La tavola periodica | Come abbiamo fatto a scoprire la sua struttura.

La tavola periodica degli elementi è conosciuta a gran parte degli studenti di tutto il mondo, ma c'è voluto un secolo di progressi scientifici per completarla.

Al grande fisico Ernest Rutherford è attribuita la celebre frase "Le uniche scienze sono fisica o filatelia", con irritazione degli studiosi di tutte le altre discipline scientifiche delle generazioni successive. Nonostante tutto, quando gli venne assegnato nel 1908 il premio Nobel per un esperimento di fisica, il riconoscimento fu per la chimica. Rutherford la prese con spirito, commentando sulla sua "trasmutazione istantanea da fisico a chimico".

Rutherford svolse un ruolo fondamentale nella determinazione che sarebbe proseguita nel corso del XX secolo di una legge periodica che governa gli elementi chimici; oggi la nostra comprensione degli elementi si deve sia alla fisica che alla chimica.

I cinque elementi platonici
(immagine dal web)

La legge fu scoperta esattamente 145 anni fa, nel febbraio del 1869, da Dmitrij Mendeleev e da altri chimici come lui. Anche se viene considerato un chimico, Mendeleev trascorse pochissimo tempo in laboratorio alla ricerca degli elementi. Che cosa sia effettivamente un elemento è stato oggetto di un lungo dibattito e in qualche misura è tuttora un problema aperto.

Il concetto di elemento risale agli antichi filosofi greci, che nel nostro mondo ne riconoscevano solo quattro: aria, acqua, fuoco, terra. Gli elementi corrispondevano ai quattro solidi platonici studiati dai matematici, ovvero sia il cubo, l'icosaedro, l'ottaedro e il tetraedro. Cosi la fluidità dell'acqua si riteneva dovuta alla forma relativamente poco spigolosa dell'icosaedro con le sue venti facce, mentre il dolore provocato dal contatto con il fuoco era spiegato dai vertici aguzzi del tetraedro. Quando poi fu scoperto il quinto elemento solido platonico, il dodecaedro con 12 facce, Aristotele propose l'esistenza di un quinto elemento: la "quintessenza", l'etere dei cieli.(science)

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Il farmaco che rivoluzionò il mondo della medicina: la Penicillina.

Negli anni 20 moltissime persone morivano a causa di infezioni batteriche, alcune volte causate da piccolissimi e semplicissimi graffi. Alexander Fleming, uno scienziato e dottore scozzese, stava lavorando in un ospedale di Londra. Lui stava cercando di scoprire i modi per combattere i batteri. Fleming in quel periodo era alle prese con un pericolosissimo batterio chiamato stafilococco. Un giorno,nel chiudere frettolosamente il suo laboratorio perché stava partendo per le vacanze, dimenticò di lavare tutte le apparecchiature prima di lasciarlo. C’era una capsula nella quale stavano crescendo gli stafilococchi. Quando alcune settimane più tardi, Fleming tornò dalle vacanze, si accorse che c’era qualcosa simile a muffa in quella capsula che aveva contaminato le colture, e si accorse anche che la crescita del pericoloso batterio stafilococco si era fermata,probabilmente, pensò, a causa di questa muffa. Fleming chiamò questo antibiotico penicillina. Sapeva che la penicillina poteva essere un’importante scoperta, quindi fece alcuni esperimenti con essa. Tuttavia, non essendo un farmacista, per lui era difficile produrre la penicillina pura. Chiese aiuto ad alcuni scienziati colleghi ma nessuno sembrava interessato nel produrre la penicillina. Fleming ha dovuto aspettare più di dieci anni prima che due brillanti scienziati, Howard Florey e Ernst Chain, finalmente trovarono un modo facile per produrre la medicina. Nel maggio del 1940, il gruppo di ricerca di Florey ebbe abbastanza penicillina per poterla sperimentare con gli animali per la prima volta. Con un semplice esperimento, iniettarono un pericolosissimo batterio in otto topi. Un ora dopo, diedero la penicillina solo a quattro topi. Dopo alcune ore, i quattro topi con la penicillina stavano bene, mentre gli altri quattro erano tutti morti! Durante la Seconda Guerra Mondiale, la penicillina ha salvato molte vite, e nel 1945 Fleming, Florey e Chain vinsero il Premio Nobel per la medicina. Ancora oggi questo antibiotico è utilizzato per combattere la maggior parte dei batteri gram positivi come gli stafilococchi e gli streptococchi, le spirochete (Treponema pallidum e Leptospira), gonococchi e meningococchi.

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Un oceano d'acqua | Sotto il mantello...terrestre si cela un diamante unico e raro: la ringwoodite!

Un oceano d'acqua: sotto il mantello...terrestre si cela un diamante unico e raro: la ringwoodite! Pare che da una recente ricerca sia scaturito che nel mantello terrestre ci sia una quantità d’acqua paragonabile a quella di un oceano!

Non si riferisce ovviamente ad acqua allo stato liquido trattenuta in uno strato e nemmeno nelle porosità delle rocce, come accade per esempio con il petrolio o i gas a quote molto meno profonde, ma bensi del gruppo ossidrilico (-OH) facente parte della struttura cristallina di un particolare minerale: la ringwoodite.
La ringwoodite è una particolare forma di olivina, il minerale di cui è formata la parte superiore del mantello, che fino ad ora è stato rinvenuto soltanto in alcune meteoriti oppure creato in laboratorio sottoponendo l’olivina ad altissime pressioni, quelle in particolar modo che si riescono a trovare nel sottosuolo a profondità di circa 410 km. A tali pressioni l’olivina subisce un cambiamento di fase, trasformandosi per l'appunto in ringwoodite. Con una peculiarità: nella sua composizione chimica appare evidente una significativa quantità d’acqua (fino al 2,5% in peso) sotto forma di ossidrile.

Mantello terrestre

Zona di transizione
Lo ha scoperto un gruppo internazionale di ricerca guidato da Graham Pearson, dell’Università dell’Alberta (Canada) e di cui fa parte Fabrizio Nestola del dipartimento di geoscienze dell’Università di Padova. Lo studio è stato pubblicato il 13 marzo su Nature e conferma un’ipotesi contestata ma che negli ultimi tempi ha preso corpo tra i geologi: l’esistenza di grandi volumi di acqua intrappolati tra 410 e 660 km di profondità nella zona di transizione tra il mantello superiore e inferiore della Terra. «Nella zona di transizione ci potrebbe essere tanta acqua quanto quella contenuta in tutti gli oceani in superficie e forse anche di più», azzarda una stima Paerson.

Area «umida»
Questa scoperta è fondamentale perché nella zona di transizione avvengono importanti fenomeni geologici che hanno ripercussioni sul movimento delle placche e sulla formazione di magmi profondi. Sarebbe quindi la conferma di un’ampia fascia, o almeno di alcune aree umide all’interno della zona di transizione, in contrapposizione a due aree molto più secche del mantello superiore e inferiore. Subduzione Ma come ci è arrivata tutta quest’acqua a simili profondità? Con la subduzione delle placche oceaniche sotto quelle continentali (come la placca del Pacifico che subduce al largo del Giappone e che ha provocato il grande terremoto più tsunami dell’11 marzo 2011).
Le rocce sedimentarie dei fondi oceanici contengono grandi quantità di acqua che vengono in questo modo trasportate in milioni di anni a centinaia di chilometri di profondità.

Ringwoodite

Scoperta casuale in un diamante 
La scoperta della ringwoodite è stata del tutto casuale. Il gruppo di Pearson nel 2008 stava compiendo ricerche nel Mato Grosso (Brasile) su altri minerali quando è stato avvicinato da un cercatore dilettante di diamanti che aveva trovato una piccolissima gemma (3 millimetri) marroncina e sgraziata nella sabbia di un fiume presso Juina. La pietra non era un granché e venne venduta per 20 dollari.
Una volta tornati in laboratorio, la pietra venne affidata a un giovane laureando per un’analisi ma si accorse che conteneva un’inclusione microscopica, invisibile a occhio nudo, di un minerale che non riusciva a identificare. Da qui è partita una sofisticatissima ricerca basata sui sistemi più avanzati come spettroscopia Raman a infrarossi ed a diffrazione di raggi X nei laboratori di analisi più accreditati prima che fosse ufficialmente confermata come ringwoodite.

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USA | SIRTUINA 1, una proteina che fa vivere meglio e più a lungo.

Uno studio condotto dal Dott Rafael de Cabo del National Insitute on Aging del National Institutes of Health negli Stati Uniti, ha scoperto un nuovo impiego possibile di una proteina, la sirtuina 1. Fino ad oggi si sapeva che questa proteina era fondamentale per mantenere l’equilibrio metabolico dei tessuti umani. Lo studio ha dimostrato che inducendo l’attivazione della proteina sirtuina 1 si estende la durata della vita, ritarda l'insorgenza delle malattie metaboliche correlate all'eta' e migliora la salute generale. Per il momento la sperimentazione è stata fatta su animali, nello specifico topi di laboratorio, ai quali è stata data una integrazione quotidiana corrispondente a 100mg/kg di SIRT1720, una molecola che attiva la SIRT1, per la durata di sei mesi. La somministrazione di tale molecola ha esteso significativamente la vita media dei topi dell'8,8 per cento, oltre a ridurre il peso corporeo e la percentuale di grasso, migliorando la funzione muscolare e la coordinazione motoria. In ulteriori studi incentrati sugli effetti di SRT1720 su diverse variabili metaboliche, i ricercatori hanno trovato che la supplementazione di SRT1720 ha portato alla diminuzione dei livelli di colesterolo totale e di colesterolo LDL, che potrebbero aiutare a proteggere contro le malattie cardiache, e miglioramenti nella sensibilità all’insulina che potrebbero aiutare a prevenire diabete. La dieta particolare ha avuto anche effetti anti-infiammatori in diversi tessuti, un dato importante, perché un basso grado di infiammazione cronica contribuisce contro l’invecchiamento e le malattie legate all’età. Se le ricerche dovessero confermare questa tesi e se la proteina dovesse funzionare anche sull’uomo, si tratterebbe davvero di aver scoperto l’elisir di lunga vita che ci permetterebbe, non solo di raggiungere una età considerevole ma soprattutto di arrivarci nel pieno possesso delle nostre facoltà fisiche e mentali.

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“Hei Glass dimmi se sono stanco oppure no”!

“Hei, Glass, dimmi se sono pronto per riprendere a lavorare oppure no”!
Potrebbe essere questo il modus operandi con cui potremo interpellare in futuro gli  occhiali di Google, se il lavoro dell’équipe di Don Afergan, della Tufts University di Medford, Massachusetts, dovesse concludersi positivamente. Infatti gli scienziati hanno creato un dispositivo che utilizzando la luce potrà essere in grado di  misurare il livello di concentrazione di chi lo sta indossando, giudicando se è sufficientemente attento per continuare con il proprio lavoro oppure se è il caso che si prenda una piccola pausa relax.

Glass: occhiali di Google

Come racconta il NewScientist, il sistema invia degli impulsi di luce, 12 al secondo per la precisione, alla corteccia prefrontale, misurando i fotoni riflessi dall’emoglobina ossigenata e deossigenata presente nel sangue. Attività cerebrali più complessi, infatti, fanno in modo che arrivi più sangue ossigenato al cervello, variando di fatto l’assorbimento e la riflessione della luce. Un software messo a punto dagli scienziati, a questo punto, interpreterà i segnali e farà in modo di riferire al soggetto, in tempo reale, qual è il suo livello di concentrazione. La tecnica prende il nome di spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNirs).

Il sistema, che nella versione prototipale è abbastanza ingombrante, si tratta per ora di un insieme di fibre ottiche connesse a una matrice di led posti sulla fronte del soggetto da monitorare e un aggeggio che converte gli impulsi luminosi in segnali elettrici, non è destinato a poltrire in laboratorio ancora per molto tempo, assicurano i suoi creatori. Afergan e colleghi, infatti, stanno cercando di integrare il loro dispositivo all’interno degli occhiali di Google: “Sono perfetti”, racconta lo scienziato. “Non c’è bisogno di molta fantasia per immaginare di incorporare un chip fNirs nelle stanghette degli occhiali”. L’applicazione più intrigante sembra essere un sistema di navigazione per le automobili in grado di adattarsi al livello di attenzione del guidatore.

Quando questi è massimamente concentrato, il sistema gli mostra solo le informazioni base tramite avvisi sonori; nei momenti di distrazione, il dispositivo potrebbe intervenire per svegliarlo e fornirgli più istruzioni.
L’équipe ha in mente anche di adattare Google Now, l’assistente digitale messo a punto da Big G, in modo tale che invii notifiche all’utente solo quando la sua mente è abbastanza sgombra.

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Ci vediamo da RoDyMan 'o pizzaiuolo!

Ci vediamo da RoDyMan 'o pizzaiuolo! No, non sto scherzando, è esattamente questa l'idea di Bruno Siciliano, esattamente creare un robot capace di fare la pizza! Ma non solo capace di farla, intendo dire che sia in grado di realizzarla sin dalle prime fasi: stendere l'impasto, di condirlo e di cuocerlo facendolo ruotare. Tale idea da chi secondo voi poteva partire se non da Napoli, la patria, la genesi, l'icona della pizza, e il futuro di RoDyMan, questo il nome del robot pizzaiolo, che si presenta con tanto fascino e simpatia, dal momento che potrebbe anche essere utilizzato per assistere gli anziani e alla riparazione di arti umani.
L'idea appartiene a Bruno Siciliano, facente parte dell'università Federico II di Napoli, esperto di robotica e responsabile del laboratorio di robotica 'Prisma Lab', conosciuto in tutto il mondo.
''RoDyMan, acronimo di Robotic Dynamic Manipulation, manipolazione robotica dinamica, è un robot di servizio che sarà capace di replicare attività umane con un livello di destrezza e mobilità mai visto prima", ha detto Siciliano durante la Giornata informativa del Consiglio Europeo della Ricerca organizzata a Napoli dalla Rappresentanza in Italia della Commissione Europea.
RoDyMan sarà un robot con un torso, due braccia leggere e mani con dita multiple. Non sono previste gambe, in quanto sarà montato su una piattaforma omnidirezionale su ruote. La sua testa avrà una videocamera stereoscopica e un sistema strutturato di luci.

RoDyMan

Avrà inoltre sensori di prossimità, di campo oltre che sensori tattili. ''L'interazione con gli umani è al centro del progetto. Per questo, afferma Siciliano, la sicurezza è un aspetto fondamentale del nuovo sistema. Questo robot autonomo deve essere in grado di controllare il flusso degli eventi in una data attività, reagire e imparare dall'ambiente circostante. Sarà in grado di affrontare rapidamente situazioni inaspettate, come la presenza di umani o di ostacoli".
Nei cinque anni che seguiranno la sfida di RoDyMan è fare pizze, parola di... Siciliano.
Ma quando gli si pone la domanda se le pizze fatte da RoDyMan saranno gustose come quelle dei pizzaioli napoletani risponde: "È quasi impossibile! Però coinvolgeremo uno dei migliori pizzaioli della città per imparare direttamente da lui l'arte di questi abilissimi movimenti. Come? Gli faremo indossare una tuta biocinetica dotata di sensori e di un sistema di cattura del movimento 3D". Buon appetito!

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