Il batterio che produce pepite d'oro.

Fonte: Galileonet.it

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

Articolo scritto da Maria Antonietta Cerone

I «nanogarofani» che accumulano energia.

Fonte: Corriere Scienze

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

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

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

Articolo scritto da: Massimo Spampani

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

Fonte: Galileonet.it

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

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

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

Credits immagine: Robert Markowitz

Metodo economico e sicuro di formatura del titanio.

Fonte: Sci-X

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Il titanio è un materiale che offre eccellenti proprietà, tuttavia, è costoso e richiede tempo per essere formato. Ricercatori del Fraunhofer presentano una tecnologia di formatura economica per i sistemi di scarico dei gas delle automobili, alla Fiera EuroBlech di Hannover, dal 23 al 27 ottobre.

Le numerose e note qualità del titanio lo rendono uno dei materiali candidato a diventare uno dei materiali più usati nell’industria. Tuttavia presenta alcune problematiche quando deve essere lavorato. Soprattutto, le difficoltà nascono quando deve essere sottoposto a formatura, imbutitura o idroformatura; pertanto il suo impiego viene limitato. "Il titanio tende ad aderire agli stampi di formatura. Questo comporta gravi danni, che possono arrivare anche al danneggiamento irrecuperabile del pezzo. Inoltre, le temperature di formatura per il titanio sono estremamente elevate, anche 800° C", spiega André Albert, leader del gruppo per le tecnologie delle attrezzature di formatura, presso l'Istituto Fraunhofer per le Macchine Utensili e Tecnologia di Formatura IWU, a Chemnitz.

In collaborazione con i suoi colleghi presso l'Istituto Fraunhofer per l'Ingegneria delle Superfici e Film Sottili ITS a Braunschweig, egli ha sviluppato una nuova tecnologia per l’idroformatura dei sistemi in titanio di scarico dei gas di auto a temperature elevate. Questo nuovo metodo permette di eseguire la formatura in un’unica fase di processo. I ricercatori stanno ora presentando i primi risultati del progetto congiunto alla Fiera EuroBlech.

Finora, erano necessari almeno tre fasi, mediante anche trattamento intermedio di riscaldamento, che richiedevano, parzialmente, l’esecuzione del processo in luoghi differenti. Gli scienziati hanno ora sviluppato un processo e un’attrezzatura custom, in grado di resistere a temperature di oltre 800° C. "Nella formatura del titanio a temperatura ambiente, avviene un forte incrudurimento a freddo del tubo da formare. Per evitare che si formino crepe e fessure, il metallo deve essere frequentemente ricristallizzato. La conseguenza è che il processo di formatura si complica e non è economico per grandi volumi di produzione di questi sistemi di scarico gas dei veicoli. Questo cambiamento microstrutturale può essere evitato a temperature estremamente elevate", spiega Albert.

Un rivestimento speciale, dello spessore di solo pochi micrometri impedisce al titanio di aderire allo stampo. Martin Weber, esperto per nuovi rivestimenti tribologici all’IST dice: "Al di sopra di circa 500° C, il titanio ha forte tendenza a combinarsi con l'ossigeno e l'azoto dell'atmosfera circostante. Per questo motivo, è necessario lavorare con gas di protezione a temperature estremamente elevate, come l’argon, per evitare l'ossidazione del titanio. Dopo intensi test con vari materiali, siamo riusciti a sviluppare il rivestimento ideale per le condizioni particolari incontrate nei vari range di temperatura".

Testo originario:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/oktober/titan-wirtschaftlich-rentabel-umformen.html

Immagine: dal Fraunhofer IWU

Cervello: scattata la prima istantanea della memoria.

Fonte: La Stampa

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Informazioni utili per lo sviluppo di interventi terapeutici mirati.

 

È stata scattata la prima istantanea della memoria in cui si vede l’istante e il luogo in cui si formano i ricordi, sia della memoria a breve che a medio o a lungo termine. L’evento è descritto sulla rivista dell’Accademia delle Scienze degli Stati Uniti, Pnas.

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

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

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

Fonte: Corriere Scienze

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

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

 

Scritto da: Alessandro Carlini

Oscillatore quantistico risponde alla pressione.

Fonte: Sci-X

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La frequenza di risonanza dei singoli difetti atomici può essere modificata mediante deformazione meccanica. Materiali per componenti nanoelettronici possono essere studiati meglio.

In futuro lontano, i bit quantistici superconduttivi potranno servire come componenti di computer di alte prestazioni. Oggi già ci aiutano a capire meglio la struttura dei solidi, come è riportato da ricercatori di Karlsruhe Institute of Technology sulla rivista Science. Per mezzo di giunzioni Josephson, hanno misurato le oscillazioni dei singoli atomi "tunnelizzanti" tra due posizioni. Ciò significa che gli atomi oscillavano meccanicamente in modo quantistico. La deformazione del provino ha anche cambiato la frequenza (DOI: 10.1126/science.1226487).

"Ora, siamo ora in grado di controllare direttamente le frequenze dei singoli atomi tunnelizzanti in un solido", dicono Alexey Ustinov e Georg Weiß, professori presso l'Istituto di Fisica del KIT e membri del Centro per le Nanostrutture funzionali del CFN.

Il campione usato per questo scopo è costituito da un anello superconduttivo, interrotto da un non-conduttore di spessore nanometrico, una cosiddetta giunzione Josephson. Il qubit formato in questo modo può essere commutato con grande precisione tra due stati quantici. "È interessante notare che questo qubit di Josephson si accoppi ad altri sistemi quantistici atomici nel non-conduttore", spiega Ustinov. "E misuriamo le loro frequenze di tunneling attraverso questo accoppiamento."

A temperature leggermente sopra lo zero assoluto, la maggior parte delle sorgenti di rumore nel materiale è spenta. L’unico rumore residuo rimanente è prodotto dagli atomi del materiale quando saltano tra due posizioni equivalenti. "Questi spettri di frequenza dei salti di atomi possono essere misurati molto precisamente, con la giunzione Josephson", dice Ustinov. "Metaforicamente parlando, abbiamo un microscopio per la meccanica quantistica dei singoli atomi."

Nell'esperimento effettuato, sono stati contati 41 atomi ‘saltanti’ e i loro spettri di frequenza sono stati misurati, mentre il campione è stato leggermente piegato, con un elemento piezoelettrico. Georg Weiß spiega: "Le distanze atomiche sono cambiate solo di poco, mentre le frequenze degli atomi tunnellizzanti sono cambiate fortemente". Finora, poteva essere misurata solo la somma di tutti gli atomi tunnellizzanti. La tecnologia di commutare separatamente sistemi atomici tunnelizzanti è emersa solo pochi anni fa. Il nuovo metodo sviluppato presso KIT per controllare i sistemi quantistici atomici, può fornire conoscenze preziose sul modo in cui i qubit possono essere messi a punto per le applicazioni. Tuttavia, il metodo è adatto anche per studiare materiali dei componenti elettronico convenzionali, come ad esempio i transistor, e per costituire una base per ulteriori miniaturizzazioni.

Testo originario:

http://www.kit.edu/besuchen/pi_2012_11941.php