Archivio mensile:marzo 2011

Nanotecnologie e nanoscienze.


Non esiste ancora una definizione universalmente accettata per nanoscienze e nanotecnologie, ma ve ne sono diverse simili tra loro. Secondo quella data nel 2004 dal Royal Society & The Royal Academy of Engineering (UK),

“Nanoscience is the study of phenomena and manipulation of materials at atomic, molecular and macromolecular scales, where properties differ significantly from those at a larger scale” e “Nanotechnology is the design, characterisation, production and application of structures, devices and systems by controlling shape and size at nanometre scale”.

Analoga è la definizione data nel 2000 nell’ambito della National Nanotechnology Initiative (NNI) USA:

“Nanotechnology is the understanding and control of matter at dimensions of roughly 1 to 100 nanometres, where unique phenomena enable novel applications… At this level, the physical, chemical, and biological properties of materials differ in fundamental and valuable ways from the properties of individual atoms and molecules or bulk matter”.

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Le nanoscienze costituiscono il punto di incontro di discipline diverse che vanno dalla fisica quantistica, alla chimica supramolecolare, dalla scienza dei materiali, alla biologia molecolare e rappresentano una realtà ormai affermata nel mondo della ricerca. Le nanotecnologie, che sono invece ancora nella fase iniziale del loro sviluppo, puntano a sfruttare e ad applicare i metodi e le conoscenze derivanti dalle nanoscienze. Esse fanno riferimento ad un insieme di tecnologie, tecniche e processi che richiedono un approccio multidisciplinare e consentono la creazione e utilizzazione di materiali, dispositivi e sistemi con dimensioni a livello nanometrico.

In sintesi, con nanotecnologie si intende la capacità di osservare, misurare e manipolare la materia su scala atomica e molecolare.

1 nanometro (nm) è infatti un miliardesimo di metro e corrisponde all’incirca a 10 volte la grandezza dell’atomo dell’idrogeno mentre le dimensioni di una proteina semplice sono intorno a 10 nm.
Il mondo delle nanotecnologie è quello compreso tra 1 e 100 nanometri e sono “nanoprodotti” quei materiali o dispositivi nei quali vi è almeno un componente funzionale con dimensioni inferiori a 100 nm.

Le prospettive rivoluzionarie associate alla nanotecnologie derivano dal fatto che, come detto, a questi livelli di dimensioni comportamenti e caratteristiche della materia cambiano drasticamente e le nanotecnologie rappresentano un modo radicalmente nuovo di produrre per ottenere materiali, strutture e dispositivi con proprietà e funzionalità grandemente migliorate o del tutto nuove.

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Due sono le strade per operare a livello nanometrico. Una fa riferimento all’approccio cosiddetto “top down”, che significa ridurre con metodi fisici le dimensioni delle strutture verso livelli nano. Le tecniche proprie della microelettronica, come per esempio la litografia a fascio di elettroni o a raggi X, sono riconducibili a questo approccio e, proprio per questo, costituiscono la strada di più immediato utilizzo per entrare nel mondo “nano”. La nanoelettronica e la nanoingegneria sono le aree di elezione di questo approccio ed in effetti la nanoelettronica costituisce al momento l’applicazione più diffusa delle nanotecnologie anche se bisogna far presente che non sempre la dimensione nanometrica in sé è sufficiente per parlare di nanoprodotti. Secondo una interpretazione restrittiva della definizione data dalla NNI, per esempio, i circuiti integrati sotto i 100 nm realizzati con tecniche di litografia, non sono inclusi tra i “prodotti nanotecnologici”. L’altra via è invece quella cosiddetta “bottom up”. Essa sta ad indicare l’approccio nel quale, partendo da piccoli componenti, normalmente molecole o aggregati di molecole, si cerca di controllarne/indirizzarne l’assemblaggio utilizzandoli come “building blocks” per realizzare nanostrutture, sia di tipo inorganico che organico/biologico.Le aspettative maggiori, quelle che più si identificano con le nanotecnologie e le loro potenzialità, sono associate all’approccio bottom up, la realizzazione cioè di strutture a livello nanomentrico replicando in maniera controllata processi che sovente già avvengono in natura ed ottenere quelle proprietà che sono specifiche della scala nanometrica.
Allo stato attuale le tecniche “top down” sono quelle generalmente più consolidate, mentre per ciò che riguarda le tecniche “bottom up” si è ancora in genere in una fase di sviluppo ed essenzialmente confinati a livello di laboratorio.

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Le nanotecnologie costituiscono un nuovo approccio che si basa sulla comprensione e la conoscenza approfondita delle proprietà della materia su scala nanometrica: un nanometro (un miliardesimo di metro) corrisponde alla lunghezza di una piccola molecola. Su questa scala la materia presenta svariate proprietà, a volte molto sorprendenti, e le frontiere tra discipline scientifiche e tecniche si attenuano, il che spiega la dimensione interdisciplinare fortemente associata alle nanotecnologie. Le nanotecnologie sono spesso descritte come potenzialmente “perturbatrici” o “rivoluzionarie” a livello di impatto sui metodi di produzione industriale. Esse apportano possibili soluzioni ad una serie di problemi attuali grazie a materiali, componenti e sistemi più piccoli, più leggeri, più rapidi e più efficaci. Queste possibilità aprono nuove prospettive per la creazione di ricchezza e occupazione. Le nanotecnologie dovrebbero inoltre apportare un contributo fondamentale alla soluzione di problemi mondiali ed ambientali perché consentono di realizzare prodotti e processi per usi più specifici, risparmiare risorse e ridurre il volume dei rifiuti e delle emissioni. Nella corsa mondiale alle nanotecnologie si stanno facendo enormi passi avanti. L’Europa ha rapidamente realizzato investimenti in molti programmi di nanoscienze che hanno preso il via tra la metà e la fine degli anni ’90. Ha così sviluppato una solida base di conoscenze e adesso deve fare in modo che l’industria e la società europee possano coglierne i frutti sviluppando prodotti e processi innovativi. Le nanotecnologie sono al centro di una recente Comunicazione della Commissione (“Verso una strategia europea delle nanotecnologie”) in cui si propone non solo di incentivare la ricerca in materia di nanoscienze e nanotecnologie, ma anche di tenere conto di una serie di altre dinamiche interconnesse. La nanotecnologia è natura pura, tuttavia le possibilità della materia vivente sono limitate:non può ad esempio sopportare le alte temperature, come la ceramica, e non è compatibile con i conduttori metallici. Le tecnologie moderne permettono invece di creare condizioni artificiali estreme, in termini di purezza, freddo, vuoto, nelle quali la materia rivela proprietà sorprendenti. Pensiamo ad esempio agli effetti quantici, che a volte sembrano in pesante contraddizione con le leggi che regolano la nostra vita quotidiana. Le particelle del nanocosmo possono acquisire proprietà ondulatorie: un atomo, che apparentemente è un’entità “solida”, può passare contemporaneamente da due fessure, come un’onda, per riemergere poi intero dall’altra parte. Quando le loro dimensioni si avvicinano al nanometro, le particelle acquisiscono nuove proprietà. Così i metalli diventano semiconduttori o isolanti. Alcune sostanze, come il tellururo di cadmio (CdTe), nel nanocosmo sono fluorescenti, in tutti i colori dell’iride, mentre altre convertono la luce in corrente elettrica. Quando le particelle diventano nanoscopiche, la percentuale degli atomi di superficie aumenta considerevolmente. Gli atomi di superficie, tuttavia, hanno spesso proprietà diverse da quelli situati al centro della particella; di norma sono molto più reattivi. L’oro, ad esempio, su scala nanoscopica diventa un buon catalizzatore per celle a combustibile (cfr. anche la sezione Mobilità). Le nanoparticelle possono anche ricoprire altre sostanze e nei materiali così formati si combinano proprietà diverse. Ad esempio le nanoparticelle ceramiche con involucro organico riducono la tensione superficiale dell’acqua e sono utilizzate per rivestire gli specchi da bagno anticondensa. Rivestite in modo particolare, le nanoparticelle di magnetite ( un ossido di ferro) formano con l’olio un ferrofluido, un liquido che può essere plasmato da campi magnetici. I ferrofluidi trovano sempre maggiore applicazione, ad esempio come sigillanti per giunti rotanti per contenitori sotto vuoto e custodie per dischi rigidi, o in ammortizzatori di vibrazione regolabili per macchine o automobili. Ma non ci si deve fare intimorire dalla complessità della nanotecnologia. Anche la mela è un insieme complesso di cellule, ribosomi e DNA, ma resta con tutto ciò un frutto appetibilissimo e, come ogni buona nanotecnologia, facile da usare.

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Ipotesi sull’origine della Festa della donna ( 8 Marzo ).

Rosa Luxemburg


L’origine della festività è controversa. Una possibilità è che la sua istituzione risalga al 1910 nel corso della II Conferenza dell’Internazionale socialista di Copenaghen. Sarebbe di Rosa Luxemburg la proposta di dedicare questo giorno alle donne.

Alcune femministe italiane sostengono tuttavia che non c’è nessuna prova documentata a supportare questa ipotesi. Il movimento operaio e socialista di inizio secolo ha celebrato in date molto diverse giornate dedicate ai diritti delle donne e al suffragio femminile. Infatti l’8 marzo1917 (23 febbraio secondo il calendario non riformato) le operaie di Pietroburgo (Russia) manifestarono, accanto agli uomini, contro la guerra e la penuria di cibo (nell’ambito della rivoluzione di febbraio).

L’unica data certa è comunque quella dell’8 marzo1911, quando si celebra la prima giornata internazionale delle donne, manifestazioni hanno luogo in Austria, in Danimarca, in Svizzera, in Germania e negli USA.

Inoltre, le già citate femministe italiane, ipotizzano che per rendere più universale e meno caratterizzato politicamente il significato della ricorrenza, si preferì omettere il richiamo alla Rivoluzione russa ricollegandosi ad un episodio non reale, ma verosimile, della storia del movimento operaio degli Stati Uniti

In Italia, nel secondo dopoguerra, la giornata internazionale della donna fu ripresa e rilanciata dall’UDI (Unione Donne Italiane) associando nel contempo alla data dell’8 marzo l’ormai tradizionale fiore della mimosa.

La strage della fabbrica Cotton (New York)

In Italia è molto diffusa una leggenda metropolitana che fa risalire l’origine della festa ad un grave fatto di cronaca avvenuto negli Stati Uniti, l’incendio della fabbrica Cotton a New York nel 1908. Alcuni giorni prima dell’8 marzo, le operaie dell’industria tessile Cotton iniziarono a scioperare per protestare contro le condizioni in cui erano costrette a lavorare. Lo sciopero proseguì per diversi giorni finché l’8 marzo Mr. Johnson, il proprietario della fabbrica, bloccò tutte le vie di uscita. Poi allo stabilimento venne appiccato il fuoco (alcune fonti parlano di un incendio accidentale). Le 129 operaie prigioniere all’interno non ebbero scampo.

Questa storia è in realtà un adattamento, fatto a fini propagandistici dai movimenti di sinistra, di un fatto realmente accaduto ma con tempi e modalità leggermente diverse. L’l’incendio in questione avvenne nel 1911 (quindi dopo, e non prima della tradizionale data di nascita della festa, il 1910), a New York, nella Triangle Shirtwaist Company. Le lavoratrici non erano in sciopero, ma erano state protagoniste di una importante mobilitazione, durata quattro mesi, nel 1909. L’incendio, per quanto le condizioni di sicurezza del luogo di lavoro abbiano contribuito non poco al disastro, non fu doloso. Le vittime furono oltre 140, ma non furono tutte donne, anche se per il tipo di fabbrica erano la maggior parte. I proprietari della fabbrica si chiamavano Max Blanck e Isaac Harris, vennero prosciolti nel processo penale ma persero una causa civile.

Fonte http://ita.anarchopedia.org/L’origine_storica_dell’8_marzo

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Batteri su meteorite marziano

 Il meteorite ALH84001 fu ritrovato nel 1984 dalla ricercatrice Roberta Score che faceva parte di una spedizione della ANSMET (Antartic Search for Meteorites). ALH84001 fu chiamato così in quanto ritrovato sulle Allan Hills in Antartide; 84 sta per l’anno in cui è stato scoperto e 001 in quanto fu il primo meteorite delle Allan Hill ad essere studiato a Houston.
Roberta Score ricorda così l’avvenimento:
“ La mia prima spedizione.. risale appunto al Dicembre 1984 e sarà ben difficile che la possa dimenticare. Da quasi un mese il nostro gruppo di 7 persone lavorava ai piedi delle colline di Allan Hill ed i risultati fino ad allora raggiunti erano stati eccellenti: basti dire che il nostro bottino superava ormai i 100 nuovi esemplari di meteoriti…lo spettacolo che si apri’ ai nostri occhi quel mezzogiorno del 27 Dicembre’84 era davvero speciale: ci trovammo infatti di fronte ad un incredibile sistema di guglie e colline alte alcuni metri che il gelido vento antartico aveva scolpito nel ghiaccio con un processo non dissimile a quanto succede nei deserti di sabbia. Lo spettacolo era tanto affascinante che ci fermammo un’ora ad esplorare la zona: fu in questa occasione che i miei occhi cascarono su una roccia completamente diversa da tutte quelle che avevamo raccolto finora.”


ALH84001 appena ritrovato aveva un peso approssimativo di 2 kg e misurava 17×9.5×6.5 cm.

L’oggetto era chiaramente un meteorite e dalle analisi effettuate fu stabilito che avesse un’età di 4.5 miliardi di anni. Si credette quindi che fosse una diogenite, ovvero un tipo di meteoriti che si pensa provengano dall’asteroide Vesta, anche se vi era la presenza di carbonati, sostanze non presenti nelle diogeniti.
Ulteriori analisi portarono all’evidenza che vi era la presenza di Ferro altamente ossidato (Fe 3+. Tale ossido non poteva essersi formato in ambienti privi di ossigeno e quindi era da escludere che potesse essere una diogenite. Le analisi si spostarono quindi sui Solfuri e quindi si noto che mentre le diogeniti contengono dei solfuri a bassa ossidazione FeS, ALH84001 conteneva solo FeS2 ovvero solfuro di Ferro ad alto grado di ossidazione.
Solo un’altra categoria di meteoriti presentano un’alta concentrazione di FeS2, ovvero i meteoriti SNC di origine marziana; ALH84001 è quindi probabilmente di origine marziana.
Il Nome SNC deriva dalla località in cui tali meteoriti furono inizialmente ritrovate. I posti erano Shergotty India 1985, Nakhla – Egitto 1911 e Chassigny Francia 1815.
Una caratteristica comune era la loro natura vulcanica ed un’età più recente rispetto ad altri meteoriti.
Questi fattori hanno portato alla conclusione che queste potevano appartenere solo alla Terra, Venere o Marte. Escludendo la Terra e Venere a causa della sua gravità e la presenza di un’atmosfera più’ consistente, il candidato più vicino rimaneva Marte anche per le sue minori dimensioni e minore gravità.
Considerando gli effetti dell’impatto di un corpo celeste sul pianeta, i minerali costituenti i frammenti avrebbero subito un processo di vetrificazione che si accorda con l’altra caratteristica comune delle SNC, ovvero di essere le più vetrificate di tutte quelle conosciute.
Un metodo per datare la formazione vetrosa è quello in cui si misura il gas rilasciato dai frammenti vetrosi riscaldandoli; uno degli isotopi del gas argon ( 40Ar ) è il prodotto del decadimento del potassio 40 ( 40K ) e, nella tecnica di datazione radiometrica, la sua misura è essenziale per stimare l’età di formazione della fase vetrosa e dunque il tempo al quale avvenne l’impatto meteorico che diede origine al meteorite. A seguito dell’analisi si arrivo’ ad una data che portava a 6 miliardi di anni.
La misura ricavata non poteva essere reale. Ma l’anomalia e’ spiegabile se la fase vetrosa conteneva del gas 40Ar all’interno che non era dovuto al solo decadimento del potassio 40. Questo gas poteva essere rimasto intrappolato nella meteorite durante la fase di formazione del vetro, presumibilmente dall’atmosfera del pianeta (o asteroide) da cui venne generato. Successivamente , analizzando gli altri gas intrappolati nel vetro della meteorite, si arrivo’ alla conclusione che la loro composizione era identica a quella presente nell’atmosfera marziana così come dai dati forniti dalle sonde Viking.
In seguito furono effettuate analisi analoghe ad altre SNC ed i risultati confermarono i risultati precedenti. Ciò’ conferma maggiormente che le SNC provengono da Marte a seguito di collisioni di corpi celesti sulla sua superficie.


Il meteorite Alan Hills A81005 rinvenuto in Antartide nel 2001, durante una spedizione finanziata dal “National Science Foundation” e dalla NASA allo scopo di cercare indizi sulle origini del Sistema Solare e la possibile presenza di vita su Marte.

Da altre analisi su ALH84001 è risultata una misurazione di un rapporto Xeno129/Xeno132=2,4, identico a quello dell’atmosfera marziana.
Studi basati su gas nobili come l’Argo, hanno portato alla conclusione che Il distacco del meteorite da Marte sembra essere avvenuto circa 17 milioni di anni fa a seguito dell’impatto di un asteroide con il pianeta.
C’e’ chi sostiene di aver probabilmente individuato anche il cratere.
Considerando che il cratere doveva essere causato da un asteroide che impattò a forte inclinazione, che il territorio dovesse essere molto antico ed inoltre interessato dalla presenza di acqua (a causa della presenza dei carbonati), le indagini hanno portato la ricercatrice Nadine Barlow ad individuare nel cratere di 11,3×9 Km in Hesperia Planitia (12°S e 243° Ovest) il possibile punto di impatto.
Ma i carbonati presenti all’interno di ALH84001 portarono ad altre scoperte.
All’interno di questi , sono state scoperte grosse quantità di idrocarburi aromatici policiclici (PAH).
Questi possono esser derivati dalla decomposizione di molecole organiche , ma anche dalla combustione di prodotti petroliferi (origine terrestre) o addirittura far parte di quella categoria di idrocarburi che sono stati ritrovati anche nelle polveri cosmiche.


I due crateri candidati come luogo di origine di ALH84001
Ulteriori ricerche effettuate da E.K.Gibson e Kathie L. Thomas-Keprta sui carbonati portarono alla scoperta di strutture ovoidali allungate fino ad ora mai riscontrate in altri meteoriti e che assomigliano moltissimo a batteri fossili.

  

Attualmente vi sono varie diatribe tra i sostenitori della presenza dei batteri fossili e chi invece sostiene che si tratta di un artefatto e che ciò che sembrano essere colonie di batteri altro non siano che lamelle di cristalli di pirosseno (la base mineralogica del meteorite) il cui orientamento potrebbe essere collegato a qualcuno dei tanti fenomeni di shock da impatto subiti dal meteorite durante la sua storia geologica (J.P. Bradley Georgia Institute of Technology).
Le prove a sostegno che si tratti di batteri fossili sembrano più’ consistenti , dato che sembra siano stati riscontrati frammenti di una pellicola carboniosa all’interno di parecchi granuli di carbonati. E sulla Terra pellicole di questo tipo, denominate Biofilm, sono secrezioni tipiche del metabolismo batterico.


 

A conferma di ciò che si è detto il sito americano specializzato in attività spaziali Spaceflight Now ha riportato la notizia, in via di pubblicazione sulla rivista scientifica Geochimica et Cosmochimica Acta, secondo la quale “il meteorite scoperto in Antartide nel 1992, che pare essersi staccato da Marte a causa dell’impatto con un asteroide e, dopo aver gironzolato per l’universo all’incirca sedici milioni di anni, , ha colpito la Terra tredicimila anni fa,avrebbe tracce fossili di microrganismi vissuti sul pianeta rosso “.

A fare l’importante scoperta è stato il gruppo coordinato da Kathie Thomas Keprta del Johnson Space Center della Nasa che, grazie a un microscopio elettronico ad alta risoluzione, ha analizzato i dischi di carbonato e i piccolissimi cristalli di magnetite presenti all’interno del meteorite. I batteri fossili sono racchiusi in cristalli di magnetite, prodotti dagli stessi batteri.


“È una prova molto forte di vita su Marte,” dice David Mackay del Nasa Johnson Space Center, che è stato tra i primi a studiare il meteorite al tempo della sua scoperta nel 1984. In base a quanto riportato dal sito Spaceflight Now, la Nasa parlerà dell’importante scoperta nei prossimi giorni. E guardando con attenzione le foto dei batteri, sembrerebbero anche di colore verde…

    

  

 

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