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lunedì 30 maggio 2016

GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: Energia pulita dalla “fotosintesi inversa” / Clean...

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Energia pulita dalla “fotosintesi inversa” / Clean energy from the "reverse photosynthesis"

Energia pulita dalla “fotosintesi inversa” / Clean energy from the "reverse photosynthesis"

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa



Il Sole può essere usato come acceleratore di reazioni chimiche, ''in modo da farle avvenire più velocemente, a temperature più basse e in maniera più efficiente


Il segreto custodito dalle piante – cioè la capacità di utilizzare sostanze a basso contenuto energetico facilmente reperibili (anidride carbonica e acqua) e di  trasformarle in sostanze ad alto contenuto energetico – è ormai stato studiato e capito perfettamente dalla scienza, che però non è ancora riuscita a imitarlo per produrre combustibili artificiali mediante la conversione diretta dell’energia solare. La fotosintesi artificiale resta infatti ancora una delle sfide scientifiche più ambite per far fronte alla crisi energetica e climatica.
Di recente, però,  all’Università di Copenhagen hanno scoperto in un processo esattamente opposto al ciclo delle piante – che loro definiscono “fotosintesi inversa” in un articolo da poco pubblicato sulla rivista Nature Communications –  la luce del Sole può distruggere la biomassa, producendo biocarburanti e sostanze chimiche per materie plastiche in modo molto più rapido e pulito.
La  fotosintesi inversa, che viene già usata in natura da batteri e funghi per digerire le piante, può quindi avere una portata rivoluzionaria per la produzione industriale. La “chiave” di questa reazione sta in una particolare classe di enzimi naturali, chiamati monossigenasi, che sono già usati nella produzione di biocarburanti e che possono moltiplicare la loro efficienza se illuminati dal Sole. L’espressione fotosintesi inversa nasce proprio dal fatto che questi enzimi usano l’ossigeno atmosferico e l’energia solare catturata dalla clorofilla ”per rompere i legami chimici all’interno delle biomasse, invece che costruirli producendo ossigeno come accade nella fotosintesi classica”, spiega il ricercatore Klaus Benedikt Mollers.
”E’ sempre stata sotto il nostro naso, ma nessuno ci ha mai fatto caso” – ha spiegato il coordinatore dello studio, Claus Felby -. La fotosintesi non serve solo a far crescere le piante, ma gli stessi principi – sottolinea – possono essere sfruttati per rompere la biomassa permettendo il rilascio di particolari sostanze”. In altre parole, il Sole può essere usato come acceleratore di reazioni chimiche, ”in modo da farle avvenire più velocemente, a temperature più basse e in maniera più efficiente. Alcune reazioni che attualmente impiegano 24 ore per avvenire – afferma il ricercatore David Cannella – potrebbero essere ottenute in soli 10 minuti usando il sole”. Il che significa poter avere una produzione più veloce, a temperature più basse e una maggiore efficienza energetica della fabbricazione su scala industriale.

ENGLISH

 The Sun can be used as an accelerator of chemical reactions, '' so that they take place more quickly, at lower temperatures and more efficiently

The guarded secret from plants - that is, the ability to use low energy content easily available substances (carbon dioxide and water) and turn them into high-energy substances - has now been studied and fully understood by science, but has not yet succeeded to imitate him to produce artificial fuels through direct conversion of solar energy. Artificial photosynthesis is indeed still one of the top scientific challenges to address the energy and climate crisis.

Recently, however, the University of Copenhagen have discovered in an exactly opposite process to the plant cycle - which they call "reverse photosynthesis" in an article recently published in the journal Nature Communications - the sunlight can destroy the biomass, producing biofuels and chemicals for plastic materials in a much more rapid and clean.

The inverse photosynthesis, which is already used in nature by bacteria and fungi to digest the plants, can therefore have a revolutionary significance for industrial production. The "key" for this reaction is in a particular class of natural enzymes, called monooxygenases, which are already used in the production of biofuels and that can multiply their efficiency if illuminated by the sun. The inverse photosynthesis expression comes from the fact that these enzymes use atmospheric oxygen and solar energy captured by chlorophyll "to break chemical bonds within the biomass, instead of building them producing oxygen as in classical photosynthesis," says researcher Klaus Benedikt Mollers.

"It 's always been under our noses, but no one ever paid much attention" - said the coordinator of the study, Claus Felby -. Photosynthesis is not just to grow plants, but the same principles - he said - can be exploited to break the biomass allowing the release of specific substances. " In other words, the sun can be used as an accelerator of chemical reactions, "so that they take place more quickly, at lower temperatures and more efficiently. Some reactions which currently takes 24 hours to take place - says researcher David Cannella - could be obtained in just 10 minutes using the sun ". Which means to have a quicker production, at lower temperatures and greater energy efficiency of the production on an industrial scale.

Da:
http://nova.ilsole24ore.com/frontiere/energia-pulita-dalla-fotosintesi-inversa/

GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: A Stethoscope for Knees to Detect Injury, Measure ...

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A Stethoscope for Knees to Detect Injury, Measure Recovery / Un stetoscopio per le ginocchia per rilevarne danni, per l'azione di recupero

A Stethoscope for Knees to Detect Injury, Measure Recovery / Un stetoscopio per le ginocchia per rilevarne danni, per l'azione di recupero.

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

knee-microphone

Those crackling sounds of knees in the morning may sound scary, but there’s constant noise coming out of moving joints that we just don’t hear. Normal sounds may indicate healthy knees while unusual ones may point to something not quite right. Researchers at Georgia Tech are now investigating a sort of stethoscope for the knees, consisting of microphones and a film-based vibration sensor, stuck to the leg that listen for and interpret the sounds coming from within.
The team has already identified some characteristics of healthy knees compared to injured ones. There’s more consistency in sounds coming from healthy knees, for example.
This research was funded by DARPA, the military’s research funding agency, with the hopes of developing a way to detect injuries in soldiers early before more damage is developed. Moreover, post-op monitoring would be improved if there were a cheap and easy way of assessing progress besides MRI scans.
In the below video provided by Georgia Tech you’ll hear the seemingly violent nature of moving knees, the crepitus of joints:
Nel video qui sotto fornito da Georgia Tech si sente la natura apparentemente violenta delle ginocchia in movimento, il crepitio delle articolazioni:

ITALIANO
 Possono sembrare spaventoso udire i suoni scoppientanti dalle ginocchia di mattina, ma non c'è rumore costante uscente dalle articolazioni. I suoni normali possono indicare le ginocchia sane mentre quelli insoliti possono indicare che c'è qualcosa che non va. I ricercatori della Georgia Tech stanno ora indagando una sorta di stetoscopio per le ginocchia, costituita da microfoni e un sensore di vibrazione a pellicola, attaccato alla gamba che ascolta e interpreta i suoni provenienti dall'interno.

Il team ha già identificato alcune caratteristiche delle ginocchia sane rispetto a quelle danneggiate. C'è  più coerenza nei suoni provenienti da ginocchia sane, per esempio.

Questa ricerca è stata finanziata dalla DARPA, l'agenzia di ricerca di finanziamento dei militari, con la speranza di sviluppare un modo per rilevare lesioni in soldati presto prima che altri danni si possano sviluppare. Inoltre, il monitoraggio post-operatorio dovrebbe essere migliorato se ci fosse un modo economico e semplice per valutare i progressi oltre la risonanza magnetica.


da: http://www.medgadget.com/2016/05/a-stethoscope-knees-to-detect-injury-measure-recovery.html

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GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 co...: Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 consentirà alla Ferrari di tornare a vincere stabilmente le gare automobilistiche in formula...

Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 consentirà alla Ferrari di tornare a vincere stabilmente le gare automobilistiche in formula 1 / The patent process ENEA RM2012A000637 allows Ferrari to return to a stable win motor racing in Formula 1 / Le processus de brevet ENEA RM2012A000637 permet Ferrari de revenir à une course automobile victoire stable en Formule 1 / Die Patent-Prozess ENEA RM2012A000637 ermöglicht Ferrari in der Formel 1 zu einem stabilen Gewinn Rennsport zurückzukehren / El proceso de patente ENEA RM2012A000637 permite Ferrari para volver a una victoria de las carreras de motor estable en la Fórmula 1 / O processo de patente ENEA RM2012A000637 permite Ferrari para voltar a uma corrida de vitória do motor estável na Fórmula 1 / Патент процесс ЭНЕА RM2012A000637 позволяет Ferrari, чтобы вернуться к стабильной выигрыш автогонках в Формуле-1 / 该专利的过程ENEA RM2012A000637让法拉利恢复到稳定的双赢赛车在F1 / 特許プロセスENEA RM2012A000637はフェラーリフォーミュラ1で安定した勝利のモーターレースに復帰することができます

Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 consentirà alla Ferrari di tornare a vincere stabilmente le gare automobilistiche in formula 1 / The patent process ENEA RM2012A000637 allows Ferrari to return to a stable win motor racing in Formula 1 / Le processus de brevet ENEA RM2012A000637 permet Ferrari de revenir à une course automobile victoire stable en Formule 1 / Die Patent-Prozess ENEA RM2012A000637 ermöglicht Ferrari in der Formel 1 zu einem stabilen Gewinn Rennsport zurückzukehren / El proceso de patente ENEA RM2012A000637 permite Ferrari para volver a una victoria de las carreras de motor estable en la Fórmula 1 / O processo de patente ENEA RM2012A000637 permite Ferrari para voltar a uma corrida de vitória do motor estável na Fórmula 1 / Патент процесс ЭНЕА RM2012A000637 позволяет Ferrari, чтобы вернуться к стабильной выигрыш автогонках в Формуле-1 / 该专利的过程ENEA RM2012A000637让法拉利恢复到稳定的双赢赛车在F1 / 特許プロセスENEA RM2012A000637はフェラーリフォーミュラ1で安定した勝利のモーターレースに復帰することができます






Dott. Giuseppe Cotellessa 










Foto F1 2004

Il procedimento del brevetto ENEA RM2012A000637 è in grado di intervenire su ogni aspetto del sistema Ferrari per garantire il ritorno in modo stabile alla vittoria delle auto della Ferrari in formula 1.

The patent process ENEA RM2012A000637 is able to work on every aspect of the Ferrari system to ensure the return permanently to the Ferrari car in Formula 1 victory.

Le processus de brevet ENEA RM2012A000637 est capable de travailler sur tous les aspects du système Ferrari pour assurer le retour de façon permanente à la voiture Ferrari en Formule 1 victoire.

Die Patent-Prozess ENEA RM2012A000637 in der Lage, auf jeden Aspekt des Ferrari-System zu arbeiten, um die Rückkehr dauerhaft mit dem Ferrari in der Formel 1 den Sieg zu sichern.

El proceso de patente ENEA RM2012A000637 es capaz de trabajar en todos los aspectos del sistema de Ferrari para asegurar el retorno de forma permanente al coche de Ferrari en la Fórmula 1 victoria.

O processo de patente ENEA RM2012A000637 é capaz de trabalhar em todos os aspectos do sistema de Ferrari para garantir o retorno permanentemente para o carro da Ferrari na Fórmula 1 vitória.


Патент процесс ЭНЕА RM2012A000637 способен работать на каждом аспекте системы Ferrari, чтобы обеспечить возвращение на постоянной основе к автомобилю Ferrari в Формуле-1 победу.

该专利的过程ENEA RM2012A000637能够在法拉利系统的每个方面长期在F1的胜利努力确保重返法拉利赛车。

特許プロセスENEA RM2012A000637は、式1の勝利でフェラーリの車に永久的に収益を確保するためにフェラーリシステムのあらゆる側面に取り組むことができます。











sabato 28 maggio 2016

venerdì 27 maggio 2016

GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: Energy: from ENEA a record superconductor cable / ...

GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: Energy: from ENEA a record superconductor cable / ...: Energy: from ENEA a record superconductor cable / Energia: da ENEA un cavo superconduttore record  Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotelle...

Energy: from ENEA a record superconductor cable / Energia: da ENEA un cavo superconduttore record

Energy: from ENEA a record superconductor cable / Energia: da ENEA un cavo superconduttore record 


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa

10cavo.jpg




Another step forward in nuclear fusion. An innovative super conductor cable for the reactor DEMO,  designed  by the Superconductivity  team of the ENEA Nuclear Fusion Department, has offered a 30% superior performance compared to ITER superconductors, the experimental facility under construction in France.

Section of the rectangular cable designed for the project DEMO by the Superconductivity team of the ENEA Nuclear Fusion Department, coordinated by the European Consortium EUROfusion and  implemented  with the collaboration of the Italian Companies TRATOS Cavi and CRIOTEC Impianti.
Record performance for the new superconductor cable designed by ENEA for DEMO, the reactor that –once feasibility and cost effectiveness of nuclear fission are demonstrated- it’s going to produce electricity.
The prototype has provided  a 30% superior performance over ITER cables, proving to be able to carry a 82ka(kiloamperes) in a 13T(Tesla) magnetic field up to a 7K (Kelvin) temperature, equal to -266°C.
The rectangular configuration of the new superconductor cable in fact, allows to distribute the huge electromagnetic loads –equal to approximately 100 t per meter of conductor- so as to avoid performance degradation.
The testing of the superconductor characteristics was carried out in Switzerland at the Swiss Plasma Center (SPC) Laboratories that also collaborated to manufacture part of the sample, the thermal treatment and the installation of the equipment.  “With this test-Antonio Della Corte, ENEA Superconductivity Team Leader pointed out- we have demonstrated to be able to design reliable high power superconductive cables having “extreme”characteristics, as required by projects like DEMO”. The prototype of the cable –of a CICC (Cable in Conduit Conductor) type- was developed by the ENEA industrial partners, TRATOS Cavi Spa. and CRIOTEC Impianti Srl.. It’s an example of synergy between public research and private companies, developed as a consequence of the combined experience of ITER and JT- 60SA, the two fusion experiments currently taking place in Europe and Japan respectively- that has  secured Italy contracts worth almost one million euro.
ITALIANO 
Un altro passo in avanti nella fusione nucleare. Un cavo conduttore super-innovativo per il reattore DEMO, progettato dal team di Superconduttività del Dipartimento Nucleare Fusione dell'ENEA, ha offerto una performance superiore del 30% rispetto ai superconduttori di ITER, l'impianto sperimentale in fase di costruzione in Francia.
La sezione del cavo rettangolare progettata per il progetto DEMO da parte del team Superconduttività del Dipartimento Nucleare Fusione ENEA, coordinato dal Consorzio EUROfusion europea e realizzato con la collaborazione delle aziende italiane TRATOS Cavi e CRIOTEC Impianti.

Prestazioni da record per il nuovo cavo superconduttore progettato da ENEA per DEMO, il reattore che -una volta che sono dimostrate la fattibilità e l'efficacia dei costi di produzione da fissione nucleare - sta andando a produrre energia elettrica.

Il prototipo ha fornito una prestazione superiore del 30% su cavi ITER, dimostrando di essere in grado di trasportare un 82ka (chiloampere) in un campo magnetico 13T (Tesla) fino ad una temperatura 7K (Kelvin), pari a -266 ° C.

La configurazione rettangolare del nuovo cavo superconduttore infatti, permette di distribuire gli enormi carichi elettromagnetici - eguali a circa 100 t per metro di conduttore - in modo da evitare il degrado delle prestazioni.

Il test delle caratteristiche superconduttori è stata effettuato in Svizzera dai laboratori Swiss Plasma Center (SPC) che hanno anche collaborato per produrre parte del campione, il trattamento termico e l'installazione dell'apparecchiatura. "Con questo test-Antonio Della Corte, ENEA Superconduttività Team Leader detto- abbiamo dimostrato di essere in grado di progettare cavi superconduttori ad alta potenza affidabili con caratteristiche estreme ", come richiesto da progetti come DEMO". Il prototipo del cavo -di un CICC (via cavo in Conduit Conductor)  è stato sviluppato dai partner industriali ENEA, TRATOS Cavi SpA. e CRIOTEC Impianti Srl .. E 'un esempio di sinergia tra ricerca pubblica e imprese private, sviluppato come conseguenza dell'esperienza combinata di ITER e JT- 60SA, i due esperimenti di fusione attualmente in corso in Europa e in Giappone rispettivamente- che ha assicurato all'Italia contratti per un valore di quasi un milione di euro.
Da: 
http://www.enea.it/en/news/energy-from-enea-a-record-superconductor-cable

giovedì 26 maggio 2016

GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: Freedom of mov...

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New instrument set to boost semiconductor research / Nuovo strumento impostato sulla rivelazione di impulsi di campi magnetici nel campo della ricerca dei semiconduttori

New instrument set to boost semiconductor research / Nuovo strumento impostato sulla rivelazione di impulsi di campi magnetici nel campo della ricerca dei semiconduttori.


Segnalato dal Dott. Giuseppe

 Cotellessa / Reported by Dr. Joseph

 Cotellessa


The magnetic coil at the heart of the system. Credit: S Hammersley, Manchester University

Researchers have developed a table-top instrument that obtains measurements more normally acquired in national high magnetic field laboratories.
The advance means that research into the development of next generation electronic devices employing 2D materials can now be done at most research universities.
Dr Darren Graham and a team of researchers from Manchester University’s Photon Science Institute collaborated with colleagues from Cambridge University and industry partners from Germany to develop the new instrument that overcomes obstacles to the widespread use of a magnetic field technique called cyclotron resonance.
According to the American Institute of Physics, in a magnetic field, charged particles in a material move in circles around magnetic field lines. The orbiting particles interact with light differently depending on properties like their mass, concentration, and on how they move through the material. By shining light on the material in the magnetic field and recording what frequency and how much light is absorbed, scientists can learn about how easily charged particles move.
Some materials require an extremely high magnetic field to get the charged particles to move fast enough to interact with the light, a factor that has hindered the wider uptake of cyclotron resonance.
The new magnet is said to be compact enough for a table-top machine, yet the magnet only generates a field in short pulses that each last for a one hundredth of a second.
“The challenge in doing cyclotron resonance with these pulsed magnets is being able to record your data within the brief time period that the magnet is on,” said Ben Spencer, a post-doctoral research associate at Manchester University’s Photon Science Institute. “The breakthrough we have made is in the measurement technique.”
Spencer and his colleagues used asynchronous optical sampling to increase the number of measurements during one pulse to around 100. Previous experiments with a similar magnet system were limited to four measurements per pulse.
Table-top terahertz cyclotron resonance spectrometer. Credit: S Hammersley, Manchester University
The team worked with researchers from manufacturers Laser Quantum to incorporate lasers into the new instrument, which are more than 10 times quicker than those found in typical ultrafast laser systems.
The “Taccor” lasers they used run at repetition rates of 1 billion cycles per second, more than 10 times higher than the typical repetition rates for ultrafast laser systems, Spencer said. The fast laser allowed data acquisition times on the order of one ten-thousandth of a second, which meant up to a hundred measurements could be taken during the transient magnet pulse.
The team tested their system by measuring the properties of electrons at the interface of the two semiconductors AlGaN and GaN. Such interfaces could form an important part of new, energy-saving transistors.
Ultimately, the team hopes their new instrument could facilitate rapid progress in many areas of semiconductor device development.
“We’re sure that when people realise that we can do such measurements in the lab they will be lining up to use our instrument. We’ve already been contacted by several groups interested in having measurements made on their samples,” Dr Graham said in a statement.
ITALIANO
I ricercatori hanno sviluppato uno strumento da tavolo che ottiene misurazioni più normalmente acquisite nei laboratori di campo magnetico .

L'anticipo significa che la ricerca per lo sviluppo di dispositivi elettronici di nuova generazione che utilizzano materiali 2D può ora essere fatto nella maggior parte delle università di ricerca.

Dr Darren Graham e un team di ricercatori provenienti da Photon Science Institute dell'Università di Manchester hanno collaborato con i colleghi di Cambridge University e partner industriali provenienti dalla Germania per sviluppare il nuovo strumento che supera gli ostacoli alla diffusione di una tecnica di campo magnetico chiamata ciclotrone risonanza.

Secondo l'American Institute of Physics, in un campo magnetico, particelle cariche si muovono in cerchio intorno a linee di campo magnetico. Le particelle che orbitano interagiscono con la luce in modo diverso a seconda della loro massa,  concentrazione, e su come si muovono attraverso il materiale. Con luce interagente sul materiale nel campo magnetico e la registrazione quale frequenza e la quantità di luce assorbita, gli scienziati possono imparare come le particelle cariche facilmente si muovono.

Alcuni materiali richiedono un campo magnetico estremamente alto per ottenere che le particelle cariche si muovano abbastanza velocemente per interagire con la luce, un fattore che ha ostacolato la più ampia diffusione di risonanza ciclotronica.

Il nuovo magnete si dice che sia sufficientemente compatto per una macchina da tavolo, ma il magnete genera solo un campo in brevi impulsi c ogni centesimo di secondo.

"La sfida è di realizzare un ciclotrone di risonanza con questi magneti pulsati che sia in grado di registrare i dati nel breve periodo di tempo che il magnete è attivo", ha detto Ben Spencer, un socio di ricerca post-dottorato presso Photon Science Institute dell'Università di Manchester. "La svolta che abbiamo effetuato è nella tecnica di misurazione."

Spencer e i suoi colleghi hanno utilizzato un campionamento ottico asincrono per aumentare il numero di misurazioni durante un impulso di circa 100. Esperimenti precedenti con un sistema magnetico simile sono stati limitati a quattro misurazioni per impulso.
Il gruppo ha lavorato con ricercatori provenienti da produttori di laser Quantum per incorporare i laser nel nuovo strumento, che sono più di 10 volte più veloci di quelli che si trovano in sistemi laser ultraveloci tipici.

I laser "Taccor" hanno usato per funzionare frequenze di ripetizione di 1 miliardo di cicli al secondo, più di 10 volte superiori ai ratei di ripetizione tipici per sistemi laser ultraveloci, Spencer ha detto. Il laser veloce ha permesso tempi di acquisizione di dati dell'ordine di un decimillesimo di secondo, che significava che fino a cento misure potrebbero essere prese durante l'impulso del magnete transitorio.

Il team ha testato il loro sistema misurando le proprietà degli elettroni all'interfaccia dei due semiconduttori AlGaN e GaN. Tali interfacce potrebbero costituire una parte importante di nuovi transistor a risparmio energetico.

In ultima analisi, il team spera che il loro nuovo strumento potrebbe facilitare rapidi progressi in molte aree di sviluppo dei dispositivi a semiconduttore.

"Siamo sicuri che quando le persone si rendono conto che siamo in grado di fare tali misurazioni in laboratorio saranno in fila per usare il nostro strumento. Siamo già stati contattati da diversi gruppi interessati ad avere misurazioni effettuate sui loro campioni ", ha detto il dottor Graham in un comunicato.
da:
http://www.theengineer.co.uk/new-instrument-set-to-boost-semiconductor-research/?cmpid=tenews_2317255

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GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: Freedom of movement: researchers track proton mobi...: Freedom of movement: researchers track proton mobility to improve conductivity in new material / Libertà di movimento: i ricercatori monito...

Freedom of movement: researchers track proton mobility to improve conductivity in new material / Libertà di movimento: i ricercatori monitorano la mobilità protonica per migliorare la conducibilità in nuovo materiale.

Freedom of movement: researchers track proton mobility to improve conductivity in new material / Libertà di movimento: i ricercatori monitorano la mobilità protonica per migliorare la conducibilità in nuovo materiale. 


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa










Scanning electron microscope image of the seed inside a MOF crystal
More efficient fuel cells for transportation could be developed thanks to efforts to investigate the movement of charge through a new type of material.
Researchers at Manchester and Nottingham Universities have mapped the structure of the material, known as a metal-organic framework, or MOF, and how charge flows through it.
The performance of polymer electrolyte membrane fuel cells, used in transportation, depends on the efficiency of the electrolyte material at their centre, which controls the flow of charge between the positive and negative electrodes.
So researchers are attempting to improve the efficiency of the devices by developing smart electrolyte membranes based on materials that facilitate the charge transfer more smoothly.
MOFs are hybrid materials made up of metals connected by organic ligands. They have a number of advantages that make them potential candidates for use as smart electrolyte materials, according to Dr Sihai Yang, a group leader from Manchester University.
Firstly, the organic ligands can be modified by adding groups of atoms – known as functional groups – such as those containing hydrogen donors, to improve the conductivity of the material, he said.
Secondly, since the materials have a porous structure, different small molecules that act as proton carriers can also be loaded into their pores, to further improve their conductivity.
But perhaps most importantly, the crystalline nature of the materials also makes it possible for researchers to study the structure and conductivity of MOFs in precise detail, to gain a better understanding of how to improve their efficiency even further.
To this end, the research team used the powerful x-rays at Diamond Light Source, the UK’s synchrotron science facility, to study the atomic structure and workings of one type of MOF material, known as MFM-500(Ni).
They then used neutrons at the Science and Technology Facilities Council’s ISIS Neutron and Muon Source to map the movement of protons through the material.
They found that, contrary to previous predictions that protons moved through the material by jumping between different sites, they in fact move freely within spheres.
Within the structure of the material are a number of these spheres overlapping each other, which allows the protons to simply hop between them, said Yang. “This gives them a three-dimensional continuous diffusion pathway,” he said.
The researchers now hope to optimise the radius of these spheres, he said. “Then at a later date we hope to optimise the structure [of the MOF] to achieve a better packing of the spheres, and therefore an overall improved proton conductivity,” he said.
ITALIANO
celle a combustibile più efficienti per il trasporto potrebbero essere sviluppate grazie a sforzi per valutare il movimento della carica attraverso un nuovo tipo di materiale.

I ricercatori della Manchester e Nottingham Università hanno mappato la struttura del materiale, conosciuto come un materiale metallo-organico, o MOF, per comprendere come la carica scorre attraverso di essa.

Le prestazioni delle celle a combustibile a membrana ad elettrolita polimerico, utilizzato nel trasporto, dipendono dall'efficienza del materiale elettrolitico al loro centro, che controlla il flusso di carica tra gli elettrodi positivi e negativi.

Così i ricercatori stanno tentando di migliorare l'efficienza dei dispositivi sviluppando membrane elettrolitiche intelligenti basati su materiali che facilitano il trasferimento di carica più agevolmente.

MOF sono materiali ibridi a base di metalli collegati da leganti organici. Hanno una serie di vantaggi che li rendono potenziali candidati per l'uso come materiali elettroliti intelligenti, secondo il Dr Sihai Yang, un leader del gruppo di Manchester University.

In primo luogo, i leganti organici possono essere modificati aggiungendo gruppi di atomi - noti come gruppi funzionali - come quelli contenenti i donatori di idrogeno, per migliorare la conduttività del materiale, ha detto.

In secondo luogo, poiché i materiali hanno una struttura porosa, diverse piccole molecole che agiscono come vettori protonici possono essere caricati nei loro pori, per migliorare ulteriormente la loro conducibilità.

Ma forse più importante, la natura cristallina dei materiali rende anche possibile per ricercatori di studiare la struttura e la conducibilità di MOF nei minimi dettagli, per ottenere una migliore comprensione di come migliorare la loro efficienza ulteriormente.

A tal fine, il team di ricerca ha utilizzato la potente sorgente luminosa a raggi X a Diamond, nell'impianto del sincrotrone del Regno Unito, per studiare la struttura atomica e il funzionamento di un tipo di materiale MOF, noto come MFM-500 (Ni).

Hanno quindi utilizzato neutroni presso ISIS Neutron del Consiglio Science and Technology Facilities e Muon Source per mappare il movimento di protoni attraverso il materiale.

Essi hanno scoperto che, contrariamente alle previsioni precedenti, cioè che i protoni si muovevano attraverso il materiale saltando tra i siti diversi, essi hanno in realtà si muovono liberamente all'interno di sfere.

All'interno della struttura del materiale ci sono un certo numero di queste sfere sovrapposte tra loro, che permette ai protoni di saltare semplicemente tra loro, detto Yang. "Questo dà loro un percorso di diffusione continua tridimensionale", ha detto.

I ricercatori ora sperano di ottimizzare il raggio di queste sfere, ha detto. "Poi, in un secondo momento speriamo di ottimizzare la struttura [del MOF] per raggiungere un migliore imballaggio delle sfere, e quindi una conduttività complessiva protonica migliore", ha detto.

Da:
http://www.theengineer.co.uk/freedom-of-movement-researchers-track-proton-mobility-to-improve-conductivity-in-new-material/?cmpid=tenews_2314000

martedì 24 maggio 2016

GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: GENIO Italiano Giuseppe Cotellessa: Nanotubes used...

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Multi-signal biosensor could aid athletes / Multi-segnale biosensore potrebbe aiutare gli atleti.

Multi-signal biosensor could aid athletes / Multi-segnale biosensore potrebbe aiutare gli atleti.


Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Joseph Cotellessa.



(Credit: Jacobs School of Engineering/UC San Diego)

Engineers from the University of California San Diego have developed and tested a wearable sensor capable of measuring biochemical and electrical signals.

Known as the Chem-Phys patch, the device measures electrocardiogram (EKG) signals, while at the same time tracking levels of lactate, which builds up in the body during physical effort. Receiving feedback on these two biomarkers from a single wearable device could be particularly useful for athletes monitoring their training, as well as for treating patients with conditions such as heart disease. The work is outlined in the latest issue of Nature Communications.
(Credit: Jacobs School of Engineering/UC San Diego)
(Credit: Jacobs School of Engineering/UC San Diego)
“One of the overarching goals of our research is to build a wearable tricorder-like device that can measure simultaneously a whole suite of chemical, physical and electrophysiological signals continuously throughout the day,” said Prof Patrick Mercier from UC San Diego’s Jacobs School of Engineering. “This research represents an important first step to show this may be possible.”
According to the team at UC San Diego, one of the biggest challenges was calibrating the sensors so that their individual signals didn’t interfere with each other. Most wearables only measure one signal, such as heart rate, and almost none measure chemical signals. The researchers began by screen printing the patch on a thin, flexible polyester sheet. A lactate sensor was printed in the centre, with an EKG electrode on either side. After several iterations, it was found that a distance of 4cm between the two EKG electrodes was optimal.
To isolate the electrodes from the lactate sensor, the team used a layer of soft silicone rubber. This allowed the sensor to come into contact with the slightly conductive sweat from the body, but kept sweat away from the EKG electrodes. The sensors were connected to a small custom-printed circuit board equipped with a microcontroller and a Bluetooth Low Energy chip, which wirelessly transmitted data to a smartphone or computer.
During testing, data collected by the Chem-Phys patch closely aligned with data gathered from separate commercial devices. According to the researchers, the next stages of the work will involve adding sensors for other chemical markers such as magnesium and potassium, along with other vital signs.
ITALIANO
Gli ingegneri della University of California di San Diego hanno sviluppato e testato un sensore indossabile in grado di misurare segnali biochimici ed elettrici.

Noto come il cerotto Chem-Phys, il dispositivo misura segnali di elettrocardiogramma (ECG) , ed allo stesso tempo livelli di lattato, che si accumula nel corpo durante lo sforzo fisico. Ricevere feedback su questi due marcatori da un unico dispositivo indossabile potrebbe essere particolarmente utile per gli atleti durante il monitoraggio della loro formazione, così come per il trattamento di pazienti con condizioni critiche come nelle malattie cardiache. Il lavoro è descritto nell'ultimo numero di Nature Communications.
"Uno degli obiettivi generali della nostra ricerca è quello di costruire un dispositivo tricorder simile indossabile in grado di misurare simultaneamente una suite completa di parametri chimici, fisici e segnali elettrofisiologici ininterrottamente per tutto il giorno", ha detto il prof Patrick Mercier da Jacobs School of Engineering della UC San Diego . "Questa ricerca rappresenta un primo passo importante per dimostrare che questo può essere possibile".

Secondo il team di UC San Diego, una delle più grandi sfide è stata la calibrazione dei sensori in modo che i loro segnali individuali non interferiscano con l'altro. La maggior parte dei sensori indossabili misurano solo un segnale, come la frequenza cardiaca, e quasi nessuno segnali chimici. I ricercatori hanno iniziato la serigrafia del modello su un foglio di poliestere sottile, flessibile. Un sensore di lattato è stato stampato al centro, con un elettrodo EKG su entrambi i lati. Dopo diverse iterazioni, si è constatato che una distanza di 4 centimetri fra i due elettrodi ECG era ottimale.
Per isolare gli elettrodi dal sensore lattato, il team ha utilizzato uno strato di gomma siliconica morbida. Ciò ha consentito che la sonda venga a contatto con il sudore resa leggermente conduttiva dal corpo, ma tenuto sudore lontano dagli elettrodi ECG. I sensori sono stati collegati ad un piccolo circuito stampato dotato di un microcontrollore e un chip Bluetooth Low Energy, che in modalità wireless trasmesse i dati a uno smartphone o un computer.

Durante il test, i dati raccolti dai sensori Chem-Phys sono stati strettamente allineati con i dati raccolti da dispositivi commerciali separati. Secondo i ricercatori, le prossime tappe del lavoro comporteranno l'aggiunta di sensori per altri marcatori chimici come magnesio e potassio, insieme ad altri segni vitali.
Da:
http://www.theengineer.co.uk/multi-signal-biosensor-could-aid-athletes/?cmpid=tenews_2311010