Come utilizzare la seta naturale per ottica impiantabile, laser compostabili e microfibre integrate in chip fotonici.

Fonte: Sci-X

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Ricercatori descrivono, alla “Frontiers in Optics 2012” come utilizzare la seta naturale per ottica impiantabile, laser compostabili e microfibre integrate in chip fotonici

Fisici stanno utilizzando i fili della tela di ragno per convogliare la luce. Una nuova ricerca dimostra che la seta naturale potrebbe essere un’alternativa ecologica ai modi più tradizionali di manipolazione dellaluce, come ad esempio attraverso un vetro o cavi in ​​fibra ottica di plastica. Due team, che esplorano,separatamente, i possibili utilizzi delle proprietà fotoniche del materiale seta di ragno, presenteranno le loro ultime scoperte presso l’Annual Meeting, Frontiers in Optics (FIO) 2012 dell’Optical Society (OSA), che si terrà in ottobre a Rochester,nello stato di New York.

L’ingegnere biomedico Fiorenzo Omenetto, della Tufts University di Boston, discuterà il lavoro del suo gruppo relativo alla fabbricazione di miscugli di proteine, ​​che fanno uso delle proprietà ottiche della seta, per sensori impiantabili e altre interfacce di tecnologia biologica.

Nolwenn Huby, fisico dell’Istituto di Fisica del CNRS di Rennes (Francia), parlerà dell’uso, da parte del suo team, di seta naturale di ragno, purissima, per guidare la luce nei chip fotonici, tecnologia che potrebbe far nascere biosensori a base di seta e dispositivi di imaging medica per esplorazioni all’interno del corpo.

Come è noto,la seta di ragno è un materiale ricco di proprietà: è estremamente forte ed elastica, è biocompatibile, biodegradabile, finissima. La scoperta più recente è che la seta è anche un mezzo perla manipolazione della luce, la quale può viaggiare attraverso la seta, quasi con la stessa facilità con cui scorre attraverso le fibre di vetro.

Plastiche a base di seta, per dispositivi impiantabili. Nei loro sforzi per sfruttare le caratteristiche migliori della seta, il team di Omenetto sta sviluppando materiali a base di seta, che assomigliano a plastica, ma mantengono le proprietà ottiche della seta incontaminata. Uno dei vantaggi di questi materiali è che possono degradare ed essere riassorbiti dal corpo dei mammiferi. Un sensore o un ago fatto di proteina di seta potrebbe essere impiantato, nel moncone di un osso fratturato, per esempio, per monitorare la guarigione e semplicemente poi lasciarlo dissolvere nel corpo.

Il team di Omenettto ha anche recentemente vinto un premio INSPIRE dalla National Science Foundation per la creazione di comonenti elettronici che sono compostabili. Ha sviluppato e testato un laser blu, fatto di materiali di fibra dopata, di seta, che è biodegradabile e usa meno energia, rispetto ai materiali acrilici che sono comunemente usati. Sta anche studiando la possibilità di usare seta per integrare un componente tecnologico con il tessuto vivo del corpo. Omenetto spera di riuscire a portare a livello di industrializzazione e quindi in commercio alcuni dei suoi dispositivi tra 5 e max 10 anni.

L’altro team, quello di Huby, sta sperimentando la seta pura di ragno come elemento relativamente economico ,ma ecologico per manipolare la luce all'interno chip fotonici. Come una guida di luce, la seta funziona in modo analogo alle microfibre di vetro più comunemente usate, conducono la luce all'interno di un chip. Una particolarità vantaggiosa è che la seta esce dal ragno pronto all'uso, mentre le microfibre di vetro devono essere riscaldate a livelli elevati lavorate accuratamente, con un procedimento costoso. La seta della scienziata Huby è raccolta da un gruppo di esperti di spettroscopia molecolare, guidato da Michel Pézolet dell'Université Laval nel Quebec, poi viene integrata in circuiti in laboratorio dal suo team a Rennes.

Integrando la seta di ragno in un microchip, i ricercatori hanno scoperto che la seta poteva non solo propagare la luce, ma poteva anche dirigerla o accoppiarla, nel chip, ai componenti. Huby auspica che la tecnologia possa essere utilizzata per creare biosensori in grado di rilevare la presenza di una molecola o l'attività di una proteina. Ad esempio, quando onde di luce passano attraverso un campione di sangue, le molecole cambierebbero le proprietà dell'onda luminosa in un modo osservabile.

Il passo successivo per il team di Huby, lei dice, è quello di vedere ciò che i biologi e medici hanno bisogno e quindi creare dispositivi che possano essere utilizzati. Oltre che servire per biosensori, la tela di ragno potrebbe anche fornire una sorgente di luce per fotografare all'interno del corpo. La seta naturale ha un diametro di solo 5 micron: questo permette di introdurla in modo non invasivo nel corpo umano e per realizzare immagini all’interno del corpo. E’ ideale anche per diagnosi chimiche mediante spettroscopia.

Testo originario:

http://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/newsreleases/2012/eco-friendly_optics_spider_silks_hidden/

Immagine: courtesy of Nolwenn Huby

Dal diamante un passo avanti verso il computer quantistico.

Fonte: Le Scienze

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Un "trucco" basato sullo sfruttamento di impurità nel reticolo cristallino del diamante è riuscito a superare il problema di manipolare gli stati di entanglement in strutture allo stato solido e a temperatura ambiente senza contemporaneamente distruggerli. Il risultato rappresenta un passo importante verso lo sviluppo tecnologico di computer quantistici.
La prima dimostrazione certa della creazione di uno stato di entanglement fra spin nucleari in un solido è stata realizzata da un gruppo di ricerca del Politecnico di Delft, nei Paesi Bassi, che ne dà notizia in un articolo pubblicato su “Nature Physics”. Il risultato rappresenta un passo importante verso lo sviluppo tecnologico di computer quantistici allo stato solido a temperatura ambiente e di altre tecnologie quantistiche.

Per immagazzinare informazioni sfruttando i principi della meccanica quantistica, la creazione di uno stato di entanglement fra due sistemi quantistici è un passo essenziale. Tuttavia nello sfruttare questo stato si scontrano due esigenze opposte: quella di interagire con i sistemi per creare lo stato di entanglement e controllarlo, ossia scrivere e leggere informazioni, e quella di mantenere i sistemi perfettamente isolati dall’ambiente, dato che sono estremamente “fragili” e una perturbazione porterebbe alla loro “decoerenza”, ossia alla distruzione dello stato quantistico predefinito e dunque dell’informazione.

Questo problema è particolarmente delicato quando ci si trova di fronte alla necessità di misurare il qubit di parità, che svolge un ruolo centrale per la correzione degli errori quantistici e permette la creazione di porte logiche a due qubit. Un qubit di parità è una proprietà comune agli elementi del sistema che indica se in esso vi è un numero pari o dispari di qubit che si trova in un particolare stato. Questa misurazione deve riuscire a estrarre dal sistema entangled solo le informazioni sulla parità, ma non deve rivelare alcun altra informazione sullo stato dei qubit, che altrimenti verrebbe distrutto.
Per risolvere questo problema è stata ideata una possibilità alternativa alla misurazione diretta, quella in cui la misurazione di una proprietà comune riesce a portare all’entanglement di due sistemi quantistici che non interagiscono direttamente tra loro, ma solo attraverso un terzo sistema che ha una funzione “ancillare” rispetto ai primi due. La misurazione a questo punto può essere realizzata sull’elemento ancillare senza interagire direttamente con i due sistemi quantistici entangled, che restano pertanto invariati rispetto all’informazione che conservano.
Questa idea apparentemente abbastanza semplice si è però è finora dimostrata decisamente difficile da implementare in sistemi allo stato solido. I ricercatori olandesi sono riusciti nell’impresa sfruttando difetti che si possono trovare (o indurre) nella struttura cristallina di una pellicola di diamante, difetti costituiti in particolare da coppie formate da un atomo di azoto che è andato a sostituirne uno di carbonio e da una limitrofa lacuna nel reticolo cristallino: “Otteniamo la desiderata misurazione del qubit di parità relativa a due spin nucleari nel diamante – scrivono gli autori - utilizzando lo spin elettronico di un difetto azoto-lacuna per la lettura ancillare.”

“Il protocollo – concludono gli autori - può essere direttamente applicato anche ad altri sistemi elettronucleari ibridi, come quelli composti da silicio drogato con fosforo. La generazione di entanglement in un registro locale può essere integrato con l’entanglement remoto attraverso canali ottici per consentire reti quantistiche scalabili. Inoltre, le misure di parità presentate sono un elemento primario per porte NOT controllate con una misurazione e per la correzione degli errori quantistici. I nostri risultati segnano un passo importante verso il calcolo quantistico allo stato solido basato su qubit resi entangled, manipolati e protetti attraverso misurazioni.”

Fusione nucleare fredda ...i fisici trovano gli errori.

Fonte: Galileonet.it

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Un nuovo capitolo nel romanzo senza fine della fusione fredda. Dopo la cella elettrolitica di Pons e Fleischmann e l'E-Cat di Rossi e Foccardi, che hanno scatenato una serie di aspre polemiche tra scettici, possibilisti e complottisti, oggi la questione della cosiddetta energia pulita torna sul tavolo a causa di un lavoro pubblicato su arXiv da sei fisici dell'Infn, delle Università di Roma e dell'Aquila e della Fondazione Tera.

L'articolo contesta i risultati di alcuni lavori precedenti (li trovate qui, qui e qui), i cui autori mostravano come gli elettroni degli atomi di idrogeno intrappolati nel palladio avessero una certa probabilità di arrivare molto vicino ai protoni del nucleo e colpirli. A questo punto, i protoni si sarebbero convertiti in neutroni lenti e avrebbero innescato una reazione a catena, fondendosi con il litio 366 e rilasciando una grande quantità di energia.

Srivastava, Widom e Larsen (questi gli autori degli articoli contestati), hanno presentato il loro lavoro in parecchie conferenze internazionali, riscuotendo un discreto successo, finché non si sono imbattuti nei fisici dell'Infn, che, notando una serie di anomalie, hanno ripetuto i calcoli e smascherato gli errori.
“Quelli di Srivastava, Widom e Larsen sono una serie di argomenti che, separatamente, sono plausibili”, racconta a Wired.it Antonello Polosa, uno degli autori del lavoro. “Purtroppo, però, la probabilità di emissione dei neutroni lenti dichiarata nei loro articoli non è quella giusta. Abbiamo ricalcolato i processi nucleari in due modi indipendenti: il numero va ridimensionato di circa 300 volte, il che rende l'intero processo non efficiente dal punto di vista della produzione energetica”. Un errore nei calcoli e nell'interpretazione dei dati, dunque, che ha portato a sovrastimare l'energia prodotta e a illudersi, troppo in fretta, sulle potenzialità del fenomeno. È importante comunque rimarcare, a questo proposito, che nei lavori di Srivastava, Widom e Larsen non si fa mai esplicito riferimento alla fusione fredda: gli scienziati si limitano a indicare un meccanismo che, con una certa probabilità, innesca la produzione di neutrini lenti.

“Gli errori che abbiamo individuato sono di vario genere”, continua Polosa. “Ce ne sono alcuni abbastanza grossolani, legati alle conversioni tra unità di misura, e altri molto più sottili, relativi all'interpretazione delle forze nucleari in gioco. Ciononostante, sono convinto della buona fede degli autori: purtroppo, come capita spesso nella scienza, hanno commesso degli errori. Se i calcoli fossero stati giusti, avremmo fatto un grande passo avanti verso la fusione fredda, ma sfortunatamente non è così”.
Polosa e i suoi colleghi sottolineano, in ogni caso, la necessità di fare dei distinguo rispetto ad altri eclatanti casi precedenti: “Pons, Fleischmann, Rossi e Foccardi avevano ben poco di scientifico, o quantomeno non hanno saputo dimostrare alla comunità la reale efficacia delle loro scoperte. In questo caso, siamo davanti a un lavoro molto più dignitoso dal punto di vista della fisica”.

Fusione a parte, studi di questo tipo sono comunque molto utili alla scienza di base e applicata: l'intrappolamento degli elettroni nel palladio può servire a mettere a punto sistemi di trasporto dell'idrogeno, che da solo è molto instabile e soggetto a frequenti esplosioni, per alimentare i distributori di carburante delle auto del futuro.
Via: Wired.it

Osservati effetti quantistici nella chimica fredda, in prossimità dello zero assoluto.

Fonte: Sci-X

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In prossimità dello zero assoluto, le reazioni chimiche assumono nuove funzionalità.

A temperature molto basse, vicine allo zero assoluto, le reazioni chimiche possono procedere ad un tasso molto superiore a quella chimica classica dice che dovrebbe - perché in questo freddo estremo, entrano in scena effetti quantistici. Un team dell’Istituto Weizmann lo ha ora confermato sperimentalmente; i risultati non solo forniscono una conoscenza dentro ai processi nel mondo quantistico, in cui particelle si comportano come onde, ma potrebbero anche spiegare come avvengono le reazioni chimiche nelle vaste regioni fredde dello spazio interstellare.

Secondo previsioni esistenti da molto tempo, gli effetti quantistici dovrebbero consentire la formazione di un legame transitorio, che costringerà atomi e molecole collidenti a orbitare uno con l’altro, invece di separarsi dopo la collisione. Un tale stato sarebbe molto importante, in quanto atomi e le molecole orbitanti potrebbero avere più possibilità di interagire chimicamente. In questa teoria, una reazione che sembrerebbe avere una probabilità molto bassa di avvenire, potrebbe procedere molto rapidamente, a certi livelli di energia.

Il dr. Ed Narevicius e il suo team presso l'Istituto di Fisica Chimica dell’Istituto Weizmann sono riusciti, per la prima volta, a confermare sperimentalmente questo processo sfuggente, in una reazione che hanno svolto a temperature molto basse, di appena una frazione di grado sopra lo zero assoluto (- 0,01 ° Kelvin). I loro risultati sono pubblicati sulla importante rivista “Science”.

"Il problema", dice Narevicius, "è che nella chimica classica, pensiamo alle reazioni in termini come di collisione tra ‘palle da biliardo’ tenute insieme da molle a livello molecolare. Nel modello classico, le barriere di reazione bloccano quelle ‘palle da biliardo’ impedendo che si avvicinino, mentre nel mondo della fisica quantistica, le barriere di reazione possono essere penetrate dalle particelle, in quanto queste acquisiscono qualità simili all’onda, a temperature ultra-basse".

La ricerca per osservare effetti quantistici in reazioni chimiche è iniziata più di mezzo secolo fa, con gli esperimenti pionieristici di Dudley Herschbach e Yuan T. Lee, che in seguito hanno ricevuto il premio Nobel per il loro lavoro. Loro sono riusciti a osservare reazioni chimiche con una risoluzione senza precedenti, facendo collidere due fasci supersonici a bassa temperatura. Tuttavia, le collisioni sono avvenute a velocità relative, che erano troppo elevate per provocare molti effetti quantistici: quando due fasci veloci collidono, la velocità relativa porta la temperatura (di collisione) sopra i 100 ° Kelvin, troppo caldo perché gli effetti quantistici possano svolgere un ruolo significativo. Nel corso degli anni, i ricercatori hanno utilizzato varie tecniche ingegnose, tra cui la modificazione dell’angolo del fascio e rallentandolo fino quasi all’arresto. Questi scienziati sono riusciti a portare le temperature fino a circa 5° K, un valore molto vicino a quello in cui si possono osservare le reazioni chimiche in condizioni quantistiche. L'innovazione che Narevicius e il suo team, tra cui Alon B. Henson, Sasha Gersten, Yuval Shagam e Julia Narevicius, hanno introdotto è stata quella di unire i fasci, piuttosto che farli collidere. Un fascio è stata prodotto in una linea retta e il secondo fascio è stato piegato, mediante un dispositivo magnetico, fino a portarlo parallelo al primo.

Benchè i fasci corressero ad alta velocità, la velocità relativa delle particelle in relazione alle altre era zero. Pertanto, è stato possibile raggiungere una temperatura di collisione molto più bassa: solo 0,01° K. Un fascio conteneva atomi di elio in stato eccitato, l'altro o atomi di argon o di molecole di idrogeno. Nella reazione chimica seguita, le molecole di argon o di idrogeno diventano ionizzate, che rilasciano elettroni.

Per vedere se entravano in scena i fenomeni quantistici, i ricercatori hanno esaminato le velocità a cui procede la reazione, a diverse energie di collisione. Ad elevate energie di collisione, hanno dominato gli effetti classici e le velocità di reazione sono rallentate gradualmente, a mano a amano che la temperatura scendeva. Ma al di sotto di circa 3 ° K, la velocità di reazione nei fasci uniti ha improvvisamente subito alti e bassi. Questo è un segno che un fenomeno quantistico, noto come risonanze di dispersione, dovute all’effetto tunnel, stava avendo luogo nelle reazioni. A basse energie, le particelle hanno iniziato a comportarsi come onde: quelle onde che sono stati in grado di passare (tunnelizzare) attraverso la barriera di potenziale, interferita costruttivamente con le onde riflesse, in caso di collisione. Si crea così un'onda stazionaria che corrisponde a particelle intrappolate in orbita, una con l’altra. Questa interferenza avviene a particolari energie ed è caratterizzata da un notevole aumento della velocità di reazione.

Spiega Narevicius: "Il nostro esperimento è la prima prova che la velocità di reazione può cambiare drasticamente nel regime freddo di reazione. Oltre ai risultati sorprendenti, abbiamo dimostrato che tali misurazioni possono servire come una sonda ultrasensibile per le dinamiche di reazione. Le nostre osservazioni già dimostrano la nostra comprensione, che anche la reazione di ionizzazione più semplice è ben lungi dall'essere completo, ma richiede un ripensamento approfondito e la costruzione di migliori modelli teorici. Ci aspettiamo che il nostro metodo sarà usato per risolvere molti enigmi nelle reazioni che si svolgono a temperature ultra-basse".

Testo originario:

http://wis-wander.weizmann.ac.il/weizmann-institute-scientists-observe-quantum-effects-in-cold-chemistry#.UHaE0a7iLKcdiscovered-chances-are-it-is-the-higgs-boson

Bobine elettromagnetiche a ‘semianello’ per controllare l’instabilità del plasma nella fusione nucleare.

Fonte: Sci-X

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Ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando su un modo efficiente e affidabile per contenere il plasma nei reattori di fusione nucleare, per ridurre il costo di questa fonte energetica promettente ma tecnicamente ancora non ben realizzabile. Una nuova scoperta presso l'Università di Washington, potrebbe contribuire a contenere e stabilizzare il plasma, mediante l’uso di meno dell’1% dell’energia richiesta dai metodi attuali.

La nuova apparecchiatura si presenta come manici di una tazza da caffè, ‘manici’ che però sono attaccati a un recipiente contenente plasma a milioni di gradi, che altrimenti sarebbe troppo caldo da maneggiare e gestire, come si può ben immaginare.

Come si sa, forse però ancora poco diffusamente, che la fusione nucleare , basata sulla compressione di due o più atomi l’uno sull’altro, genera energia senza richiedere elementi rari e senza produrre rifiuti radioattivi.

Naturalmente, c’è un problema: per comprimere gli atomi l’uno contro l’altro, serve molta energia e gli scienziati stanno ancora lavorando sul modo per compiere questa operazione, in modo però da ottenere di più energia di quella che si immette. Il sole è un potente reattore a fusione, ma, evidentemente, non ricreabile, così com’è, sulla Terra.

E’ in corso un progetto internazionale in Francia, nel quale si sta costruendo un (costosissimo) reattore a fusione, allo scopo di verificare se un reattore abbastanza grande è in grado di generare energia da fusione.

Il reattore in Francia inietterà onde elettromagnetiche ad alta frequenza e ioni di idrogeno ad alta velocità per mantenere il plasma, tenendo una temperatura di esercizio anche maggiore di 100 milioni di gradi centigradi e racchiudendolo con campi magnetici. "Questo metodo funziona – ha affermato Jarboe - ma è estremamente inefficiente e costoso e il confinamento magnetico è davvero uno dei problemi più grandi.”.

Per due decenni il team di Jarboe squadra ha lavorato su di iniezione di elicità, come alternativa più efficiente. Spirali nel plasma producono correnti asimmetriche, che generano i campi elettrici e magnetici giusti per riscaldare e confinare il contenuto. Il plasma è così caldo che gli elettroni sono separati dai nuclei. Il plasma non può toccare alcuna parete e, per questo, viene contenuto in una sorta di mega-bottiglia magnetica. Mantenere il plasma caldo a sufficienza e mantenere quei campi magnetici richiede una quantità davvero rilevante di energia.

"Noi guideremmo il plasma nella sua instabilità”, spiega Jarboe del suo approccio. "Come si torce una corda, il plasma si avvita su se stesso e produce l’instabilità e indirizza la corrente".

I risultati hanno mostrato che la strategia dei ricercatori dell’Università di Washington (UW) richiede meno energia rispetto ad altri metodi, ma il sistema era instabile, il che significa che, se le condizioni cambiassero, il plasma potrebbe oscillare fuori controllo. E 'come bilanciare bastone su una estremità: esso resta stabile ma è probabile che cada,a causa di un semplice urto. Nel caso del plasma, equilibrio instabile significa che una torsione nel plasma lo potrebbe far sfuggire al controllo e portare, potenzialmente, ad un arresto costoso del reattore.

L'instabilità è stato uno dei principali ostacoli per l'applicazione del metodo dell’Università di Washington. "Il grande tema è se, quando la ‘bottiglia’ (contenitore elettromagnetico del plasma) viene distrorta ha delle perdite.”, ha detto Jarboe. Al contrario, in un equilibrio stabile, qualsiasi spostamento tenderà a far tornare il sistema verso lo stato originale, come una palla appoggiata sul fondo di una ciotola che ristabilirà nella posizione iniziale di riposo.

"Qui abbiamo imposto il campo asimmetrico, in modo che il plasma non sia instabile e noi si possa guidare la corrente. Abbiamo dimostrato che siamo in grado di mantenere un equilibrio stabile e siamo in grado di controllare il plasma, il che significa che la ‘bottiglia’ sarà in grado di contenere più plasma ", Jarboe ha detto.

L'apparecchiatura degli scienziati dell’Università di Washington (UW) utilizza due bobine a forma di maniglie per generare alternativamente corrente su ambedue i lati del nucleo centrale, un metodo che gli autori chiamano guida di corrente a dinamo imposta. Risultati mostrano che il plasma è stabile e il metodo è energeticamente efficiente, ma il reattore di ricerca della UW è troppo piccolo per contenere completamente il plasma senza qualche fuga come gas. Il team spera di collegare, successivamente, il dispositivo ad un reattore più grande per vedere se è in grado di mantenere una bottiglia magnetica sufficientemente stretta.

Testo originario:

http://www.washington.edu/news/2012/10/11/mug-handles-could-help-hot-plasma-give-lower-cost-controllable-fusion-energy/

Immagine: T. Jarboe, Univ. of Washington 

Sviluppata nuova tecnologia a infrarossi, per un trasferimento dati più veloce.

Fonte: Cordis

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Grazie alle nuove tecnologie emergenti, il mondo sta diventando sempre più piccolo. I telefonini e gli smartphone ci permettono di parlare con chiunque in giro per il mondo e di inviare e-mail e fotografie in modo quasi istantaneo. Ma con l'aumentare delle nostre capacità di fare cose, aumentano anche le nostre esigenze; il risultato è che alcune di queste nuove tecnologie stanno già scricchiolando sotto la troppa pressione.

Uno dei colli di bottiglia lo troviamo nel campo del trasferimento di dati. Questo trasferimento può avvenire mediante connessioni fisiche con cavi, che aumentano la confusione, o in modo wireless mediante Bluetooth o Wi-Fi. Questi ultimi sistemi sono accettabili per file piccoli, ma cosa fare con il video della laurea o del matrimonio appena girato? Il processo di trasferimento potrebbe essere molto lungo.

Ricercatori all'Istituto Fraunhofer per i microsistemi fotonici (Fraunhofer IPMS) a Dresda, in Germania, hanno sviluppato un nuovo sistema usando una tecnologia a infrarossi che non solo supera le attuali tecnologie wireless, ma anche quelle più comuni che sfruttano i cavi.

Frank Deicke, uno dei ricercatori che hanno sviluppato la nuova tecnologia nonché specialista nella tecnologia a infrarossi, ha presentato il modulo a infrarossi appena sviluppato che non assomiglia a nulla di mai visto prima. "Esso trasferisce i dati a una velocità di 1 gigabit al secondo (Gbit/s). Per rendere meglio l'idea, un singolo carattere di un'e-mail ha una dimensione di otto bit. Il modulo a infrarossi è in grado di trasferire 125 milioni di caratteri al secondo," spiega Deicke.

Le connessioni via cavo tra i dispositivi elettronici sono solitamente più veloci di quelle wireless; questo modulo a infrarossi tuttavia cambia le carte in tavola. Il nuovo "modulo di comunicazione multi-gigabit" come viene chiamato, è sei volte più veloce di un cavo USB 2.0, attualmente il cavo per trasferire dati più comunemente utilizzato. La maggior parte dei computer hanno porte USB 2.0 e la maggior parte delle memorie di massa portatili seguono questo protocollo. Quando viene confrontato con i convenzionali trasferimenti wireless, il modulo a infrarossi lascia la concorrenza al palo: è 46 volte più veloce del Wi-Fi e 1.430 volte più veloce di una connessione Bluetooth.

La maggiore velocità di trasferimento deriva da un'elaborazione del segnale ad alta velocità. Nel trasferimento di dai, i colli di bottiglia si verificano durante la codificazione e la decodificazione dei dati. Ad esempio, prima di essere inviate, le informazioni video provenienti da una fotocamera digitale devono innanzitutto essere convertite in un segnale radio. Il dispositivo ricevente, un computer portatile o uno fisso, quindi decodifica il segnale radio e lo converte nuovamente in dati video. Tutto questo richiede un tempo di elaborazione.

La sfida per il ricercatore e il suo team è stata quella di costruire un piccolo modulo a infrarossi con hardware e software a funzionamento veloce. Inoltre, il tempo di elaborazione richiesto doveva essere minimo, poiché quanto più intensamente devono lavorare i microprocessori, tanta più elettricità essi consumano. "Noi in sostanza abbiamo ottenuto questo mediante un'intelligente combinazione di diverse soluzioni tecniche," ha detto Deicke.

Una di queste soluzioni è il ricetrasmettitore, un componente ottico che è in grado di inviare e ricevere simultaneamente segnali luminosi. Il ricetrasmettitore è grande appena quanto l'unghia del dito di un bambino, ma riesce a far stare al suo interno un diodo laser per inviare impulsi di luce e un rilevatore di luce per rilevarli. Anche i decodificatori che ricevono e traducono i dati codificati sono fondamentali.

Deicke e i suoi colleghi hanno dovuto programmare ingegnosi meccanismi per correggere gli errori, poiché i segnali di luce si indebolivano e distorcevano nell'aria. Proprio come avviene quando si cambia canale della televisione con il telecomando, ci deve essere una linea visuale libera tra chi invia e chi riceve i dati. Ma questo non è un problema per Frank Deicke: "Basta semplicemente collocare la fotocamera o lo smartphone vicino al computer o al laptop." Il video può quindi essere trasferito in solo pochi secondi.

I ricercatori sono consapevoli che i produttori devono accettare questa tecnologia come standard prima che essa si possa diffondere ulteriormente. Solo allora essa riuscirà a entrare in un'ampia gamma di dispositivi, permettendo così ai consumatori di connettere praticamente qualsiasi laptop a qualsiasi fotocamera senza problemi. Ecco perché Deicke è molto attivo nella Infrared Data Association, dove, tra le altre cose, egli contribuisce al "10 Giga-IR working group".

Questo rende palese il suo obbiettivo per il futuro: migliorare la velocità di 1 Gbit/s. "Il nostro attuale modulo a infrarossi ha già dimostrato che la tecnologia a infrarossi è capace di spingersi ben oltre gli standard stabiliti. Noi prevediamo di migliorare le prestazioni ancora di più in futuro." Deicke è già riuscito a mostrare che la velocità di trasferimento del suo modello attuale può essere portata a 3 Gbit/s. I 10 Gbit/s non possono essere molto lontani.

Per maggiori informazioni, visitare:

Istituto Fraunhofer per i microsistemi fotonici (Fraunhofer IPMS): http://www.ipms.fraunhofer.de/en.html

Infrared Data Association: http://www.irda.org/

ARTICOLI CORRELATI: 34821, 34834, 34837

Categoria: Varie
Fonte: Istituto Fraunhofer
Documenti di Riferimento: Sulla base di informazioni diffuse dall'Istituto Fraunhofer per i microsistemi fotonici (Fraunhofer IPMS)
Codici di Classificazione per Materia: Elettronica, Microelettronica; Applicazioni della tecnologia dell'informazione e della comunica; Elaborazione dati, Sistemi di informazione; Tecnologie di rete ; Telecomunicazioni

RCN: 35116

Ecco come fotografare il cuore.

Fonte: Galileonet.it

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Fotografie del cuore per aiutare i medici nella diagnosi e nella cura dell'infarto. A renderle possibili è una nuova tecnica di microscopia, messa a punto da Claudio Vinegoni, del Massachussetts General Hospital di Boston, e Paolo Fumene Ferruglio e Andrea Sbarbati, dell'Università di Verona, che permette di generare immagini del cuore in tempo reale e ad altissima risoluzione.
La nuova tecnica, descritta su Nature Communications, non ha bisogno dello stato di immobolità assoluta dell'organo, richesto dagli altri metodi attualmente disponibili e difficile da ottenere con il cuore. Questo grazie all’impiego di speciali microscopi (definiti confocali e multi fotone) combinati con un ventilatore, un elettrocardiografo e un computer fornito di una potente scheda video.
"Abbiamo dimostrato che è possibile visualizzare il cuore di un topo in condizioni di anestesia totale", spiega Vinegoni, coordinatore del progetto, "mentre batte normalmente all’interno della cavità toracica, con una risoluzione sub-cellulare e in tempo reale. Per controllare il respiro abbiamo impiegato un ventilatore meccanico in combinazione con un nuovo dispositivo stabilizzante a forma di anello ancorato alla parete cardiaca. Questi accorgimenti ci hanno permesso di ridurre notevolmente gli artefatti indotti da movimento fisiologico, anche se non di eliminarli completamente".
Gli scienziati hanno quindi individuato una finestra temporale, situata alla fine della fase di espirazione, in cui le immagini acquisite risultavano ripetibili nel tempo. Considerato che quello di acquisizione di una singola immagine supera di qualche volta il tempo della finestra, è stato necessario ottenere più immagini consecutive per costruirne una finale. La metodica messa a punto dai ricercatori è poco invasiva e può essere adattata allo studio di organi diversi dal cuore.
Riferimenti e credits immagine: Sungon Lee, Claudio Vinegoni, Paolo Fumene Feruglio, Lyuba Fexon, Rostic Gorbatov, Misha Pivoravov, Andrea Sbarbati, Matthias Nahrendorf e Ralph Weissleder. Real-time in vivo imaging of the beating mouse heart at microscopic resolution; doi:10.1038/ncomms2060