Nanostrutture

Microscopici robot bioibridi azionati da nervi

Microscopici robot bioibridi azionati da nervi

I ricercatori hanno sviluppato microscopici robot bioibridi guidati dal tessuto neuromuscolare che si innesca quando vengono stimolati dalla luce, portando l'ingegneria meccanica un passo avanti verso lo sviluppo di biobot autonomi.

Nel 2014, i team di ricerca guidati dal professore di ingegneria meccanica e scienze meccaniche Taher Saif (1) e dal professore di bioingegneria Rashid Bashir (2) dell'Università dell'Illinois hanno lavorato insieme per sviluppare i primi biobot semiautomatici, per il nuoto e la deambulazione semoventi, alimentati dal battito delle cellule muscolari cardiache derivate dai ratti.

“Il nostro primo studio sul biobot nuotatore ha dimostrato con successo che i robot, modellati sulle cellule spermatiche, potevano effettivamente nuotare”, ha detto il professor Taher Saif. “Quella generazione di robot a coda singola utilizzava il tessuto cardiaco che batte da solo, ma non riuscivano a percepire l'ambiente né a prendere alcuna decisione.”

In un nuovo studio pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences (3), diretto dal professore Taher Saif, i ricercatori dimostrano una nuova generazione di robot a due code alimentati dal tessuto muscolare scheletrico stimolato dai motoneuroni di bordo. I neuroni hanno proprietà optogenetiche: dopo l'esposizione alla luce si accendono per attivare i muscoli.

“Abbiamo applicato una coltura di cellule di neuroni optogenetici, derivata dalle cellule staminali del topo, adiacente al tessuto muscolare”, ha detto Taher Saif. “I neuroni avanzarono verso il muscolo e formarono giunzioni neuromuscolari permettendo al biobot nuotatore di muoversi da solo.”

Nuovo metamateriale si trasforma in nuove forme

Nuovo metamateriale si trasforma in nuove forme

Un nuovo tipo di metamateriale progettato ha la capacità di cambiare forma in modo sintonizzabile, assumendo nuove proprietà.

Mentre la maggior parte dei materiali riconfigurabili possono alternare tra due stati distinti, il modo in cui un interruttore si accende o si spegne, la forma del nuovo materiale può essere regolata con precisione, calibrando le sue proprietà fisiche come desiderato. Il materiale, che ha potenziali applicazioni nell'immagazzinamento dell'energia di prossima generazione e nei micro-dispositivi bio-impiantabili, è stato sviluppato da un team congiunto Caltech-Georgia Tech-ETH Zurigo nel laboratorio di Julia R. Greer. (1)

Julia R. Greer. Ruben F. and Donna Mettler Professore di Scienza dei materiali, Meccanica e Ingegneria medica nella Divisione Ingegneria e Scienza applicata di Caltech, crea materiali a partire da blocchi di micro e nanoscala che sono disposti in architetture sofisticate che possono essere periodiche, come un reticolo.

La maggior parte dei materiali progettati per cambiare forma richiedono uno stimolo nel momento in cui assorbe l'acqua.

Al contrario, il nuovo nanomateriale si deforma attraverso una reazione di lega di silicio-litio guidata elettrochimicamente, il che significa che può essere finemente controllato per raggiungere qualsiasi stato "intermedio", rimanere in queste configurazioni anche dopo la rimozione dello stimolo ed essere facilmente invertito.

Ricetrasmettitore wireless più veloce del 5G

Ricetrasmettitore wireless più veloce del 5G

La nuova architettura del Chip, contenuto nel nuovo ricetrasmettitore wireless, consente un'elaborazione dei dati ultrarapida, con un minore consumo di energia

Un nuovo ricetrasmettitore wireless progettato dagli ingegneri elettronici dell'Università della California, Irvine aumenta le frequenze radio in territorio di 100 gigahertz, quadruplicando la velocità del prossimo 5G o dei standard di comunicazione wireless di quinta generazione.

Il congegno è stato battezzato dai suoi creatori, nei laboratori di circuiti integrati di comunicazione su scala nanometrica di UCI, con il nome di 'end-to-end transmitter-receiver'. Il chip di silicio da 4,4 millimetri è in grado di elaborare i segnali digitali in modo significativamente più veloce e più efficiente dal punto di vista energetico nell'ambito dell'architettura analogica. L'innovativo progetto del team è delineato in un documento pubblicato di recente sull'IEEE Journal of Solid-State Circuits. (1)

L'autore senior Payam Heydari, (2) direttore del NCIC Labs e professore di UCI di ingegneria elettrica e informatica, spiega: “chiamiamo il nostro chip 'beyond 5G' perché la velocità combinata di trasmissione dei dati che possiamo raggiungere è superiore di due ordini rispetto alla capacità del nuovo standard wireless. Inoltre, operare con una frequenza più alta significa che tutti noi possiamo fruire di una di larghezza di banda più consistente.”

Lo scienziato asserisce che i ricercatori universitari e gli ingegneri dei circuiti di comunicazione desiderano da tempo sapere se i sistemi wireless sono in grado di raggiungere alte prestazioni e velocità delle reti in fibra ottica. “Se una tale possibilità potesse realizzarsi, cambierebbe il settore delle telecomunicazioni perché l'infrastruttura wireless comporta molti più vantaggi rispetto ai sistemi cablati”, ha affermato Payam Heydari.

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