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Effetto degli anioni sulla solubilità dei polimeri

06.11.2021

I chimici degli Stati Uniti e della Repubblica Ceca hanno stabilito una relazione tra la curvatura della superficie condizionale di una macromolecola e le costanti di dissociazione per vari cationi e anioni. Si è scoperto che gli ioni interagiscono più fortemente con un polimero se la sua struttura planare deforma la rete di legami idrogeno dell'acqua. Questa interazione aiuta il polimero ad essere in soluzione.

Un gruppo di scienziati guidato da Jan Heyda dell'Università di Chimica e Tecnologia di Praga e Paul S. Cremer dell'Università della Pennsylvania ha studiato l'interazione di anioni debolmente coordinati con polimero di ossido di polietilene di diverse lunghezze. Hanno suggerito che le molecole con curvatura superficiale diversa influenzano la rete di legami idrogeno delle molecole d'acqua circostanti in modi diversi, il che, a sua volta, porta a un cambiamento nel grado di adsorbimento ionico.

Gli autori hanno mostrato la relazione tra l'energia di adsorbimento ionico e il grado di distorsione della rete del legame idrogeno. I risultati ottenuti hanno confermato l'ipotesi che macromolecole a superficie piana distorcono fortemente la struttura dell'acqua e, quindi, interagiscono bene con anioni debolmente coordinati, che penetrano facilmente nella superficie del polimero attraverso una rete deformata di legami idrogeno. Al contrario, la superficie della maggior parte delle piccole molecole non può essere definita piatta, il che si traduce in nessun guadagno di energia, elevata idrofobicità e scarsa solubilità.

In questo caso, la principale interazione dei polimeri con gli anioni avviene proprio al centro della catena, poiché la superficie emisferica dei gruppi terminali distorce scarsamente l'acqua circostante. Le costanti di dissociazione medie di SCN- erano circa 0,1 mol per litro per la parte centrale della catena e più di 2,4 mol per litro per le sue estremità. Il massimo guadagno di energia risultante dall'interazione del polimero con il tiocianato era di 5,3 kilojoule per mole.

I dati ottenuti riguarderanno non solo lo studio delle interazioni idrofobiche e della chimica delle soluzioni dei polimeri, ma anche altre aree della scienza, ad esempio lo studio dei composti supramolecolari del tipo ospite-ospite.

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Macchina per diradare i fiori nei giardini 02.05.2024

Nell'agricoltura moderna si sta sviluppando il progresso tecnologico volto ad aumentare l'efficienza dei processi di cura delle piante. Presentata in Italia l'innovativa macchina per il diradamento dei fiori Florix, progettata per ottimizzare la fase di raccolta. Questo attrezzo è dotato di bracci mobili, che permettono di adattarlo facilmente alle esigenze del giardino. L'operatore può regolare la velocità dei fili sottili controllandoli dalla cabina del trattore tramite joystick. Questo approccio aumenta significativamente l'efficienza del processo di diradamento dei fiori, offrendo la possibilità di adattamento individuale alle condizioni specifiche del giardino, nonché alla varietà e al tipo di frutto in esso coltivato. Dopo due anni di test della macchina Florix su diverse tipologie di frutta, i risultati sono stati molto incoraggianti. Agricoltori come Filiberto Montanari, che utilizza una macchina Florix da diversi anni, hanno riscontrato una significativa riduzione del tempo e della manodopera necessari per diluire i fiori. ... >>

Microscopio infrarosso avanzato 02.05.2024

I microscopi svolgono un ruolo importante nella ricerca scientifica, consentendo agli scienziati di approfondire strutture e processi invisibili all'occhio. Tuttavia, vari metodi di microscopia hanno i loro limiti e tra questi c'è la limitazione della risoluzione quando si utilizza la gamma degli infrarossi. Ma gli ultimi risultati dei ricercatori giapponesi dell'Università di Tokyo aprono nuove prospettive per lo studio del micromondo. Gli scienziati dell'Università di Tokyo hanno presentato un nuovo microscopio che rivoluzionerà le capacità della microscopia a infrarossi. Questo strumento avanzato consente di vedere le strutture interne dei batteri viventi con sorprendente chiarezza su scala nanometrica. In genere, i microscopi nel medio infrarosso sono limitati dalla bassa risoluzione, ma l’ultimo sviluppo dei ricercatori giapponesi supera queste limitazioni. Secondo gli scienziati, il microscopio sviluppato consente di creare immagini con una risoluzione fino a 120 nanometri, ovvero 30 volte superiore alla risoluzione dei microscopi tradizionali. ... >>

Trappola d'aria per insetti 01.05.2024

L’agricoltura è uno dei settori chiave dell’economia e il controllo dei parassiti è parte integrante di questo processo. Un team di scienziati dell’Indian Council of Agricultural Research-Central Potato Research Institute (ICAR-CPRI), Shimla, ha trovato una soluzione innovativa a questo problema: una trappola per insetti alimentata dal vento. Questo dispositivo risolve le carenze dei metodi tradizionali di controllo dei parassiti fornendo dati sulla popolazione di insetti in tempo reale. La trappola è alimentata interamente dall'energia eolica, il che la rende una soluzione ecologica che non richiede energia. Il suo design unico consente il monitoraggio sia degli insetti dannosi che utili, fornendo una panoramica completa della popolazione in qualsiasi area agricola. “Valutando i parassiti target al momento giusto, possiamo adottare le misure necessarie per controllare sia i parassiti che le malattie”, afferma Kapil ... >>

La minaccia dei detriti spaziali al campo magnetico terrestre 01.05.2024

Sempre più spesso sentiamo parlare di un aumento della quantità di detriti spaziali che circondano il nostro pianeta. Tuttavia, non sono solo i satelliti e i veicoli spaziali attivi a contribuire a questo problema, ma anche i detriti di vecchie missioni. Il crescente numero di satelliti lanciati da aziende come SpaceX crea non solo opportunità per lo sviluppo di Internet, ma anche gravi minacce alla sicurezza spaziale. Gli esperti stanno ora rivolgendo la loro attenzione alle potenziali implicazioni per il campo magnetico terrestre. Il dottor Jonathan McDowell del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian sottolinea che le aziende stanno rapidamente implementando costellazioni di satelliti e il numero di satelliti potrebbe crescere fino a 100 nel prossimo decennio. Il rapido sviluppo di queste armate cosmiche di satelliti può portare alla contaminazione dell'ambiente plasmatico terrestre con detriti pericolosi e una minaccia per la stabilità della magnetosfera. I detriti metallici dei razzi usati possono disturbare la ionosfera e la magnetosfera. Entrambi questi sistemi svolgono un ruolo chiave nella protezione e nel mantenimento dell'atmosfera ... >>

Solidificazione di sostanze sfuse 30.04.2024

Ci sono parecchi misteri nel mondo della scienza e uno di questi è lo strano comportamento dei materiali sfusi. Possono comportarsi come solidi ma improvvisamente trasformarsi in un liquido fluido. Questo fenomeno ha attirato l'attenzione di molti ricercatori e forse ci stiamo finalmente avvicinando alla soluzione di questo mistero. Immagina la sabbia in una clessidra. Di solito scorre liberamente, ma in alcuni casi le sue particelle iniziano a rimanere bloccate, trasformandosi da liquido a solido. Questa transizione ha importanti implicazioni per molti settori, dalla produzione di farmaci all’edilizia. Ricercatori statunitensi hanno tentato di descrivere questo fenomeno e di avvicinarsi alla sua comprensione. Nello studio, gli scienziati hanno condotto simulazioni in laboratorio utilizzando i dati provenienti da sacchetti di perle di polistirolo. Hanno scoperto che le vibrazioni all’interno di questi insiemi avevano frequenze specifiche, il che significa che solo alcuni tipi di vibrazioni potevano viaggiare attraverso il materiale. Ricevuto ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

Il vetro riconosce l'immagine 13.07.2019

Il riconoscimento automatico delle immagini è una delle moderne attività di attualità. Devi riconoscere molto: dai segni e testo ai volti e altre immagini. Di norma, per questo vengono utilizzate reti neurali artificiali, che consumano risorse informatiche ed energetiche significative.

L'idea dei ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison era quella di introdurre bolle e pezzi di materiali che assorbono la luce di varie forme nella lastra di vetro in luoghi "strategici". Cambiando la direzione di propagazione della luce, alla fine dovrebbero portare al fatto che la luce dell'immagine che cade sulla lastra sarà focalizzata o concentrata in un determinato punto. Ogni immagine ha il suo posto, che consente il riconoscimento.

Per dimostrare il concetto, i ricercatori hanno sviluppato una tecnologia per realizzare lastre di vetro in grado di riconoscere i numeri scritti a mano. La luce che emanava dall'immagine del numero, dopo essere passata attraverso la lastra, veniva focalizzata su uno dei nove punti specifici, ognuno dei quali corrispondeva al proprio numero. I pezzi di vetro risultanti hanno superato con successo il test, pur essendo in grado di distinguere tra 3 e 8 scritti a mano.

La progettazione del vetro per il riconoscimento dei numeri era simile al processo di apprendimento automatico, tranne che in questo caso il materiale reale veniva "addestrato" anziché un programma per computer. Era necessario calcolare i punti in cui sarebbero state introdotte le impurità nel bicchiere. In effetti, un tale ambiente produce calcoli neurali artificiali, solo non digitali, ma analogici. Sebbene il processo di apprendimento preliminare possa essere laborioso e intensivo dal punto di vista computazionale, il vetro stesso è quindi facile ed economico da produrre.

Il nuovo modo di eseguire calcoli neurali artificiali analogici propagando la luce in un mezzo presenta numerosi vantaggi. Questi "calcoli" sono inerenti al materiale stesso, quindi non richiedono energia e non utilizzano dispositivi elettronici durante il funzionamento. Ciò potrebbe aprire nuove prospettive per i dispositivi a bassa potenza. I dispositivi di "riconoscimento del vetro" funzionano in tempo reale, letteralmente alla velocità della luce. Il vantaggio di questa tecnologia risiede nella sua capacità di risolvere istantaneamente i problemi di riconoscimento senza alcun consumo di energia. Inoltre, una singola lastra di vetro per il riconoscimento delle immagini può essere utilizzata centinaia di migliaia di volte.

In futuro, i ricercatori intendono vedere se il loro approccio funziona per compiti più complessi, come il riconoscimento facciale. Ad esempio, puoi utilizzare tale vetro come un lucchetto biometrico configurato per riconoscere il volto di una sola persona.

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