Batterie grandi quanto un granello di sabbia prodotte da stampanti 3D

Il futuro è sempre di più alle porte e quello che sembrava fino a ieri solo fantascienza entra a far parte delle nostre vite. Un team di ricercatori di due università americane la Harvard University e la University of Illinois sono riusciti a costruire delle microbatterie grandi quanto granelli di sabbia e in grado di mantenere tanta energia quanto una normale batteria agli ioni di litio, le stesse che possiamo trovare nei comuni cellulari.

Ingrandimentp che mostra gli elettrodi che sono stati stampati strato su strato
(Ke Sun, Teng-cantare Wei, Jennifer Lewis, Shen J. Dillon)

Ancora più straordinario è il fatto che per la creazione di questi minuscoli oggetti sia stata utilizzata una stampante 3D.

A differenza di una stampante a getto d’inchiostro che eroga gocce di inchiostro su carta, gli inchiostri utilizzati, sono fabbricati per uscire dalla bocchetta dell’erogatore allo stesso modo di un dentifricio che esce da un tubetto e subito si indurisce in strati sottili. L’anodo stampato contiene nanoparticelle di un composto di ossido di litio metallo che forniscono le proprietà elettrochimiche appropriate.

Queste tecnologie aprono possibilità nuove per la miniaturizzazione di tutti i tipi di dispositivi, sia in campi delicati come quello medico ma anche in campi meno tecnici e non medici, da anni infatti ormai avanzano gli studi sulla creazione di oggetti e robot microscopici la cui diffusione pratica è stata limitata dall’assenza di una fonte di energia di pari grandezza, ma a quanto pare, grazie a questo studio le cose stanno per cambiare.

Catturate per la prima volta le foto di molecole prima e dopo una reazione

Più o meno tutti noi ricordiamo quello che ci hanno insegnato a scuola riguardo le molecole,  una molecola è la più piccola particella di una sostanza che conserva tutte le proprietà chimiche risultanti dalla creazione di un legame di due o più atomi. Una molecola non è visibile a occhio nudo, semplicemente perchè è troppo piccola per essere osservata dal nostro occhio, si parla infatti di dimensioni a livello di nanometri (nm). Per fare un paragone rispetto alle misure con cui siamo abituati a interagire nella nostra vita di tutti i giorni pensate che 1 metro corrisponde a 1 miliardo di nanometri.

Pochi giorni fa, ricercatori dell’università di Berkeley (Università della California) hanno rilasciato un comunicato sorprendente, pubblicando online immagini dei legami chimici tra gli atomi che raffigurano chiaramente come la struttura di una molecola si modifica durante una reazione.

Molecola reagente e prodotto della reazione, immagine di una molecola prima e dopo la reazione.

In basso nella foto riconoscerete il disegno, il diagramma tipico di una rappresentazione molecolare e subito in alto l’immagine ottenuta dai ricercatori. E’ sorprendente notare la somiglianza tra la rappresentazione del diagramma e la realtà registrata in queste foto.

L’immagine è stata ottenuta utilizzando uno strumento chiamato AMF, un microscopio a forza atomica ad assenza di contatto dinamico. Se volete approfondire e capire come funziona tale strumentazione, vi consiglio vivamente la lettura di uno post molto chiaro scritto dalla dottoressa Chiara Manfredotti e che trovate a questo indirizzo

http://reazionidiclasse.linxedizioni.it/2013/02/08/il-microscopio-a-forza-atomica/

è disponibile inoltre sempre riguardo i microscopi atomici, un libro dal titolo: “Fondamenti di microscopia a scansione di sonda” ben 95 pagine in PDF  tradotto in italiano, scaricabile al seguente indirizzo

http://www.padova.infm.it/torzo/Fondamenti_SPM.pdf

Buono studio e buona lettura :-)

Bibliografia:

http://newscenter.berkeley.edu/2013/05/30/scientists-capture-first-images-of-molecules-before-and-after-reaction/

http://it.wikipedia.org/wiki/Microscopio_a_forza_atomica

http://www.verascienza.com/elettrone-realizzata-la-prima-foto-di-elettro/

Che cosa sono le nanotecnologie? Scopritelo al NanotechFestival ad Ivrea dal 19/21 aprile 2012.

La nanotecnologia è la scienza che si basa sulla comprensione e la conoscenza approfondita delle proprietà della materia su scala nanometrica ovvero su grandezze dell’ordine di un nanometro (indicato con la sigla nm è uguale a un miliardesimo di metro) che più o meno corrisponde alla lunghezza di una piccola molecola.

Buona scienza a tutti!

Sviluppato il primo nano-dispositivo autoalimentato in grado di trasmettere dati su lunghe distanze.

Il futuro è più vicino di quanto noi stessi possiamo minimamente pensare. Nel nostro mondo sempre più invaso da dispositivi elettronici, uno dei problemi fondamentali è trovare l’energia necessaria al loro funzionamento. Solitamente le soluzioni adottate sono l’uso di batterie più o meno grandi e di potenza variabile, oppure quando il dispositivo ha bisogno di poca energia per funzionare si ricorre a piccoli panneli solari. Una delle ultime ricerche dette di frontiera, riguarda lo sviluppo relativamente nuovo nel panorama del mondo scientifico, dell’ Energy harvesting. Quello che si vuole riuscire a fare è incanalare l’energia dell’ambiente in cui s trova il dispositivo, energia che è presente sotto le più varie forme, in una unica forma adatta al funzionamento del dispositivo stesso.


Foto di un nanogeneratore (Credit: Zhong Lin Wang, Ph.D., Georgia Institute of Technology)

Pensate ai mille usi che potrebbero avere piccoli dispositivi elettronici che funzionano senza batterie, con piccole quantità di elettricità che può essere raccolta ad esempio dalle pulsazione di un vaso sanguigno, dai movimenti che effettua una persona che cammina e dalle miriadi fonti di energia che a volte sembrano trascurabili e che si disperdono, pensate ad esempio all’energia termica. La notizia pubblicata qualche giorno fa riguarda la verifica della realizzazione di un nano-dispositivo autoalimentato in grado di trasmettere dati su lunghe distanze. Il termine ‘nano’ sta ad indicare grandezze dell’ordine di 10 elevato alla -9 metri che equivale a grandezze di un milardesimo di metro o a un milionesimo di millimetro.

Il dispositivo consiste in un nano-generatore che produce energia elettrica da vibrazioni meccaniche, un condensatore per immagazzinare l’energia, un sensore e un trasmettitore radio simili a quelli utilizzati nella produzione delle cuffie per telefono cellulare Bluetooth. I dati trasmessi con questo sistema potrebbero essere rilevati da una normale radio entro 30 metri.

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Il prototipo di un sistema integrato autoalimentato da un nanogeneratore. (Credit: ACS)

I campi di applicazione sembrano futuristici e quasi fantascietifici, per esempio potranno essere costruiti minuscoli sensori medici impiantabili negli esseri umani e che saranno in grado di comunicare informazioni sullo stato di salute dei pazienti, telecamere di sorveglianza , oggetti di elettronica indossabili.Questi ed altri dispositivi che ancora al momento non possiamo nemmeno immaginare saranno tutti accomunati dal fatto di riuscire a funzionare in modo indipendente, senza batterie e con energia presa dall’ambiente circostante.

Bibliografia:

http://dx.doi.org/10.1021/nl201505c

http://inhabitat.com/energy-scavenging-wireless-nano-devices-could-provide-battery-free-sensors/

http://gizmodo.com/5812865/nanogenerators-could-power-a-bluetooth-headset-with-your-pulse

http://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110615103042.htm

Oggi google e la scienza festeggiano il compleanno del fullerene, ma di cosa si tratta?

Oggi 4 Settembre 2010 Google come ormai da tradizione in eventi speciali, ha cambiato il suo logo inserendo una animazione dedicata al Fullerene, oggi infatti è la ricorrenza della sua scoperta ad opera di Harold Kroto e da altri due scienziati, Robert Curl e Richard Smalley.

Il fullerene cilindrico è altresì noto come buckytube o nanotubo. Le molecole di fullerene sono generalmente stabili a temperatura e pressione ambiente, nonostante siano energeticamente sfavorite rispetto ad altri allotropi del carbonio, quali la grafite e il diamante.

Perchè è così importante? La sua struttura a gabbia lo rende particolarmente interessante per “intrappolare” molecole più piccole e inoltre come già detto la sua struttura è particolarmente stabile. Questo l’ha reso particolarmente adatto ad essere utilizzato nell’ambito delle nanotecnologie.

Bibliografia:

http://www.nanotecnologia.mobi/2010/08/il-fullerene.html
commons.wikimedia.org/wiki/File:Fullerene.png
http://www.bottigliedileida.net/etichetta/fullerene/