CNR: acqua ossigenata e succo di limone come disinfettante coronavirus

Acqua ossigenata e succo di limone:  un disinfettante contro il Coronavirus.

 

L'impiego di acido citrico in formulazioni disinfettanti a base di acqua ossigenata ne esalta l'efficacia per l'inattivazione del SARS-CoV-2 presente sulle superfici. 

Lo studio condotto dall'Istituto di scienze e tecnologie chimiche "Giulio Natta" del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Scitec) con l'Ospedale universitario "Luigi Sacco" di Milano è stato pubblicato su ACS Chemical Health and Safety.

 

La lotta alla pandemia di COVID-19 vede l'impiego di massicce quantità di soluzioni disinfettanti contenenti alcol o ingredienti a base di cloro attivo, molti studi stanno però mostrando come un uso eccessivo e non responsabile di questi prodotti possa portare alla formazione di sottoprodotti potenzialmente nocivi generati dall'interazione del principio attivo disinfettante con il materiale organico presente nell'ambiente.

"Il perossido di idrogeno acquoso al 3%, che tutti conosciamo come acqua ossigenata tra i prodotti da banco in farmacia, presenta molti meno problemi in termini di produzione di sostanze pericolose indesiderate", afferma Matteo Guidotti, ricercatore dell'Istituto di scienze e tecnologie chimiche "Giulio Natta" del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Scitec) e coordinatore della ricerca condotta in collaborazione con l'Ospedale Luigi Sacco di Milano e pubblicata sulla rivista statunitense ACS Chemical Health and Safety. "Un eventuale eccesso di acqua ossigenata si degrada rapidamente in acqua e ossigeno gassoso senza generare inquinanti ambientali di rilievo".

Questo principio attivo presenta però una scarsa attività virucida se usato tal quale, mentre con l'aggiunta di additivi semplici ed economici che modificano il pH della soluzione igienizzante per avere un ambiente moderatamente acido o basico è possibile ottenere una inattivazione efficace del virus SARS-CoV-2 in tempi brevi. 

 "Impiegando come additivo l'acido citrico - l'ingrediente acido del succo di limone - oppure l'acido acetico – contenuto nel comune aceto - è possibile esaltare l'azione di inattivazione del coronavirus da parte del perossido di idrogeno diluito e avere una riduzione di più del 99.99% della carica virale in 5 minuti" prosegue il ricercatore. 

"Anche il percarbonato di sodio, la polvere che spesso troviamo in commercio come additivo per il lavaggio in lavatrice, ha mostrato risultati molto promettenti, in termini di efficacia virucida. Ciò lo rende anche molto pratico come alternativa solida alle soluzioni di perossido di idrogeno, che sono poco stabili nel tempo".

L'acqua ossigenata diluita, portata al pH adeguato con opportuni additivi acidi - essendo una formulazione sicura, efficace, sostenibile, sia dal punto di vista economico che ambientale, e di facile preparazione - può rappresentare una valida opzione soprattutto in paesi del mondo con economie più deboli, in cui vi è scarsa reperibilità di liquidi igienizzanti industriali specifici.

 

Roma, 4 marzo 2021

 

Figura 1. Miscelando acqua ossigenata per uso domestico con l'acido citrico contenuto nel succo di limone si può ottenere un liquido con proprietà virucide attivo contro il coronavirus del COVID-19.

Figura 2. L'azione combinata di perossido di idrogeno e acido citrico porta alla riduzione del 99.99% della carica virale di SARS-CoV-2 in 5 minuti.

Figura 3. L'efficacia virucida delle soluzioni viene valutata con prove in vitro grazie alle quali si misura la capacità residua del virus sottoposto a trattamento di infettare alcune cellule modello.

 

La scheda

Chi: Istituto di scienze e tecnologie chimiche "Giulio Natta" del Cnr, Milano; ASST Fatebenefratelli Sacco, Ospedale "Luigi Sacco", Milano.

Che cosa: Valutazione dell'efficacia disinfettante contro il coronavirus SARS-CoV-2 di soluzioni acquose di acqua ossigenata contenenti acido citrico; DOI: 10.1021/acs.chas.0c00095

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CNR: scoperto un nuovo fattore dello sviluppo del tessuto muscolare

Scoperto un nuovo fattore dello sviluppo del tessuto muscolare

CK2, una proteinchinasi già nota per le sue attività cellulari e nei tumori non era mai stata associata alla formazione e crescita del muscolo scheletrico. La ricerca condotta da un team dell'Istituto di neuroscienze del Cnr e dell'Università di Padova, che ha scoperto tali funzioni in tutti i vertebrati, è stata pubblicata su Faseb Journal

Scoperte le funzioni di un nuovo fattore essenziale per la formazione e la crescita del muscolo scheletrico in tutti i vertebrati: si tratta di CK2, una proteinchinasi già nota per essere coinvolta in svariate attività cellulari e nei tumori ma mai associata allo sviluppo del tessuto muscolare. La ricerca, condotta dal team di ricercatori diretto da Giorgia Pallafacchina (Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche Cnr-In di Padova e Università di Padova) e da Arianna Donella-Deana (Università di Padova) è stata pubblicata nel volume di ottobre della rivista Faseb Journal.

"La ricerca del nostro team ha dimostrato che le tre diverse subunità che costituiscono la proteina CK2 (a, a' e b) hanno azioni e bersagli distinti e ben definiti nell'ambito della complicata serie di eventi che porta alla formazione e crescita del tessuto muscolare scheletrico", spiega Giorgia Pallafacchina. "Poiché il muscolo scheletrico costituisce buona parte della massa corporea di un individuo, circa il 35% nelle donne e fino al 45% negli uomini, mantenere tale organo in salute è di cruciale importanza per il benessere dell'intero organismo, sia in condizioni normali sia in caso di malattia. Basti pensare alle numerose patologie che, pur non colpendo direttamente il muscolo, portano a perdita di massa muscolare: primi tra tutte i tumori, ma anche le malattie renali, l'anoressia, ecc., cui si aggiunge l'inevitabile declino di forza e prestazioni, indotto dal processo fisiologico dell'invecchiamento".

La comunità scientifica è per questo da sempre interessata alla comprensione dei meccanismi che regolano lo sviluppo e la crescita del tessuto muscolare, anche se diverse fondamentali informazioni su tali processi sono a tutt'oggi sconosciute. "La nostra ricerca ha ottenuto importanti risultati, scoprendo che le subunità a e b della proteinchinasi CK2 sono indispensabili per l'attivazione di geni specifici che inducono la cellula a differenziarsi in cellula muscolare. È stato dimostrato inoltre che l'attività enzimatica di CK2, in particolare della subunità CK2a', è determinante per permettere la fusione delle cellule muscolari, formando le fibre che compongono i nostri muscoli", prosegue la ricercatrice.

La scoperta del gruppo padovano è stata realizzata nel Dipartimento di Scienze biomediche dell'Università di Padova, nell'ambito di una collaborazione tra i gruppi di Arianna Donella-Deana e di Rosario Rizzuto. Con le responsabili del progetto, hanno lavorato alcuni giovani ricercatori, tra cui Valentina Salizzato e Sofia Zanin. "Il risultato raggiungo costituisce un importante avanzamento nella comprensione dei meccanismi che sottendono alla fisiologia del tessuto muscolare e apre la via a possibili applicazioni terapeutiche, mirate a preservare la massa muscolare e/o stimolarne la crescita nelle miopatie, nei danni muscolari e nell'invecchiamento".



Roma, 13 novembre 2019

Cnr: Papiri carbonizzati tornano leggibili

Officina dei Papiri Ercolanesi. 

Papiri carbonizzati tornano leggibili

Un team internazionale di ricerca guidato dal Cnr-Iliesi, attraverso l'hyperspectral imaging, nuova tecnologia non invasiva, ha svelato i testi scritti sul verso della Storia dell'Accademia di Filodemo, uno dei papiri di Ercolano carbonizzati durante l'eruzione del Vesuvio nel 79 d.C. Il risultato, pubblicato in Science Advances, apre un importante scenario sullo studio dei celebri rotoli.

Leggere i papiri di Ercolano carbonizzati dall'eruzione del Vesuvio del 79 d.C.: un'impresa oggi possibile grazie a tecnologie non invasive messe a sistema da un team internazionale coordinato da Graziano Ranocchia dell'Istituto per il lessico intellettuale europeo e storia delle idee del Consiglio nazionale delle ricerche. Il gruppo di lavoro è infatti approdato alla decifrazione del testo greco nascosto sul verso della celebre Storia dell'Accademia (PHerc. 1691/1021) di Filodemo di Gadara (110-40 a.C.), uno dei tanti rotoli conservati dalle ceneri del Vesuvio, nonché parte di un'opera più ampia intitolata Rassegna dei Filosofi, la più antica storia della filosofia greca in nostro possesso.

Tale ricerca, pubblicata in Science Advances, è frutto della sinergia di competenze e discipline differenti ed è stata condotta da personale di Iliesi e Nanotec del Cnr, del Cnrs/Museo di Storia Naturale di Parigi e Dipartimento di fisica della 'Sapienza' di Roma.

"L'utilizzo dell'hyperspectral imaging che lavora con spettro infrarosso ad onda corta (swir, 970-2500 nm), associato a principal components analysis, ha rivelato per la prima volta diverse parti di testo greco", ha dichiarato Graziano Ranocchia. "Le indagini effettuate sul rotolo papiraceo PHerc. 1691/1021, hanno svelato resti di ampie colonne appartenenti al medesimo testo vergato sul recto, destinate ad essere successivamente inglobate nella versione finale del libro". Molto spesso i rotoli greco-egizi, venivano riutilizzati anche nel verso. "Dei 1840 papiri greco-ercolanesi, catalogati e custoditi presso l'Officina dei Papiri della Biblioteca Nazionale Vittorio Emanuele III di Napoli, solo otto sembrano avere questa caratteristica", aggiunge il ricercatore. "La tecnica utilizzata riesce a penetrare in profondità negli strati di materiale, diversamente dalla fotografia a infrarossi a 950 nanometri finora messa in campo per questo tipo di studi".

Gli esperimenti di hyperspectral imaging, inquadrati nel progetto Marie Skłodowska-Curie IF 703798-AcadHist ospitato dal Cnr-Iliesi, sono stati eseguiti a febbraio dell'anno scorso presso la Biblioteca Nazionale di Napoli mediante laboratori mobili del Cnrs/Museo di Storia Naturale di Parigi messi a disposizione dalla piattaforma Molab dell'infrastruttura di ricerca europea Iperion Ch e rientrano nella Convenzione operativa tra Cnr e Biblioteca Nazionale di Napoli, concernente l'applicazione di avanzate tecniche chimico-fisiche alla lettura e analisi non-invasiva di manoscritti e papiri.

"La lettura di centinaia di rotoli preservati a Ercolano dall'eruzione del Vesuvio del 79 d.C. e appartenenti all'unica biblioteca antica in nostro possesso, sono stati scoperti a metà del Settecento; questa straordinaria collezione ci trasmette opere inedite di illustri filosofi greci come Epicuro e Crisippo, solo in parte riportate alla luce, in grado di rivoluzionare le nostre conoscenze nel campo della filosofia antica e della letteratura classica", conclude Ranocchia.

Roma, 9 ottobre 2019

La scheda

Chi: Iliesi e Nanotec del Cnr, Biblioteca Nazionale Vittorio Emanuele III di Napoli, Cnrs/Museo di Storia Naturale di Parigi, Dipartimento di fisica della Università 'La Sapienza' di Roma.

Che cosa: Ancient Greek text concealed on the back of unrolled papyrus revealed through Shortwave-Infrared Hyperspectral Imaging, A. Tournié¹, K. Fleischer², I. Bukreeva^3,4, F. Palermo³, M. Perino⁵, A. Cedola³, Ch. Andraud¹, G. Ranocchia⁶* (corresponding author)

Dove: Ricerca pubblicata in Science Advances https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaav8936

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CNR: Sclerosi Multipla, nuova luce sul ruolo della microglia nella riparazione della mielina

CNR: Sclerosi Multipla, nuova luce sul ruolo della microglia nella riparazione della mielina

Uno studio coordinato dall’Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano dimostra che la microglia, cellule immunitarie del sistema nervoso, sarebbe di per sé sempre benefica sui precursori degli oligodendrociti, le cellule in grado di riparare le lesioni mieliniche, ma può diventare dannosa quando attiva un altro tipo di cellule presenti nel cervello, gli astrociti. 

Il lavoro, pubblicato su Acta Neuropathologica, ha coinvolto principalmente l’Università degli Studi di Milano, l’Istituto di neuroscienze Cavalieri Ottolenghi – Università di Torino e l’Università e il Policlinico San Martino di Genova. 

La sclerosi multipla è una malattia neurologica progressiva caratterizzata da infiammazione cronica del tessuto cerebrale e da lesioni alla guaina mielinica che avvolge i prolungamenti nervosi garantendone l’integrità e consentendo la trasmissione veloce dei segnali. E’ opinione comune che la microglia, le cellule immunitarie del sistema nervoso, contribuiscano al danno, esercitando un effetto diretto sugli oligodendrociti, le cellule responsabili della produzione di mielina. 

Un lavoro appena apparso sulla prestigiosa rivista Acta Neuropathologica coordinato da Claudia Verderio dell’Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano (Cnr-In) e che ha coinvolto primariamente l’Università degli Studi di Milano (gruppi di Maria Pia Abbracchio e Paola Viani), l’Istituto di neuroscienze Cavalieri Ottolenghi – Università di Torino (gruppo di Annalisa Buffo) e l’Università e il Policlinico San Martino di Genova (gruppo di Antonio Uccelli) dimostra che in realtà la microglia sarebbe di per sé sempre benefica sui precursori degli oligodendrociti, ma può diventare dannosa quando attiva un altro tipo di cellule presenti nel cervello, gli astrociti. 

Lo studio è stato finanziato principalmente dal Grant Multiple Sclerosis Innovation di Merk Serono e dalla Fondazione italiana sclerosi multipla.

“È noto che la microglia può essere orientata ad un fenotipo pro-rigenerativo oppure potenzialmente deleterio a seconda del segnale che riceve dal microambiente. Questo può essere riprodotto in provetta, usando diversi tipi di molecole per attivarla. I nostri primi esperimenti hanno mostrato che gli effetti della microglia sono mediati dalla liberazione, nello spazio extracellulare, di vescicole di membrana di piccole dimensioni, che in provetta sono sempre benefiche sugli oligodendrociti, indipendentemente dallo stimolo che ha causato l’attivazione microgliale”, riferiscono Marta Fumagalli e la coordinatrice dello studio Claudia Verderio. 

“Tuttavia,” aggiungono Marta Lombardi e Roberta Parolisi “quando le vescicole ottenute da microglia esposta in provetta ad un segnale proinfiammatorio sono state iniettate direttamente all’interno del cervello in prossimità di una lesione demielinizzante, abbiamo osservato un forte blocco della capacità del tessuto di riparare la lesione, suggerendo il coinvolgimento, ‘in vivo’, di altri tipi di cellule presenti nel tessuto nervoso”.

A questo punto, l’esperimento ‘in vitro’ è stato ripetuto aggiungendo alla cultura di oligodendrociti vescicole ottenute da microglia infiammata in presenza di astrociti, il tipo di cellula non neuronale più abbondante del tessuto nervoso. 

I risultati hanno dimostrato che gli astrociti ‘condizionati’ dalle vescicole infiammate contenenti la nota citochina TNFalpha acquisiscono un fenotipo dannoso, che è il vero responsabile del blocco mielinico. 

Con questo secondo gruppo di esperimenti, i ricercatori hanno anche dimostrato che è possibile neutralizzare il ‘cargo’ infiammatorio delle vescicole microgliali (e quindi gli effetti deleteri mediati dagli astrociti) pre-esponendo la microglia a cellule staminali mesenchimali, un tipo di cellule immunomodulanti in questo momento studiate in clinica per la messa a punto di nuove terapie cellulari nei pazienti con sclerosi multipla. 

In particolare, è stato dimostrato che le cellule staminali mesenchimali ‘smascherano’ l’effetto benefico mediato dai lipidi presenti nella membrana delle vescicole che favoriscono sia la migrazione degli oligodendrociti verso il sito del danno che la loro maturazione a cellule mielinizzanti. 

“Il nostro studio contribuisce a spostare l’attenzione della comunità scientifica dalle cellule microgliali agli astrociti come bersagli primari da modulare per nuove terapie rimielinizzanti”, conclude Claudia Verderio. 

“Inoltre, sarà a questo punto importante identificare i lipidi responsabili degli effetti riparativi, in quanto passo essenziale nella messa a punto di future terapie”. 

Roma, 16 settembre 2019

Immagini: Effetto delle vescicole extracellulari (EVs) nel processo di ri-mielinizzazione nel modello murino di lesione focale indotto da lisolecitina.

La scheda

Chi: Istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano, l’Università degli Studi di Milano, l’Istituto di neuroscienze Cavalieri Ottolenghi – Università di Torino e l’Università e il Policlinico San Martino di Genova

Che cosa: studio dimostra che la microglia sarebbe di per sé sempre benefica sui precursori degli oligodendrociti, ma può diventare dannosa quando attiva un altro tipo di cellule presenti nel cervello, gli astrociti.

Incidente discoteca Corinaldo. CNR: la dinamica delle folle e l’Effetto Gregge

In relazione al terribile incidente occorso nella discoteca Lanterna Azzurra di Corinaldo dove - stando alle attuali notizie - sono morte sei persone di cui cinque minorenni, in seguito al fuggi fuggi causato dall'uso di spray urticante, è sicuramente utile il comunicato del CNR (del 2015) sulla  dinamica delle folle in questi disastri. 

L'effetto gregge esiste
I pedoni in gruppo e le folle si comportano come pecore, quando non sanno dove andare, e si possono controllare: una scoperta, a cui ha contribuito l'Iac-Cnr, che con un'opportuna guida 'nascosta' potrebbe consentire di gestire in modo ottimale situazioni quali i flussi dei pellegrini al prossimo Giubileo. L'esperimento è apparso su arXiv

In situazioni di confusione, i gruppi umani si comportano esattamente come le greggi: tendono a seguire le persone davanti a loro, in particolare se sembrano sapere dove andare. 

Un comportamento che, secondo un nuovo studio italo-tedesco cui ha partecipato l'Istituto per le applicazioni del calcolo del Consiglio nazionale delle ricerche (Iac-Cnr) di Roma, può essere sfruttato per 'orientare' i movimenti di una folla in situazioni di emergenza, magari mescolando ad essa soggetti che sappiano precisamente come comportarsi. Una ricerca che potrebbe tornare utile, per esempio, per gestire al meglio i flussi di pellegrini del prossimo Giubileo straordinario annunciato da Papa Francesco.

"Abbiamo voluto testare sul campo la correttezza delle previsioni dei modelli matematici per il controllo delle folle che sfruttano il cosiddetto 'effetto gregge'", spiega Emiliano Cristiani dell'Iac-Cnr. "Si tratta di un comportamento che si manifesta in animali sociali, come oche, scarafaggi e, naturalmente, pecore, che porta a muoversi seguendo i compagni vicini, indipendentemente dalla loro destinazione. In matematica, un gregge è un esempio di sistema auto-organizzante, un gruppo composto da un numero elevato di 'agenti' che seguono regole semplici e in cui le dinamiche individuali sono influenzate da quelle degli agenti più prossimi. Nonostante si tratti di atteggiamenti solitamente associati ad animali, studi del genere sono utili per indirizzare al meglio anche grandi folle di esseri umani in situazioni delicate come nei piani strategici di evacuazione".

L'esperimento apparso su arXiv si è svolto di recente nel Dipartimento di matematica della Sapienza Università di Roma. A due gruppi di circa 40 persone ognuno è stato chiesto di raggiungere, a partire da un'aula, un determinato luogo, sconosciuto a tutti tranne che a una persona nel primo gruppo e a cinque nel secondo (che non si sono svelate fino alla fine dell'esperimento). "Uscendo dalla classe", prosegue il ricercatore Iac-Cnr, "i soggetti hanno mostrato una lieve tendenza ad andare a destra, verso la parte del Dipartimento a loro più familiare, presto superata dal desiderio di raggiungere e seguire i compagni che si trovavano di fronte a loro. Questo comportamento ha permesso alle persone informate di 'trascinare' gli altri, portandoli a destinazione lungo il percorso più veloce".
Si tratta del primo esperimento di questo genere effettuato con pedoni in un ambito di ricerca. Gli studiosi hanno verificato che le persone non sembrano a loro agio con istruzioni calate 'dall'alto', ma diventano docili quando viene fatto loro credere di scegliere autonomamente. 

"Nuovi modelli matematici e metodi di ottimizzazione sono stati usati in combinazione per trovare la strategia dei 'leader nascosti' e portare tutti a destinazione evitando attese e congestioni. La migliore consiste nello spezzare la folla per indirizzarla verso tutte le uscite disponibili, anche le più lontane e meno conosciute. Nel caso di una sola uscita, invece per garantire un deflusso ottimale è paradossalmente preferibile ingannare alcune persone conducendole lontano da essa, per poi riportarle successivamente nella giusta direzione".

Le tecniche di controllo di grandi folle studiate in questa ricerca trovano una naturale applicazione nei casi in cui la situazione di pericolo è prevedibile, ma la comunicazione tra autorità e folla è difficoltosa, come per esempio durante una manifestazione violenta. In questi casi agenti in borghese nascosti nella folla potrebbero correre in direzioni concordate per attivare l'effetto gregge. Allo studio hanno collaborato scienziati della Technische Universität di Monaco di Baviera.



Scheda dell'11 maggio 2015
Chi: Istituto per le applicazioni del calcolo del Consiglio nazionale delle ricerche (Iac-Cnr) di Roma
Che cosa: Esperimento sul comportamento delle folle di G. Albi, M. Bongini, E. Cristiani, D. Kalise, Invisible control of self-organizing agents leaving unknown environments, SIAM J. Appl. Math., 76 (2016), 1683-1710.

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Il Cnr alla ricerca dei tornado italiani

Alla ricerca dei tornado italiani

Nell'ultima decade registrati in media circa 100 eventi l'anno, considerando sia le trombe d'aria che le trombe marine. 

Queste ultime si sviluppano principalmente in estate e autunno lungo la costa tirrenica, mentre per quelle terrestri si rilevano picchi sui litorali di Lazio e Toscana, nella pianura veneta e nel Salento. 

Il 2014 l'anno più 'vorticoso'. 

Lo studio coordinato dal Cnr-Isac è pubblicato sull'International Journal of Climatology.

In un articolo appena pubblicato sull'International Journal of Climatology, rivista della Royal Meteorological Society, Mario Marcello Miglietta dell'Istituto di scienze dell'atmosfera e del clima del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isac) e Ioannis Matsangouras del Servizio meteorologico nazionale della Grecia hanno analizzato 10 anni di trombe marine e trombe d'aria che hanno interessato il nostro Paese. Il risultato è significativo: 37 trombe d'aria e 71 trombe marine sono state registrate in media ogni anno, pur con una forte variazione interannuale (un picco, rispettivamente, di 141 e 76 eventi è stato registrato nel 2014).

"Le trombe marine si sviluppano principalmente in autunno e d'estate, con una densità di quasi un evento annuale ogni 100 km di costa. C'è tuttavia una forte variazione da zona a zona, con picchi di cinque eventi lungo la costa tirrenica. In diversi casi, più vortici sono stati visualizzati simultaneamente (sino a 13 allo stesso tempo)", dice Miglietta, primo autore dell'articolo. "Le trombe d'aria possono originarsi sulla terraferma o avere origine da trombe marine che si spostano sulla terra. I primi eventi hanno frequenza massima d'estate e a fine primavera e interessano maggiormente il nord Italia; i casi 'marittimi', che interessano le regioni peninsulari, sono invece più frequenti a fine estate e in autunno".

La più alta densità di trombe d'aria si registra sulle coste di Lazio e Toscana, nella pianura veneta, nel Salento; in queste aree la densità di eventi è confrontabile con quella degli stati degli Usa con più alta frequenza. Tuttavia, si tratta principalmente di eventi deboli. I tornado significativi (di intensità pari o superiore al grado EF2 della scala Enhanced Fujita) sono meno frequenti ma sono stati comunque 24 in 10 anni, causando danni considerevoli (si pensi al tornado di Taranto del 2012 o a quello di Mira-Dolo del 2015) e in alcuni casi anche delle vittime.

"Purtroppo solo in pochi stati europei esistono procedure di allerta in caso di tornado. Vista la gravità dei danni che possono causare, sarebbe opportuno in futuro un maggiore interesse verso questo tipo di eventi", conclude Miglietta.

Roma, 5 giugno 2018

La scheda

Chi: Istituto di scienze dell'atmosfera e del clima del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Isac) e Servizio meteorologico nazionale della Grecia

Che cosa: An updated "climatology" of tornadoes and waterspouts in Italy, International Journal of Climatology, DOI: 10.1002/joc.5526

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CNR: Danza di coppia dei vortici quantizzati

Una coppia di vortici quantizzati all'interno di un fluido di luce e materia può evolvere lungo traiettorie analoghe a quelle di due particelle puntiformi e interagenti. 

Lo ha dimostrato l'Istituto di nanotecnologia del Cnr in un recente studio pubblicato su Nature Communications.

I vortici hanno un fascino particolare, e non a caso ricorrono un po' ovunque in natura e nell'universo, dalla scala cosmologica delle galassie e dei buchi neri a quella atmosferica dei tornado e cicloni, da quella di certe conchiglie o dei piccoli gorghi in un ruscello, fino al mondo dell'arte e di spiraleggianti forme che hanno ispirato artisti come Van Gogh e Klimt. Le loro linee che da un centro tendono ad aprirsi all'infinito e viceversa, portano a riflettere sulle origini dell'universo e sul significato fisico della loro esistenza. 

In effetti, una classe di vortici in qualche modo più fondamentale, è rappresentata dai vortici quantizzati, come quelli eccitabili nelle onde elettromagnetiche o nei fasci di elettroni. Proprio le dinamiche di coppia di vortici impressi in un fluido polaritonico—un termine scientifico che indica un fluido composto da luce e da elettroni—sono state l'oggetto di uno studio sperimentale e teorico condotto dai ricercatori dall'Istituto di nanotecnologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nanotec) di Lecce, in collaborazione con la San Diego State University e le Università di Siviglia, Porto, Atene e del Massachusetts, pubblicato su Nature Communications.

"Per comprendere i vortici quantizzati teniamo conto intanto che, in questi vortici succede qualcosa di contro-intuitivo, infatti il fluido si muove più velocemente vicino al centro, ovvero dove c'è una curva più stretta che alla periferia", afferma Lorenzo Dominici, ricercatore del Cnr-Nanotec di Lecce. "Inoltre, il suo centro, chiamato 'singolarità di fase', che ha una densità nulla, è praticamente puntiforme e possiede al tempo stesso una carica quantizzata (quella di rotazione angolare orbitale). 

Sono proprio queste caratteristiche ad aver suggerito, forse, una possibile analogia tra vortice quantico e una particella elementare, così come già suggeriva lo stesso lord Kelvin, scienziato e filosofo a fine '800". I vortici quantici sono stati oggetto di intense ricerche a partire dagli anni '90, perché le loro distribuzioni, regolari o turbolente nei condensati di atomi ultrafreddi, sono alla base di importanti transizioni di fase come quelle di un superfluido o di un superconduttore. Inoltre oggi, i vortici fotonici vengono studiati anche per un maggiore controllo di cellule o particelle nelle cosiddette pinzette ottiche, per aumentare la risoluzione e la robustezza nelle osservazioni astronomiche e nelle telecomunicazioni. A livello di fisica fondamentale tuttavia, le loro dinamiche di coppia non sono ancora del tutto spiegate, e dipendono fortemente dal tipo di fluido quantico in cui si trovano.

"Abbiamo impresso una coppia di vortici con lo stesso segno, ovvero che girano nello stesso verso, nel fluido polaritonico di una microcavità ottica, e come atteso, i due vortici hanno cominciato a muoversi essi stessi, uno intorno all'altro, come se effettivamente si sentissero ed influenzassero a vicenda. Il risultato inatteso, è stato poi osservare che, oltre a ruotare, essi tendevano ad avvicinarsi per poi rimbalzare. Questo non era stato mai osservato nemmeno nei condensati di atomi ultrafreddi [che condividono varie proprietà con i polaritoni, ndr]", dichiara il prof Ricardo Carretero di San Diego, teorico di fisica nonlineare e vortici.

"Occorre precisare" aggiunge Lorenzo Dominici, "che è l'intero fluido intorno ai vortici a mediare queste dinamiche, che possono però essere descritte come dovute a un potenziale attrattivo-repulsivo tra i due vortici puntiformi. Sembra proprio che la teoria di lord Kelvin" conclude Dominici, "possa essere altrettanto sensata in senso fisico oltre che filosofico, come forse un giorno si scoprirà".

Daniele Sanvitto, coordinatore del team sperimentale del Cnr-Nanotec di Lecce, ricorda che "in realtà ci sono già proposte teoriche per utilizzare i vortici quantici, in giroscopi ultrasensibili o anche per elaborare informazioni in memorie e computer ottici o quantistici; sapere cosa succede in un fluido polaritonico soggetto a forze interne è fondamentale per studiare dispositivi di questo tipo".

Immagine: I due vortici quantizzati all'interno del fluido polaritonico a tre diversi istanti di tempo (sinistra) e la rappresentazione dell'evento di scattering tra i due vortici in forma di filamenti spazio-temporali (destra).

Roma, 5 giugno 2018

La scheda

Chi: Istituto di nanotecnologia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Nanotec) di Lecce; San Diego State University (USA); Universidad de Sevilla (Spagna); Universidade do Porto (Portogallo); National and Kapodistrian University of Athens (Grecia); University of Massachusetts (USA).

Che cosa: Le interazioni di due vortici quantici in un fluido di luce e materia. Studio pubblicato online il 13 Aprile su Nature Communications, "Interactions and scattering of quantum vortices in a polariton fluid", L.Dominici, R.Carretero-González, A.Gianfrate, J.Cuevas-Maraver, A.S.Rodrigues, D.J.Frantzeskakis, G.Lerario, D.Ballarini, M.De Giorgi, G.Gigli, P.G.Kevrekidis, D.Sanvitto. 

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Il gioco d'azzardo si fa adulto

L'azzardo è sempre più adulto

Elaborati dall'Istituto di fisiologia clinica del Cnr, i nuovi dati IPSAD^® ed ESPAD^®Italia rivelano che gli adulti scommettono sempre di più, mentre è in calo il gioco d'azzardo, anche on-line, tra i giovani in tutte le regioni italiane. 

Nel Sud Italia crescono invece gli studenti giocatori 'problematici'. Sempre più diffusi Gratta&Vinci e scommesse sportive. 

Aumentano i giocatori d'azzardo nella popolazione adulta (15-64 anni) mentre diminuiscono in quella studentesca (15-19 anni). Nel corso del 2017 hanno giocato almeno una volta oltre 17 milioni di italiani (42,8%), contro i 10 milioni del 2014 (27,9%), e fra questi oltre un milione di studenti (36.9%), in calo rispetto agli 1,4 milioni (47,1%) di otto anni prima. 

A rivelarlo gli studi IPSAD^® ed ESPAD^®Italia dell'Istituto di fisiologia clinica del Consiglio nazionale delle ricerche di Pisa (Ifc-Cnr). "Aumentano tra gli adulti anche i giocatori problematici, quadruplicati negli ultimi 10 anni, dai 100.000 (0,6% dei giocatori) stimati nel 2007, ai 230.000 (1,3% dei giocatori) del 2010, ai 260.000 (1,6% dei giocatori) del 2013, fino ai 400.000 stimati nel 2017 (2,4% dei giocatori). 

Di contro, i problematici diminuiscono tra gli studenti dall'8,7% dei giocatori del 2009 ai 7,1% del 2017, in particolare nelle regioni del Centro e Nord Italia, mentre si rilevano incrementi in Sicilia, Basilicata, Calabria, Molise e Abruzzo", afferma Sabrina Molinaro dell'Ifc-Cnr.

In generale gli uomini (51,1%) giocano più delle donne (34,4%). Tra gli studenti la percentuale di maschi è quasi doppia rispetto alle coetanee (47,3% vs 26,3%).

Il gioco più diffuso resta il Gratta&Vinci: la percentuale di giocatori che lo scelgono sale dal 60,1 del 2010 al 74 al del 2017. Seguono Lotto e Super Enalotto, nonostante la netta diminuzione nello stesso periodo dal 72,7% al 50,5%. 

Al terzo posto troviamo le scommesse sportive che aumentano dal 18,3% del 2010 al 28% del 2017. Anche tra i giovani il gioco più diffuso è il Gratta&Vinci (64,7%) con una netta predilezione femminile, vi gioca infatti il 58,9% degli studenti contro il 75,5% delle coetanee. 

Al secondo posto si collocano le scommesse sportive, connotate in senso opposto: 66,9% dei ragazzi contro il 16,8% delle ragazze. 

Fra gli studenti con profilo problematico il gioco più diffuso sono le scommesse sportive (78,3%), a seguire gratta e vinci (70,4%) e altri giochi con le carte (48,7%), mentre tra gli adulti con profilo problematico il gioco più diffuso sono le scommesse sportive (72,8%), segue il Gratta e vinci (67,5%) e il Superenalotto (43,6%).

Il 39,1% dei giocatori intervistati ritiene sia possibile diventare ricco con l'azzardo se si hanno buone abilità, convinzione ancora più diffusa fra i problematici, 48,3%. Il 61,7% degli intervistati è convinto che l'abilità del giocatore sia determinante per vincere a poker texano e altri giochi con le carte, il 36% crede lo sia anche nelle scommesse. 

Ma alla domanda "nell'ultimo anno con il gioco sei andato in rosso, in pari o in attivo?" il 40,1% ammette di aver perso, il 48 dice di essere in pari e l'11,9% di aver vinto. 

Fra i 15-19enni è convinto che sia possibile diventare ricchi se si è bravi al gioco il 51,3%, con quote dal 61,5% per il poker texano al 36,3% per le scommesse sportive, dal 16,7% per il Bingo fino all'11,5% per le slot machine. Il 57,6% di chi ha giocato riferisce di essere in pari, il 27,3% di avere vinto e il 15,1% di aver perso.

Il 63,7% dei giocatori fra 15 e i 64 anni spende mediamente meno di 10€ al mese ma tra le persone con profilo problematico il 50% circa riferisce una spesa inferiore ai 50 euro, il 37% fra i 50€ e i 200 euro, il 14,9% spende più di 200€. 

Inoltre quasi 100.000 persone hanno chiesto denaro in prestito illegale, poco più di 100.000 hanno procurato danni economici ad altre persone e quasi 30.000 hanno subito danni economici in prima persona. Sembra più a rischio di sviluppare problematicità chi è in cerca di prima occupazione e gli studenti.

Nella popolazione generale, il 58% riferisce di poter raggiungere un luogo dove poter giocare in meno di 5 minuti a piedi. Anche il 33,4% degli studenti accede ai luoghi di gioco in meno di 5 minuti da scuola e il 28,4% in 10. Nel 2017 circa 1,4 milioni di italiani hanno poi giocato on-line, così come 200.000 studenti, a fronte dei 240.000 del 2016. Chi gioca on-line lo fa in maggior parte utilizzando la smartphone.

Il 10,8% degli studenti ignora che nel nostro Paese è illegale giocare per gli under 18 e si stima che 580.000 (33,6%) studenti minorenni abbiano giocato d'azzardo nel corso dell'anno. 

La facilità di accesso ai luoghi di gioco è confermata dal dato che solo il 27,1% ha avuto problemi a giocare d'azzardo in luoghi pubblici perché minorenne. Il 75,1% degli studenti spende in azzardo meno di 10 euro al mese e il 6,3% più di 50 euro al mese, quota che tra gli studenti con profilo problematico sale al 22,1%.

Roma, 3 maggio 2018

La scheda

Chi: Istituto di fisiologia clinica del Cnr (Ifc-Cnr)

Che cosa: studi Espad e Ipsad Italia su gioco d'azzardo

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Una simulazione del CNR svela origine prime molecole biologiche

Una simulazione svela l'origine delle prime molecole biologiche 

Ricercatori dell'Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr di Messina hanno riprodotto, mediante avanzate tecniche numeriche, il processo chimico che potrebbe aver determinato la sintesi primordiale dell'eritrosio, precursore del ribosio, lo zucchero che compone l'RNA, facendo così luce sull'origine delle prime molecole biologiche e quindi sull'inizio della vita sulla Terra. 

I risultati sono stati pubblicati su Chemical Communications della Royal Society of Chemistry, in collaborazione con l'Accademia delle scienze della Repubblica Ceca di Brno e la Sorbona di Parigi.

Uno dei tasselli cruciali nel puzzle dell'origine della vita è rappresentato dalla comparsa delle prime molecole biologiche sulla Terra come l'RNA, l'acido ribonucleico. Uno studio dell'Istituto per i processi chimico-fisici del Consiglio nazionale delle ricerche (Ipcf-Cnr) di Messina ha descritto, mediante avanzate tecniche di simulazione numerica, un processo chimico che da molecole semplici e presenti in enorme abbondanza nell'Universo, come l'acqua e la glicolaldeide, potrebbe aver portato alla sintesi primordiale dell'eritrosio, precursore diretto del ribosio, lo zucchero che compone l'RNA. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Chemical Communications, della Royal Society of Chemistry, da un team che coinvolge anche l'Accademia delle scienze della Repubblica Ceca di Brno e l'Università di Parigi Sorbonne.

"Nello studio dimostriamo per la prima volta che determinate condizioni prebiotiche, tipiche delle cosiddette 'pozze primordiali' in cui erano presenti le molecole inorganiche più semplici, sono in grado di favorire la formazione non solo degli aminoacidi, i mattoni fondamentali delle proteine, ma anche di alcuni zuccheri semplici come l'eritrosio, precursore delle molecole che compongono l'ossatura dell'RNA", spiega Franz Saija, ricercatore Ipcf-Cnr e coautore del lavoro. "La sintesi degli zuccheri a partire da molecole più semplici, che possono essere state trasportate sul nostro pianeta da meteoriti in epoche primordiali, rappresenta una grossa sfida per gli scienziati che si occupano di chimica prebiotica. La formazione dei primi legami carbonio-carbonio da molecole molto semplici come la formaldeide non può avvenire senza la presenza di un agente esterno capace di catalizzare la reazione: la presenza di tali catalizzatori in ambienti prebiotici, tuttavia, è ancora un mistero".

L'approccio computazionale alla chimica prebiotica già nel 2014 consentì al team di ricerca, con uno studio pubblicato su Pnas, di simulare il famoso esperimento di Miller, cioè la formazione di aminoacidi dalle molecole inorganiche contenute nel 'brodo primordiale' sottoposte a intensi campi elettrici. "Nel nostro esperimento, facendo uso di metodi avanzati di simulazione numerica al super-computer, una soluzione acquosa di glicolaldeide è stata sottoposta a campi elettrici dell'ordine di grandezza dei milioni di volt su centimetro, capaci di catalizzare quella reazione che in chimica viene chiamata formose reaction e che porta alla formazione di zuccheri a partire dalla formaldeide", prosegue Giuseppe Cassone dell'Institute of Biophysics, Czech Academy of Sciences e primo autore dell'articolo scientifico.

"Oggi l'approccio computazionale alla chimica prebiotica è di fondamentale rilevanza perché permette di analizzare in modo molto specifico i meccanismi molecolari delle reazioni chimiche alla base dei processi che hanno portato alla formazione delle molecole della vita", conclude Saija.

Roma, aprile 2018

La scheda

Chi: Istituto per i processi chimico-fisici del Cnr (Ipcf-Cnr) di Messina, Accademia delle scienze della Repubblica Ceca di Brno e Univeristà di Parigi Sorbonne
Che cosa: Descrizione, mediante avanzate tecniche di simulazione numerica, di un processo chimico che da molecole semplici potrebbe aver portato alla sintesi primordiale dell'eritrosio, precursore diretto del ribosio, lo zucchero che compone l'RNA. Studio pubblicato su Chemical Communications 'Synthesis of (D)-erythrose from glycolaldehyde aqueous solutions under electric field'; Chem. Commun., 2018, 54, 3211; DOI: 0.1039/c8cc00045j

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CNR: nichel per grafene di qualità

Dal nichel, grafene di qualità

Pubblicato su Science uno studio che svela i meccanismi catalitici del nichel nella crescita di fogli di grafene. 

La ricerca, realizzata da Iom-Cnr e Università di Trieste, apre nuove strategie per migliorare la produzione a livello industriale di questo materiale dalle molteplici virtù.

Il grafene è un materiale bidimensionale, composto da uno strato di atomi di carbonio, quindi sottilissimo ma anche flessibile come la plastica e con una resistenza meccanica cento volte superiore all'acciaio. Per questo è considerato praticamente perfetto per molteplici usi nel campo industriale e tecnologico, tuttavia la difficoltà di produzione ne rende l'utilizzo estremamente costoso. 

Uno studio condotto dall'Istituto officina dei materiali del Consiglio nazionale delle ricerche di Trieste (Iom-Cnr) e dal dipartimento di Fisica dell'Università degli studi di Trieste, ora pubblicato su Science, individua il meccanismo di accrescimento del grafene sulla superficie di un comune metallo, il nichel, aprendo nuove possibilità nelle tecnologie di produzione.

"Sappiamo che sulle superfici metalliche sono presenti singoli atomi, liberi di muoversi agilmente e che partecipano a molti dei processi che avvengono sulle superfici stesse", spiega Cristina Africh, dell'Iom-Cnr. "Nel nostro studio abbiamo evidenziato che, in un campione di nichel utilizzato per la generazione di grafene, sono proprio gli atomi liberi del nichel ad agire da catalizzatori, facilitando il processo di formazione del grafene".

Il team scientifico è stato in grado di registrare questo processo in tempo reale, rivelando il comportamento dei singoli atomi superficiali, impiegando un modulo di scansione ad alta velocità sviluppato negli anni scorsi in collaborazione con Elettra-Sincrotrone Trieste e recentemente perfezionato grazie ad un finanziamento europeo.

"Con un microscopio a scansione a 'effetto tunnel'", prosegue Laerte Patera, dottorando dell'Università di Trieste che ha lavorato al progetto presso Iom-Cnr per la sua tesi in nanotecnologie, "abbiamo filmato quello che avviene al bordo del foglio di grafene mentre cresce, ad una temperatura di circa 450 gradi centigradi, fino ad arrivare a raccogliere 60 immagini al secondo, una frequenza ben superiore a quelle utilizzate in cinematografia o in televisione e percepite dall'occhio umano".

"Dai filmati risulta evidente come il processo di crescita avvenga riga per riga, come quando una macchina per tessitura intreccia un filo per formare un pezzo di stoffa: i singoli atomi di nichel svolgono, a livello microscopico, la stessa funzione dell'ago della macchina, come se cucissero in sequenza ordinata nuovi punti al bordo del tessuto", chiarisce Giovanni Comelli, dell'Università di Trieste. 

"Le simulazioni numeriche sono in gran parte basate sulla meccanica quantistica e spiegano chiaramente il ruolo svolto dagli atomi di nichel che, attaccandosi temporaneamente ai bordi del grafene, consentono l'inclusione di nuovi atomi di carbonio". Le simulazioni sono state condotte presso l'università triestina sotto la guida di Maria Peressi, in collaborazione con l'Universidad Nacional de Córdoba (Argentina).

"Oltre al rilevante valore scientifico, questo risultato riveste un notevole interesse applicativo, poiché uno degli attuali metodi di produzione industriale di grafene prevede proprio l'utilizzo di un substrato di nichel per la crescita di strati di grafene caratterizzati da pochi difetti e da un costo di realizzazione ridotto", conclude Africh. "La conoscenza dei dettagli del meccanismo di crescita, fino ad ora ignoti, è quindi fondamentale per definire una strategia di sviluppo di nuovi e più efficienti processi di produzione del grafene a livello industriale".

La scheda 

Chi: Istituto Officina dei Materiali del Cnr (Iom-Cnr); Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Trieste; Universidad Nacional de Córdoba (Argentina)

Che cosa: Pubblicato su Science uno studio che svela i meccanismi catalitici del nichel nella crescita di fogli di grafene – "Real-time imaging of adatom-promoted graphene growth on nickel", DOI: 10.1126/science.aan8782 

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CNR: nuovo stato della materia scoperto nei nanotubi di carbonio

Nuovo stato della materia scoperto nei nanotubi di carbonio

Uno studio Cnr rivela che in questi cilindri ottenuti arrotolando il grafene, con raggio di pochi nanometri e lunghi quanto il diametro di un capello, si realizza l'isolante eccitonico, predetto mezzo secolo fa dal premio Nobel Walter Kohn e finora mai confermato in modo convincente. 

La ricerca, pubblicata su Nature Communications, aiuta a far luce sulla natura isolante o conduttiva dei nanotubi di carbonio.

Ricercatori dell'Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (Nano-Cnr) hanno mostrato che nei nanotubi di carbonio si realizza spontaneamente un nuovo stato quantistico della materia, detto isolante eccitonico, predetto mezzo secolo fa dal premio Nobel Walter Kohn e finora mai confermato in modo definitivo. Lo studio, condotto in collaborazione con Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (Sissa), Istituto officina dei materiali (Iom-Cnr) e Istituto struttura della materia (Ism-Cnr) del Consiglio nazionale delle ricerche, è stato pubblicato su Nature Communications.

I nanotubi di carbonio sono cilindri ottenuti dal grafene, materiale bidimensionale composto da un foglio di carbonio dello spessore di un solo atomo che, una volta arrotolato, forma tubi con raggio di pochi nanometri (un nanometro è pari a un miliardesimo di metro) e lunghi quanto il diametro di un capello. Finora il comportamento di una classe importante di nanotubi, in grado di condurre corrente elettrica, si spiegava supponendo che gli elettroni degli atomi di carbonio si muovessero facilmente e indipendentemente uno dall'altro per tutta la lunghezza, cioè che il materiale si comportasse come un metallo. I ricercatori di Nano-Cnr hanno invece dimostrato che quando un elettrone abbandona un atomo di carbonio non si muove liberamente ma si lega con la buca che lascia dietro di sé, formando una particella composita fatta dall'elettrone e dalla buca, detta eccitone.

"Abbiamo riprodotto il comportamento collettivo di tutti questi eccitoni grazie a simulazioni numeriche sofisticate e molto affidabili basate sulla meccanica quantistica", spiega Massimo Rontani di Nano-Cnr, "e verificato che gli elettroni sono liberi di spostarsi solo se viene fornita una quantità di energia sufficiente a dissolvere gli eccitoni. Questo significa che il nanotubo si comporta come un materiale isolante, un isolante eccitonico: si tratta di un fenomeno quantistico elusivo, a lungo inseguito".

I nanotubi sono un sistema ideale per la nanoelettronica, potendo funzionare come minuscoli fili conduttori, e lo studio, dimostrando per la prima volta l'esistenza dell'isolante eccitonico nei nanotubi di carbonio, permetterà di comprendere meglio il meccanismo per cui i nanotubi si comportano da metallo o da isolante. "In questa ricerca siamo ripartiti dall'inizio, ignorando l'opinione consolidata secondo cui l'isolante eccitonico non poteva esistere nei nanotubi di carbonio", spiega Daniele Varsano di Nano-Cnr. "Per arrivare a conclusioni affidabili sono state necessarie simulazioni numeriche sui supercalcolatori particolarmente complesse, rese possibili dal centro di eccellenza MaX, l'infrastruttura europea dedicata alla ricerca computazionale sui materiali guidata da Nano-Cnr. Grazie ai recenti sviluppi del calcolo ad alte prestazioni, l'high performance computing, è ora possibile predire proprietà della materia ancora inosservate, che fino a pochi anni fa si ritenevano irrealizzabili e relegate ai libri di testo".

Immagine: Un elettrone (rosso) lungo un nanotubo di carbonio è 'legato' alla buca (blu) che si lascia dietro e forma un eccitone.

La scheda

Chi: Istituto nanoscienze - unità di Modena - del Consiglio nazionale delle ricerche

Che cosa: scoperto nuovo stato quantistico della materia, detto isolante eccitonico, nei nanotubi di carbonio. Carbon nanotubes as excitonic insulators, D. Varsano, S. Sorella, D. Sangalli, M. Barborini, S. Corni, E. Molinari, M. Rontani. 

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