Progettato il termometro più preciso del mondo: E' basato su una manciata di atomi.

Fonte: ANSA Scienze

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E' basato su una manciata di atomi il termometro più piccolo e preciso del mondo, in grado di misurare la temperatura di cellule e nanocircuiti elettronici. Lo ha progettato il gruppo di ricerca coordinato dall'italiano Gerardo Adesso, dell'università britannica di Nottingham. Pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, lo studio descrive il termometro, spiegando che è il più piccolo strumento di questo tipo che è possibile realizzare seguendo le leggi della fisica.

Capace di rilevare anche le minime fluttuazioni in aree microscopiche, come quelle che si trovano all'interno delle cellule, il termometro è basato su un sistema quantistico con due livelli di energia: è di un solo quanto (cioè la quantità minima di una grandezza fisica che può esistere in modo indipendente) per il livello minimo di energia, e di molti stati quantistici per livelli superiori di energia. I ricercatori hanno così determinato a livello teorico, combinando matematica, meccanica quantistica e termodinamica, i limiti di precisione di questo termometro in vari possibili scenari sperimentali.

''Quando si progettano strumenti di misura - spiega Gerardo Adesso all'ANSA - si stabilisce la massima precisione raggiungibile per lo strumento. Noi lo abbiamo fatto per la misura della temperatura. Questo termometro si basa su uno o pochi atomi. Per misurare degli oggetti termici si possono usare dei singoli atomi o fotoni modificati, che devono avere un livello di energia particolare''.

Sapere questo, prosegue il ricercatore, ''può aiutare chi progetta tali strumenti a sapere quanto vicino è, o cosa manca, per raggiungere il maggior livello possibile di accuratezza''. Si potrà così migliorare la sensibilità di termometri che misurano le reazioni chimiche, biologiche e fisiche a livello di nanoscala, seguire il calore nei circuiti elettronici o monitorare le terapie di alcune terapie all'interno delle cellule.

I robot che si riparano da soli: In meno di 2 minuti, per affrontare situazioni di emergenza.

Fonte: ANSA Scienza

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Arrivano i robot capaci di ripararsi da soli: imitano la capacità di auto-curarsi degli animali rimettendosi in sesto in meno di due minuti. Quello realizzato da Jean-Baptiste Mouret, della Sorbona di Parigi, è un passo in avanti decisivo per l'uso dei robot nel 'mondo reale' come le situazioni di emergenza, nelle quali un guasto potrebbe compromette il salvataggio di vite umane o la messa in sicurezza di una centrale nucleare.
La nuova tecnica, alla quale la rivista Nature ha dedicato la copertina, permette a robot di vario tipo, bracci meccanici o 'ragni', di tornare rapidamente a funzionare in modo corretto anche dopo la rottura di alcune componenti.

Nonostante i robot siano diventati strumenti sempre più 'intelligenti', davanti a situazioni incontrano enormi difficoltà', tanto da diventare praticamente inservibili. Per risolvere il problema, i ricercatori francesi hanno messo a punto un algoritmo intelligente, basato su uno schema 'prova e valuta', che consente ai robot di adattarsi in appena 2 minuti a eventuali danni strutturali subiti.

Per mettere alla prova questo sistema i ricercatori hanno utilizzato robot a sei zampe, cui hanno rotto i giunti in 14 modi diversi. Nonostante avessero zampe rotte o mancanti, i robot hanno identificato rapidamente una strategia per continuare a camminare e completare con successo il percorso previsto.

E' stato raggiunto così un traguardo importante nel settore della robotica perché apre le porte da una generazione di robot capace di adattarsi a situazioni impreviste ma possibili nelle situazioni di emergenza che avvengono nel mondo reale.

Ebola, scoperto il tallone d'Achille del virus: Ora è possibile sviluppare nuovi farmaci per bloccare l'infezione.

Fonte: ANSA Scienze 

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Il virus Ebola ha un tallone d'Achille: si tratta del 'lucchetto' molecolare che deve necessariamente forzare per entrare nelle cellule e infettarle. Se questa serratura viene bloccata, il virus diventa del tutto inoffensivo e incapace di scatenare il suo potenziale letale. Lo hanno scoperto nei topi gli esperti dell'Istituto di ricerca medica per le malattie infettive dell'esercito degli Stati Uniti, in collaborazione con l' Albert Einstein College of Medicine dell'Università Yeshiva a New York.
Lo studio, pubblicato sulla rivista mBio, apre così allo sviluppo di nuovi farmaci non più mirati al virus, bensì alle cellule dell'ospite: disattivando temporaneamente il loro lucchetto, diventerebbe possibile bloccare l'infezione e aiutare il sistema immunitario a sbarazzarsi dello sgradito ospite.

Quando il virus Ebola aggredisce una cellula, lo fa attaccandosi alla sua membrana esterna: questa lo avvolge in una bolla che viene poi inglobata all'interno della cellula diventando una specie di sacchetto della spazzatura pronto ad essere trasportato negli organelli che funzionano da inceneritori, i cosiddetti lisosomi. Per salvarsi dalla distruzione, il virus tenta quindi di evadere dalla bolla membranosa che lo intrappola: lo fa forzando un lucchetto, ovvero la proteina di membrana Niemann-Pick C1 (NPC1), che gli apre la strada verso il citoplasma, la sostanza gelatinosa posta fra la membrana e il nucleo della cellula. Una volta rifugiatosi qui, il virus Ebola è libero di replicarsi, scatenando l'infezione vera e propria.

Lo stesso meccanismo viene sfruttato anche da altri virus responsabili delle febbri emorragiche, come il virus Marburg: per questo i farmaci diretti contro NPC1 potranno diventare la 'pallottola d'argento' per eliminarli.

Un diodo fatto con una singola molecola.

Fonte: Galileonet.it

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Sono tra i componenti elettronici più utilizzati nei circuiti integrati. Si chiamano diodi, e il loro funzionamento è piuttosto semplice: permettono alla corrente elettrica di circolare in un’unica direzione all’interno del circuito, bloccandone il flusso nella direzione opposta. I fisici della Columbia Engineering, coordinati da Latha Venkataraman, sono appena riusciti a mettere a punto il “sacro Graal” dell’elettronica molecolare: un diodo composto da una singola molecola, primo al mondo nel suo genere, con prestazioni fino a cinquanta volte superiore rispetto ai dispositivi tradizionali. I dettagli della scoperta sono stati pubblicati sulla rivista Nature Nanotechnology.
“Con il nostro approccio”, spiega Venkataraman, “abbiamo messo a punto un diodo a singola molecola, un dispositivo finora considerato una chimera nell’ambito delle nanotecnologie. Il diodo è l’espressione del più alto grado di miniaturizzazione raggiungibile per un dispositivo elettronico”. È dal 1974 che i ricercatori cercavano di sviluppare un dispositivo del genere, quando Arieh Aviram e Mark Ratner teorizzarono che una singola molecola poteva comportarsi, sotto certe condizioni, come un conduttore di corrente elettrica in una sola direzione. Dal momento che i diodi sono una sorta di valvole elettroniche, la loro struttura deve essere asimmetrica, così da consentire alla corrente di scorrere solo in un verso: gli scienziati della Columbia, quindi, hanno cercato molecole con strutture asimmetriche.
“Mentre alcune molecole asimmetriche, in effetti, hanno alcune caratteristiche proprie dei diodi”, continua Venkataraman, “altre non ne hanno. Un diodo ben progettato dovrebbe consentire alla corrente di scorrere solo in una direzione con poca resistenza. Il problema principale delle molecole asimmetriche è che il rapporto tra la corrente che fluisce in una direzione e quella che fuisce nell’altra – il cosiddetto rectification ratio – è troppo basso”. Per superare questo problema, l’équipe ha immerso la molecola in una soluzione ionica con elettrodi d’oro di differenti dimensioni per generare l’asimmetria: in questo modo, il dispositivo ha raggiunto una rectification ratio di 250 (in altre parole, la corrente che scorre in un verso è 250 volte superiore rispetto a quella che fluisce nell’altro), cinquanta volte maggiore rispetto ai modelli precedenti. I ricercatori, adesso, stanno lavorando per aumentare ulteriormente le performance del dispositivo, usando nuovi sistemi molecolari.

Il gene che fa sentire il dolore: Apre la strada a nuove terapie.

Fonte: ANSA Scienze

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Si apre una nuova strada per le terapie antidolore e arriva dal Dna. I ricercatori guidati da Geoffrey Woods e Jan Senderek, dell'università di Cambridge, hanno infatti scoperto il gene che fa percepire dolore, chiamato PRDM12.

Pubblicata sulla rivista Nature Genetics, la scoperta è la chiave per comprendere come nasce il dolore. I ricercatori hanno individuato il gene negli individui incapaci di provarlo perchè affetti dalla insensibilità congenita al dolore (Cip), una rara condizione per cui una persona non riesce a provare sofferenza fisica.
Le cause sono molteplici e capire i cambiamenti molecolari che ne sono alla base può aiutare a sviluppare terapie contro il dolore cronico.

Il dolore è un meccanismo di allerta indispensabile, ma a volte è molto difficile da sopportare e gestire. Così, partendo dallo studio di persone insensibili alla sofferenza fisica, membri di 11 famiglie non imparentate tra loro, i ricercatori hanno individuato 10 diverse mutazioni in entrambe le copie del gene PRDM12.
Chi ha queste mutazioni è dunque incapace di sentire il dolore fin dalla nascita e non riesce, per esempio, a distinguere tra il freddo o un calore sgradevole, mentre gli altri sensi sono normali.

Analizzando le cellule di topi e uomini normalmente sensibili al dolore, i ricercatori hanno visto poi che il gene PDRM12 è espresso proprio dai recettori del dolore e dalle cellule collegate, che la proteina da esso prodotta è un fattore chiave per la genesi dei nervi collegati alle sensazioni e può essere presa come bersaglio per nuove terapie antidolore.

Auto elettrica, la ricarica del futuro è wireless.

Fonte: Euronews

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E’ possibile ricaricare un’auto elettrica senza cavo? La ricerca sta andando in questa direzione. A Saragozza, in Spagna, i ricercatori hanno installato una stazione che ricarica veicoli elettrici che non è come le altre.
Il sistema è wireless: funziona senza cavi e permette di fare il pieno parcheggiando semplicemente la macchina sopra a una piastra ricaricante.
“E’ una tecnologia a induzione che funziona con due piastre: una sotterrata, che riceve l’energia dalla rete elettrica e fa da piastra ricaricante, e un’altra che funge da batteria e si trova sotto il veicolo. Quando il veicolo è esattamente sopra alla stazione, si stabilisce una connessione tra le due piastre e quella sotterrata trasferisce l’elettricità al veicolo. Il sistema può ricaricare diversi tipi di veicolo: automobili, autobus e furgoni”, dice Lourdes García, ingegnere presso Endesa.
Tra i vantaggi, i ricercatori dicono che questa tecnologia è più facile da usare, più sicura, esteticamente meno invasiva delle colonnine ed è meno soggetta ad atti vandalici.
“Lo sviluppo è davvero a buon punto. Siamo in grado di sfruttare praticamente tutto il potenziale e abbiamo tutto ciò che serve per costruire la stazione wireless. L’unico aspetto rimasto indietro sono le piastre: dobbiamo ancora trovare aziende interessate a svilupparle. Si tratta di bobine molto innovative e non è facile trovare produttori”, dice Francisco Sanz Osorio, ingegnere industriale presso il Research Centre for Energy Resources and Consumption.
La tecnologia è stata sviluppata nell’ambito di un progetto di ricerca europeo che mira, tra l’altro, ad aumentare il gradimento delle auto elettriche.
A livello tecnologico, i ricercatori hanno dovuto affrontare tre sfide.
“La prima è stata a livello della comunicazione tra l’automobile e l’infrastruttura. La seconda ha riguardato la trasmissione dell’energia elettrica tra un’auto da 3,7 KW e una stazione ricaricante da 50 KW. Infine, abbiamo affrontato il problema del posizionamento del veicolo. Perché il sistema ha la massima efficienza soltanto se le due piastre si trovano esattamente una sopra l’altra”, dice Axel Barkow, ingegnere elettronico presso FKA e coordinatore del progetto.
Come aiutare i guidatori a posizionare perfettamente il veicolo?
Gli ingegneri elettonici hanno lavorato per mettere a punto un sistema di assistenza per allineare il veicolo esattamente con la piastra ricaricante, in modo da non avere alcuno spreco di energia.
Hanno lavorato con i campi magnetici, con studi ottici e con algoritmi.
“Per aiutare il guidatore ad avvicinarsi e a posizionarsi sopra la stazione, abbiamo creato un sistema di supporto basato su una telecamera e su una identificazione a radiofrequenza”, spiega Jörg Küfen, ingegnere elettronico presso FKA.
Rimangono alcuni aspetti da migliorare: per esempio, aumentare il potenziale della stazione ricaricante e l’interoperabilità.
“Noi stiamo lavorando su una certa frequenza, ma in altri Paesi stanno usando altre frequenze. Dobbiamo armonizzarle. Dobbiamo anche armonizzare la dimensione delle piastre e la distanza con il veicolo. Altrimenti non avremo la piena interoperabilità”, dice José Francisco Sanz Osorio, ingegnere industriale presso il Research Centre for Energy Resources and Consumption.
“Credo che per le automobili siamo davvero vicini a una produzione in serie. Tra uno o due anni potremo vedere le prime auto dotate di questa tecnologia”, dice Axel Barkow, ingegnere elettronico presso FKA e coordinatore del progetto.
La grande sfida ora è quella di sviluppare una tecnologia non statica ma dinamica, che permetta per esempio di ricaricare un veicolo quando è in movimento sulla strada.

Vortex, l'eolico senza pale ...grazie alle vibrazioni!

Fonte: Corriere Scienze

(articolo di Roberto Rizzo)

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Una startup spagnola rilancia una vecchia idea: l’eolico senza pale che funziona tramite le vibrazioni. Finora non ha funzionato, ma con le nuove tecnologie le prove di laboratorio e i primi test sul campo hanno dato segnali positivi.
Una turbina eolica a basso costo, che richiede poca manutenzione ed è facile da installare. E senza le pale. È la sfida della startup spagnola Vortex, che sta testando sul campo la sua nuova turbina senza pale che sfrutta l’energia del vento per produrre energia elettrica. La turbina è a forma di cono allungato (la cima è più grande, la base è più piccola) e inizia a oscillare violentemente sotto le opportune condizioni di vento, e a produrre di conseguenza energia elettrica.
La forma è stata sviluppata a computer al fine di garantire la formazione di vortici di vento lungo tutto l’albero. Quando la frequenza di rotazione dei vortici coincide con la frequenza di oscillazione della struttura, si raggiunge un picco nell’assorbimento dell’energia del vento da parte della struttura stessa. La macchina basa quindi il proprio funzionamento sul fenomeno aerodinamico della vorticità, uno dei nemici di architetti e ingegneri che progettano i loro manufatti, come ciminiere e ponti, proprio per evitare la formazione dei vortici di vento.
Il motivo è semplice: se il vento è sufficientemente forte e i vortici hanno la frequenza giusta, la vorticità può portare a un moto oscillatorio nelle strutture, anche quelle rigide, fino a provocarne l’eventuale collasso per risonanza. Nei prototipi di Vortex attualmente in fase di test, è stato usato un composito di fibra di vetro e fibra di carbonio, che permette all’albero di vibrare il più possibile (un aumento della massa riduce la frequenza naturale di oscillazione). Alla base del cono si trovano due anelli di magneti repellenti, che agiscono come una sorta di motore non elettrico. Quando il cono oscilla in una direzione, i magneti lo tirano nella direzione opposta, per aumentarne il movimento indipendentemente dalla velocità del vento. L’energia cinetica dell’albero viene convertita in energia elettrica attraverso un alternatore.
La macchina non richiede ingranaggi, bulloni o parti meccaniche in movimento e tutto questo fa sì che la turbina abbia costi di produzione pari a circa la metà rispetto agli aerogeneratori tradizionali e l’80% in meno di costi di manutenzione. Non essendoci contatti fra parti in movimento, non è necessario neanche l’utilizzo di lubrificanti. Altri vantaggi sono la sicurezza per gli uccelli, visto che non sono installate pale in movimento, e l’estrema silenziosità della macchina.
In base ai dati forniti dall’azienda, Vortex Mini (altezza di circa 12 metri) è in grado di catturare fino al 40% della potenza del vento in condizioni ideali, cioè a una velocità del vento di circa 11,6 metri al secondo (circa 42 km all’ora). Si stima per Vortex Mini una produzione di circa un terzo inferiore rispetto alle turbine eoliche tradizionali della stessa potenza, ma tale differenza può essere compensata dal numero maggiore di macchine che si possono installare (circa il doppio) nella stessa superficie. Sempre secondo le informazioni fornite dal costruttore, il costo al megawattora (MWh) prodotto risulta del 40% inferiore rispetto all’eolico convenzionale.
L’azienda ha già raccolto un milione di dollari fra capitali privati e finanziamenti statali in Spagna e lancerà dal 1° giugno una campagna di crowfunding. Il primo prodotto, una turbina da 100 Watt di potenza e 3 metri di altezza, dovrebbe essere installata nei Paesi in sviluppo entro la fine dell’anno. La turbina Vortex Mini da 4 kW di potenza dovrebbe essere pronta nel corso del 2016 e si rivolgerà alle piccole aziende e al settore domestico. Un modello più grande (Vortex Gran da 1 MW di potenza) dovrebbe entrare in commercio nel 2018.
«Si tratta di metodi di generazione noti da diversi decenni», spiega Lorenzo Battisti, docente dell’Università di Trento. «In passato ci sono stati diversi tentativi di sviluppo di turbine eoliche senza pale, che però purtroppo non hanno dato risultati particolarmente positivi. Erano basati o su sistemi in oscillazione oppure su dispositivi in cui il vento stesso effettuava un trasporto di cariche elettriche attraverso la machina. Una prima difficoltà che vedo in questa tecnologia senza pale riguarda la turbolenza del vento», prosegue l’esperto. «Un conto è fare gli esperimenti in laboratorio nel tunnel del vento, un conto è farli in campo aperto, perché la banda di velocità del vento in cui la macchina produce energia è assai ristretta ed è molto complesso controllare la variabilità del vento. È vero che si sono fatti enormi passi avanti nelle generazione elettrica e con le nuove tipologie di generatori elettrici si può pensare a forme di conversione quasi statica. Ma permane il problema della bassa densità di potenza dell’energia eolica e quindi la necessità di macchine di grosse dimensioni». Secondo Battisti, infatti, «aumentando la dimensione delle macchine, si perde però il vantaggio della scarsa intrusività e della occupazione limitata di territorio. Credo quindi che sia fondamentale aspettare le sperimentazioni e vedere i risultati concreti che si otterranno. La storia commerciale ci fa vedere quali sono le tecnologie che hanno il miglior compromesso costi-benefici: se si è affermata una certa tipologie di macchine è perché al momento è quella che garantisce le prestazioni migliori».