola. Hanno sfruttato un effetto che si verifica anche quando il caffè viene versato ("Atomic-scale confinement of resonant optical fields" – Confinamento su scala atomica di campi ottici risonanti).

La luce visibile è la parte dello spettro elettromagnetico che è più importante per la nostra percezione quotidiana. Il fatto che il nostro ambiente sia colorato e che siamo in grado di percepire questi colori è dovuta all'interazione caratteristica tra fotoni visibili e materia.

Questa interazione permette conclusioni sulle proprietà della materia; per questa ragione la microscopia ottica svolge un ruolo di primo piano nell'esplorazione del nanocosmo. Inoltre, la luce è importante per molte applicazioni, come ad esempio la memorizzazione dei dati nelle memorie fisse e mobili e nella trasmissione ottica dei dati in Internet e l'elaborazione dei dati.

La concentrazione spaziale è essenziale. In tutti i settori menzionati sopra, il confinamento spaziale della luce visibile alla minima dimensione possibile è di fondamentale importanza. Più forte è la concentrazione o la focalizzazione della luce, ad esempio in microscopia ottica, maggiore è la risoluzione e più piccola è la struttura che può essere esaminata con l’attrezzatura ottica. Nell’elaborazione ottica dei dati, questo principio spinge ad una miniaturizzazione crescente e a una possibile integrazione, che permette una più elevata velocità di trasferimento dati.

"Purtroppo, la concentrazione spaziale della luce nello spazio libero ha i suoi limiti naturali stabiliti dagli effetti di diffrazione," dice il professor Bert Hecht. "La risoluzione spaziale in microscopia e la densità di memorizzazione dei supporti ottici sono limitate dalla diffrazione se sono utilizzati solo componenti convenzionali, come lenti o specchi". Pertanto, il fisico e il suo gruppo di studio, presso il Dipartimento di Fisica Sperimentale 5, sono da tempo alla ricerca di nuovi modi di confinamento della luce alle più piccole dimensioni possibili. E ora hanno compiuto un importante passo avanti, in collaborazione con i colleghi di ingegneria fisica.

"Siamo riusciti a focalizzare la luce fino a dimensioni atomiche, mediante nanostrutture plasmoniche", spiega Hecht. Nanostrutture plasmoniche: Questo è un termine usato dai fisici, riferito a strutture in cui elettroni mobili, carichi negativamente, compiono oscillazioni risonanti in un ambiente di nuclei atomici, stazionari, carichi positivamente. Queste oscillazioni fanno nascere cariche in eccesso, periodicamente alternanti, alla superficie della struttura, che a loro volta producono campi elettrici alternati. "Poiché questi campi alternati cambiare il loro segno in accordo con la frequenza ottica, rappresentano campi di luce a legame di superficie", dice lo scienziato fisico.

Come riportato nella edizione on line della prestigiosa rivista "Nanoletters", il gruppo di studio di Bert Hecht è riuscito per la prima volta a localizzare (confinare) accuratamente questi campi a legame di superficie, in un esperimento, in uno spazio estremamente piccolo tra due nanostrutture d’oro plasmoniche adiacenti. Lo spazio rilevante ha la larghezza più piccola possibile, che corrisponde approssimativamente alla distanza di due atomi in un cristallo di oro. Questo corrisponde a un punto luce, che è mille volte più piccolo della rispettiva lunghezza d'onda della luce.

Le nanostrutture necessarie per questo esperimento sono state create dai fisici con un procedimento molto semplice. Gli scienziati hanno usato bastoncini d’oro cresciuti chimicamente, ognuno dei quali ha un diametro di solo circa 30 nanometri e una lunghezza di circa 70 nanometri. Questi bastoncini sono stati disciolti in acqua e goccioline di quella acqua sono stati applicate a un vettore di vetro. In virtù di un effetto che è presente anche nella formazione degli ‘anelli’ del caffè nella tazza, coppie di nanobastoncini allineati lateralmente si assemblano automaticamente al bordo della goccia, avvicinandosi l’uno all’altro durante l'evaporazione del liquido, fino a quando non rimane che uno spazio di dimensione atomica.

Nei loro esperimenti, i ricercatori di Würzburg hanno irraggiato queste coppie di bastoncini con luce bianca e hanno esaminato i colori della luce diffratta. Dalla posizione spettrale caratteristica delle componenti del colore nella luce diffratta, i ricercatori sono riusciti a dedurre gli stati di oscillazione risonante degli elettroni, quindi a dedurre una concentrazione della luce, nello spazio tra i bastoncini d’oro.

"Tali campi ottici fortemente concentrati offrono una varietà di possibili applicazioni", spiega Johannes Kern, studente di dottorato nel gruppo di studio di Bert Hecht e autore principale della pubblicazione. "Ulteriori sviluppi considerano la microscopia ottica o la lettura di supporti di memoria dati, con risoluzione atomica. "Nuove possibilità si aprono anche in altri campi di applicazione: la concentrazione estremamente forte della luce va di pari passo con una amplificazione locale dei campi ottici, che non solo permetta un’ottimizzazione del processo di assorbimento della luce, che è di fondamentale importanza nel settore fotovoltaico, ma potrebbe anche contribuire a generare processi ottici non lineari, i quali potrebbero, in futuro, essere usati per la creazione di transistor ottici a fotone singolo, in nanocircuiti ottici. ottici.

Testo originario:

http://www.uni-wuerzburg.de/

Nella foto: il Prof. Dr. Bert Hech

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.

Carlotta Clerici

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.