mercoledì 31 ottobre 2012

Nanospugne per lo stoccaggio di idrogeno e metano.

Fonte: Ansa.it
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Fino a 5.000 metri quadrati di superficie compattati in solo grammo di peso: è la proprietà di compressione di due nuove 'nanospugne' capaci di stoccare grandi quantità di gas idrogeno e metano a pressioni ridotte, con notevoli vantaggi per l'industria dell'energia e dell'auto. Le hanno realizzate i ricercatori dell'università di Milano-Bicocca nell'ambito del Progetto H2-Ecomat, finanziato dall'ateneo e da Regione Lombardia per un totale di 750.000 euro.

I due nuovi materiali appartengono alle categorie dei Materiali sintetici iperreticolati (Mir) e dei Materiali porosi di origine biologica (Mpob), e sono in grado di assorbire gas inafferrabili come idrogeno, metano e anidride carbonica grazie alla loro microporosità.
Hanno l'aspetto di una polvere e si comportano proprio come spugne. Infatti, se la polvere viene inserita in una bombola o in un qualsiasi contenitore, è in grado di ridurre la pressione del gas, a parità di volume, fino a 30-80 atmosfere: in questo modo è possibile stoccare fino a 40 litri di metano a zero gradi in un recipiente da un litro.
Le nanospugne hanno anche la capacità di rilasciare i gas al termine dello stoccaggio, mantenendone inalterate le caratteristiche e possono essere rapidamente usate per un nuovo ciclo di assorbimento. Alcuni dei nuovi materiali derivano dalla soia, sono biodegradabili e privi di metalli pesanti: per questo possono essere smaltiti tra i rifiuti organici al termine del loro ciclo di vita.

Numerosi i settori industriali nei quali questi materiali possono trovare impiego, primi tra tutti quello dell'auto e della distribuzione di energia. I serbatoi di metano delle auto equipaggiati con le nanospugne possono contenere più carburante per una maggiore autonomia e azzerare i rischi di esplosione. Nel campo energetico l'impiego di questi materiali può avvenire sia nella fase di trasporto dei gas (nave, treno, gasdotti) sia nella fase di distribuzione, riducendo notevolmente i costi di rigassificazione ed eliminando la necessità di congelare il gas.

I primi supercristalli, utili per l’efficienza degli schermi digitali del futuro.

Fonte: Ansa.it
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Una nuova tecnica per la realizzazione di nuove strutture nanometriche apre le porte agli schermi del futuro. Pubblicata su Science, e' stata realizzata dal gruppo di ricerca coordinato da Wang Tie, dell'Universita' della Florida.
La tecnica si basa su una 'rete' di nanotubi fluorescenti, a volte utilizzati come biomarcatori nella ricerca biomedica, che ha dato vita ad una superparticella. Grazie ad essa si potrebbe avviare la produzione di una nuova generazione di Led polarizzati, impiegati nei dispositivi di visualizzazione come nella tv in 3D.
I materiali con proprieta' avanzate derivate dall'ingegneria delle nanostrutture, spiegano gli studiosi, hanno il potenziale per poter rivoluzionare qualunque mercato, dalla elaborazione dei dati alla medicina. Tuttavia, i tentativi di creare oggetti su scala nanometrica in strutture sofisticate sono stati in gran parte degli insuccessi. In questo studio e' stato dimostrato come le forze termodinamiche possono essere usate per manipolare lo sviluppo di nanoparticelle, trasformandole in superparticelle con una precisione senza precedenti.
''La tecnologia per creare nanotubi singoli e' ben definita'', ha affermato Tie. ''Ma quello che manca e' un modo per assemblarli in modo controllato ed ottenere strutture e materiali utili''. Gli studiosi hanno immerso i singoli tubi in una serie di composti liquidi che hanno reagito con alcune regioni idrofobiche sulle nanoparticelle, formando una particella piu' grande e piu' complessa.
Inoltre due diversi trattamenti hanno prodotto due prodotti diversi. ''Uno dei trattamenti ci ha restituito qualcosa di completamente inaspettato - prosegue Wang - delle superparticelle con una struttura molto sofisticata e differenti da tutto cio' che abbiamo visto finora''. Mentre l'altro trattamento ha prodotto una struttura meno complessa che i ricercatori sono stati in grado di crescere in un piccolo quadrato di pellicola polarizzata, circa un quarto delle dimensioni di un francobollo. Una pellicola che puo' essere utilizzata per aumentare del 50% l'efficienza delle televisioni polarizzate a Led e degli schermi dei computer, con le tecniche di fabbricazione attualmente disponibili.
''La ragione per cui vogliamo mettere insieme delle nanoparticelle e' creare nuovi materiali con proprieta' collettive'', ha spiegato Charles Cao, tra gli autori della ricerca. ''Come mettere degli atomi di ossigeno e di idrogeno in un rapporto d'insieme di due a uno, la loro sinergia porta all'acqua, qualcosa con proprieta' completamente differenti dagli ingredienti stessi''.

I progressi e i vantaggi della chirurgia robotica: il robot in costruzione all’Istituto di Biorobotica di Pontedera.


Fonte: Euronews
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Farà compiere ai medici grandi passi avanti nell’ambito delle operazioni. Per capire meglio i vantaggi della chirurgia robotica, una troupe di euronews è andata a Pontedera, nel pisano, e a Verona, dove ha incontrato alcuni esperti del settore.
“I robot per chirurgia sono già oggi un caso di successo” dice Paolo Dario, coordinatore del progetto Araknes dell’Istituto di Biorobotica di Pontedera.
“Dei robot sono già in commercio” – afferma Luca Morelli, chirurgo all’ospedale Cisanello di Pisa, – “e grazie a dei robot, interventi di chirurgia robotica possono essere già eseguiti nella pratica fisica”.
“Dal primo gennaio di quest’anno a oggi, oltre 220.000 pazienti sono già stati operati con l’ausilio di robot” afferma Paolo Dario.
“La robotica è diventata uno strumento chirurgico. Si tratta di migliorarla” precisa Paolo Fiorini, coordinatore del progetto I-SUR dell’Ospedale di Verona.
All’Istituto di Biorobotica di Pontedera, è in fase di costruzione un sistema unico di chirurgia robotica.
È stato progettato da ricercatori europei. Funziona come la mano di un chirurgo nell’addome del paziente.
“Viene inserita prima la porta d’accesso all’altezza dell’ombelico” – spiega Gianluigi Petroni, ingegnere biomedico – “dopodiché viene inserito l’introduttore, attraverso cui poi vengono fatti passare entrambi i bracci. Prima passa un braccio, poi l’altro e il robot viene configurato in modo tale che possa essere manipolato dal chirurgo da remoto”.
Il robot manda immagini in 3D. Queste aiutano il chirurgo ad eseguire un intervento preciso e non invasivo su parti complesse del corpo umano, senza lasciare cicatrici visibili.
“La chirurgia single side, cioè quella con un singolo accesso oggi ha indicazioni molto limitate, quindi penso che questo tipo di tecnologia potrebbe permetterci di estendere le indicazioni e di fare sì che un numero molto maggiore di interventi, anche più complessi, anche con fasi costruttive complesse, a livello di fegato, pancreas, quindi organi difficili da trattare, potrebbero essere realizzate” continua Luca Morelli.
I ricercatori stanno oggi studiando il modo in cui sperimentare il prodotto nelle operazioni reali.
Questo significa rimpicciolirlo.
E anche molto di più.
“Per una vera industrializzazione del robot” -racconta Arianna Menciassi, ingegnere biologico all’Istituto di Biorobotica di Pontedera – “bisognerà pensare per esempio a una sterilizzazione dei motori, oppure a un uso ‘usa e getta’ e anche a una realizzazione di alcuni meccanismi meccanici in modo il più possibile affidabile e a basso costo”.
“Ridurlo significa usare motori più piccoli, meno potenti e quindi ricorrere anche a soluzioni magari anche diverse per poter ottenere le stesse prestazioni e la sfida diventa ancora più grande” precisa Gianluigi Petroni.
“Il prodotto deve essere buono e rispondere a bisogni reali; deve essere affidabile e costare il giusto. Deve poter essere distribuito e assistito, in modo che l’utente finale ne possa usufruire con tranquillità” dice Paolo Dario.
Al momento di far entrare i robot in sala operatoria, i ricercatori europei diventano ancora più ambiziosi.
Vorrebbero che essi mettessero in atto alcune tecniche chirurgiche da soli.
In un laboratorio di Verona, gli scienziati pensano che ai robot intelligenti si possa insegnare in che modo eseguire autonomamente operazioni chirurgiche, come punture, incisioni e suture.
Il braccio robotico è stato progettato per praticare iniezioni da solo a un modello di addome umano. Obiettivo: individuare un tumore al rene.
Per arrivarci, è stato necessario tradurre i movimenti chirurgici in dati che vengono in seguito trasferiti alle diverse componenti meccaniche e informatiche del robot.
“I chirurghi” – afferma Riccardo Muradore, ingegnere del controllo – “non hanno le competenze ingegneristiche per descrivere quello che fanno in termini di forze, movimenti e velocità. Allora quello che noi abbiamo pensato per risolvere questo problema è di sviluppare simulatori per raccogliere questi dati”.
Il simulatore aiuta i ricercatori a fornire dati reali ai robot, affinché essi comprendano i diversi ambiti della chirurgia, diventando così più autonomi.
“Questo ci ha permesso di definire i requisiti di una procedura e quindi le caratteristiche anatomiche, le grandezze tipiche del tumore in una particolare procedura, le distanze topografiche tra i vari organi e quali erano le maggiori complicanze all’interno della procedura e come i chirurghi solitamente possono far fronte a queste complicanze” spiega Monica Verga, ingegnere biomedico.
Questo non significa, secondo i ricercatori, che i robot prenderanno il posto dei chirurghi in sala operatoria.
Sono però uno strumento utile per aumentare la correttezza e l’efficienza delle tecniche di oggi.
“Il chirurgo, l’essere umano” – spiega ancora Paolo Fiorini – “non è in grado di avere la stessa percezione, la stessa precisione degli strumenti chirurgici o dei sensori chirurgici; quindi potrebbe essere che il robot autonomo, in realtà, faccia una raccolta dati autonoma e presenti dati al chirurgo più completi di quelli che il chirurgo potrebbe avere semplicemente con i suoi occhi o con le sue mani”.
Alcuni medici sono inoltre curiosi di vedere fino a che punto possono spingersi i sistemi di chirurgia robotica autonoma.
“Noi adesso abbiamo visto la puntura profonda di un organo, o meglio di una patologia, a livello di un organo” dice Umberto Tedeschi, chirurgo all’Ospedale di Verona. “Noi dovremmo riuscire anche a fare qualcosa di più, a portare qualche cosa a quella patologia, riuscire a estirparla, portare farmaci o addirittura sostanze che riescano a distruggere quella patologia”.
Ricercatori e chirurghi sono d’accordo: queste possibilità non sono più fantascienza.
Ecco perché, concludono, l’evoluzione della chirurgia robotica dovrà essere attentamente controllata.

“Il futuro sarà fatto di strumenti sempre meno invasivi, sempre meno traumatici per il paziente e sempre più intelligenti” dice Paolo Fiorini.
“Sicuramente il robot non può sostituirsi all’uomo, che deve avere sempre la capacità di gestire il robot” afferma Umberto Tedeschi.
“I robot potranno accedere ai vari organi attraverso incisioni sempre più piccole o addirittura interne al corpo” spiega Paolo Dario.
“Un po’ come si leggeva nel libro di Asimov e nel film ‘Viaggio Allucinante’, quello che alcuni ricercatori stanno sviluppando è per esempio la guida magnetica, sotto risonanza o sotto bobine e magneti permanenti, di piccole navicelle magnetiche all’interno dei vasi per raggiungere le zone più remote del nostro albero vascolare e poi per rilasciare lì una qualche terapia, che non è detto sia la tipica terapia chirurgica fatta di bisturi e di pinze. Perché se la patologia è a livello di poche cellule potrà essere basata magari su impulsi elettrici, campi magnetici o cose simili” conclude Arianna Menciassi.
Un futuro ambizioso, quindi, che costituisce un enorme salto avanti per la chirurgia robotica, i cui primi, deboli passi vennero mossi 25 anni fa.

martedì 30 ottobre 2012

L'oro colorato ...con un processo fisico a livello nanomolecolare che altera l’assorbimento e la diffusione della luce.

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Con un processo fisico a livello nanomolecolare che altera l’assorbimento e la diffusione della luce.
Mida, il leggendario re della Frigia, era famoso perché tutto ciò che toccava si sarebbe trasformato in oro. Purtroppo, come tutti sanno, nonostante le apparenze questa sua magica facoltà si rivelò una maledizione. Ora il tocco magico l’hanno inventato gli scienziati dell'Università di Southampton, in Inghilterra, che non sono certo capaci di trasformare tutto in oro come Mida, ma che hanno trovato un modo (pubblicato sul Journal of Optics) per cambiare il colore del metallo prezioso più blasonato del mondo. Anche se in verità il loro metodo innovativo è anche applicabile ad altri metalli come l'argento e l'alluminio.

ORO ROSSO E VERDE - Ovviamente si tratta di una tecnica altamente sofisticata che non prevede di ricoprire il metallo con altre sostanze o di trattarlo chimicamente, ma che interviene con un processo fisico a livello nanomolecolare che altera l’assorbimento e la diffusione della luce, facendo diventare l’oro rosso, verde o di altre tonalità. I benefici potrebbero riguardare l’industria dei gioielli, ma anche la produzione di banconote e di documenti più difficili da contraffare. «È la prima volta che il colore visibile del metallo è stato modificato in questo modo», dice Nikolay Zheludev, vice direttore del centro di ricerca di optoelettronica di Southampton, che ha guidato il progetto. «I colori degli oggetti che vediamo intorno a noi sono determinati dal modo in cui la luce interagisce con gli oggetti stessi. Per esempio, un oggetto che riflette la luce rossa, ma assorbe le altre lunghezze d'onda, apparirà rosso per l'occhio umano. Ed è questo è il principio fondamentale che noi abbiamo sfruttato in questo progetto. Abbiamo scoperto che possiamo controllare quali lunghezze d'onda assorbe il metallo e quali esso riflette».
BANCONOTE SUPERSICURE - È stata applicata la tecnica della goffratura, che consiste nel realizzare piccoli rilievi o frastagliature sulla superficie del metallo, dello spessore di appena 100 nanometri. La forma precisa, l'altezza e la profondità dei modelli determinano esattamente come la luce si comporta quando colpisce il metallo creando colori diversi. Si potrebbe per esempio decorare un anello d’oro o d’argento rendendo una parte di esso di colore rosso, un'altra parte verde e così via. Ma non solo. Parti metalliche con proprietà ottiche così sofisticate potrebbero essere incorporate in banconote e documenti che sarebbe così impossibile imitare.
METAMATERIALI - Questi nanomodellamenti della superficie vengono effettuati su scala atomica utilizzando tecniche consolidate come la fresatura a fascio di ioni. Tecnicamente parlando, il metallo modellato con queste nanotecnologie è quindi un «metamateriale», progettato per fornire proprietà non presenti in natura.


lunedì 29 ottobre 2012

Progettato un prototipo di moto elettrica, a stabilità giroscopica.


Fonte: Euronews.com
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A San Francisco una start up ha progettato un prototipo di moto elettrica a stabilità giroscopica. Lit Motors ha messo insieme elementi del design di un’auto e di una moto per creare quello che considera un veicolo elettrico sicuro, confortevole, ecologico e a basso costo. Ha air bag, cinture, portiere d’acciaio rinforzate. Insomma, secondo il produttore, ha tutti i criteri di sicurezza di un’automobile, benché su due ruote.
«Usiamo i giroscopi – spiega il fondatore Daniel Kim – per mantenere il mezzo diritto, è impossibile che cada da un lato. Per farlo piegare ci vuole un elefante.”
I giroscopi nel veicolo sono concepiti in modo tale da impedirgli di ribaltarsi anche nel caso venga urtato da una macchina su un lato. L’azienda afferma che può viaggiare in modo ottimale a 193 chilometri orari e può persino raggiungere i 320 km l’ora. La produzione del primo migliaio di esemplari è prevista per l’inizio del 2014. Il prezzo si aggirerà intorno ai 19 mila dollari, circa 15 mila euro.
Le auto elettriche sono la nuova frontiera: ecologiche, silenziose ed economiche nei consumi. Ma i prezzi rimangono un ostacolo alla loro diffusione. Salvare l’ambiente non è a buon mercato. In Lituania, per rendere questa tecnologia accessibile a un maggior numero di consumatori, un imprenditore progetta di produrre la ‘Electron Twingo’, in cui un motore elettrico è inserito in una scocca di un’auto a benzina di seconda mano. ‘PB group’, che vende pneumatici e ripara auto, ha già costruito due prototipi e prepara il terzo.
“Le attuali auto elettriche – afferma Donatas Skulsis, general manager del gruppo – sono ancora molto costose; non sono alla portata dei lituani. Quindi abbiamo deciso di mettere un motore elettrico in una ‘Renault Twingo’ e di venderla ai consumatori lituani a un prezzo interessante.”
Così il costo scende a 7.000 euro. L’azienda intende produrre circa 20 auto al mese.

La prima tiroide in provetta, ottenuta con la stimolazione di staminali embrionali di topo.

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Funziona regolarmente ed è stata ottenuta da cellule staminali embrionali di topo, la prima tiroide coltivata in 'provetta': descritta su Nature, ha guarito topi con ipotiroidismo, una disfunzione che causa una ridotta secrezione degli ormoni tiroidei. Il risultato si deve al gruppo della belga Sabine Costagliola, della Libera Università di Bruxelles, del quale fanno parte gli italiani Francesco Antonica e Mario Manto. Ha collaborato anche Michelina Iacovino, dell'università del Minnesota.
Oltre a permettere di comprendere meglio i meccanismi molecolari che governano lo sviluppo della tiroide, il risultato, secondo gli autori, apre una nuova strada per l'applicazione di cellule staminali per il trattamento dell'ipotiroidismo, che finora ha ricevuto relativamente poca attenzione nella medicina rigenerativa. La tiroide, sottolineano gli esperti, è una ghiandola che secerne ormoni i quali regolano molte funzioni del corpo, relative soprattutto al metabolismo e l'ipotiroidismo congenito è la più comune malattia congenita fra quelle che riguarda le ghiandole a secrezione interna.

Per ottenere la tiroide in laboratorio i ricercatori hanno lavorato in due fasi. In un primo momento i ricercatori hanno immerso cellule staminali embrionali di topo in un cocktail in cui erano presenti due fattori di trascrizione NKX2-1 e PAX8.
Esposte a questi fattori per un periodo di tempo compreso fra 4 quattro a 6 giorni, le staminali si sono differenziate in cellule follicolari della tiroide, che sono le cellule che producono gli ormoni tiroidei. L'aggiunta dell'ormone che controlla la secrezione degli ormoni della tiroide (chiamato tireotropina) ha poi incoraggiato le cellule della tiroide ad organizzarsi in tessuti dalla struttura tridimensionale.
A questo punto le cellule ottenute sono state trapiantate nei topi con problemi di ipotiroidismo e, nell'organismo degli animali, hanno dato vita a tessuti della tiroide che hanno iniziato a funzionare regolarmente ripristinando, dopo circa due mesi dall'impianto, i livelli di ormoni tiroidei nel sangue.
Prima della tiroide metodi simili, basati su da colture staminali embrionali di topo, sottolineano gli autori, hanno permesso di coltivare in provetta altri due organi, l'ipofisi e le coppe ottiche, ovvero strutture stratificata che contribuiscono a formare la retina.

sabato 27 ottobre 2012

PLANTOID: Robot di nuova generazione ispirati alle piante.

Fonte: IIT News
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Finanziato nell’ambito dei progetti FET della Commissione Europea, il progetto PLANTOID, coordinato dall’Istituto Italiano di Tecnologia, realizzerà robot di nuova generazione ispirati alle piante.
Il progetto Innovative Robotic Artefacts Inspired by Plant Roots for Soil Monitoring (PLANTOID), finanziato nell’ambito del prestigioso programma Future and Emerging Technologies Open (FET – Open) della Commissione Europea, ha l’obiettivo di progettare e realizzare robot ispirati alle piante - detti appunti “Plantoid” – i quali, combinando una nuova generazione di tecnologie hardware e software, saranno capaci di imitare il comportamento delle radici.
Il progetto coinvolge, oltre al CMBR dell’Istituto Italiano di Tecnologia, l’Università degli Studi di Firenze, l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) e l’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), e sarà condotto da un consorzio scientifico fortemente interdisciplinare composto da ingegneri, biologi delle piante ed esperti informatici.
"La robotica ispirata alle piante è un campo del tutto innovativo” dichiara Barbara Mazzolai, responsabile scientifica del progetto e Coordinatrice del Center for Micro-BioRobotics (CMBR) dell’Istituto Italiano di Tecnologia a Pisa, “il progetto PLANTOID si propone da una parte di condurre studi avanzati sul comportamento degli apici radicali - e di conseguenza delle loro caratteristiche chimico-fisiche e meccaniche – e dall’altra di fornire modelli e primi prototipi di radici robotiche che li imitino, con un focus particolare sulla capacità penetrativa, esplorativa ed adattativa".
In particolare, i ricercatori del CMBR di IIT si dedicheranno allo sviluppo della parte hardware della radice robotica, dei sensori fisici da integrare nell’apice radicale e degli attuatori che permetteranno al robot di fare penetrare e orientare le radici, oltre ad approfondire il fenomeno del tropismo e quindi la risposta delle radici agli stimoli esterni, quali nutrimento e gravità; il gruppo dell’Università di Firenze, condurrà studi sulla comunicazione chimico-fisica che avviene tra le radici di una stessa pianta permettendo la loro crescita coordinata; quello dell’IBEC si focalizzerà sui sensori chimici necessari all’apice per il riconoscimento delle sostanze presenti nell’ambiente; il gruppo dell’EPFL svilupperà l’architettura software necessaria al controllo della struttura robotica e dei relativi sensori.
Ogni Plantoide sarà costituito da un apice radicale munito di sensori, attuatori e unità di controllo, e da un tronco robotico, collegati meccanicamente tra loro da una struttura allungata. L’obiettivo finale del progetto è di realizzare una rete di radici robotiche sensorizzate, che riproducano la capacità di esplorazione, di adattamento ambientale e di coordinazione tipica dei vegetali, e forniscano un modello di pianta artificiale equiparabile al mondo naturale anche in termini di efficienza energetica e di sostenibilità.