Come studiare materiali nuovi quasi-cristallo: esperimento spazio tetradimensionale

Fonte - ANSA - Come studiare i nuovi materiali quasi-cristallo attraverso la simulazione della spazio tetradimensionale ottenuto da esperimenti speciali. 

Oggi vorrei parlarvi di un argomento, quello che riguarda la studio dei nuovi materiali quasi-cristallo, che grazie a degli esperimenti decisamente speciali si è potuto analizzare un fenomeno molto interessante:

Come studiare materiali nuovi quasi-cristallo: esperimento spazio tetradimensionale

il comportamento degli atomi e delle particelle di luce all'interno di uno spazio tetradimensionale creato in laboratorio!

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Ottenuta prima impronta HD particella antimateria

Questa nuova idea che ha permesso di studiare i materiali quasi-cristallo è stata una vera e prorpia rivoluzione nel campo della ricerca, tanto da essere premiata con il Nobel.

Fig.1

I risultati degli esperimenti che hanno consentito la creazione di una spzio a 4 dimensioni, sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature, dove sono stati descritti gli esperimenti che sono stati condotti dall'Istituto tedesco Max-Planck per l'ottica quantistica e dall'americana Pennsylbania State University:

ma va detto che anche l'Italia ha preso parte a questi esperimenti con Hanna Price, una ricercatrice che lavora presso il CNR e l'Università di Trento!

Fig.2

Solitamente per 4 dimensione s'intende il tempo, ma nella fattispecie si èc ercato di immaginarla come fosse una ulteriore dimensione dello spazio:

infatti alcune teoria ne ipotizzano l'esistenza di altre dimensioni oltre alle 3 dimensioni conosciute dal nostro mondo!

A tal proposito la ricercatrice italiana Price ha dichiarato all'ANSA che:

''Le leggi della fisica avrebbero nuove conseguenze se vivessimo in un mondo cosi'? Puo' sembrare fantascienza, ma sono domande che iniziamo ad esplorare sperimentalmente''.

Per esplorare questa fisica, viene utilizzato un trucco intelligente:

''immaginiamo che ci sia un palazzo e vogliamo sapere quante stanze abbia. Potremmo prendere la planimetria per ogni piano e contare le stanze su tutti i piani. E' cioè possibile utilizzare molte sezioni bidimensionali (le planimetrie) per ricostruire le proprieta' dell'oggetto tridimensionale (l'edificio)''.

In modo simile, ''i nuovi esperimenti guardano molte fette bidimensionali, corrispondenti a molte istantanee di atomi o particelle della luce mentre si muovono in sistemi speciali, e ricostruiscono un effetto fisico quadridimensionale''.

Fig.3

Si tratta di un vero e proprio sogno per i fisici questo incredibile risultato, pèerchè consente di studiare i nuovi materiali allo stesso dei quasi-cristallo:

''la loro struttura vista da vicino sembra perfetta, ma da lontano e' disordinata, come se avesse proiezioni in altre dimensioni'', ha rilevato il fisico Eugenio del Re, esperto di fotonica dell'universita' Sapienza di Roma.

''Se riuscissimo a riprodurre questi effetti anche in altri materiali - ha concluso - otterremmo nuovi dispositivi, per esempio per le tecnologie fotoniche che sfruttano le particelle della luce, come circuiti per il calcolo ottico piu' efficaci e nuovi dispositivi ottici per le telecomunicazioni''.

Fonte: ANSA

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Nuovi materiali stravolgono leggi della fisica: metamorfosi della materia

Nuovi materiali, ovvero sia la nuova frontiera che sta percorrendo la fisica moderna, sconosciuti fino ad una quarantine di anni fa, il cui segreto sta tutto nel disordine della loro particolare metamorfosi. 

La fisica, cosi come la intendiamo oggi giorno noi, basata sulle sue leggi che da secoli la sostengono, appare in notevole disagio di fronte alla struttura della materia che compone i nuovi materiali:

Nuovi materiali stravolgono leggi della fisica: metamorfosi della materia

Quello esplorato dai vincitori del Nobel per la Fisica 2016, David Thouless, Michael Kosterlitz e Duncan Haldane, e' un mondo sconosciuto fino a una quarantina di anni fa, nel quale e' possibile incontrare stati della materia piu' bizzarri e inconsueti, profondamente diversi da quelli che ci sono piu' familiari, come quelli tipici di gas, liquidi e solidi.

Le ricerche di questi pionieri dell'esplorazione della materia hanno dimostrato che ci sono casi in cui le leggi della fisica classica non valgono piu', aprendo la strada alla ricerca di nuovi stati insoliti della materia e alla messa a punto di nuovi materiali.

David Thouless, Michael Kosterlitz e Duncan Haldane

Il vapore acqueo, la pioggia o un cubetto di ghiaccio, per esempio, si comportano secondo le regole previste dalla fisica classica.

Ma le cose cambiano drasticamente quando la materia si avvicina a temperature molto basse, prossime allo zero assoluto, ossia a meno 273 gradi.

In condizioni estreme come queste la materia comincia a comportarsi in modo nuovo e le regole alle quali obbedisce sono quelle bizzarre della fisica quantistica, che governano il mondo dell'infinitamente piccolo.

Probabilmente il piu' noto di questo stati inusuali della materia e' la superconduttivita', ossia l'estrema facilita' con cui alcuni materiali vengono attraversati dalla corrente elettrica senza opporre resistenza. 

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Un materiale trasparente che ferma i proiettili

Un materiale trasparente, talmente resistente e forte da essere in grado anche di fermare i proiettili che hanno una velocità di 350 metri al secondo: poliuretano in copolimero a blocchi!

Un materiale trasparente e cosi resistente in grado di assorbire anche l'urto che viene generato da un proiettile alla velocità di 350 metri al secondo:

Un materiale trasparente che ferma i proiettili

Si tratta del poliuretano in copolimero a blocchi che è talmente resistente da essere usato come barriere per i proiettili che sfrecciano alla velocità di 350 metri al secondo con uno strato di poco più di 3 centimetri!

Solitamente questo tipo di materiale, non viene usato comunemente, bensì trova applicazioni in occasioni che riguardano personaggi di una importanza rilevante, come l'auto presidenziale che potrebbe essere oggetto di attentati.

Il poliuretano in colpolimero a blocchi è un materiale la cui proprietà include la capacità di richiudersi nel punto di entrata di un determinato oggetto, fondendosi nel momento in cui entra in contatto con il proiettile a tutta velocità.

Sembrerebbe che questa proprietà abbia un ruolo fondamentale nel fermare il proiettile, assorbendo e disperdendo tutta l'energia erogata dallo stesso!

Successivamente allì'impatto, il poliuretano in copolimero a blocchi si richiude, otturando il foro che il proiettile aveva generato all'impatto.

La sequenza di eventi che abbiamo appena descritto, è stata spiegata soltanto in tempi recenti da Ned Thomas, un professore di ingegneria presso l'Università di Houston, attraverso un microscopio elettronico.

Inoltre, il materiale trasperante oggetto del nostro post, trova impiego anche per realizzare vetri protettivi e giubbotti antiproiettile ed addirittura per rivestire la parte esterna dei veicoli spaziali e dei satelliti!

Infatti, grazie a questo rivestimento, sia i satelliti che i veicoli spaziali, sono sogetti a continui urti di detriti che vagano nello spazio oltre che altri oggetti che sarebbero in grado di danneggiare seriamente il rivestimento.

Fonte: Science

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Materiali che cambieranno il mondo: Ferrofluidi

Materiali che cambieranno il mondo che ci circonda, ferrofluidi ovvero sia fluidi mutaforma in grado di cambiare la normale terapia contro il cancro!

Materiali che rivoluzioneranno il mondo, almeno cosi come abbiamo imparato a conoscerlo dopo secoli di esistenza ed evoluzione:

Materiali che cambieranno il mondo: Ferrofluidi

Se dovessimo costruire nella vita vera un Terminator T-1000 robot assassino mutaforma, il primo materiale da prendere in cosiderazione, sarebbe certamente un ferrofluido!

Proprio come il T-1000 robot di Terminator 2, i ferrofluidi sono materiali di metallo liquido capaci di cambiare forma e struttura.
Le loro proprietà sono dovute al fatto che contengono particelle microscopiche di magnetite, ematite e qualche altro composto contenente ferro, disperse in un fluido.

Ciò fa si che il liquido assuma un carattere magnetico, il che permette di fargli assumere le forme che vogliamo!

I ferrofluidi sono entrati dell'uso quotidiano, mantenuti in posizione da magneti, che formano un sigillo liquido attrono ai dischi fissi in rotazione dei computer:

cosi viene impedito alle impurità di penetrare a di fare sparire i file che si trovano archiviati al suo interno.

Si usano anche negli altoparlanti, ma hanno potenzialità molto più importanti, come ade esempio quelle che hanno indotto la NASA a compiere esperimenti.

Si tratta di esperimenti che la NASA sta compiendo alfine di controllare l'assetto dei veicoli spaziali, mentre secondo un gruppo di ricercatori canadesi potrebbero essere la nuova generazione di specchi per telescopi.

Una delle più imoprtanti aree di impiego potenziale è rappresentato dalla medicina, come testimonia l'attività di ricerca che è stata effettuata presso il Virginia Tech negli USA:

i ricercatori stanno infatti studiando l'uso di un ferrofluido contenente nanoparticelle di ossido di ferro per le terapia contro il cancro!

Si userebbero magneti per dirigere il fluido verso un tumore per poi applicare un campo magnetico oscillante in modo tale che il ferrofluido vibrerebbe dando vita a  calore che ucciderebbe le cellule cancerogene.

Fonte: Science

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