Google+
ad uso ed abuso degli studenti...

Celle solari e nanoparticelle
Dic26

Celle solari e nanoparticelle

Le celle solari costituiscono uno dei settori della ricerca verso cui si rivolgono molti gruppi di studiosi per le potenzialità e gli sbocchi che esse possono avere. Le celle solari anche dette pannelli fotovoltaici sono costituite da un materiale semiconduttore come il silicio opportunamente dopato mono o multicristallino. Il supporto è in genere è costituito da vetro che, pur essendo liscio, non poroso ed economico, è fragile e non flessibile. Il vetro è stato sostituito da tipi speciali di vetro o materiali di plastica ma i pannelli sono risultati meno efficienti e meno durevoli nel tempo rispetto a quelli ottenuti con i materiali tradizionali. I materiali di plastica, pur garantendo la flessibilità, presentano forze di legame relativamente deboli che li vincolano al resto del pannello. Gli studi effettuati presso l’Istituto di scienze fotoniche di Barcellona a cui ha partecipato uno dei tanti cervelli italiani che lavorano all’estero Silvia Colodrero si sono concentrati su nanoparticelle di diverse dimensioni tra cui SiO2, Al2O3, TiO2 e ZnO. Le nanoparticelle contribuiscono a ridurre l’adesività in modo che il dispositivo può essere allontanato dal suo substrato senza che risulti danneggiato ma se le nanoparticelle hanno una dimensione troppo elevata la superficie dello strato di nanoparticelle risulta troppo irregolare per garantire dispositivi ad alta efficienza. I ricercatori hanno quindi adottato un compromesso utilizzando nanoparticelle di dimensioni variabili: nanoparticelle di Al2O3 di dimensioni maggiori dell’ordine di 30 nm che diminuiscono l’adesione sono state poste sul substrato che può essere successivamente eliminato mentre nanoparticelle di ZnO che hanno una superficie regolare e hanno dimensioni minori, dell’ordine di 10 nm, sono state poste in superficie. Tra due strati di ossido di zinco è stato posto un elettrodo di argento flessibile e appositamente studiato e sopra di essi uno strato di PTB7 per il trasporto degli elettroni, di PC71BM per il materiale attivo e di un ossido di molibdeno MoOx per bloccare il flusso di elettroni sormontato da un elettrodo di argento. Lo schema del dispositivo è rappresentato in...

Leggi tutto
Colorante fluorescente per batterie
Nov17

Colorante fluorescente per batterie

Gli scienziati dell’Università di Buffalo negli U.S.A. hanno scoperto che un materiale chiamato BODIPY (abbreviazione di boro-dipirrometene) già noto per essere un materiale fluorescente che in presenza di luce nera si colora di giallo può essere utilizzato per lo stoccaggio dell’energia in batterie ricaricabili a base liquida che potrebbero in futuro alimentare automobili e case. Secondo questa ricerca il BODIPY riesce a accumulare elettroni e partecipare al loro trasferimento. Un prototipo di questa batteria ha mostrato efficienza e durevolezza dopo che la batteria è stata scaricata e ricaricata per 100 volte Il BODIPY è quindi una specie che lascia spazio a nuovi progetti nell’ambito delle batterie di flusso redox in cui l’energia viene accumulata in due soluzioni contenenti elettroliti separati da una membrana. In fase di scarica gli elettroni passano da una semicella all’altra generando una corrente elettrica che può alimentare un utilizzatore. In fase di carica si utilizza energia sotto forma di energia solare, eolica o una qualunque altra forma per forzare gli elettroni a muoversi in senso inverso con conseguente ripristino della situazione iniziale. L’efficienza di una batteria di flusso è quindi determinata dalle caratteristiche delle soluzioni contenute in ciascuna semicella. Gli scienziati, nell’ambito della loro ricerca, hanno utilizzato in entrambe le semicelle la stessa soluzione contenente il BODIPY rilevando che esso è in grado sia di cedere elettroni che di riceverli senza subire alterazioni dopo numerose fasi di carica e scarica e hanno stimato che si possa avere una d.d.p. di 2.3 V. Hanno inoltre ipotizzato che i derivati del boro-dipirrometene variamente sostituito possano costituire altri soluti adatti a questo...

Leggi tutto
Dal biossido di carbonio all’etanolo
Nov14

Dal biossido di carbonio all’etanolo

Il biossido di carbonio noto come anidride carbonica è un gas che si trova nell’atmosfera e deriva dall’ossidazione di sostanze organiche a seguito della respirazione, decomposizione, fermentazioni naturali o per reazioni di combustione. A partire dalla Seconda Rivoluzione Industriale, tuttavia le attività umane hanno provocato un lento ma progressivo aumento di questo gas nell’atmosfera che ha determinato, unitamente ad altri gas, il riscaldamento del clima terrestre noto come effetto serra. Già dal 1992 durante la conferenza dell’ONU sull’ambiente e lo sviluppo che si tenne a Rio de Janeiro si discusse su questa problematica e da allora sono stati sottoscritti trattati che prevedevano la riduzione dell’emissione dei gas serra. Tuttavia forti interessi economici da parte dei paesi che contribuiscono largamente alla produzione di CO2 hanno rallentato se non vanificato le buone intenzioni di quanti hanno a cuore un progresso ecosostenibile. In campo scientifico la ricerca è indirizzata a cercare metodi di cattura, stoccaggio e riciclo di questo gas che attualmente contribuisce per oltre il 55% all’effetto serra. Risale a pochi giorni l’annuncio fatto dai ricercatori del Oak Ridge National Laboratory in Tennessee di una scoperta avvenuta in modo casuale che consente di convertire il biossido di carbonio in etanolo con l’ausilio di un solo catalizzatore. Nel corso dei secoli molte scoperte chimiche sono avvenute per caso come ad esempio la penicillina, la gomma gomma, il cellofan, il post-it, il velcro solo per citarne alcune. Spesso dietro queste scoperte vi sono anni di studio alla ricerca di una sostanza e alla fine se ne è trovata un’altra. Per queste scoperte casuali è stato addirittura coniato un neologismo ovvero serendipità che secondo quanto riporta il vocabolario Treccani significa “La capacità o fortuna di fare per caso inattese e felici scoperte, specialmente in campo scientifico, mentre si sta cercando altro”. Non ci resta che sperare che questa scoperta avvenuta per caso possa dare il suo contributo alla diminuzione dell’effetto serra. Il team di ricercatori stava lavorando sulla possibilità di convertire il biossido di carbonio in etanolo ma dal loro lavoro era emerso che il processo era complesso richiedendo molti stadi e diversi catalizzatori. Hanno costruito un supporto costituito da “spuntoni” di carbonio alti circa 50 nm sui quali vengono depositate particelle di rame che funge da catalizzatore. Su questo dispositivo viene fatta passare una soluzione contenente biossido di carbonio e a seguito del passaggio di corrente elettrica avviene la conversione in etanolo con una resa che va dal 63 al 70%. L’etanolo ottenuto tuttavia può essere a sua volta usato come combustibile generando nuovamente anidride carbonica. Quindi il nuovo obiettivo da raggiungere è quello di ottimizzare la reazione e trovare un metodo per...

Leggi tutto
Sostanze radioattive di uso quotidiano
Ott19

Sostanze radioattive di uso quotidiano

La maggior parte delle persone ritiene che il contatto con sostanze radioattive sia pericoloso se non mortale. Eppure quotidianamente siamo in contatto con sostanze radioattive e secondo la Nuclear Regulatory Commission, circa la metà delle radiazioni con cui entriamo in contatto proviene da radiazioni di fondo ovvero da radiazioni presenti che colpiscono tutti. Non c’è bisogno di andare nei pressi di una centrale nucleare o di fare un esame radiologico per essere esposti a una certa quantità di radiazioni in quanto queste emissioni possono provenire da specie con le quali siamo quotidianamente a contatto come noci brasiliane, granito, e rilevatori di fumo. Era già noto che alcune sostanze come la lettiera per gatti, le noci brasiliane, alcuni tipi di ceramiche, oggetti realizzati con metalli riciclati e banane emettessero radioattività. Di recente, tuttavia, è stato effettuato uno studio sistematico con un rilevatore di raggi γ delle radiazioni presenti in una casa della periferia statunitense. Le radiazioni sono state espresse in microgray/ora. Il gray, il cui simbolo è Gy, è l’unità di misura della dose assorbita di radiazione del Sistema Internazionale: l’esposizione a 1 Gy corrisponde a una radiazione dhe deposita 1 Joule per chilogrammo di materia. Le sostanze nelle quali è stata rilevata radioattività sono state le banane che a causa della presenza dell’isotopo radioattivo del potassio ovvero del 40K emettono una radiazione γ di 0.17 μGy/h gli avocado, anch’essi ricchi di potassio emettono una radiazione di γ di 0.16 μGy/h i rilevatori di fumo che a causa della presenza dell’americio, tipico metallo radioattivo appartenente alla famiglia degli attinidi, emettono una radiazione di γ di 0.16 μGy/h i materiali da costruzione come cemento, pietra naturale, gesso, granito contengono in natura isotopi radioattivi di radio, uranio e torio. Quindi nessuna sorpresa se i mattoni della casa emettono una radiazione di γ di 0.15 μGy/h Per confrontare questi dati si è presa a riferimento una roccia naturale contenente uranio che emette 1.57 μGy/h. La notizia è stata riportata non solo a livello scientifico ma anche da mezzi di diffusione di massa generando preoccupazione. Gli scienziati, tuttavia, hanno dato rassicurazioni sull’esposizione a queste sostanze in quanto il livello che si ritiene esente da rischi è di 50000 μGy/anno ovvero di 5.71 μGy/h che risulta essere ben al di sopra delle emissioni di fondo a cui siamo quotidianamente esposti. Gli effetti benefici di alcuni alimenti, come, ad esempio l’avocado la cui presenza di fibre, grassi, vitamine del gruppo B, vitamina K, vitamina E, vitamina C e potassio conferiscono a questo frutto proprietà eccellenti per la salute e il suo consumo è associato a tanti benefici tra cui la riduzione del rischio cardiovascolare da far passare...

Leggi tutto
Il caso del Galaxy Note 7
Ott17

Il caso del Galaxy Note 7

Dal sito della Samsung: “A tutela della sicurezza dei consumatori, che è da sempre la priorità di Samsung ed elemento fondante del suo impegno, per garantire i più alti standard di affidabilità e qualità, l’azienda ha deciso di interrompere la vendita e la produzione del Galaxy Note7 e il programma di sostituzione di questi dispositivi, invitando i consumatori a spegnere il Galaxy Note7 in proprio possesso e riconsegnarlo al punto vendita presso il quale è stato acquistato.” Ci si è trovati dinanzi a una situazione inedita in quanto se da un lato è prassi che la Casa produttrice ritiri dal mercato un modello difettoso non è consuetudine che ne sospenda la produzione. Al momento la Samsung non ha chiarito la motivazione per la quale le batterie di questi smartphone sono difettose quindi al momento non si possono fare che delle ipotesi. Come tutti gli smartphone anche il Galaxy Note 7 ha una batteria a ioni litio la cui cella è costituita da un anodo, un catodo, un elettrolita e un separatore. L’anodo è costituito da grafite, il catodo da ossido di litio e cobalto LiCoO2 , l’elettrolita da un sale di litio in un solvente non acquoso e il separatore da una membrana semipermeabile che separa elettricamente i due elettrodi ma permette il transito degli ioni da un elettrodo all’altro. Durante la fase di scarica in cui avviene la conversione di energia chimica in energia elettrica l’anodo è il polo negativo che fornisce elettroni al circuito mentre il catodo che è il polo positivo acquista elettroni dal circuito. Durante la scarica gli ioni litio migrano dall’anodo al catodo e gli elettroni si muovono nella stessa direzione attraverso un circuito esterno. Durante la fase di carica avviene la conversione di energia elettrica in energia chimica e gli ioni litio migrano nella direzione opposta rispetto alla fase di scarica e vengono ridotti all’elettrodo negativo Il problema degli smartphone  Galaxy Note 7 alcuni dei quali si sono surriscaldati o sono addirittura esplosi sta proprio nella batteria. Il fatto anomalo è che questo tipo di batteria viene utilizzato in milioni di dispositivi in tutto il mondo e quindi la tecnologia dovrebbe essere testata ma si ritiene che queste batterie potrebbero differire dalle altre in quanto siano state concepite per avere una maggiore capacità. L’obiettivo delle aziende produttrici è, infatti, quello di ottenere prodotti sempre più innovativi per essere competitivi in un mercato in forte espansione in cui un prodotto appena uscito in commercio è considerato da molti obsoleto e del quale si ricerca una versione più avanzata. Questa ricerca spasmodica di nuovi prodotti è quindi sicuramente la causa principale delle problematiche in cui è incorsa...

Leggi tutto
Nuove molecole nel cuore dei pianeti
Ott08

Nuove molecole nel cuore dei pianeti

Urano e Nettuno hanno composizioni diverse da quella degli altri due pianeti gassosi Giove e Saturno e vengono spesso chiamati pianeti gemelli. Era noto che tali pianeti erano costituiti prevalentemente da carbonio, idrogeno e ossigeno ovvero dagli elementi che sono tra gli elementi più diffusi nei composti organici e sono stati effettuati studi per conoscere come questi elementi  potessero combinarsi in condizioni estreme di pressione che sono quattro milioni maggiori rispetto a quella sulla Terra a livello del mare che si riscontrano nei nuclei di tali pianeti. Gli scienziati dell’Istituto Skoltech, l’Istituto di Scienza e Tecnologia di Skolkovo-Mosca fondato nel 2011 in collaborazione con il Massachusetts Institute of Technology, sfruttando modelli computazionali e avvalendosi dell’algoritmo USPEX  (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography) che serve a prevedere composti e relative strutture cristalline, hanno scoperto che nel cuore di questi pianeti sono presenti  composti “esotici” proibiti dalla chimica classica o comunque altamente instabili e termodinamicamente sfavoriti alle normali pressioni e strani composti polimerici. I risultati di questi studi, pubblicati dalla rivista Scientific Reports, indicano la presenza di nuovi tipi di ossidi di alluminio, silicio e magnesio e di sali come Na3Cl, NaCl3, NaCl7, Na3Cl2 e Na4Cl3. A pressioni maggiori di 93 GPa il metano si decompone formando idrocarburi a maggior peso molecolare come etano, butano e polietilene. Tra i composti contenenti carbonio e idrogeno è stato scoperto un clatrato, ovvero un composto di inclusione in cui le molecole ospitanti si trovano all’interno di una gabbia formata dalle molecole ospitanti, stabile nell’intervallo di pressione 10-215 GPa costituito da idrogeno e metano con formula 2 CH4: 3H2 capace di inglobare altri composti al suo interno. Alla pressione di circa 10000 atm è stato scoperto che l’acido carbonico diventa termodinamicamente stabile mentre nell’intervallo di pressione compresa tra  i 44 e i 400 GPa viene convertito in un polimero. Inoltre a 314 GPa può avviere una reazione esotermica tra acido carbonico e acqua con produzione di acido ortocarbonico C(OH)4 detto acido di Hitler a causa la sua struttura a forma di svastica che finora era stato considerato un composto solo ipotetico e comunque altamente...

Leggi tutto