Tag: Scienza

Ponti, possibile vedere le lesioni sul nascere

Con immagini 3D delle crepe, prima che si propaghino

Riuscire a vedere le primissime crepe prima che si propaghino, provocando danni capaci di far cedere ogni tipo di struttura, gigantesca come i ponti o piccola come gli impianti dentali: è quanto permette di fare la tecnica sviluppata negli Stati Uniti, nell’università del Texas, che per la prima volta permette di osservare sul nascere, in 3D, lesioni microscopiche e impercettibili che gradualmente possono estendersi.

Pubblicato sulla rivista Nature Communications, il risultato potrà aiutare a progettare strutture più sicure e a mettere a punto materiali più resistenti. La prima, microscopica, crepa, è stata osservata dal gruppo di ricerca guidato da Michael Demkowicz utilizzando il più potente dei microscopi, ossia la strutture per la luce di sincrotrone presso il Laboratorio Nazionale delle Argonne. L’immagine tridimensionale di questa minuscola fessura ha permesso di osservarne la propagazione e di individuare, lungo il percorso, tutti i punti deboli.

L’esperimento è stato condotto su un metallo perché è il materiale che più facilmente può essere danneggiato dall’idrogeno, soprattutto da quello presente nell’acqua. Quando l’idrogeno veicolato dall’acqua penetra in un metallo, infatti, lo rende fragile fino a provocare fratture improvvise a causa del processo chiamato ‘infragilimento da idrogeno’. E’ un fenomeno noto da 150 anni, ma ancora difficile da prevedere perché il suo meccanismo non è ancora chiaro. “Di conseguenza gli ingegneri devono progettare usando altri materiali per coprire qualsiasi frattura improvvisa, facendo salire i costi”, aggiunge Peter Kenesei, coautore dello studio.

Finora l’unico modo per analizzare le crepe nel metallo è stato controllare i frammenti a danno avvenuto, ma la nuova tecnica potrebbe costituire una premessa per una prevenzione più efficace ed economica in quanto permette di visualizzare il danno sul nascere. “E’ molto meglio che arrivare sulla scena del crimine dopo che il delitto c’è già stato”, commenta Demkowicz.

Analizzando le minuscole crepe in una superlega di nichel, i ricercatori così identificato ben 10 microstrutture capaci di rendere i metalli più forti e meno inclini a subire il danno da idrogeno. Tuttavia, perché questa tecnica possa diventare una realtà bisognerà aspettare ancora molto tempo perché le microlesioni sono davvero molto complesse, addirittura più complicate della struttura a doppia elica del Dna.

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Dal Giappone i primi muscoli cyborg

Una nuova tecnologia permette di equipaggiare i robot con muscoli naturali, molto più resistenti ed efficienti del miglior muscolo sintetico mai realizzato.

a prossima generazione di robot potrebbe essere dotata di muscoli veri, o quasi veri, grazie al lavoro dei ricercatori dell’Università di Tokyo.

Shoji Takeuchi e i suoi colleghi sono infatti riusciti a realizzare un tessuto muscolare artificiale perfettamente funzionante a partire da cellule da cui derivano quelle di muscoli reali. Questi muscoli sono stati installati, a coppie antagoniste, sullo scheletro di un robot bio-ibrido, cioè formato da componenti elettroniche e biologiche, in modo da imitare la meccanica di una vera articolazione.

I risultati sono stati straordinari perché il muscolo nipponico ha lavorato ininterrottamente per oltre una settimana prima di dare segni di cedimento.

COSÌ VERO CHE SEMBRA FINTO. Gli scienziati giapponesi hanno realizzato un’articolazione simile a un dito, formata da due ossa artificiali innestate una sull’altra in modo da poter compiere una rotazione.

Hanno poi costruito la muscolatura utilizzando fogli di idrogel contenente mioblasti, cellule muscolari embrionali da cui deriva il tessuto muscolare. Speciali guide disposte longitudinalmente alle strisce di idrogel hanno favorito lo sviluppo della fibra muscolarenella direzione desiderata.

I ricercatori hanno quindi applicato queste strutture allo scheletro e le hanno fatte crescere. Una volta che si sono completamente sviluppate, le hanno messe al lavoro a coppie, replicando il funzionamento di un apparato naturale dove un muscolo si contrae e l’altro si distende.

FORTISSIMO. A differenza dei muscoli sintetici realizzati fino a oggi quelli in fibra naturale realizzati dal team di Takeuchi sono molto più resistenti e non perdono di elasticità nemmeno dopo un utilizzo intensivo.

Obiettivo dei ricercatori è ora quello di accoppiare tra loro diversi gruppi muscolari così da permettere ai robot di compiere i movimenti complessi, precisi e coordinati, tipici dell’uomo.

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La ricetta della felicità secondo Einstein

La scrisse su due bigliettini lasciati al posto della mancia a un corriere in Giappone. Non è particolarmente originale, ma è stata appena battuta all’asta per una cifra da record.

Una delle menti più geniali del Ventesimo secolo ha fatto parlare di sé, questa settimana, non per le sue scoperte scientifiche ma per le parole che scrisse su quello che un po’ tutti cerchiamo: la felicità.

Due note autografe di Albert Einstein su questo tema, consegnate a un corriere di Tokyo al posto di una mancia, sono appena state battute all’asta a Gerusalemme per una cifra totale di oltre 1,5 milioni di euro.

IN VIAGGIO. Nel novembre 1922, Albert Einstein si trovava in tour in Giappone per una serie di lezioni e conferenze, quando fu raggiunto dalla notizia più attesa: a 43 anni aveva vinto il Nobel per la Fisica. La notizia si diffuse velocemente, e migliaia di persone iniziarono a radunarsi per poterlo vedere. Imbarazzato da una tale pubblicità, lo scienziato si rinchiuse nella sua stanza dell’Imperial Hotel di Tokyo per raccogliere idee e pensieri.

VARRANNO ORO. Fu allora che un corriere bussò alla porta per consegnargli un messaggio. Quando fu il momento di lasciargli una mancia, questi si rifiutò forse di accettarla (secondo l’usanza locale), o Einstein non aveva spiccioli. Fatto sta che lo scienziato scrisse sulla carta intestata dell’hotel un paio di “pillole di saggezza” dicendo all’ospite che, con un po’ di fortuna, un giorno avrebbero avuto più valore di qualche moneta.


Il segreto della felicità, nelle parole autografe di Einstein.

CHE COSA DICONO? La prima recita, in tedesco: «Una vita calma e modesta porta più felicità della ricerca del successo abbinata a una costante irrequietezza». Il biglietto da solo, è stato venduto a un compratore ignoto per 1,3 milioni di euro.

Sul secondo foglio veduto per quasi 203 mila euro c’è scritto: «Quando c’è una volontà, esiste una via».

ALBERT, L’UOMO. Entrambe le note, del prezzo iniziale stimato di poche migliaia di dollari, hanno visto il proprio valore lievitare in 20 minuti di oltre il 31.000%. L’identità del venditore non è nota, ma sarebbe un parente del corriere residente ad Amburgo, Germania. Secondo Roni Grosz, responsabile degli archivi dei documenti di Einstein presso l’Università Ebraica di Gerusalemme, che ha supervisionato l’asta, il vero valore dei biglietti sta nel ritratto umano che tracciano dello scienziato, al di là delle sue idee scientifiche.

STIMA RECIPROCA. Per la cronaca, il tour giapponese di Einstein fu un vero successo, e la gentilezza del popolo colpì profondamente il fisico, che scrisse: «Di tutte le persone che ho incontrato, i giapponesi sono quelli che mi piacciono di più, perché sono umili, intelligenti, premurosi, e hanno senso dell’arte».

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Scoperti i batteri ‘Re Mida’

Producono pepite, utili anche per riciclare i rifiuti elettronici

 

Trasformare degli speciali batteri ‘Re Mida’ in fabbriche di pepite: l’uso di microrganismi capaci di ‘mangiare’ l’oro potrebbe essere la chiave per riutilizzare miniere esaurite, riciclare i rifiuti elettronici e cercare nuovi depositi sotterranei. A capire tutti i segreti di questi processi biologici sono stati i ricercatori dell’università australiana di Adelaide. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Chemical Geology.

In natura l’oro, come qualsiasi altro elemento presente sulla Terra, viene continuamente elaborato e trasformato dagli esseri viventi, in particolare dai microrganismi, in un continuo ‘riciclo’ che tende a disciogliere le particelle di oro dai minerali in cui è legato oppure a concentrarlo in piccole pepite di oro molto puro.

“Sapevamo già dell’esistenza di questi processi – ha detto Frank Reith, uno degli autori dello studio – ma per la prima volta sappiamo che queste trasformazioni avvengono in appena pochi anni o decenni, giusto un battito di ciglia se paragonato su scale geologiche”.

Si tratta di processi chimici e biologici molto complessi e comprenderli appieno potrebbe aiutare a trasformare i batteri coinvolti in questo ciclo in dei veri e propri Re Mida. Rendere i processi ancor più rapidi ed efficienti potrebbe aprire alla possibilità di trasformare i batteri in veri e propri minatori capaci di estrarre l’oro da miniere ormai considerate esauste o semplificare molto i complessi meccanismi necessari a estrarre l’oro dai rifiuti elettronici.

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Un fiume di ferro incandescente nel cuore della Terra

Scoperto dai satelliti europei Swarm

Un ‘fiume’ di ferro incandescente sta accelerando la sua corsa nel ‘cuore’ della Terra, nascosto da 3.000 chilometri di roccia sotto l’Alaska e la Siberia. Lo hanno scoperto i ricercatori dell’Università di Leeds grazie alle più accurata ‘radiografia’ del Pianeta mai ottenuta finora, prodotta dai satelliti Swarm dell’Agenzia spaziale europea (Esa) e pubblicata su Nature Geoscience.

Il fiume invisibile
Il ‘fiume invisibile’, largo quasi 420 chilometri, altro non è che una forte corrente che scorre impetuosa nel nucleo esterno della Terra, ovvero lo strato di ferro fuso che si trova tra il nucleo interno solido e il mantello terrestre. Questa corrente ha triplicato la sua velocità dal 2000 ad oggi, e ora circola verso ovest a più di 40 chilometri all’anno, una velocità che è tre volte superiore a quella del nucleo esterno della Terra e addirittura centinaia di migliaia di volte superiore a quella con cui si muovono le placche della crosta terrestre.

La missione Swarm
La scoperta è frutto della missione Swarm, una costellazione di tre satelliti identici lanciati nel novembre del 2013 per monitorare proprio il ‘cuore’ del Pianeta e le variazioni del campo magnetico terrestre. ”Dobbiamo aspettarci ulteriori sorprese”, afferma Rune Floberghagen, responsabile della missione Swarm. ”Il campo magnetico terrestre cambia continuamente e questo – conclude – potrebbe modificare la direzione della corrente individuata nel cuore terrestre”.

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Un meccanismo attiva la memoria mentre si dorme

Scoperto nei topi, può essere manipolato e potenziato

C’è un meccanismo che attiva la memoria mentre si dorme e che può essere manipolato per evitare o potenziare la formazione di ricordi di lungo periodo: è un circuito nervoso grazie al quale i ricordi si consolidano durante la fase del sonno profondo. Pubblicata sulla rivista Science, la scoperta si basa su su osservazioni condotte sui topi e si deve deve al gruppo coordinato da Masanori Murayama, dell’istituto giapponese Riken.

Ad avere un ruolo chiave nel consolidamento dei ricordi sono i neuroni della corteccia cerebrale. I ricercatori hanno visto che, mettendo i topi di fronte a nuovi concetti da imparare e a nuovi stimoli sensoriali, le informazioni apprese fluiscono attraverso i neuroni della corteccia dalle regioni motorie del cervello a quelle legate al tatto e ai sensi.

Sono stati quindi condotti tre tipi di esperimenti, dopo aver esposto i topi a nuovi stimoli sensoriali nell’esplorazione di una stanza.
Nel primo gli animali, privati del sonno, subito dopo aver fatto nuove esperienze col tatto, hanno esplorato meno l’ambiente.
Nel secondo test hanno tenuto inattivi i neuroni della corteccia nella fase di sonno profondo, quella non rem, rilevando – alla seconda esplorazione della stanza – che si comportavano come se non avessero dormito, i loro risultati erano decisamente peggiori e non ricordavano le cose fatte in precedenza.
Nel terzo esperimento i ricercatori hanno disattivato i neuroni della memoria mentre i topi erano svegli, senza rilevare particolari effetti.

I ricercatori inoltre scoperto che, quando le aree motorie e di senso vengono stimolate contemporaneamente, i ricordi si mantengono più a lungo. ”I nostri risultati – commenta Murayama – sono utili per trattare i pazienti con problemi di sonno, che spesso hanno peggiori funzioni mnemoniche, e aprono la strada a nuove possibili terapie che passano attraverso la riattivazione di questi neuroni”.

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Energia elettrica dai pomodori imperfetti

Ricercatori dimostrano uso in pile a combustibile biologiche

ROMA – Pomodori imperfetti, ammaccati o guasti e per questo inadatti a finire sugli scaffali dei negozi, possono trovare nuova vita come fonte di energia. L’idea è di un team di ricercatori statunitensi, che al 251/mo meeting annuale dell’American Chemical Society ha presentato un progetto pilota in cui i pomodori danneggiati vengono impiegati in pile a combustibile biologiche.

L’esperimento si è svolto in Florida, dove la materia prima non manca: ogni anno vengono scartate 396 mila tonnellate di pomodori, che finiscono nelle discariche generando metano – un potente gas serra – o nei corpi idrici, creando un problema di trattamento delle acque.

Gli studiosi hanno sviluppato una cella elettrochimica microbiologica in grado di sfruttare i rifiuti di pomodoro per generare corrente elettrica. Le celle elettrochimiche, spiegano, utilizzano i batteri per scomporre e ossidare il materiale organico nei pomodori difettosi. Il processo ossidativo, innescato dai batteri, rilascia elettroni che vengono catturati nella pila a combustibile e diventano una fonte di elettricità.

Al momento la resa non è elevata: 10 milligrammi di pomodoro generano 0,3 watt di elettricità. I ricercatori si dicono tuttavia convinti che con ulteriori ricerche l’output energetico potrebbe aumentare di diversi ordini di grandezza. Ottimizzando le celle a combustibile, dicono, i pomodori scartati ogni anno in Florida basterebbero a soddisfare i consumi elettrici del parco giochi Disney World per 90 giorni.

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