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I nanopori si riscaldano quando gli ioni li attraversano.

15.02.2022

Scienziati giapponesi dell'Istituto di ricerca scientifica e industriale (SANKEN) dell'Università di Osaka hanno scoperto che i nanopori si riscaldano quando un flusso ionico li attraversa. Questo fenomeno è spiegato dalla legge di Ohm e può essere utile nel sequenziamento del DNA e presenta anche prospettive per l'uso dei nanopori nei biosensori.

I nanopori sono piccoli fori in una membrana. La loro dimensione è così piccola che solo uno dei filamenti di DNA o una particella virale può passare attraverso un poro. Ora i nanopori sono allo studio per l'uso nei sensori. Tipicamente, viene applicata una tensione elettrica per forzare una sostanza a passare attraverso un nanoporo. Quindi gli ioni contenuti nella soluzione possono passare attraverso i pori. Tuttavia, è noto che l'energia elettrica viene convertita in energia termica attraverso la resistenza. Questa è la legge di Joule-Lenz. Questo fenomeno non è stato precedentemente studiato nei nanopori.

Ricercatori giapponesi hanno studiato come l'applicazione della tensione elettrica influenzi il riscaldamento di un nanoporo. Hanno usato una termocoppia (un sensore di temperatura che trasmette una tensione elettrica dipendente dalla temperatura) fatta di nanocristalli di oro e platino. Il loro punto di contatto era di soli 100 nm. Utilizzando una termocoppia, gli scienziati hanno misurato la temperatura vicino a un nanoporo di 300 nm tagliato in una pellicola spessa 40 nm su un wafer di silicio. Gli scienziati hanno fatto passare una soluzione tampone di fosfato attraverso il nanoporo e hanno misurato la corrente ionica in funzione della tensione applicata. Si è scoperto che il calore rilasciato vicino al nanoporo era proporzionale alla velocità della corrente ionica. Ciò è coerente con la classica legge di Ohm.

Gli scienziati hanno scoperto che man mano che le dimensioni del nanoporo diminuivano, l'effetto termico diventava più pronunciato. Ciò è dovuto al fatto che il liquido meno raffreddato passa attraverso i pori e non è possibile bilanciare la temperatura. Di conseguenza, il rilascio di calore non può essere trascurato, poiché aumenta la temperatura di diversi gradi.

I ricercatori ritengono che questo effetto possa essere utilizzato in futuro. Ad esempio, i nuovi sensori basati sui nanopori potrebbero non solo rilevare i virus, ma anche inattivarli. Inoltre, a causa del riscaldamento, i nanopori non saranno ostruiti dai polimeri. Inoltre, l'effetto termico può aiutare a separare le catene di DNA durante il loro sequenziamento.

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È meglio che gli alieni si affrettino 02.03.2005

Le civiltà aliene che vogliono conoscerci meglio si affrettano: gli resta solo mezzo secolo per cercare le nostre coordinate nell'Universo.

Così dice uno dei pionieri della ricerca dell'intelligenza extraterrestre, Frank Drake. Sebbene siano stati fatti diversi tentativi per inviare messaggi radio appositamente predisposti ad altre civiltà nello spazio, la Terra ha inavvertitamente irradiato onde ultracorte di stazioni televisive in tutte le direzioni per mezzo secolo, dall'avvento della televisione di massa.

Drake crede che gli alieni abbiano la possibilità di notare questa radiazione, che si è già diffusa a una distanza di circa 50 anni luce. Nella gamma di lunghezze d'onda ultracorte, la Terra sembra una stella luminosa. Non esistono sorgenti naturali di VHF di tale potenza. Ma tra un altro mezzo secolo, dice, questa star della radio si spegnerà, poiché il cavo e il satellite stanno sostituendo con sicurezza la televisione terrestre.

Il trasmettitore televisivo medio ha una potenza di un megawatt. La televisione via cavo non trasmette affatto segnali e i satelliti con le loro antenne direzionali emettono solo 20 watt di potenza per canale e solo verso una determinata regione della Terra.

Quando tali tecnologie sostituiranno completamente la televisione terrestre, la Terra diventerà invisibile nella banda VHF e nessuno ci troverà.

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