CNR

Modello di materia soffice ad anelli elastici

Anelli elastici con taglia variabile da centinaia di nanometri a qualche micron come nuovo modello di materia soffice

Un team di ricerca del Cnr-Isc ha dimostrato, grazie a un modello numerico di materia composta da anelli elastici, come la risposta dinamica del sistema sia influenzata dall'abilità di deformarsi propria di questi colloidi soffici.

I colloidi sono particelle con taglia variabile da centinaia di nanometri a qualche micron e possono essere naturali o artificiali. L'avanzamento tecnologico degli ultimi 20 anni ha permesso di sintetizzare diverse varietà di queste particelle dalle molteplici proprietà, tra cui i cosiddetti colloidi 'soffici', fatti principalmente da materiale polimerico, ovvero catene flessibili che danno alle particelle la possibilità di deformarsi e di interpenetrarsi (pensate a delle reti estremamente morbide e intrecciate fra loro).

I collodi soffici presentano molteplici applicazioni ad esempio nella biomedicina, microfluidica e sensoristica ed è dunque importante comprendere come le proprietà di un singolo colloide influenzino il comportamento del materiale che essi formano.

In un recente studio numerico pubblicato su Nature Physics, (1) il team dell'Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isc), composto da Nicoletta Gnan e Emanuela Zaccarelli, ha mostrato che un modello numerico di particelle soffici con un'elasticità interna è in grado di riprodurre meccanismi osservati sperimentalmente, ma finora incompresi a livello microscopico.

“Ispirate dalla natura polimerica di questi colloidi, abbiamo deciso di lavorare in due dimensioni e di considerare dei semplici anelli polimerici elastici”, spiega Nicoletta Gnan. “Questi sono assimilabili a dei cerchietti la cui forma circolare viene mantenuta per via delle interazioni elastiche interne, che riescono quindi a mimare l'effetto di una rete polimerica. Più è forte l'interazione elastica, più gli anelli polimerici diventano duri, viceversa quanto meno forti sono le interazioni elastiche, quanto più soffici sono gli anelli. Questo permette loro di deformarsi e in questo modo di immagazzinare spontaneamente energia elastica (stress) che poi rilasciano quando riescono a tornare in forma circolare”.

Nuovo stato supersolido della materia

Questo nuovo stato della materia unisce particolari caratteristiche strutturali di un solido con quelle di un superfluido presenta nuove proprietà

Un team di ricercatori del Cnr e dell'Università di Firenze ha osservato nel laboratorio dell'Istituto nazionale di ottica di Pisa (Cnr-Ino) un nuovo stato della materia: il supersolido.

Esso ha la struttura di un solido, le proprietà di un superfluido e si comporta secondo le leggi della meccanica quantistica. Alla ricerca, pubblicata su Physical Review Letters, hanno collaborato anche ricercatori dell'Università di Hannover.

Questo nuovo stato della materia, che unisce le caratteristiche di un solido – particelle disposte in una struttura fissa, periodica - con quelle di un superfluido - assenza di viscosità e di attrito - presenta proprietà nuove e ancora largamente inesplorate.

I ricercatori dell'Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino), del Dipartimento di fisica e astronomia dell'Università di Firenze e del Laboratorio europeo di spettroscopia non lineare (Lens), insieme al supporto teorico dell'Università di Hannover, lo hanno studiato in un gas di atomi magnetici ultrafreddi, realizzato in laboratorio con atomi di disprosio portati a temperature vicino allo zero assoluto (-273,15 °C). Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters ("Observation of a dipolar quantum gas with metastable supersolid properties". (1)

In Antartide la storia del clima degli ultimi 1,5 milioni di anni

In Antartide verranno estratte carote di ghiaccio fino a 2.730 metri di profondità che serviranno a ricostruire il clima globale degli ultimi 1,5 milioni di anni.

Ricercatori europei estrarranno in Antartide carote di ghiaccio fino a 2.730 metri di profondità per ricostruire la storia del clima dell'ultimo milione e mezzo di anni

È stato individuato in Antartide, a 40 km dalla base italo-francese Concordia, il sito di perforazione dove estrarre carote di ghiaccio fino a 2.730 metri di profondità, che serviranno a ricostruire il clima globale degli ultimi 1,5 milioni di anni. Un risultato ottenuto grazie al progetto “Oltre EPICA – Oldest Ice”, coordinato dall'Istituto tedesco per la ricerca marina e polare “Alfred Wegener” e finanziato dall'Unione europea, che ha visto il coinvolgimento di ricercatori provenienti da 14 istituzioni di 10 paesi europei. L'annuncio è stato dato questa mattina nel corso dell'assemblea generale della European Geosciences Union a Vienna.

Al progetto partecipa per l'Italia un team di esperti coordinato da Carlo Barbante dell'Università Ca' Foscari di Venezia e ricercatore associato del CNR; le attività si svolgono nell'ambito del Piano Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA), attuato dal CNR per la programmazione e il coordinamento scientifico e dall'ENEA per gli aspetti logistici.

I ricercatori hanno selezionato come sito per la perforazione uno dei luoghi più freddi, spogli e inospitali della Terra, “Little Dome C”, che si trova ad un paio d'ore di motoslitta da “Concordia” nella regione della Terra di Wilkes a una quota di 3.233 metri sul livello del mare. Un luogo in cui le precipitazioni sono molto limitate e dove la temperatura media annuale è di -54 °C (il termometro sale di rado sopra i -20 °C e in inverno precipita a -80 °C).

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