Dall'Italia i cristalli per le comunicazioni del futuro: Ottenuti con una tecnica basata sul laser.

Fonte: ANSA Scienze

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Sono nati in Italia i minuscoli cristalli che promettono di accelerare le comunicazioni del futuro, basate sulle tecnologie quantistiche capaci di sfruttare le regole bizzarre che valgono nel mondo dell'infinitamente piccolo. I cristalli sono così piccoli da emettere una sola particella di luce (fotone) alla volta, sono descritti sulla rivista Advanced Materials.

Il risultato, che promette di avvicinare le future tecnologie quantistiche, si deve alla collaborazione tra il gruppo del dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Firenze guidato da Francesco Biccari, il gruppo dell'università Sapienza di Roma guidato da Marco Felici e il gruppo dell'Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr) guidato da Giorgio Pettinari. I nanocristalli realizzati dai ricercatori italiani sono i cosiddetti quantum dot (punti quantici) e sono considerati la base per moltissime tecnologie, dalle comunicazioni all'ottica, ai futuri computer superveloci o la diagnosi per immagini per la biomedicina.

Lo sviluppo di questo metodo rappresenta "un significativo passo in avanti per la realizzazione di circuiti fotonici completamente integrati, utili per le future tecnologie quantistiche", ha osservato Biccari. La tecnica che ha permesso di ottenere i nanocristalli consiste in una sorta di scrittura laser che controlla sia la posizione sia la lunghezza d'onda della luce emessa. Averli realizzati, rileva l'università di Firenze in una nota, è un passo in avanti notevole, anche se la strada da percorrere per realizzare su larga scala i dispositivi quantistici "è ancora molto lunga".

Il vantaggio dei minuscoli cristalli, osserva Biccari, è che "gli elettroni del materiale, risentendo delle piccole dimensioni in cui sono costretti, dell'ordine di pochi nanometri, mostrano effetti quantistici molto evidenti". Uno di questi, per esempio, è la "capacità di emettere un singolo fotone per ogni impulso ottico o elettrico ricevuto, caratteristica che li rende particolarmente adatti alle tecnologie quantistiche".

E' la prima volta che viene realizzato qualcosa di simile e con una tecnica semplice. La tecnica italiana che permette di farlo si basa sulle proprietà del materiale semiconduttore (arseniuro-nitruro di gallio idrogenato) e sulla possibilità di focalizzare su una piccolissima parte di esso un fascio di luce laser, usando una fibra ottica con una punta delle dimensioni di circa 100 milionesimi di millimetro (nanometri). La luce laser rimuove l'idrogeno nella zona illuminata creando i punti quantici; la possibilità di muovere la punta come si vuole permette di ottenere nanocristalli delle dimensioni volute e con diverse lunghezze d'onda.

I primi nervi per i robot, con una super-fibra: Permettono di percepire pressione e tatto.

Fonte: ANSA Scienze

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Costruiti i primi nervi per i robot, sono inseriti nelle loro dita e permettono di percepire pressione e tatto. Sono stati realizzati nell'Università Tecnica di Berlino con il materiale messo a punto nel Politecnico Federale di Losanna (Epfl), dal gruppo di Yunpeng Qu, e descritto sulla rivista Advanced Materials. 

Il materiale, che promette di aver applicazioni utili per realizzare sensori di nuova generazione e futuri computer indossabili, è una fibra super-elastica nella quale si possono incorporare elettrodi e nanosensori. E' in grado di rilevare anche la minima pressione e può sopportare una deformazione del 500% prima di ritornare alla sua forma originale. 

Integrate sulle dita robotiche, le fibre trasformate in nervi artificiali permettono alla macchina di assumere informazioni dall'ambiente esterno. Il gruppo del Politecnico di Losanna ha inoltre provato a integrare le fibre all'interno di tessuti per l'abbigliamento: "la nostra tecnologia può essere usata per realizzare una tastiera 'touch' integrata direttamente nei vestiti", spiega Fabien Sorin, uno degli autori dello studio.

La tecnica usata per realizzare il nuovo materiale è molto semplice e può essere utilizzata per produrne centinaia di metri in pochissimo tempo: le fibre vengono scaldate e allungate come se fossero plastica fusa, in modo da ottenere filamenti lunghi e sottilissimi. Il risultato è un materiale che presenta un'architettura microscopica estremamente complessa e proprietà straordinarie.

Dopo la luce dei Led arriva quella dei Lec: Illuminazione più intensa, efficiente ed economica.

Fonte: ANSA Scienze

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In arrivo i Led del futuro: si chiamano Lec (acronimo di Light-emitting electrochemical cell) e sono basati su celle elettrochimiche che emettono luce più intensa e in modo più efficiente. Descritti sulla rivista Nature Communications, sono così flessibili, sottili e leggeri da avere tante possibili applicazioni: dalla diagnostica alla segnaletica stradale e all’illuminazione pubblica.

Coordinati da Ludvig Edman, i ricercatori delle Università svedesi di Umeå e Linköping, che li hanno messi a punto, spiegano che questi nuovi dispositivi sono realizzati con tecniche di stampa e colorazione low cost simili a quelle impiegate per i quotidiani.

L’invenzione dei Led, premiata con il Nobel per la Fisica nel 2014, ha permesso di ridurre il consumo di energia elettrica per l’illuminazione. Sono infatti considerati una fonte di luce pulita, ecosostenibile e capace di fornire energia a basso costo nelle regioni del mondo prive di reti elettriche.

I Lec puntano adesso a migliorare ulteriormente questa tecnologia.“La loro particolarità è legare due caratteristiche che finora è stato difficile mettere insieme: luminosità ed efficienza energetica”, ha chiarito Edman. Un aspetto che secondo i ricercatori svedesi rende i Lec competitivi rispetto, ad esempio, alle attuali lampade fluorescenti.

L'intelligenza artificiale impara dialogando con l'uomo: Attribuisce un significato alle parole in base alle risposte che riceve.

Fonte: ANSA Scienze

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Non solo sa giocare a poker ed è imbattibile nella dama cinese, l'intelligenza artificiale è ora capace di imparare parole nuove dialogando con l'uomo, grazie al sistema messo a punto nell'università di Osaka. Il risultato è pubblicato su Arxiv, il sito che ospita i lavori scientifici prima della pubblicazione su una rivista.

Si tratta di un nuovo metodo per dialogare con l'uomo in modo naturale, con cui l'intelligenza artificiale acquisisce il lessico attraverso conferme implicite. Impara cioè in quale categoria classificare una parola sconosciuta attraverso più dialoghi in cui vengono confermate o meno le sue previsioni.

Molti dei cosiddetti chatbot, ossia i programmi che comunicano con parole o frasi scritte, e le app di voice assistant usciti negli ultimi anni rispondono a domande basate su argomenti programmati. Un altro metodo tradizionale con il quale cui il computer impara si basa sulla ripetizione di domande semplici.

Il metodo sviluppato dal gruppo di Kazunori Komatani funziona con conferme implicite senza il bisogno di ripetere più volte la stessa domanda: il sistema prevede la categoria di una parola sconosciuta, e la sua previsione viene o meno confermata sulla base delle risposte e le richieste che riceve dall'uomo durante il discorso, il contesto.

In questo modo un sistena di intelligenza artificiale impara le parole dialogando. E la sua resa migliora sulla base dei risultati ottenuti in altre conversazioni. Con questo approccio il computer potrà diventare più brillante parlando con l'uomo, dando risposte più precise e coerenti.

Zippato il Dna, come si fa con i file pesanti: Apre nuove strade alla biologia sintetica.

Fonte: ANSA Scienze

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Come i documenti o le immagini pesanti, troppo grandi da spedire per e-mail, anche il Dna può essere 'zippato' in un formato più comodo per l'invio e, una volte giunto a destinazione, riportato alle dimensioni originali. Il metodo, descritto sulla rivista Nature Nanotechnology, è stato messo a punto in Svizzera, nel Dipartimento di scienze dei biosistemi del Politecnico di Zurigo. E' un nuovo strumento di lavoro al servizio della biologia sintetica, il nuovo filone di ricerca inaugurato dall'americano Craig Venter e che nel 2016 ha portato a ottenere una cellula con il Dna minimo per la vita. Le prime applicazioni della possibilità di comprimere il Dna potrebbero riguardare lo sviluppo di nuovi farmaci e la ricerca sui tumori.

Ispirandosi al metodo di compressione dei file digitali, il gruppo di ricerca coordinato da Kobi Benenson e Nicolas Lapique ha sviluppato una tecnica che permette di comprimere il materiale genetico per trasportarlo nelle cellule e, una volta all'interno, riportarlo nelle condizioni originarie. Si risolverebbe in questo modo il grande problema che oggi impedisce a biotecnologi e biologi sintetici di caricare nelle cellule grandi porzioni di Dna.

La soluzione scelta in questo caso è stata quella di eliminare le ripetizioni nella sequenza di Dna, trasmettendo l'elemento solo una volta. La compressione del Dna da trasportare nella cellula avviene inoltre in modo 'cifrato', secondo specifiche regole.

In questo modo si possono trasferire nelle cellule grandi quantità di informazioni e perfino, dicono i ricercatori, "un arsenale di componenti biologiche, come proteine e RNA, che lavorano in modo coordinato ad uno scopo preciso". Ad esempio, questi elementi possono segnalare se la cellula è sana o tumorale oppure permettere di ottenere sostanze complesse, come i principi attivi dei farmaci.

Prima azione a distanza tra particelle ‘bifronti’. Esperimento italiano osserva fenomeno mai visto.

Fonte: ANSA Scienze

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Per la prima volta due particelle di luce che si comportano nello stesso tempo sia come onde sia come particelle hanno esercitato un'azione a distanza l'una sull'altra: il fenomeno, bizzarro come tutte le leggi che regnano nel mondo dell'infinitamente piccolo studiate dalla fisica quantistica, è stato osservato per la prima volta grazie all'esperimento italiano pubblicato sulla rivista Nature Communications e condotto nelle università Sapienza di Roma e di Palermo.

Le possibili applicazioni riguardano le comunicazioni del futuro, incredibilmente più veloci di quelle attuali, e la loro sicurezza per mezzo della crittografia quantistica, ha detto Fabio Sciarrino, del Quantum Information Lab del dipartimento di Fisica della Sapienza, che ha coordinato la ricerca a livello sperimentale. La parte teorica è stata curata da Rosario Lo Franco, del dipartimento di Energia, ingegneria dell'informazione e modelli matematici dell'università di Palermo. Hanno partecipato anche ricercatori di Cina e Vietnam.

Il primo passo è stato dimostrare che una particella di luce (fotone) può comportarsi sia come un'onda sia come una particella e a questo scopo i ricercatori hanno utilizzato fotoni che oscillavano in una direzione specifica (polarizzati). Sono stati quindi prodotti due fotoni con questa stessa caratteristica e, osservandoli, i ricercatori si sono accorti che il comportamento dell'uno determinava quello dell'altro, indipendentemente dalla distanza: è il fenomeno che Einstein aveva chiamato 'azione spettrale a distanza' e che oggi i fisici quantistici chiamano 'entanglement', una sorta di groviglio nel quale una particella riesce a condizionare il comportamento di una particella simile anche se sono lontane.

"Abbiamo dimostrato che un entanglement a due fotoni nella loro duplice natura onda-particella è possibile", ha detto Lo Franco. Questo fenomeno, ha aggiunto, può essere chiamato "azione di dualità onda-particella a distanza" e il prossimo passo sarà riprodurlo per un numero crescente di particelle e in modo completamente automatizzato.(ANSA).