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Edoardo Capuano

Direttore e fondatore della testata ECplanet.

Ricercatori rivelano i cambiamenti di fase indotti dalla luce

Per i ricercatori i risultati sono importanti per la fisica della materia condensata e la loro ricerca di nuovi materiali

I ricercatori sostengono che il modo in cui i materiali ordinari subiscono un cambiamento di fase, come la fusione o il congelamento, è stato studiato nei minimi dettagli.

Ora, un team di scienziati ha osservato che quando attivano un cambiamento di fase utilizzando impulsi intensi di luce laser, invece di cambiare la temperatura, il processo avviene in modo molto diverso. Gli scienziati avevano a lungo sospettato che questa poteva essere la dinamica, ma il processo solo ora è stato osservato e confermato. Con questa nuova comprensione, i ricercatori potrebbero essere in grado di sfruttare questo meccanismo per l'uso in nuovi tipi di dispositivi optoelettronici.

I risultati della ricerca sono stati pubbicati sulla rivista Nature Physics.(1) Il team è stato guidato da Nuh Gedik,(2) professore di fisica al Massachusetts Institute of Technology, con lo studente Alfred Zong e il post-dottorato Anshul Kogar. In questa ricerca hanno collaborato altri 16 membri del MIT, della Stanford University e del Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) in Russia.

Per questo studio, invece di usare un cristallo reale come il ghiaccio, il team ha usato un analogo elettronico chiamato onda di densità di carica - una modulazione di densità di elettroni congelata all'interno di un solido - che imita da vicino le caratteristiche di un solido cristallino.

Mentre il tipico comportamento di fusione in un materiale come il ghiaccio procede in modo relativamente uniforme attraverso il materiale stesso, quando la fusione viene indotta nell'onda di densità di carica da impulsi laser ultraveloci, il funzionamento del processo manifesta una diversa funzione. I ricercatori hanno scoperto che durante la fusione otticamente indotta, il cambiamento di fase procede generando molte singolarità nel materiale, note come difetti topologici, e questi a loro volta influenzano la dinamica conseguente degli elettroni e degli atomi di reticolo nel materiale.

La tecnologia plug-and-play automatizza la sintesi chimica

I ricercatori hanno sviluppato il sistema di sintesi chimica automatizzato plug-and-play in grado di migliorare ulteriormente la sperimentazione

Il sistema plug-and-play semplifica la produzione chimica di nuove molecole per una miriade di applicazioni.

Progettare una nuova sintesi chimica può essere un processo laborioso con una buona dose di pazienza: miscelare prodotti chimici, misurare le temperature, analizzare i risultati e ricominciare da capo se non funziona. I ricercatori del MIT hanno ora sviluppato un sistema di sintesi chimica automatizzato in grado di eliminare molti degli aspetti più noiosi della sperimentazione.

“Il nostro obiettivo era creare un sistema facile da usare che consentisse agli scienziati di trovare le migliori condizioni per rendere le loro molecole più interessanti da studiare - una piattaforma di sintesi chimica generale con la massima flessibilità possibile”, afferma Timothy F. Jamison,(1) capo del dipartimento di chimica del MIT e uno dei leader del gruppo di ricerca.

Questo sistema potrebbe ridurre la quantità di tempo necessaria per ottimizzare una nuova reazione: da settimane o mesi a un solo giorno. I ricercatori hanno brevettato la tecnologia e sperano che sarà ampiamente utilizzata nei laboratori di chimica accademica e industriale.

“Quando abbiamo deciso di intraprendere questo progetto, volevamo che fosse qualcosa generalmente utilizzabile in laboratorio e non troppo costoso”, dice Klavs F. Jensen,(2) il professore di ingegneria chimica di Warren K. Lewis al MIT, dirigente del gruppo di ricerca, “Volevamo sviluppare una tecnologia che avrebbe reso molto più facile per i chimici sviluppare nuove reazioni”.

L'ex post dottorato del MIT la dottoressa Anne-Catherine Bédard e l'ex ricercatore del MIT il dottor Andrea Adamo sono gli autori principali dello studio pubblicato nell'edizione online di Science del 20 settembre.(3)

I batteri intestinali producono elettricità

I ricercatori hanno scoperto che i batteri intestinali riescono a produrre elettricità utilizzando una tecnica diversa rispetto ai più noti batteri elettrogeni

Gli scienziati della UC Berkeley hanno scoperto che un comune batterio, la Listeria monocytogenes, produce elettricità.

I batteri che producono elettricità sono stati individuati nelle miniere e nei fondali dei laghi. Gli scienziati non si sono accorti che esiste una fonte molto più a portata di mano: l'intestino umano.

Gli scienziati della UC Berkeley hanno scoperto che un comune batterio responsabile della diarrea, la Listeria monocytogenes, produce elettricità con una modalità completamente diversa rispetto ai più noti batteri elettrogeni e che centinaia di altre specie batteriche usano il medesimo processo.

Molti di questi batteri, produttori di elettricità, fanno parte del microbioma intestinale umano ma anche molti altri producono elettricità. Essi sono: gli insetti patogeni che causano la listeriosi, una malattia di origine alimentare che può anche causare aborti; I batteri che causano la cancrena (Clostridium perfringens); i batteri che provocano le infezioni contratte in ospedale (Enterococcus faecalis); alcuni batteri che provocano malattie da streptococco; altri batteri elettrogeni, come i lattobacilli. Questi ultimi sono importanti nella fermentazione dello yogurt e di molti probiotici.

Il dottor Dan Portnoy,(1) professore universitario di Berkeley nel settore molecolare nell'ambito della biologia cellulare, vegetale e microbica, sostiene: "L'interazione di una moltitudine di insetti con gli esseri umani, come i patogeni, i probiotici, nel nostro microbiota o coinvolti nella fermentazione di prodotti umani, sono elettrogenici. L'appofondimento del loro studio potrebbe dare alla scienza delle preziose informazioni su come questi batteri ci infettano o ci aiutino ad avere un intestino sano".

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature.(2)

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