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Il successo del grafene è ostacolato dalle particelle di silicio

16.12.2018

Uscendo dal laboratorio e passando alla produzione di massa, il grafene avrebbe rivoluzionato. Tuttavia, sia il grafene che l'ossido di grafene sono stati prodotti su scala industriale per diversi anni e la svolta prevista non è avvenuta. I dispositivi che utilizzano il grafene finora non hanno funzionato come previsto.

La materia prima per la produzione industriale del grafene è una varietà di grafite purificata dalle impurità. Rouhollah Jalili, Dorna Esrafilzadeh e i loro colleghi della Royal Melbourne University of Technology e dell'Iranian Research Institute of Basic Sciences hanno confrontato due grafene: industriale e uno creato in laboratorio dalla grafite più pura. La microscopia elettronica a trasmissione a scansione ha mostrato che tutti i campioni commerciali contengono impurità di silicio. Le particelle di silicio entrano nel grafene dalla materia prima, spiegano gli autori in una recente pubblicazione su Nature. La situazione è aggravata dal fatto che i produttori commerciali di grafene sono passati a materie prime relativamente economiche, che contengono impurità.

E cosa danneggia il silicio per il grafene? Gli esperti ritengono che il silicio, in particolare, prevenga l'interazione delle molecole liquide con la superficie di un materiale bidimensionale. Di conseguenza, i sensori di umidità a base di grafene risultano non essere così sensibili come in teoria e i condensatori di grafene drogato hanno una capacità inferiore. I ricercatori hanno cercato di pulire il grafene commerciale dal silicio in una soluzione alcalina, ma lo strato inquinante si è rivelato forte e la soluzione caustica ha interrotto la struttura del materiale bidimensionale.

Quindi l'unico modo per evitare la contaminazione è utilizzare materie prime ultra pure. Gli autori del lavoro hanno creato e testato un sensore di umidità e un condensatore in grafene, che è quasi ideale in purezza. Le caratteristiche del sensore si sono rivelate migliori di quelle di qualsiasi altro sensore noto realizzato in materiale bidimensionale e il condensatore si è rivelato avere una capacità record, che quasi coincideva con quella teoricamente prevista.

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Il rumore del traffico ritarda la crescita dei pulcini 06.05.2024

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Altoparlante wireless Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

Nel mondo della moderna tecnologia audio, i produttori puntano non solo ad una qualità del suono impeccabile, ma anche a combinare funzionalità ed estetica. Uno degli ultimi passi innovativi in questa direzione è il nuovo sistema di altoparlanti wireless Samsung Music Frame HW-LS60D, presentato all'evento World of Samsung 2024. Il Samsung HW-LS60D è molto più di un semplice altoparlante, è l'arte del suono in stile cornice. La combinazione di un sistema a 6 altoparlanti con supporto Dolby Atmos e un elegante design della cornice per foto rende questo prodotto l'aggiunta perfetta a qualsiasi interno. Il nuovo Samsung Music Frame è dotato di tecnologie all'avanguardia tra cui l'audio adattivo che offre dialoghi chiari a qualsiasi livello di volume e l'ottimizzazione automatica della stanza per una riproduzione audio ricca. Con il supporto per le connessioni Spotify, Tidal Hi-Fi e Bluetooth 5.2, nonché l'integrazione dell'assistente intelligente, questo altoparlante è pronto a soddisfare le tue esigenze. ... >>

Un nuovo modo di controllare e manipolare i segnali ottici 05.05.2024

Il mondo moderno della scienza e della tecnologia si sta sviluppando rapidamente e ogni giorno compaiono nuovi metodi e tecnologie che ci aprono nuove prospettive in vari campi. Una di queste innovazioni è lo sviluppo da parte di scienziati tedeschi di un nuovo modo di controllare i segnali ottici, che potrebbe portare a progressi significativi nel campo della fotonica. Una recente ricerca ha permesso agli scienziati tedeschi di creare una piastra d'onda sintonizzabile all'interno di una guida d'onda di silice fusa. Questo metodo, basato sull'utilizzo di uno strato di cristalli liquidi, consente di modificare efficacemente la polarizzazione della luce che passa attraverso una guida d'onda. Questa svolta tecnologica apre nuove prospettive per lo sviluppo di dispositivi fotonici compatti ed efficienti in grado di elaborare grandi volumi di dati. Il controllo elettro-ottico della polarizzazione fornito dal nuovo metodo potrebbe fornire la base per una nuova classe di dispositivi fotonici integrati. Ciò apre grandi opportunità per ... >>

Tastiera Seneca Premium 05.05.2024

Le tastiere sono parte integrante del nostro lavoro quotidiano al computer. Tuttavia, uno dei principali problemi che gli utenti devono affrontare è il rumore, soprattutto nel caso dei modelli premium. Ma con la nuova tastiera Seneca di Norbauer & Co le cose potrebbero cambiare. Seneca non è solo una tastiera, è il risultato di cinque anni di lavoro di sviluppo per creare il dispositivo perfetto. Ogni aspetto di questa tastiera, dalle proprietà acustiche alle caratteristiche meccaniche, è stato attentamente considerato e bilanciato. Una delle caratteristiche principali di Seneca sono i suoi stabilizzatori silenziosi, che risolvono il problema del rumore comune a molte tastiere. Inoltre, la tastiera supporta tasti di varie larghezze, rendendola comoda per qualsiasi utente. Sebbene Seneca non sia ancora disponibile per l'acquisto, il rilascio è previsto per la fine dell'estate. Seneca di Norbauer & Co rappresenta nuovi standard nel design delle tastiere. Suo ... >>

Inaugurato l'osservatorio astronomico più alto del mondo 04.05.2024

Esplorare lo spazio e i suoi misteri è un compito che attira l'attenzione degli astronomi di tutto il mondo. All'aria fresca d'alta montagna, lontano dall'inquinamento luminoso delle città, le stelle e i pianeti svelano con maggiore chiarezza i loro segreti. Una nuova pagina si apre nella storia dell'astronomia con l'apertura dell'osservatorio astronomico più alto del mondo: l'Osservatorio di Atacama dell'Università di Tokyo. L'Osservatorio di Atacama, situato ad un'altitudine di 5640 metri sul livello del mare, apre nuove opportunità agli astronomi nello studio dello spazio. Questo sito è diventato il punto più alto per un telescopio terrestre, fornendo ai ricercatori uno strumento unico per studiare le onde infrarosse nell'Universo. Sebbene la posizione ad alta quota offra cieli più limpidi e meno interferenze da parte dell’atmosfera, la costruzione di un osservatorio in alta montagna presenta enormi difficoltà e sfide. Tuttavia, nonostante le difficoltà, il nuovo osservatorio apre ampie prospettive di ricerca agli astronomi. ... >>

Notizie casuali dall'Archivio

I virus aiutano il sistema immunitario 16.01.2015

Gli anticorpi sono necessari al sistema immunitario per catturare le molecole estranee e con esse i loro vettori, virus e batteri. Sarebbe strano aspettarsi che gli stessi agenti patogeni aiutino le cellule immunitarie a produrre armi contro di loro. Ma nulla è impossibile per la natura: i ricercatori del Southwestern Medical Center dell'Università del Texas, guidati dal premio Nobel Bruce Beutler, hanno scoperto come i retrovirus endogeni aiutino le cellule B a sintetizzare gli anticorpi.

Il genoma dei retrovirus è rappresentato dall'RNA e quando il virus entra nella cellula, sintetizza prima il DNA sul modello di RNA utilizzando l'enzima trascrittasi inversa. Questo DNA virale viene integrato nel genoma cellulare, dopo di che su di esso viene sintetizzata una massa di molecole di RNA virale che, a loro volta, fungono da modelli per la produzione di proteine virali. Tutto finisce con l'RNA impacchettato in particelle virali che escono.

Ma accade che la cellula sopprima la sintesi dell'RNA virale, così che il virus, essendosi integrato nel DNA dell'ospite, perda la capacità di moltiplicarsi. Il suo genoma diventa una specie di carico che passerà dalla cellula madre alla cellula figlia. E se analizzi, ad esempio, il genoma dei mammiferi, puoi trovare molte sequenze retrovirali che sono per lo più inattive - dopo che alle cellule è vietato sintetizzare RNA su di esse, mutano anche molte volte, così che, alla fine, diventano completamente detriti genetici sicuri e inattivi.

Tuttavia, i linfociti B sembrano essere in grado di capitalizzare il DNA virale spazzatura. Il vantaggio è associato ai cosiddetti antigeni TI-2. Un antigene è qualsiasi molecola che desta sospetti nel sistema immunitario e lo costringe ad agire in modo appropriato. Può trattarsi di una proteina estranea o del guscio lipopolisaccaridico di una cellula batterica o di una particella virale. Ma il sistema immunitario "vede" diversi antigeni in modo diverso. Quando si tratta di una proteina, la produzione di anticorpi contro di essa richiede l'aiuto di speciali cellule T-helper: prendono una proteina dubbia e la mostrano letteralmente ai linfociti B, che innescano la sintesi di anticorpi contro la molecola loro dimostrata.

Tuttavia, gli antigeni delle varietà TI, incluso TI-2, che sono grandi frammenti di polisaccaridi con regioni ripetute nella struttura molecolare, possono essere rilevati dalle stesse cellule B, senza intermediari. È noto che TI-2 interagisce in molti punti con i recettori dei linfociti B, ma non è stato ancora compreso cosa accadrà dopo, come venga innescata la sintesi delle immunoglobuline.

La ricerca di Beutler e colleghi è iniziata cercando mutazioni nei topi il cui sistema immunitario non vedeva gli antigeni TI-2. Si è scoperto che in tali animali le vie di segnalazione che reagiscono a RNA e DNA estranei nel citoplasma erano danneggiate. Ma perché i linfociti B hanno bisogno di segnali di RNA e DNA per produrre anticorpi? In un articolo su Science, gli autori scrivono che gli antigeni TI-2 hanno attivato la sintesi di RNA su tutte le sequenze retrovirali dormienti nel genoma cellulare. Nella cellula è apparso molto RNA virale, su cui è stato sintetizzato il DNA. La sintesi degli acidi nucleici virali e la sintesi degli anticorpi erano direttamente correlate. Se l'enzima trascrittasi inversa (che produce il DNA su un modello di RNA) è stato disattivato nei linfociti B, la sintesi delle immunoglobuline è diminuita drasticamente. Ma anche allora, c'era ancora un percorso di attivazione di riserva: è stata attivata una proteina antivirale mitocondriale, che è stata rilevata dall'RNA e ha fornito un segnale per la sintesi degli anticorpi. Cioè, anche senza DNA retrovirale, la cellula potrebbe rispondere al segnale antigenico.

Gli esperimenti sono stati condotti sul sistema immunitario dei topi e, se i risultati saranno confermati nell'uomo, ciò avrà grandi implicazioni per la medicina. Dopotutto, ad esempio, la terapia anti-HIV comporta la soppressione della trascrittasi inversa del virus dell'immunodeficienza, ma poi viene disattivata anche la trascrittasi inversa dei linfociti B, che, come si vede, è molto importante per la risposta all'infezione. È possibile che l'assistenza nella sintesi degli anticorpi non sia l'unica funzione dei retrovirus endogeni dormienti nel DNA e ulteriori ricerche potrebbero rivelare altri modi in cui le nostre cellule e le cellule animali hanno imparato a usare i parassiti precedenti a loro vantaggio.

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