La tavola periodica degli elementi del futuro

Una rappresentazione tridimensionale dell’ipotetica isola di stabilità. Imagecredit: Wikimedia Commons

Attualmente possiamo dire di conoscere nel concreto sette periodi della tavola periodica degli elementi chimici, che si chiude, almeno per quanto è stato confermato fino ad ora, con l’Ununoctium, altrimenti chiamato Eka-radon, l’elemento di numero atomico 118. Questo è l’elemento più pesante conosciuto, e ha alcune interessanti peculiarità: la sua collocazione si pone subito sotto il Radon, e come si prevede, dovrebbe avere le caratteristiche elettive dei gas nobili, quindi stato gassoso, elevata stabilità chimica e condizione monoatomica (non forma molecole come O2, H2). Inoltre è il secondo elemento gassoso radioattivo (insieme al radon) e il primo elemento gassoso semiconduttore.

Se ulteriori elementi con numero atomico superiore a questo verranno scoperti in futuro, essi saranno inseriti in ulteriori periodi, disposti (come per i periodi esistenti) in maniera tale da rispettare periodicamente le tendenze ricorrenti nelle proprietà degli elementi in questione.

Senza entrare in ingegneristici tecnicismi, si pensa che questa scoperta sia una porta per l’accesso ad altri elementi successivi con caratteristiche di stabilità particolari, un insieme nel quale si collocano ad esempio l’elio, l’ossigeno, il calcio, lo stagno ed il piombo: tutti hanno in comune un guscio completo di protoni (gli amici e gli addetti ai lavori lo chiamano numero magico!).

Questi elementi “seriali”, fanno presagire che le caratteristiche di quelli successivi, siano tali da presupporre che esista una fascia inesplorata della tavola periodica, definita “isola della stabilità” dove anche elementi con elevati numeri atomici siano più stabili e, quindi in grado di esistere per tempi più lunghi, elementi ancora sconosciuti sul noatro pianeta e che potrebbero aprire nuovi e impensabili sviluppi sia nelle scienze dei materiali che nelle loro applicazioni più tecnologiche.

La chimica ristrutturata su Wikipedia

Lo scambio del sapere e delle esperienze è il solo sistema che possiede una cultura per evolversi, evitando di ristagnare entro i confini dell’ignoranza portatrice di discriminazioni e di pericolose illusioni per il volgo. Il sapere libero comporta tuttavia qualche illuminato compromesso, come molti detrattori di Wikipedia amano evidenziare, ma i punti a sfavore sono ben poca cosa se rapportati agli immensi benefici che un oracolo del sapere come questo ci garantisce tutti i giorni, senza pretendere in cambio alcunché.

Non essendo però una fonte primaria, certamente è necessario che questi limiti non vengano sottovalutati, e bisogna tenerne conto seriamente per evitare problemi ancor più seri. Se per esempio un giorno dovessi decidere di preparare 100 grammi di nitroglicerina, e consultando la pagina di Wikipedia mi viene suggerito di portare il contenitore a bollitura incipiente, perché un vandalo ha pensato bene di fare una goliardata poco prima, beh, penso che potrei anche risentirmi parecchio verso quel sito, bollandolo sicuramente come inaffidabile, sempre che io sopravviva… !!

Metti un giorno il sole in cassaforte!

Fulvalene coordinato con due atomi di rutenio. Imagecredit: Jeffrey Grossman - MIT

Dopo aver visto i super-atomi e gli iperalogeni, le molecole con più transizioni di forma prestabilite a comando,  gli effetti fotomeccanici semaforici dei cristalli liquidi,  non dovrei più stupirmi apprendendo che esiste una molecola in grado di immagazzinare il calore, eppure sono rimasto piacevolmente sorpreso quando ho letto che questo processo avviene in maniera stabile, a richiesta e soprattutto reversibile.

In poche parole attualmente esistono due metodi per catturare l’energia dal sole, con il fotovoltaico si trasforma la luce in elettricità, mentre con appositi collettori possiamo convertire la radiazione solare in energia termica e utilizzarla direttamente, ad esempio per produrre il vapore che alimenta una turbina.

Ma esiste anche un altro sistema, ancora allo stadio  embrionale, che è stato accantonato perché nessuno trovava un modo per sfruttarlo in termini pratici ed economici.

Qui sopra vediamo il protagonista di questa ricerca, pubblicata inizialmente nel 1996  quando Roland Boese et al. annunciano la sintesi del fulvalene tetracarbonil-dirutenio, un composto di coordinazione con la rara proprietà di accumulare l’energia termica convertendola in energia chimica on demand.

La bellezza della fisica

Ordunque, con questo post forse mi gioco la reputazione contro-discriminatoria che ho faticosamente cercato di costruire, e vorrei rimarcare che non è assolutissimamente mia intenzione cadere nel maschilistico luogo comune che vorrebbe soddisfatta l’equazione bello/a = stupido/a, né la sua perfetta antitesi, brutto/a=genio/accia, ma il tutto può ricondursi a due variabili semplicemente indipendenti tra loro e assegnate con un criterio del tutto casuale!
Quindi, cosa c’è di meglio che sfamare l’occhio (che sempre vuole la sua parte), presentando alcune delle meraviglie della Fisica, per Lui e per Lei, impersonate da splendidi scienziati e ricercatori che in passerella non sfigurerebbero affatto, nemmeno al cospetto dei concorsi di bellezza più blasonati! Altro che Miss e Mister Universo: qui c’è molto di più…

Interessanti video sui batteri da TED

TED (Technology Entertainment Design) è una conferenza che si tiene ogni anno a Monterey, California e, recentemente, ogni due anni in altre città del mondo. La sua missione è riassunta nella formula “ideas worth spreading” (idee degne di essere diffuse) e, in effetti, le migliori conferenze sono state pubblicate gratuitamente sul sito web del TED. Le lezioni abbracciano una vasta gamma di argomenti che include scienza, arte, politica, temi globali, architettura, musica e altri. Gli speaker stessi provengono da molte comunità e discipline diverse, tra cui l’ex presidente degli USA Bill Clinton, il Premio Nobel James Dewey Watson, il produttore televisivo e attivista politico Norman Lear, il fisico Murray Gell-Mann, il co-fondatore di Wikipedia Jimmy Wales e i co-fondatori di Google Sergey Brin e Larry Page. Al TED Conference si è aggiunto il TED Global, che si svolge in varie località.

Da Wikipedia – TED (conferenza)

Da qualche tempo curioso avidamente tra gli archivi di TED, e vorrei proporvi tre video che ho trovato molto interessanti, in due di questi c’è anche il mio zampino per la traduzione dei sottotitoli, tutti legati da un comune filo conduttore: i batteri, questi sconosciuti!

Idrogeno per tutti dall’acqua funzionale giapponese?

Idrogeno - easy rider

Il primo dubbio che assale chi affronta questi argomenti non è se sia davvero possibile ricavare idrogeno dall’acqua sfondando la grande muraglia chiamata prima legge della termodinamica, ma, nel caso specifico, perché se ne parla così poco e con estrema avarizia nel diffondere i particolari?

La notizia è che lunedì 25 ottobre, una società attiva nella ricerca di nuove soluzioni energetiche giapponese, la FUKAI Environmental Research Institute Inc., ha organizzato una conferenza stampa per la dimostrazione del suo sistema di produzione di idrogeno che dovrebbe avere il più basso costo al mondo per la generazione di 1 kWh: solo 13 centesimi di Euro (0,18 $)!

Il barometrista impertinente

A volte anche la domanda espressa nella forma più semplice può dare luogo ad impreviste ambiguità che portano a fronteggiare dilemmi morali di ardua soluzione.

Ecco come un brillante studente potrebbe mettere in crisi l’esaminatore che incautamente proponga un quesito senza troppi vincoli, e che ben si presta all’interpretazione dell’alternativa, nemica del conformismo e vanto di chi sa pensare fuori dagli schemi.

Durante una sessione di un esame di fisica, un docente era fermamente intenzionato a rimandare un ragazzo per la risposta data a una domanda, una risposta del tutto impertinente…

Lo studente sosteneva invece di meritare il massimo dei voti, se il sistema non fosse stato truccato per mettere in condizione di svantaggio gli esaminandi. Lo studente e l’insegnante quindi si misero d’accordo per accettare insindacabilmente il giudizio di un terzo “arbitro” imparziale che valutasse la sua risposta alla domanda, “come è possibile misurare l’altezza di un edificio utilizzando un barometro?”

Come costruire un reattore nucleare in giardino

Chi non vorrebbe una centrale in giardino? Imagecredit: howstuffworks

Costruire una centrale in cortile, nel giardino, meglio se vicino a un laghetto, o addirittura in cantina? Niente di più facile, inoltre finalmente potrete considerarvi dei veri e propri ambientalisti, doc, dop oppure cog, decidetelo voi, perché, direte, state facendo del bene al pianeta.

In questo modo, oltre all’efficace contenimento dell’effetto serra, del global warming e del phishing nelle e-mail, contribuirete in sicurezza ad eliminare quell’impegnativa e antipatica dipendenza dell’Italia dai combustibili fossili, nonché dallo scellerato acquisto di elettricità nucleare dai paesi nostri vicini, che non fanno altro che approfittarsi di questa nostra deficiente arretratezza, tutta ideologica e in controtendenza con il rinverdito rinascimento nucleare mondiale, rifilandoci così i loro eccessi, altrimenti chiamati sprechi energetici.

Superatomi, superalogeni e … iperalogeni!

Entriamo nell’antro dei supereroi atomici, silenziosamente mi raccomando, perché sono dei tipi molto irritabili e le loro reazioni, a volte, si palesano in maniera spropositata e alquanto dirompente per noi comuni mortali!

Di cosa sto parlando? Ma della famiglia dei nuovi protagonisti dei palcoscenici della chimica, sono sulla bocca di tutti gli addetti ai lavori: incredibili aggregati di atomi, particolarmente dotati nell’imitazione delle proprietà di specie atomiche già affermate sulle scene, come gli alogeni, spesso superandone le peculiarità e lasciando scoprire che alcuni limiti non attendevano altro per essere infranti. Ecco le nuove star delle ultime frontiere della chimica!

Come trasformare un cellulare in uno spettrofotometro

Dispersione della luce attraverso un prisma. Imagecredit: Wikimedia Commons

Lo spettrofotometro è uno strumento che misura lo spettro ricevuto da una sorgente luminosa, e può essere utilizzato per stabilire la concentrazione di una sostanza chimica in soluzione, per determinare le coordinate tricromatiche di una superficie colorata, o per scoprire la composizione chimica degli oggetti astronomici.

Non potevo essere più sintetico di così per un dispositivo che affonda le sue origini nelle leggi ottiche di Lambert, Beer e Bouguer, i quali dal 1729 iniziano a descrivere le basi ottiche teoriche, e da allora le sue applicazioni non accennano a sfiorire, emancipandosi in tecnologie sempre più avveniristiche.

Non è lo scopo di questo articolo entrare nei meandri delle implicazioni teoriche, quello che invece andremo a scoprire, è come costruire un economico dispositivo spettroscopico ad uso didattico, con una batteria, un led, un cellulare con fotocamera e un software gratuito per l’analisi dello spettro che può essere impiegato in una semplice analisi chimica.

Grafene: dal Nobel alla teoria del tutto

Una simpatica caricatura del premio Nobel per la fisica (2010). Imagecredit: Wired

Grafene, poliedrico materiale, banalmente composto da innumerevoli atomi di carbonio ben allineati (un po’ come ci vorrebbero i nostri governanti), ma dalle mille sfaccettature e infiniti prodigiosi utilizzi, molti dei quali ancora inediti, vezzeggiati in ogni dove subito dopo l’annuncio del premio Nobel.

Nobel che ha donato la notorietà suprema ai giovani scienziati (sembra quasi un ossimoro!) Andre Geim (per esteso Andrej Konstantinovič Gejm) e Konstantin Novoselov (Konstantin Sergeevič Novosëlov), che per primi hanno studiato le proprietà di un materiale bidimensionale così interessante e rivoluzionario, ma che si ottiene con la semplicità dello strappo di un nastro adesivo.

Ma c’è di più, molto di più. E’ in ballo l’essenza stessa di tutte le teorie che regolano l’universo. Trascurando l’aspetto prettamente materiale della scoperta, mi perdonino i due insigniti, sposterei il focus verso i lidi più teorici e ipotetici della meccanica quantistica. La domanda è:

Può la fisica del grafene dimostrarci che lo spazio-tempo è un ologramma, un miraggio?

Previsioni per il nobel per la chimica?

La ricerca sui ribosomi ha fruttato un Nobel per la Chimica nel 2009.

Nel 2009 gli statunitensi Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz e l’israeliana Ada E. Yonath hanno meritato il premio Nobel per la Chimica per le loro ricerche (svoltesi ben 10 anni fa) sulla struttura e sulle funzioni dei ribosomi, quei piccoli organelli cellulari che provvedono alla sintesi proteica.

Come spesso accade in queste occasioni, nell’immediato periodo che precede la premiazione, le voci più o meno autorevoli si esprimono in proposito, scommettendo sulla vittoria del candidato in base a semplici intuizioni o architettando ingegnosi pronostici con tanto di fattori penalizzanti o probabilità favorevoli, corredando le scelte con tanto di previsioni da botteghino.

E’ quello che ha fatto Paul dal suo blog ChemBark che punta tutto sulla Spettroscopia e applicazioni con il laser, dagli autori Dick Zare e William E. Moerner, dato a 6 contro 1.

Come costruire un motore a curvatura usando i metamateriali

Una rappresentazione della velocità a curvatura vista dall'interno secondo gli autori di Star Trek. Imagecredit: Paramount via Memory Alpha

I metamateriali sono dei materiali artificiali creati appositamente con l’intento di fornire alcune proprietà molto particolari ad un oggetto che non potrebbe mai disporne altrimenti.

E queste proprietà “ingegnerizzate”, come qualcuno le definisce, di solito si applicano alla loro capacità di sostenere modifiche nel campo elettrico o magnetico.

Appartenenti alla famiglia dei materiali compositi, questi metamateriali sono un’eccezionale palestra in cui modificando le peculiarità strutturali a livello molecolare, si ottengono una serie di proprietà elettromagnetiche, con effetti esotici oltre ogni immaginazione.