Costruito il generatore elettrico più sottile del mondo. Servirà per i futuri computer indossabili.

Costruito il generatore elettrico più piccolo del mondo (fonte: Rob Felt/Georgia Tech)

Fonte: ANSA Scienze  

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È stato costruito il generatore elettrico più sottile del mondo: ha lo spessore di un atomo e genera energia dal movimento. Integrato nei vestiti, può convertire i movimenti del corpo in elettricità per ricaricare a esempio il cellulare. È la base per una nuova generazione di dispositivi che generano elettricità, trasparenti, leggerissimi, estremamente flessibili. Realizzato negli Stati Uniti, il dispositivo è stato descritto su Nature dai ricercatori della Columbia University e del Georgia Institute of Technology.

Un materiale sottilissimo
Il generatore è stato realizzato con un materiale a due dimensioni, chiamato bisolfuro di molibdeno. Il dispositivo produce elettricità grazie a un effetto chiamato piezoelettrico, in cui lo stiramento o la compressione di un materiale generano una tensione elettrica. In questo caso è lo stiramento del materiale a generare corrente elettrica.

Computer indossabili
L'effetto è stato teorizzato ma mai osservato in materiali sottilissimi come questi, dello spessore di uno o pochi atomi. Generatori di questo tipo, che convertono in elettricità l'energia meccanica dell'ambiente o del corpo umano, potrebbero essere usati anche nella robotica, ha osservato uno degli autori, James Hone, ingegnere meccanico alla Columbia University. Oppure se integrati nei vestiti, potrebbero ricaricare, per esempio, il cellulare o alimentare sensori medici indossabili che controllano la salute.
''E' il primo lavoro sperimentale in questo settore - ha rilevato Hone - ed è un esempio di come il mondo diventa diverso quando le dimensioni del materiale si restringono alla scala di un singolo atomo''.

Dall'olfatto dei moscerini le future armi antiterrorismo. Può ispirare nasi elettronici che riconoscono bombe e droghe.

L'olfatto del moscerino della frutta ispira una nuoca generazione di nesi elettronici (fonte: Andre Karwath)

Fonte: ANSA Scienze 

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L'olfatto dei moscerini della frutta potrebbe diventare un'arma contro il terrorismo. Le sue caratteristiche possono essere riprodotte per costruire nasi elettronici capaci di riconoscere bombe, ma anche droghe e vini. È quanto mostra lo studio pubblicato sulla rivista Bioinspiration e biomimetica, dal gruppo coordinato dall'informatico Thomas Nowotny dell'università britannica di Sussex che ha analizzato l'olfatto di questi insetti.

Con sorpresa si è scoperto che il 'naso' del moscerino della frutta è in grado di identificare gli odori delle sostanze stupefacenti e di quelle esplosive in modo accurato, perché hanno un aroma simile a quello del cibo preferito da questi moscerini, ossia la frutta fermentata.

Per arrivare a realizzare in futuro un naso ispirato all'olfatto di questi insetti, i ricercatori hanno cercato allora quali sono i recettori che il moscerino della frutta utilizza per percepire gli odori: è stato scoperto che 20 diversi recettori rispondono a 36 sostanze chimiche legate al vino e a 35 sostanze chimiche correlate a materiali pericolosi, come quelli presenti nelle droghe, nei prodotti della combustione e negli esplosivi. Una simulazione ha permesso poi di comprendere quale è la parte del cervello che il moscerino usa per il riconoscimento.

''L'obiettivo a lungo termine di questa ricerca – ha osservato Nowotny - è realizzare un naso elettronica ispirato all'olfatto dei moscerini per rivelare esplosivi, armi chimiche e droghe''. Ma la gamma di applicazioni, ha sottolineato, è molto vasta: ''un dispositivo di questo tipo potrebbe essere usato nel controllo della qualità alimentare, nel monitoraggio delle esalazioni dei vulcani e nel rilevamento dei parassiti in agricoltura''. Si potrebbe anche arrivare a un sommelier elettronico ispirato ai moscerini.

La speranza è che tali nasi elettronici potranno essere molto più sensibili e più veloci di quelli attualmente in commercio che si basano su sensori fatti con ossidi di metalli e sono molto lenti rispetto a un naso biologico.

Dopo i Led, dal carbonio luci 100 volte più efficienti. Le lampade del futuro saranno accese dai nanotubi.

Sorgente di luce basata sui nanotubi di carbonio (fonte: N.Shimoi/Tohoku University) 

Fonte: ANSA Scienze 

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Dopo la rivoluzione dei Led si prepara quella dei nanotubi di carbonio. Queste strutture nate nel mondo delle nanotecnologie potrebbero diventare sorgenti di luce molto efficienti, dal consumo di appena 0,1 Watt l'ora, ossia circa cento volte inferiore a quello dei Led, che quest'anno sono stati premiati con il Nobel. Un nuovo dispositivo che emette luce, fatto di minuscoli cilindri di carbonio (nanotubi di carbonio, è descritto sulla rivista Review of Scientific Instruments, dal gruppo coordinato da Norihiro Shimoi, dell'università giapponese di Tohoku.
La prossima rivoluzione della luce
Ottimi conduttori di elettricità, i materiali a base di carbonio come il grafene o i nanotubi stanno emergendo come successori del silicio per l'elettronica del futuro. In particolare per le proprietà di stabilità chimica, conduttività termica e resistenza meccanica, i nanotubi di carbonio si stanno dimostrando molto efficaci per realizzare sorgenti luminose. Ora è stato fatto un nuovo passo in avanti mostrando che con i nanotubi di carbonio si potrebbe realizzare una nuova generazione di dispositivi per l'illuminazione a basso consumo, e a basso costo, in grado di sfidare il predominio dei Led.

Super-efficienza
Il dispositivo si basa su uno schermo al fosforo che mette la luce e un 'campo' di nanotubi di carbonio che possiamo immaginare come un filamento di tungsteno (come quello delle vecchie lampadine a bulbo) ridotto a proporzioni microscopiche, che ha la funzione di elettrodo che stabilisce il contatto elettrico con il dispositivo. ''Con il nostro semplice sistema – osserva Shimoi - possiamo ottenere un'efficienza di luminosità elevata, di 60 Lumen per Watt, un buon livello per un dispositivo di illuminazione a basso consumo energetico, a esempio i Led possono produrre 100 Lumen per Watt e i led organici (Oled) circa 40''.

Pronta la mappa del Dna della mosca. Chiave per ottenere discariche più efficienti e nuovi vaccini.

Fonte: ANSA Scienze 

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Discariche più efficienti e futuri vaccini contro tifo e tubercolosi potrebbero arrivare grazie al Dna della mosca. La prima mappa del Dna di uno degli insetti più fastidiosi del mondo ha permesso di scoprire i geni con cui la mosca degrada i rifiuti di cui si nutre e i geni del sistema immunitario che le permettono di essere immune alle malattie che trasferisce all'uomo. Pubblicato sulla rivista Genome Biology, il risultato si deve al gruppo di ricerca coordinato da Jeff Scott, della università americana di Cornell.
La mosca vettore di oltre 100 malattie
''La mosca - rileva Scott - è un insetto affascinante per la ricerca, dalla biologia dello sviluppo, agli studi sull'immunità, fino alla tossicologia e l'analisi del suo Dna potrà permetterci molti progressi in questi settori''. La mosca comune, il cui nome scientifico è Musca domestica, vive generalmente sui rifiuti: è una specie importante per la ricerca, per la sua capacità di degradare i rifiuti e perché è vettore di oltre 100 malattie, tra cui il tifo, la tubercolosi e il tracoma che provoca circa sei milioni di casi di cecità infantile ogni anno.
Dna a confronto
I ricercatori hanno sequenziato il genoma di sei mosche e, per scoprire quali sono i geni presenti solo in questo insetto. Hanno quindi confrontato il Dna con quello del moscerino della frutta (Drosophila melanogaster). Sono stati scoperti geni del sistema immunitario, unici per l'insetto, e che potrebbero aiutare a mettere a punto nuovi vaccini contro le malattie che la mosca trasmette all'uomo e da cui è immune. Inoltre nel Dna dell'insetto sono stati individuati geni 'disintossicanti' grazie ai quali può sopportare ambienti tossici. Altri geni scoperti producono proteine in grado di decomporre i materiali organici di cui si nutre la mosca e che scioglie con la saliva prima di succhiare con una sorta di proboscide. Informazioni su queste proteine potrebbero fornire indicazioni per nuove tecniche di smaltimento dei rifiuti.

Nanometalli 'liquidi' per i chip del futuro. Scoperto un materiale liquido e solido allo stesso tempo.

Un sottilissimo strato liquido di atomi di argento avvolge una struttura cristallina (fonte: Yan Liang/Mit)

Fonte: ANSA Scienze

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Materiali all'apparenza liquidi, che si comportano come gocce d'acqua mentre conservano al loro interno una struttura rigida e cristallina: è la nuova stranezza scoperta nel bizzarro mondo delle nanotecnologie e che potrebbe portare in futuro a circuiti elettronici ancora più miniaturizzati. A scoprire il fenomeno dei 'liquidi-solidi', descritto sulla rivista Nature Materials, è il gruppo dell'Istituto di Tecnologia del Massachusetts (Mit) guidato da Ju Li.

Gocce d'argento
Tutto è cominciato analizzando il comportamento di piccolissime gocce di argento dal diametro di 10 milionesimi di metro (nanometri), meno di un miliardesimo dello spessore di un capello. Queste nanoparticelle hanno l'aspetto di liquidi eppure in realtà sono dei perfetti cristalli. Hanno cioè una rigida struttura che mantiene insieme gli atomi di argento. La loro apparente 'liquidità' sarebbe dovuta a un sottilissimo strato 'molle', dello spessore di appena 1 o 2 atomi, che cela un nucleo solido. "La parte interna - ha spiegato Li - è cristallina e gli atomi in grado di muoversi sono solamente quelli dello strato superficiale. Ovunque, a eccezione della superficie, è un cristallo". L'esistenza di questo duplice 'stato', liquido e solido, non era mai stata osservata finora e potrebbe essere presente in molti altri nanomateriali, non solo nelle gocce d'argento.

EAR-IT: Usare il suono per una nuova percezione del mondo.

Fonte: Cordis 

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Avete mai pensato di usare l'acustica per raccogliere dati? Il progetto EAR-IT ha considerato questa possibilità sviluppando varie applicazioni pioneristiche che influenzeranno la nostra vita quotidiana. Monitorare la densità del traffico nelle città e il risparmio energetico nelle case, per esempio, potrebbe permettere lo sviluppo di città ed edifici intelligenti.
Il progetto EAR-IT ha utilizzato la tecnologia dell'acustica intelligente sviluppata nei laboratori, adattandola agli ambienti della vita reale. Il progetto, che coinvolge sia istituti di ricerca che consulenti di mercato , si è concentrato su applicazioni sia negli ambienti esterni che in quelli interni: monitoraggio del flusso del traffico e consumo energetico nei luoghi chiusi sulla base del numero di persone che si trovano in una stanza.

Per un traffico urbano più scorrevole, fluido e sicuro

Nell'ambito dell'iniziativa FIRE (un concetto dell'UE per l'internet del futuro ), la città di Santander in Spagna si è trasformata in un'enorme struttura di ricerca sperimentale, SmartSantander . Si tratta del banco di prova per le applicazioni esterne di EAR-IT: il monitoraggio del flusso del traffico presso uno svincolo vicino all'ospedale cittadino e l'analisi della densità del traffico in due strade della città.

Il coordinatore del progetto, il prof. Pedro Maló spiega: "Questo svincolo complicato è stato lo scenario di non pochi incidenti stradali. Il traffico confluisce da varie direzioni e i veicoli di emergenza cercano di passare. EAR-IT ha messo in funzione sensori che "sentono" le sirene e poi attivano altri sensori per seguire il veicolo. Questi dati vengono poi usati per cambiare i semafori e dare la precedenza alle ambulanze".

I sensori possono aiutare le persone ad arrivare in ospedale in modo più sicuro e più veloce, ma possono anche inviare un messaggio a un'applicazione per smartphone per avvisare se c'è un concerto nelle vicinanze o un evento in strada che potrebbe interessare agli utenti. Una volta installato il sensore, i dati che raccoglie possono essere usati per un'ampia gamma di applicazioni.

Il progetto ha anche testato l'abilità dei sensori di contare le auto presenti sulla strada. Per controllare che i dati raccolti fossero precisi, EAR-IT ha usato due strade provviste di sensori a induzione elettromagnetica sotto l'asfalto.

"Mi sono sentito sollevato e felice quando - dopo un anno di lavoro per adattare la tecnologia all'ambiente cittadino - abbiamo scoperto che i sensori acustici e di pressione fornivano lo stesso messaggio", dice il prof. Maló. Mentre i sensori stradali possono solo contare le auto, i sensori acustici hanno un'ampia gamma di applicazioni.

La conferma che i sensori riescono a identificare il numero di auto che passano, anche quando si tratta di grandi gruppi, significa che non solo l'attrezzatura può essere usata per controllare i punti in cui la densità del traffico è maggiore, ma anche, per esempio, in associazione ai rilevatori di inquinamento. Essa potrebbe quindi rappresentare uno strumento fondamentale nell'impegno dell'UE di migliorare la qualità dell'aria nelle aree urbane.

In particolare, EAR-IT sta approfittando della straordinaria infrastruttura di sperimentazione che è SmartSantander e ha dislocato 12 000 dispositivi in tutta la città, i quali funzionano a batteria e sono per lo più istallati su pali della luce per assicurare la sostenibilità energetica. Le piccole batterie si ricaricano durante la notte con lo scorrere dell'elettricità e hanno quindi bisogno di una minima manutenzione.

Case sicure ed efficienti dal punto di vista energetico - un'idea che suona bene

EAR-IT ha anche lavorato all'utilizzo dei dati acustici per risparmiare energia nelle abitazioni, impiegandoli per valutare cosa succede nelle stanze e quante persone vi si trovano. "Si possono far aprire le finestre, chiudere le tende e accendere o spegnere le luci o il riscaldamento automaticamente", spiega il prof. Maló, aggiungendo che gli utenti possono scegliere le impostazioni che preferiscono.

Un'applicazione molto importante - alla luce dell'invecchiamento della popolazione europea - sarebbe l'uso di sensori acustici per assicurarsi che una persona sia al sicuro quando si trova in casa. Potrebbero trasmettere un messaggio di emergenza se qualcuno cade, per esempio, informando gli operatori sanitari e la famiglia che devono intervenire.

Senza dimenticare la privacy

Con tutti i vantaggi che la tecnologia può offrire, il progetto è comunque consapevole della necessità di garantire la privacy a tutti. Ha creato uno strumento per gli sviluppatori che desiderano usare i sensori acustici, disponibile sul sito web del progetto. Lo strumento analizza la situazione avvertendoli di possibili problemi legali e proponendo soluzioni per assicurare che la nostra vita privata rimanga tale.

Il progetto ha coinvolto sei partner europei e una PMI cinese. Sostenuto con 1,45 milioni di euro di finanziamenti, attraverso il tema dedicato alla TIC del 7° Programma quadro dell'UE, il progetto biennale si è concluso a settembre 2014 e sarà completato entro la fine dell'anno.

Collegamento al sito web del progetto
Collegamento a video correlato

Progettare le soluzioni elettroniche flessibili e intelligenti del futuro.

Fonte: Cordis 

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Il progetto FLEXIBILIS finanziato dall'UE sta sviluppando materiali a basso costo per aiutare le aziende europee a commercializzare applicazioni elettroniche flessibili.

Schermi flessibili per dispositivi mobili, bende terapeutiche intelligenti per monitorare la guarigione di ferite, e dispositivi elettronici indossabili per migliorare le prestazioni atletiche sono tutte applicazioni basate sui diodi organici a emissione di luce (OLED) e sui sistemi fotovoltaici organici (OPV). Questo significa che esse dipendono fortemente dall'uso dell'ossido di indio e stagno (ITO) per la produzione dei loro film conduttori trasparenti, un vincolo costoso che rappresenta un ostacolo alla commercializzazione diffusa dei dispositivi elettronici flessibili.

Per questo motivo, il progetto paneuropeo FLEXIBILIS, avviato nel 2013, mira a sviluppare tecnologie e materiali alternativi per riuscire a produrre applicazioni elettroniche stampate a basso costo, sostenibili e flessibili. L'iniziativa ha già dimostrato alcuni risultati promettenti nel rimpiazzare l'ITO. Il Centro per l'innovazione di processo (CPI), che sta guidando questo progetto, ha recentemente prodotto ciò che chiama dimostratori di illuminazione OLED privi di difetti con aree emissive superiori a 250cm2.

Il passo successivo sarà quello di perfezionare e applicare questi risultati a dispositivi dimostrativi reali. Infine, il progetto cercherà di produrre questi materiali su una scala in grado di sostenere la crescita del mercato.

Le opportunità di mercato per i componenti elettronici flessibili, che possono essere piegati e persino accartocciati, sono enormi. La tecnologia permette di produrre circuiti e dispositivi elettronici usando dei processi di stampa relativamente economici su qualsiasi superficie, sia rigida che flessibile, e su grandi aree. Questo permette ai progettisti di integrare tecnologia e funzionalità nei loro prodotti, creando l'opportunità per nuovi componenti innovativi che sono wireless, interattivi, più sottili e leggeri.

Una benda intelligente con componenti elettronici integrati, ad esempio, può essere indossata come se fosse una benda normale. Questa tecnologia può essere anche usata per installare un sistema di illuminazione efficiente su una grande area, sviluppare celle solari a basso costo oltre a batterie flessibili e rispettose dell'ambiente.

Il progetto FLEXIBILIS mira a inserirsi proprio in questo tipo di applicazioni promettenti. Si prevede che il valore del mercato globale dei componenti elettronici flessibili, conosciuti anche come elettronica organica e macroelettronica (OLAE), aumenti da poco oltre 1 miliardo di euro oggi a oltre 200 miliardi di euro entro il 2027. Risulta quindi di vitale importanza che l'Europa assuma il comando nello sviluppo di nuove applicazioni. Un obbiettivo chiave del programma FLEXIBILIS è perciò quello di migliorare la catena distributiva, per garantire che nuovi prodotti possano essere portati sul mercato nel modo più efficiente possibile.

FLEXIBILIS è il risultato di un invito transnazionale OLAE+ per la ricerca collaborativa e le proposte di sviluppo nell'ambito dello schema ERA-NET Plus della Commissione europea. L'obbiettivo del programma OLAE + è quello di attrarre, qualificare e sostenere proposte per sviluppare e stimolare le relazioni tra tecnologia e aziende all'interno del mercato europeo dell'elettronica, creare la catena distributiva e rimuovere le barriere che ostacolano l'industrializzazione.

L'Europa è già in vantaggio nello sviluppo della tecnologia dei componenti elettronici flessibili e possiede anche una vivace catena distributiva in crescita che deve essere sostenuta e rafforzata. Il progetto FLEXIBILIS lavorerà per garantire che questo obbiettivo venga raggiunto.

Per ulteriori informazioni, visitare:
http://www.uk-cpi.com