Tecnologia

Tecnologia (58)

 

 

Un studio coordinato dall’Università di St. Andrews (Uk) e svolto in collaborazione con lo Iom-Cnr di Trieste, il Max Planck Institute di Dresda e l’Università di Heidelberg ha mostrato come implementare, grazie alle proprietà energetiche delle superfici, l’efficienza di dispositivi che fanno uso della spintronica. Il lavoro, pubblicato su Nature, aprirà la strada a innovazioni nel campo delle nanotecnologie

 

Le superfici dei materiali presentano caratteristiche uniche perché gli elettroni si comportano in maniera molto differente rispetto alla struttura interna. Per esempio è possibile che un materiale completamente isolante abbia una superficie conduttrice o viceversa. Uno studio internazionale che coinvolge l’Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche (Iom-Cnr) di Trieste mostra come impiegare queste diverse caratteristiche nel campo delle nanotecnologie. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Nature, è stato coordinato dall’Università di St. Andrews (Uk) e svolto in collaborazione con il Max Planck Institute di Dresda, l’Università di Heidelberg. “Le proprietà di superfici dei materiali mostrano comportamenti molto interessanti. Nella nostra ricerca ne facciamo uso per implementare un campo di ricerca innovativo: la spintronica, che utilizza le proprietà dello spin, una forma di momento angolare associato in meccanica quantistica a tutte le particelle costituenti la materia”, spiega Ivana Vobornik, ricercatrice Iom-Cnr. “Mentre, i dispositivi elettronici si basano sull’abilità di manipolare la posizione degli elettroni grazie a un campo elettrico, in maniera analoga, i dispositivi che utilizzano la spintronica si basano sulla possibilità di manipolare lo spin delle particelle utilizzando un campo magnetico, con il risultato di trasferire ed archiviare dati in maniera molto più efficiente e veloce”.


Al via la missione coordinata dal Politecnico di Torino per svelare grazie al geo-radar il mistero di una delle tombe più affascinanti e discusse della Valle dei Re


Dopo quasi un anno di attesa, i ricercatori di Archeo-Fisica del Politecnico di Torino hanno finalmente ottenuto il via libera dall’Egitto per le misure geo-radar decisive dall’interno della Tomba di Tutankhamun (in codice: KV62) nella Valle dei Re a Luxor. Le misure saranno condotte tra il 31 gennaio e il 6 febbraio 2018 e avranno l’obiettivo di verificare l’eventuale presenza di spazi vuoti e/o di corridoi nascosti dietro le pareti della camera funeraria di Tutankhamun. Secondo una teoria avanzata dall’egittologo inglese Nicholas Reeves, la tomba KV62 potrebbe essere, infatti, parte di una più ampia tomba appartenente forse alla Regina Nefertiti. Secondo il professor Franco Porcelli, coordinatore del gruppo di ricerca che fa capo al Politecnico di Torino, i tre diversi sistemi radar di ultima generazione che saranno utilizzati sono in grado di fornire una risposta sicura al 99% riguardo all’esistenza di strutture nascoste di rilevanza archeologica adiacenti alla tomba di Tutankhamun.

Avere celle solari così sottili ed efficienti da poter essere inserite in tende o indumenti… ora questa possibilità è più vicina grazie al lavoro di ricerca dell’Università di Cambridge. Il Gruppo guidato dal prof. Richard Friend ha condotto gli studi in questo campo presso la facility europea CUSBO del Dipartimento di Fisica del Politecnico di Milano, parte del network Laserlab-Europe. La fruttuosa collaborazione tra Politecnico e Cambridge ha permesso di studiare celle fotovoltaiche basate su un materiale chiamato “perovskite”, che consente di realizzare celle mille volte più sottili di quelle al silicio, rendendole quindi molto flessibili e potenzialmente più efficienti. Quando la luce solare colpisce una cella fotovoltaica, le particelle di luce (o fotoni), vengono convertite in elettroni. I ricercatori hanno misurato per quanto tempo gli elettroni prodotti mantengono i loro più alti livelli di energia (elettroni caldi) prima di scontrarsi e perderla. Dopo che la luce è stata inizialmente assorbita dalla cella lo studio ha rivelato che gli eventi di collisione fra elettroni iniziano a verificarsi tra 10 e 100 milionesimi di miliardesimo di secondo (femtosecondi).

Sviluppati da ricercatori della Facoltà di medicina e chirurgia dell’Università Cattolica in collaborazione con l’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche di Roma

 

Ricercatori della Facoltà di medicina e chirurgia dell’Università Cattolica del Sacro Cuore di Roma, in collaborazione con esperti dell’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr) di Roma, hanno sviluppato ‘fogli nanotecnologici’ per costruire nuovo tessuto osseo che un giorno potrà essere usato su pazienti per la ricostruzione personalizzata di parti lesionate del loro scheletro. I fogli di grafene funzionano come stampi in 3D su cui prende forma il nuovo osso. La figura sullo stampo è incisa da un raggio laser e si può personalizzare a seconda della forma che si vuole ottenere. Il risultato si deve al team di Massimiliano Papi dell'Istituto di fisica dell'Università Cattolica insieme al direttore dell'Isc-Cnr Claudio Conti, ed è stato reso noto su 2D Materials, rivista scientifica internazionale peer-reviewed che si occupa di nuove applicazioni dei materiali bidimensionali come il grafene. L'uso di questi fogli di grafene in campo clinico potrebbe beneficiare anche delle naturali proprietà antibiotiche dell’ossido di grafene. “Il potere antibiotico rappresenta, quindi, un ulteriore vantaggio di questo tipo di materiale”, spiega il professor Papi. “Infatti oltre a controllare i processi osteogenici, il grafene possiede anche una naturale attività antibatterica. Questo è particolarmente interessante perché uno dei problemi principali quando si inserisce in un organismo un materiale sintetico è l’insorgenza di infezioni post operatorie”.

 Magnetismo attivato dalla luce nelle nanoparticelle di un materiale semiconduttore

La scoperta del team di ricerca internazionale guidato da Sergio Brovelli del dipartimento di Scienza dei materiali dell’Università Bicocca apre alla possibilità di realizzare materiali ad alte prestazioni per la realizzazione di computer ottici.

 

Usare la luce, al posto dei consueti metodi di scrittura elettrici e magnetici, permetterà di potenziare i computer ottici e le memorie di dati. L’inserimento di pochi atomi di argento – elemento di per sé non magnetico – induce un forte comportamento magnetico nelle nanoparticelle di un materiale semiconduttore quando queste vengono illuminate. Il magnetismo attivato dalla luce, persistente nel tempo e rilevabile otticamente, può diventare l’elemento di base dei dispositivi di immagazzinamento dei dati di nuova generazione. Lo rivela lo studio “Excitonic pathway to photoinduced magnetism in colloidal nanocrystals with nonmagnetic dopants” (DOI:10.1038/s41565-017-0024-8), pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology. La ricerca è stata realizzata dal team guidato da Sergio Brovelli docente di Fisica sperimentale presso il dipartimento di Scienza dei Materiali dell’Università degli Studi di Milano-Bicocca, in collaborazione con il gruppo del professor Jiatao Zhang dell’Istituto di Tecnologia di Pechino in Cina, la professoressa Margherita Zavelani Rossi del Politecnico di Milano e il dottor Scott A. Crooker del laboratorio nazionale di Campi magnetici elevati (HMFNL) di Los Alamos (USA).

 Soluzioni fotoniche innovative sia tecnologiche che architetturali per lo sviluppo della futura rete di comunicazione di tipo metropolitano, a basso costo e ridotto consumo energetico, capaci diassicurare un rate di trasmissione di oltre 100 Tb/s per collegamento e una capacità di commutazione di oltre 1 Pb/s per nodo. Sono l’ambizioso obiettivo del progetto PASSION (Photonic technologies for progrAmmable transmission and switching modular systems based on
Scalable Spectrum/space aggregation for future agIle high capacity metrO Networks) avviato dal Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, con il supporto di Fondazione Politecnico di Milano, insieme ad altri 12 partner (CTTC, Telefonica e VLC Photonics – Spagna, TUE e Effect Photonics – Olanda, Vertilas – Germania, VTT – Finlandia, Opsys Technologies – Israele, SM Optics – Italia, EPIC – Francia, NICT – Giappone, ETRI – Corea del Sud). Un progetto triennale finanziato dal programma Horizon 2020 della Commissione Europea sotto l’egida della Photonic Private Partnership (PPP) Photonics21, con un budget complessivo di 8,5 milioni di euro. Negli scorsi 10 anni si è assistito ad un continuo sviluppo della rete in fibra ottica per applicazioni nell’ambito metropolitano. Oggi, tuttavia, sperimentiamo “un collo di bottiglia” nella trasmissione e nell’indirizzamento dell’enorme quantità di dati dovuta al drastico aumento degli utenti, alla dimensione dei contenuti e alla convergenza con altre reti come quella mobile e datacom.

In una ricerca dell’Iia-Cnr, pubblicata sulla rivista Scientific Reports del gruppo Nature, reti di neuroni artificiali – che apprendono il funzionamento del sistema climatico dai dati osservati nel passato – confermano le azioni umane come causa principale del riscaldamento globale recente e conducono a nuove scoperte sui cambiamenti climatici dell’ultimo secolo

Le applicazioni dell’intelligenza artificiale (IA), sia in ambito scientifico che tecnologico, sono molto numerose. Pochi, tuttavia, si aspetterebbero che l’IA possa aiutarci a comprendere le origini di un problema attuale e pressante come quello dei cambiamenti climatici. Una ricerca recente dell’Istituto sull’inquinamento atmosferico del Consiglio nazionale delle ricerche (Iia-Cnr), pubblicata sulla rivista Scientific Reports del gruppo Nature e condotta in collaborazione con l’Università di Torino e l’Università di Roma Tre, ha mostrato come modelli di reti di neuroni artificiali (le cosiddette reti neurali) siano in grado di ‘comprendere’ i complessi rapporti tra i vari influssi umani o naturali e il comportamento climatico. “Il cervello di un bambino che cresce aggiusta pian piano i propri circuiti neuronali e impara infine semplici regole e relazioni causa-effetto che regolano l’ambiente in cui vive, per esempio per muoversi correttamente all’interno di esso”, spiega Antonello Pasini, ricercatore dell’Iia-Cnr e primo autore della ricerca. “Come questo bimbo, il modello di cervello artificiale che abbiamo sviluppato ha studiato i dati climatici disponibili e ha trovato le relazioni tra i fattori naturali o umani e i cambiamenti del clima, in particolare quelli della temperatura globale”.


RETRAINER è una piattaforma per la riabilitazione del braccio e della mano per pazienti colpiti da ictus, cofinanziata all’interno Programma EU Horizon 2020.
La piattaforma integra un esoscheletro passivo per il sostegno del peso del braccio, che può essere montato su una normale sedia o sulla carrozzina del paziente, una neuro-protesi per i muscoli del braccio controllata direttamente dall’attività elettromiografica residua del paziente e una seconda neuro-protesi per il recupero delle funzioni della mano. Gli esercizi riabilitativi prevedono l’utilizzo di oggetti interattivi che riconoscono in modo automatico il raggiungimento delle posizioni target. Il terapista sceglie gli esercizi e ne imposta i parametri in base alle esigenze del singolo paziente grazie all’utilizzo di un’interfaccia grafica su tablet.


È possibile ridurre notevolmente le emissioni di gas ad effetto serra e riciclare le ceneri.  Il progetto Residue2Heat rivela che è possibile ridurre notevolmente le emissioni di gas ad effetto serra e riciclare le ceneri utilizzando il bio-olio ottenuto per pirolisi veloce di biomasse per il riscaldamento residenziale. L’obiettivo del progetto di ricerca dell’Unione Europea “Residue2Heat” è utilizzare vari flussi di residui della biomassa per la generazione di calore nelle abitazioni.
Mediante il processo di pirolisi veloce, i residui della biomassa sono trasformati in un bioolio (FPBO), un biocarburante di seconda generazione adatto alla combustione in una caldaia domestica opportunamente modificata. È possibile avere una riduzione tra il 77% e il 95% delle emissioni a seconda delle materie prime utilizzate per tale bio-olio. Questo è il risultato di un’analisi condotta nell’ambito del progetto Residue2Heat. Tali valori rivelano che sono soddisfatti i requisiti relativi alla riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra dell’attuale direttiva europea sulle energie rinnovabili (RED) nonché quelli della direttiva futura (RED II).
Tramite il recupero e il riciclo delle ceneri durante la produzione di olio da pirolisi, è possibile ottenere effetti ambientali positivi. Le presenti indagini hanno mostrato che le ceneri ottenute durante il processo di produzione del bio-olio sembrano avere effetti positivi sulla crescita delle piante in esperimenti su piccola scala. Inoltre, le proprietà fisiche e chimiche di tali ceneri sembrano simili a quelle derivanti da altri tipi di ceneri. Uno dei possibili vantaggi potrebbe essere la loro applicazione come ammendante per terreni agricoli. Inoltre, è stata elaborata un’analisi del rischio di sostenibilità per la produzione di olio da pirolisi basata sui residui forestali e la combustione in una caldaia domestica di piccola  13.12.2017 2/3 scala. In tale analisi sono state incluse varie materie prime, quali paglia di cereale, cortecce e miscanthus. In principio, tutte le materie prime analizzate possono essere
applicate in modo sostenibile per il riscaldamento residenziale attraverso il bio-olio. Sono stati identificati alcuni possibili rischi che devono essere monitorati e tenuti in considerazione nell’applicazione di tali materie prime, ad esempio mediante certificazione della sostenibilità:
• Stock di carbonio: mantenere bilanciato il tenore di carbonio nei suoli in seguito
alla raccolta;
• Cambiamento indiretto della destinazione dei terreni: la coltivazione non deve
sostituire la produzione alimentare;
• Biodiversità: mantenere la qualità del suolo e i nutrienti quando si utilizzano i
residui di biomassa;
• Uso a cascata delle biomasse: applicare le biomasse (residue) per i prodotti e il
consumo diretto di energia.
L’intero potenziale dell’olio da pirolisi ottenuto dai residui di biomassa per il riscaldamento residenziale sarà ulteriormente esplorato nel progetto Residue2Heat. Nell’ambito del progetto sono condotti studi di mercato relativi a tale nuovo combustibile e al relativo sistema di riscaldamento modificato, che forniranno ulteriori conoscenze per un’ottimale lancio sul mercato. L’obiettivo a lungo termine del progetto “Residue2Heat” è produrre il bio-olio attraverso i residui agricoli e forestali che non possono essere usati per la produzione di alimenti e mangimi e non comportano un cambiamento indiretto della destinazione dei terreni. L’approccio concettuale mira a ottenere biomasse locali, convertirle in bio-olio in strutture produttive relativamente piccole con una capacità di trasformazione tra le 20.000 e le 40.000 tonnellate di biomassa all’anno e distribuire il
 combustibile a livello locale ai consumatori finali. Il progetto Residue2Heat ha beneficiato del finanziamento del programma di di sovvenzione N. 654650 Il consorzio del progetto Residue2Heat Il progetto di ricerca dell’Unione europea “Residue2Heat” combina lo sviluppo delle tecnologie produttive nella produzione di combustibili rinnovabili con lo sviluppo di sistemi di riscaldamento per il mercato residenziale. Il consorzio è composto da tre università, tre
istituti di ricerca e tre piccole e medie imprese provenienti da cinque diversi paesi:
• RWTH Aachen University (coordinatore del progetto, DE)
• OWI Oel-Waerme-Institut GmbH (coordinatore tecnico, DE)
13.12.2017 3/3
• BTG Biomass Technology Group B.V. (NL)
• VTT Technical Research Centre of Finland Ltd. (FI)
• MEKU Energie Systeme GmbH & Co. KG (DE)
• IM-CNR Istituto Motori, Consiglio Nazionale delle Ricerche (IT)
• PTM Politecnico di Milano (IT)
• BTG BioLiquids B.V. (NL)
• UIBK University of Innsbruck, Institute of Microbiology (AT)

Ricercatori di Nano-Cnr e dell'Università di Regensburg hanno elaborato un interruttore ultra veloce per le onde elettroniche, che potrebbe consentire di accelerare enormemente i futuri dispositivi elettronici, aprendo al nuovo campo della plasmonica. Lo studio pubblicato su Nature Nanotechnology

 

La lucentezza tipica dei metalli è dovuta agli elettroni che si muovono liberamente all'interno del materiale, riflettendo la luce. Illuminando opportunamente il metallo si possono generare delle ‘onde’ sulla superficie di questo ‘mare’ di elettroni, che vengono dette plasmoni di superficie. Quando la luce è concentrata su un punto di pochi nanometri (un nanometro è un milionesimo di millimetro, circa dieci volte il diametro di un atomo), essa genera onde in miniatura che si propagano sulla superficie del materiale in modo circolare. La plasmonica intende sfruttare queste onde per realizzare dispositivi elettronici compatti e ultraveloci: finora tuttavia non si era trovato un modo per accendere e spegnere tali onde rapidamente. Per la prima volta, ricercatori dell'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Nano-Cnr) e della Scuola Normale Superiore, in collaborazione con l'Università di Regensburg, hanno dimostrato che è possibile accendere e spegnere con velocità elevatissima onde di elettroni. Un risultato che potrebbe portare a interruttori con velocità di commutazione enormemente maggiori rispetto a quelle dei più avanzati transistor attuali e quindi alla possibilità di costruire dispositivi elettronici ultraveloci. Lo studio è pubblicato su Nature nanotechnology.

 

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