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Autore: Redazione The Daily Bit

Gli scienziati dell’IBM hanno sviluppato una tecnica rivoluzionaria per studiare e controllare i fenomeni magnetici a livello atomico.Il nuovo metodo potrebbe diventare uno strumento importante per comprendere il funzionamento dei circuiti informatici e dei componenti dei sistemi di memoria, che nel futuro avranno dimensioni sempre più prossime a quelle dell’atomo, e per sviluppare nuovi materiali e sistemi di calcolo in grado di sfruttare i fenomeni magnetici su scala atomica.

"Abbiamo sviluppato una finestra nel cuore atomico del magnetismo," ha affermato Andreas Heinrich, membro della squadra di ricerca presso il Centro Ricerche IBM Almaden di San Jose, California. "Siamo ora in grado di posizionare gli atomi e quindi misurare e controllare le loro interazioni magnetiche entro strutture progettate con precisione."

Il nuovo metodo, denominato spettroscopia ad eccitazione di spin, utilizza uno speciale microscopio ad effetto tunnel di IBM che effettua le scansioni a bassa temperatura, progettato per essere utilizzato in una vasta gamma di campi magnetici, fino a 140.000 volte più forti di quello terrestre. I ricercatori prima spostano gli atomi in posizione, e quindi misurano le interazioni tra i loro spin atomici, che sono le fonti fondamentali del magnetismo.

Nei loro esperimenti, i ricercatori IBM hanno creato catene costituite da atomi di manganese (fino a 10) su una superficie isolante estremamente sottile e hanno poi misurato in che modo le proprietà magnetiche si modificavano mano a mano che veniva aggiunto un nuovo atomo. Essi hanno scoperto che le catene con un numero pari di atomi non avevano alcun magnetismo netto, mentre le catene con un numero dispari di atomi mostravano un magnetismo netto.

"Questo genere di ricerca esplorativa è essenziale per il futuro a lungo termine dell’industria informatica," ha affermato Gian-Luca Bona, Manager Science and Technology presso il laboratorio Almaden di IBM. "Entro i prossimi vent’anni verrà il momento in cui sarà estremamente difficile continuare a migliorare i transistor ed altri elementi tradizionali dei circuiti microelettronici semplicemente diminuendone le dimensioni. Avremo allora bisogno di di strutture alternative e, forse, di sistemi di calcolo totalmente differenti. Tecniche come queste possono aiutarci ad ottenere le conoscenze necessarie a creare quelle alternative."

Questi nuovi risultati sperimentali sono stati pubblicati nel numero odierno di Science Express, la pubblicazione anticipata online della rivista Science. Gli autori del rapporto sono Cyrus Hirjibehedin, Christopher Lutz ed Heinrich.

Oltre ad esplorare le proprietà di base dei materiali magnetici, i ricercatori IBM si aspettano di poter utilizzare questa nuova tecnica in futuro per:
- esplorare i limiti dello storage magnetico dei dati, organizzando l’energia necessaria a ribaltare l’orientamento collettivo di un piccolo numero di atomi accoppiati magneticamente.
- determinare la fattibilità di cavi basati su spin ed una versione spin della cascata movimento-molecolare (il successo del 2002 del gruppo) che comprendeva una disposizione di molecole che formava un circuito informatico funzionante circa 260.000 volte più piccolo di un circuito convenzionale in silicio (ovvero circa 50 anni di miniaturizzazione dei circuiti secondo la velocità della Legge di Moore).
- indagare in che modo le interazioni di spin così disposte possano essere applicate ai sistemi informatici quantistici, come i computer quantistici.

Le tappe precedenti

Questa nuova tecnica si basa sullo sviluppo nel 2004 da parte del gruppo IBM della spettroscopia spin-flip (a ribaltamento dello spin), un metodo per misurare le proprietà magnetiche dei singoli atomi. Quegli esperimenti vennero effettuati utilizzando una superficie isolante in ossido di alluminio, ma era impossibile far spostare gli atomi lungo la superficie. In verità, sebbene il team IBM abbia dimostrato per la prima volta fin dal 1990 come utilizzare la microscopia a scansione a effetto tunnel (STM) per far spostare e posizionare singoli atomi sulle superfici metalliche, fino ad oggi nessuno era stato in grado di far spostare e posizionare gli atomi su superfici isolanti, perché queste superfici tendono ad essere atomicamente complesse, si danneggiano facilmente ed/o le loro forze di attrazione sugli atomi variano. Gli esperimenti che misurano le proprietà magnetiche degli atomi necessitano di una superficie isolante perché i grandi numeri di elettroni conduttori disponibili all’interno di un metallo supererebbero e cancellerebbero qualsiasi variazione di spin dei singoli atomi in studio.

Per ottenere risultati positvi nei loro esperimenti sulla spettroscopia ad eccitazione di spin è stato fondamentale convertire alcune sezioni di una superficie di rame liscia in una copertura di nitrato di rame (un isolante) dello spessore di un atomo.

La spintronica è una classe emergente di nuovi circuiti elettronici che sfrutta l’orientamento magnetico di elettroni ed atomi – la proprietà quantistica denominata "spin" – in aggiunta a, od invece, del tradizionale flusso di cariche elettriche. Gli spin elettronici possono essere o "positivi" o "negativi." Allineando gli spin in un materiale si crea magnetismo. La maggior parte dei materiali non è magnetica, perché ha un numero uguale di spin positivi e negativi, che si annullano l’un l’altro. Ma materiali quali ferro e cobalto hanno un numero dispari di spin, e pertanto sono magnetici.

Le calamite domestiche sono fatte di materiali ferromagnetici, come ferro o cobalto. I loro spin tendono ad allinearsi nella stessa direzione, e quindi a produrre il campo magnetico esterno che noi possiamo vedere o sentire. Altri materiali magnetici, come il manganese, vengono denominati antiferromagnetici perché i loro spin atomici tendono ad allinearsi nella direzione opposta a quelle dei loro vicini, il che non porta nessun campo magnetico esterno ma interessanti proprietà di spintronica.

Questo nuovo risultato è l’ultimo in una serie di successi nella scienza delle nanotecnologie cui si è arrivati presso i centri di ricerca IBM. Nel 1996 in Svizzera due scienziati IBM hanno vinto il Premio Nobel per la Fisica per la loro invenzione, risalente ai primi anni Ottanta, del microscopio a scansione a effetto tunnel (STM). Negli ultimi 16 anni, i ricercatori di IBM Almaden sono stati pionieri nell’utilizzo degli STM per il posizionamento degli atomi in strutture progettate con precisione che rivelano proprietà fondamentali su scala atomica, e che potrebbero avere utilizzi potenziali nell’information technology. I risultati del gruppo comprendono:

- posizionamento dei singoli atomi sulle superfici
- invenzione di un interruttore elettrico con un singolo atomo come elemento attivo
- invenzione di un nuovo tipo di ‘trappola per elettroni’ denominata "quantum corral"
- scoperta dell’effetto del "miraggio quantistico", nel quale il modello d’onda quantistica di un elettrone viene utilizzato per proiettare informazioni
- dimostrazione di un circuito computazionale funzionale completo, basato sul movimento della "cascata molecolare" delle singole molecole, che è di 260.000 volte più piccolo di un qualsiasi circuito che potrebbe essere creato con i migliori metodi contemporanei di costruzione dei chip, e
- dimostrazione della spettroscopia spin-flip: utilizzo di un STM per esaminare lo stato di spin di un singolo atomo e misurazione dell’energia necessaria a ribaltare un singolo spin.

www.ibm.cpm
www.realshading.it/2007/ [...] ologie/


notizie sul magnetismo in laboratorio:
www.youtube.com/watch?v=IT2AQC3X5bk

L'argomento nanotecnologie, almeno per quanto riguarda l'opinione pubblica (e quindi l'informazione non specialistica) del nostro Paese, è ancora poco conosciuto.
Che la situazione sia destinata a mutare ce lo dimostra Omar Ganz che, in un suo recente contributo, menziona in sintesi un sondaggio condotto negli Stati Uniti. E poiché la globalizzazione non riguarda solo il mercato e la finanza, ma anche la sensibilità verso le conseguenze dell'innovazione, è da presumere che l'attenzione verso le nanotecnologie toccherà presto anche l'Italia.
Ne sono una conferma i contributi informativi di Gian Maria Borrello e di Paola Parmendola che, nella rubrica di Segnalazioni, ha trascritto ("Nano-etica cercasi") l'intervista della trasmissione di scienza di Radio24, "Il Volo delle Oche", andata in onda il 27 aprile 2004, in cui il Prof. Paolo Milani, del Dipartimento di Fisica all'Università di Milano, ha parlato appunto delle nanotecnologie e delle relative implicazioni etiche.

Vittorio Bertoli
www.fondazionebassetti.o [...] olini.html



In luglio Si è svolto il primo sondaggio sull'atteggiamento degli americani nei confronti delle nanotecnologie.

E' stato condotto da Michael Cobb (ricercatore alla North Carolina State University e docente di Scienze politiche), che ha curato la struttura della survey e analizzato i dati, da Patrick Hamlett (professore associato di Scienza, tecnologia e società) e da Jane Macoubrie (docente di scienze della comunicazione). I risultati saranno pubblicati nel prossimo mumero del "Journal of Nanoparticle Research" (Kluwer).

Dall'indagine risulta che l'80% dei più di 1500 intervistati via telefono ha risposto di non essere preoccupato dalla nanotecnologia, circa il 70% nutre "una qualche" o molte aspettative su questa tecnologia, mentre il 40% ritiene che i benefici sono superiori ai rischi.

Sono pochi gli americani che temono l'autoreplicazione dei nanorobot, ma un numero consistente di intervistati è però preoccupato della perdita di privacy che potrebbe conseguire da apparecchiature microscopiche per la sorveglianza.

Il 60%, poi, non ha molta fiducia nel senso di responsabilità dell'industria del nanotech e soltanto il 5% ha espresso molta fiducia.

Ultimamente negli States si va facendo strada l'opinione che le preoccupazioni (che, per il vero, al momento sono solo fantascienza) per le capacità di autoreplicazione di nanobots abbiano distratto l'attenzione da quelli che sono invece i rischi reali.

Dalla disseminazione di nanoparticelle potrebbero infatti derivare dei rischi per la salute e per l'ambiente: una sostanza normalmente innocua potrebbe non esserlo se diffusa in particelle di scala nanometrica.

Non sono timori ingiustificati se si pensa che dei 700 milioni di dollari spesi nel 2003 negli USA per la nanotecnologia sono soltanto 500 mila quelli che sono stati riservati a studi di impatto ambientale.

Purtroppo si riscontra un grosso divario fra le risorse economiche dedicate allo sviluppo di questa tecnologia e quelle dedicate, a scopo precauzionale, all'analisi dei suoi effetti.

E' questo che dovrebbe far riflettere. Soprattutto se si tiene presente che diventa sempre più ampia la divaricazione fra il rapidissimo sviluppo tecnologico e la possibilità effettiva di verificarne in tempi adeguati le conseguenze sull'ambiente e sugli esseri viventi.

Omar Granz

Le nanotecnologie stanno vivendo in questi ultimi tempi un periodo di incredibile celebrità.

Ieri è stato presentato il calcolatore italo-spagnolo ad alto livello di parallelismo. Il nuovo supercomputer è stato pensato per accelerare gli studi nel campo della simulazione delle nanotecnologie. Il primo sistema completo verrà istallato presso il Dipartimento del Bifi (Spagna), e un altro Janus sarà utilizzato per attività di ricerca da Giorgio Parisi dell'Istituto nazionale per la fisica della materia (Infm-Cnr). [Se ne parla su Galileo]

Tra l'altro l'intervento in questo progetto di Giorgio Parisi [ne abbiamo parlato in questo articolo l'ottobre scorso], oltre a essere uno dei più importanti fisici italiani, mi ricorda da vicino un altro "periodo d'oro" dell'innovazione scientifica e tecnologica avvenuta proprio in Italia, e in Piemonte, grazie all'interessamento di un altro grande fisico italiano, Enrico Fermi, che avviò una attività di ricerca in settori ad alta innovazione presso l'Università di Pisa [ne abbiamo parlato qui].

E se negli USA i due terzi degli americani storcono il naso, [qui la notizia in italiano] ritenendo il nanotech qualcosa di moralmente inaccettabile (il che conferma i preconcetti religiosi che incidono sulle decisioni dell'americano medio), da Data Business apprendiamo che invece l’Ue, decisamente più laica nelle scelte del settore scientifico, spenderà 3 miliardi di euro per le nanotecnologie nei prossimi anni. La Commissione, infatti, ha deciso lo stanziamento per ricerche sulle nanotecnologie e di ulteriori 2,5 miliardi per i sistemi emunobedded nei prossimi dieci anni. Qui le iniziative Eniac e Artemis

Nascono anche i primi device commerciali realizzati grazie all'utilizzo delle nanotecnologie. Nokia ha annunciato due giorni fa Morph il primo dispositivo mobile funzionante realizzato grazie all'utilizzo della nanotecnologia. Presentato ieri l'altro al Museum of Modern Arto (MoMA) di New York in occasione dell'apertura della mostra "Design and the Elastic Mind.

Date uno sguardo a questo ottimo video che ne illustra l'uso.

E mentre aspettiamo il Convegno internazionale: nanotec 2008 previsto a marzo a Venezia su Nanomat uno studio di un gruppo di docenti di psicologia dell'Università di Torino evidenzia come la percezione degli italiani sulle nanotecnologie sia ancora molto confuso. La maggiorparte ancora non conosce le nanotecnologie ed ha un'idea distorta su quali siano le sue effettive possibilità di applicazione.
E così a livello locale il Piemonte, regione molto attiva sul fronte delle nuove tecnologie fa partire il progetto Nanomat, in collaborazione con la Camera di commercio di Torino e Unioncamere Piemonte, che presenta alla comunità scientifica e imprenditoriale le imprese e i centri di ricerca piemontesi attivi nel campo delle nanotecnologie.

Nasce anche un magazine semestrale dedicato alle piccole e medie imprese piemontesi e per iniziativa di AMMA e Nanomat è prevista la divulgazione della conoscenza delle nanotecnologie presso le imprese, per stimolare la nascita di nuove iniziative imprenditoriali. [ www.nanomat.it]

Nulla sarà come prima, annuncia La Stampa in un articolo di poche ore fa, e secondo ChangeWaves - l’osservatorio sul futuro di Social Technologies - da qui al 2015 cambierà la nostra vita, rivoluzionando la medicina, l’agricoltura, la produzione energetica e la lotta ai gas serra.

Niente male per una sfida iniziata nel 1959 dal Nobel Richard Feynman [1].


Claudio Pasqua



[1] Feynman può essere considerato il padre delle nanotecnologie, con un noto discorso passato alla storia come "There's plenty of room at the bottom"[1] (1959), in cui per la prima volta si considerava la possibilità di manipolazione diretta degli atomi nella sintesi chimica.


gravita-zero.blogspot.co [...] e-ci-salveranno.html