Scienza

Temperature relativamente più alte per raggiungere la superconduttività con argento e fluoro al posto di rame e ossigeno (con i quali si è ottenuto il record premiato con il Nobel).

È quanto propone un team di ricerca internazionale cui partecipa il Consiglio nazionale delle ricerche (Ismn, Istituto Spin, Isc). Tale risultato potrebbe consentire un utilizzo molto più economico nella diagnostica medica e negli acceleratori. Lo studio è pubblicato su su Proceeding of the National Academy of Sciences (Pnas). (1)

I superconduttori ‘chiedono’ il freddo per condurre l'elettricità senza perdita d'energia. Infatti se portati a temperature pari o inferiori a -140? permettono un moto perpetuo degli elettroni che viene sfruttato per creare grandi campi magnetici. Tuttavia questi materiali speciali, usati per la diagnostica medica, per esempio la risonanza magnetica, o negli esperimenti nei grandi acceleratori come Lhc del Cern potrebbero essere utilizzati più ampiamente se si potesse evitare di raffreddarli a bassissima temperatura, operazione che richiede costi elevati.

Un team internazionale composto da ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche (Istituto per lo studio dei materiali nanostrutturati, Istituto Spin, Istituto dei sistemi complessi) e colleghi di Polonia, Regno Unito, Slovenia, Stati Uniti e Repubblica Slovacca hanno proposto una nuova famiglia di composti.

“Finora il record a pressione ambiente è stato ottenuto con una famiglia di materiali contenenti rame e ossigeno che devono essere raffreddati ‘solo’ fino a -140? per diventare superconduttori: una scoperta che è valsa il premio Nobel a Bednorz e Müller nel 1987”, spiega José Lorenzana, direttore dell’Istituto dei sistemi complessi (Cnr-Isc).

“Curiosamente, i materiali di base per fare questi superconduttori non sono buoni conduttori ma ceramici isolanti, simili a una porcellana con caratteristiche molto peculiari, in grado di sfidare le leggi basilari sulla conduttività dei solidi e con forti fluttuazioni quantistiche, fenomeni considerati il “concime”, cioè necessari, per raggiungere la superconduttività ad alta temperatura. Solo dopo un’appropriata sostituzione chimica diventano metallici a temperatura ambiente e superconduttori se raffreddati. I nostri studi hanno mostrato che è possibile riprodurre lo stesso ‘concime quantistico’ che dà luogo alla superconduttività in materiali con argento e fluoro al posto di rame e ossigeno”.

Un nuovo strumento di sorveglianza delle malattie aiuta a rilevare qualsiasi virus umano. Il metodo computazionale aiuta gli scienziati ad esaminare i virus su una scala più ampia e completa di quanto fosse possibile in precedenza

Durante lo scoppio del virus Zika del 2015-2016, i funzionari della sanità pubblica si sono affrettati a contenere l'epidemia e a frenare gli effetti devastanti del patogeno sulle donne incinte. Allo stesso tempo, gli scienziati di tutto il mondo hanno cercato di capire la genetica di questo misterioso virus.

Il problema era che non si riscontravano molte particelle di virus Zika nel sangue di un paziente malato. Cercarlo nei campioni clinici poteva essere come cercare un ago in un pagliaio.

Un nuovo metodo di calcolo sviluppato dagli scienziati del Broad Institute aiuta a superare questo ostacolo. Costruito nel laboratorio di Pardis Sabeti, (1) ricercatore del Broad Institute, il metodo “CATCH” può essere usato per progettare “esche” molecolari per qualsiasi virus noto per infettare gli esseri umani e tutti i suoi ceppi noti, compresi quelli presenti in bassa quantità nei campioni clinici, come Zika. Questo approccio può aiutare piccoli centri di sequenziamento in tutto il mondo a portare avanti il controllo delle malattie in modo più efficiente ed economico, e potrebbe dare informazioni cruciali per il controllo delle epidemie.

Il nuovo studio è stato condotto da Hayden Metsky, (2) studente universitario del MIT, insieme alla ricercatrice postdottorato Katie Siddle, (3) e appare online su Nature Biotechnology. (4) “Poiché il sequenziamento genomico diventa una parte fondamentale del controllo delle malattie, strumenti come CATCH aiuteranno noi e gli altri a rilevare i focolai più precoci e generare più dati su patogeni che possono essere condivisi con le più ampie comunità di ricerca scientifica e medica”, ha detto Christian Matranga, (5) co-autore senior del nuovo studio che è entrato a far parte di una startup biotech locale.

Gli scienziati sono stati in grado di rilevare alcuni virus presenti in bassa quantità analizzando tutto il materiale genetico di un campione clinico, una tecnica nota come sequenziamento “metagenomico”, ma l'approccio spesso non prende in considerazione il materiale virale che si perde nell'abbondanza di altri microbi e nello stesso DNA del paziente.

Un team di ricerca del Cnr-Ino in collaborazione con il premio Nobel per la Fisica, Wolfgang Ketterle del MIT, ha osservato per la prima volta come una miscela di atomi con diversi spin, soggetta ad una forte interazione, formi uno stato simile alle emulsioni classiche.

Questo risultato rappresenta un traguardo per la comprensione dei fenomeni quantistici nella materia e per lo sviluppo di nuove tecnologie basate sulla meccanica quantistica.

Un team di ricercatori dell’Istituto nazionale di ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ino) e del Laboratorio europeo di spettroscopie non lineari (Lens) dell’Università di Firenze, afferente al gruppo di ricerca “Quantum Gases” diretto da Massimo Inguscio ed in collaborazione con il premio Nobel per la Fisica nel 2001, Wolfgang Ketterle del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ha osservato per la prima volta lo sviluppo di forti correlazioni quantistiche in un gas di atomi fermionici repulsivamente interagenti, raffreddato a temperature prossime allo zero assoluto.

I ricercatori sono così riusciti a rivelare come la presenza simultanea ed antagonista di correlazioni repulsive ed attrattive tra le particelle favorisca l’insorgere nel gas di uno nuovo stato di emulsione, analogo quantistico e gassoso di emulsioni classiche come la maionese. La ricerca è pubblicata sulla prestigiosa rivista internazionale Physical Review Letters ed è stata selezionata come Editors’ Suggestion e Viewpoint in Physics. (1)

“Abbiamo inizialmente creato una miscela ultrafredda di due tipi di atomi, caratterizzati da spin differenti. Mediante un rapido impulso di radiazione a radiofrequenza, abbiamo fatto sì che gli atomi reagissero improvvisamente, formando coppie legate molecolari”, spiega Ketterle. “Utilizzando tecniche spettroscopiche di alta precisione abbiamo però osservato, che prima di legarsi gli atomi si respingono fortemente, formando a tempi lunghi uno stato eterogeneo di atomi e molecole analogo ad un’emulsione classica. Ci ha stupito scoprire come un sistema apparentemente semplice esibisca un comportamento così ricco e complesso, conseguenza solamente delle correlazioni quantistiche tra le particelle”.