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Nanoresonator aiuterà a riflettere 10000 volte più luce

22.08.2015

Non sorprenderai nessuno con l'amplificazione multipla della luce con l'aiuto delle lenti. Raggiungerlo modificando le proprietà risonanti della luce è molto più difficile. Tuttavia, secondo le dichiarazioni degli scienziati dell'Università del Wisconsin a Madison (USA), sono riusciti a creare un dispositivo su scala nanometrica, in grado di emettere luce come sorgente 10 volte più grande del dispositivo.

Come analogia con la loro scoperta, i ricercatori citano la risonanza e l'amplificazione del suono durante la formazione di un'onda stazionaria acustica in una camera riflettente. La luce può anche essere potenziata dall'ambiente, che influisce sulle proprietà fisiche dell'energia dell'onda luminosa. Per fare ciò, gli scienziati hanno creato un materiale artificiale in cui la lunghezza d'onda della luce è molto più lunga della lunghezza d'onda nel vuoto, il che ha permesso di ottenere una risonanza più forte.

Il nanorisonatore riceve energia luminosa dall'ambiente e la condensa in un volume di lunghezza d'onda inferiore. Una quantità significativa di energia luminosa viene catturata prima che la luce venga riflessa su una superficie molto più ampia e quindi dispersa su una superficie più ampia, consentendo anche agli oggetti microscopicamente piccoli di apparire enormi nella luce così amplificata.

Tale "supervisibilità" ottica di piccoli oggetti dovuta allo scattering superpotente, secondo gli scienziati, può essere utilizzata per creare una nuova generazione di fotosensori. Inoltre, grazie alla capacità del nanorisonatore di assorbire una grande quantità di energia luminosa, la tecnologia ha il potenziale per essere utilizzata per un uso altamente efficiente dell'energia solare.

Gli scienziati immaginano il nanorisonatore come un sistema di raffreddamento passivo dovuto al trasferimento di calore migliorato, poiché la sezione trasversale ottica del nanorisonatore supera le sue dimensioni fisiche. E anche il progetto più lontano prevede la creazione di un riscaldatore a nanorisonatore che emetterebbe semplicemente raggi infrarossi nel cielo freddo.

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

Con lo sviluppo della tecnologia e l’uso crescente dell’elettronica, la questione della creazione di fonti energetiche efficienti e sicure sta diventando sempre più urgente. I ricercatori dell’Università del Queensland hanno svelato un nuovo approccio alla creazione di batterie a base di zinco ad alta potenza che potrebbero cambiare il panorama del settore energetico. Uno dei problemi principali delle tradizionali batterie ricaricabili a base d’acqua era il loro basso voltaggio, che ne limitava l’utilizzo nei dispositivi moderni. Ma grazie ad un nuovo metodo sviluppato dagli scienziati, questo inconveniente è stato superato con successo. Nell'ambito della loro ricerca, gli scienziati si sono rivolti a uno speciale composto organico: il catecolo. Si è rivelato un componente importante in grado di migliorare la stabilità della batteria e aumentarne l'efficienza. Questo approccio ha portato ad un aumento significativo della tensione delle batterie agli ioni di zinco, rendendole più competitive. Secondo gli scienziati, tali batterie presentano numerosi vantaggi. Hanno b ... >>

Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

La birra, essendo una delle bevande alcoliche più comuni, ha un gusto unico, che può cambiare a seconda della temperatura di consumo. Un nuovo studio condotto da un team internazionale di scienziati ha scoperto che la temperatura della birra ha un impatto significativo sulla percezione del gusto alcolico. Lo studio, condotto dallo scienziato dei materiali Lei Jiang, ha scoperto che a diverse temperature, le molecole di etanolo e acqua formano diversi tipi di cluster, che influenzano la percezione del gusto alcolico. A basse temperature si formano più grappoli piramidali, che riducono l'asprezza del gusto dell'"etanolo" e rendono la bevanda meno alcolica. Al contrario, con l'aumentare della temperatura, i grappoli diventano più a catena, determinando un gusto alcolico più pronunciato. Questo spiega perché il gusto di alcune bevande alcoliche, come il baijiu, può cambiare a seconda della temperatura. I dati ottenuti aprono nuove prospettive per i produttori di bevande, ... >>

Principale fattore di rischio per la dipendenza dal gioco d'azzardo 07.05.2024

I giochi per computer stanno diventando una forma di intrattenimento sempre più popolare tra gli adolescenti, ma il rischio associato di dipendenza dal gioco rimane un problema significativo. Gli scienziati americani hanno condotto uno studio per determinare i principali fattori che contribuiscono a questa dipendenza e offrire raccomandazioni per prevenirla. Nel corso di sei anni, 385 adolescenti sono stati seguiti per scoprire quali fattori potessero predisporli alla dipendenza dal gioco d'azzardo. I risultati hanno mostrato che il 90% dei partecipanti allo studio non era a rischio di dipendenza, mentre il 10% è diventato dipendente dal gioco d'azzardo. Si è scoperto che il fattore chiave nell’insorgenza della dipendenza dal gioco d’azzardo è un basso livello di comportamento prosociale. Gli adolescenti con un basso livello di comportamento prosociale non mostrano interesse per l’aiuto e il sostegno degli altri, il che può portare ad una perdita di contatto con il mondo reale e ad una dipendenza sempre più profonda dalla realtà virtuale offerta dai giochi per computer. Sulla base di questi risultati, gli scienziati ... >>

Il rumore del traffico ritarda la crescita dei pulcini 06.05.2024

I suoni che ci circondano nelle città moderne stanno diventando sempre più penetranti. Tuttavia, poche persone pensano a come questo rumore influisce sul mondo animale, in particolare su creature così delicate come i pulcini che non si sono ancora schiusi dalle uova. Recenti ricerche stanno facendo luce su questo problema, indicando gravi conseguenze per il loro sviluppo e la loro sopravvivenza. Gli scienziati hanno scoperto che l'esposizione dei pulcini di zebra Diamondback al rumore del traffico può causare gravi interruzioni al loro sviluppo. Gli esperimenti hanno dimostrato che l’inquinamento acustico può ritardare significativamente la schiusa e che i pulcini che emergono devono affrontare una serie di problemi che promuovono la salute. I ricercatori hanno anche scoperto che gli effetti negativi dell’inquinamento acustico si estendono anche agli uccelli adulti. Le ridotte possibilità di riproduzione e la diminuzione della fertilità indicano gli effetti a lungo termine che il rumore del traffico ha sulla fauna selvatica. I risultati dello studio ne evidenziano la necessità ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

Pacemaker genetico alimentato dalla luce 16.07.2015

Sebbene i pacemaker salvino molte vite - secondo le statistiche, più di 3 milioni di persone nel mondo portano tali dispositivi - il loro utilizzo è associato a determinati inconvenienti. Un pacemaker, o un pacemaker artificiale, aiuta a ripristinare la normale frequenza e periodicità delle contrazioni cardiache, altrimenti i disturbi del ritmo possono portare a conseguenze piuttosto gravi per l'intero organismo, fino alla morte. Ma affinché il pacemaker funzioni, i suoi elettrodi devono essere impiantati nel cuore, i fili da essi devono essere collegati a un generatore di impulsi, che viene impiantato sotto la pelle.

Nel tempo, i pacemaker sono diventati più piccoli ed è diventato possibile inserire elettrodi con fili nel cuore usando un catetere semplicemente attraverso le vene. Tuttavia, non importa quanto piccolo sia lo stimolatore e non importa quanto siano sottili i suoi fili, deve comunque cambiare le batterie, il che significa un'operazione inevitabile, anche se piccola. Inoltre, i fili con gli elettrodi che raggiungono il cuore possono consumarsi e devono essere sostituiti di tanto in tanto. D'altra parte, a causa della necessità di tirare i fili, non possiamo posizionare lo stimolatore dove vogliamo e non possiamo utilizzare molti punti per la stimolazione. Al cuore stesso non sempre "piace" essere stimolato da un dispositivo esterno. Infine, se parliamo di bambini, non è sempre possibile per loro mettere un pacemaker artificiale.

Udi Nussinovitch e Lior Gepstein del Technion Israel Institute of Technology hanno escogitato una specie di modello di pacemaker che non ha fili, elettrodi, batterie e che funziona letteralmente alla luce. In effetti, non esiste alcuno stimolante sotto forma di un dispositivo esterno: i ricercatori hanno introdotto una modifica optogenetica nelle cellule del cuore, che ha permesso di controllare le contrazioni cardiache. Il significato generale dei metodi optogenetici è che un gene proteico fotosensibile viene introdotto nella cellula - tale proteina, essendo integrata nella membrana cellulare, apre i canali ionici nella membrana in risposta a un impulso luminoso. E come sappiamo, è la ridistribuzione degli ioni su entrambi i lati della membrana che crea un impulso elettrochimico. L'optogenetica ha trovato l'uso più ampio in neurobiologia: introducendo una proteina fotosensibile in un neurone, possiamo arbitrariamente, usando segnali luminosi, generare un segnale in una catena di neuroni.

Ma in fondo il ritmo cardiaco dipende anche dagli impulsi elettrochimici (ricordiamo che, sebbene nel cuore siano presenti fibre del sistema nervoso autonomo, alcune speciali cellule del miocardio possono esse stesse generare segnali ritmici, formando il cosiddetto sistema di conduzione del cuore) . E nulla impedisce l'introduzione di un meccanismo optogenetico nel cuore.

I ricercatori hanno fatto proprio questo: con l'aiuto di uno speciale virus "addomesticato", hanno introdotto la proteina algale sensibile alla luce ChR2 (channelrhodopsin-2), che reagisce alla luce blu, nei ventricoli del cuore dei ratti. (Le alghe verdi unicellulari, come Chlamydomonas, usano questa proteina per trovare luoghi più luminosi.) Gli autori scrivono che potrebbero sintonizzare la frequenza cardiaca degli animali con lampi blu. Il virus consente di fornire proteine a varie parti del muscolo cardiaco, in modo da poter controllare il cuore con maggiore efficienza, perché molte cellule provenienti da luoghi diversi rispondono a un segnale esterno contemporaneamente.

Per "accendere" l'optoproteina non sono necessari elettrodi: la luce blu dall'esterno, sebbene penetri piuttosto male nei tessuti viventi, può comunque raggiungere il cuore. Ma - solo se stiamo parlando di un topo. In un animale più o meno grande, per non parlare di una persona, il cuore è più profondo, quindi qui devi pensare a quanto tempo può raggiungerlo un'onda luminosa e, di conseguenza, quale proteina fotosensibile sarà necessaria. Le regioni rosse e infrarosse dello spettro potrebbero essere adatte qui e, se si tratta di esperimenti con i primati, queste sono le lunghezze d'onda che verranno utilizzate.

Vale la pena notare, tuttavia, che esistono altri approcci alla creazione di un pacemaker wireless. Circa un anno fa, abbiamo scritto dello sviluppo dei dipendenti della Stanford University che hanno proposto di supportare il lavoro del pacemaker utilizzando un generatore di onde elettromagnetiche situato proprio sulla superficie del corpo. Un'altra idea appartiene ai ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign: sono stati in grado di far funzionare il pacemaker dal muscolo cardiaco stesso, grazie all'energia delle sue contrazioni. Ma, naturalmente, l'approccio optogenetico sembra il più radicale: non è necessario impiantare alcun dispositivo nel cuore.

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