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23/11/2006
UN MOTORE AD ENERGIA SOLARE DA 60MILA GIRI AL MINUTO CREATO IN EMILIA ROMAGNA - IL MOTORE MOLECOLARE PIU' ECOLOGICO DEL MONDO

E' a quattro tempi come un motore a scoppio, ma funziona con la sola energia solare, non brucia combustibili e non emette scarico. Si chiama Sunny, è formato da due sole molecole ed è stato progettato da un gruppo di scienziati dell'Università di Bologna. L'invenzione è stata illustrata dalla prestigiosa rivista dell'Accademia americana delle scienze.
E' nato un nuovo motore a quattro tempi completamente ecologico, che funziona con la sola energia solare, non ha bisogno di combustibili, non produce sostanze di scarico, e supera i 60mila giri al minuto. Si chiama Sunny e a realizzarlo non sono stati degli ingegneri di una casa automobilistica, bensì dei chimici dell'Università di Bologna: si tratta infatti di un innovativo prototipo di motore molecolare. Le sue dimensioni sono piccolissime, milionesimi di millimetro (nanometri), ma le potenzialità ancora tutte da scoprire e la velocità sbalorditiva: un milione di volte maggiore dell'unico altro esempio al mondo di motore molecolare ad energia pulita costruito dall'uomo.
La nuova invenzione, pubblicata dalla rivista dell'americana Accademia nazionale delle scienze - una delle più prestigiose accanto a Science e Nature – è il frutto del lavoro di un gruppo di scienziati del Dipartimento di chimica “Giacomo Ciamician” dell'Università di Bologna, in collaborazione con colleghi dell'Università della California di Los Angeles.
Le possibili future applicazioni tecnologiche del nanomotore saranno studiate dal laboratorio regionale Nanofaber della Rete dell'alta tecnologia dell'Emilia Romagna, coordinata dal consorzio Aster.
Per motore molecolare si intende un sistema di molecole in grado di compiere lavoro meccanico, in modo controllato dall'uomo. Il nostro motore molecolare super-veloce è composto da due molecole: una filiforme lunga circa 6 nanometri che funziona da asse di scorrimento; l'altra ad anello con un diametro di circa 1,3 nanometri infilata nella prima. Quando il motore è in funzione l'anello scorre avanti e indietro lungo l'asse con estrema rapidità. Andata e ritorno in meno di un millesimo di secondo. Vale a dire una frequenza di 1000 hertz o, per analogia con il motore a scoppio, 60mila giri al minuto.
Ad oggi esiste un solo altro motore molecolare ecologico costruito dall'uomo. E' stato realizzato da alcuni scienziati dell'Università di Groningen nei Paese Bassi ma è notevolmente più lento. Per completare un ciclo impiega infatti un'ora.
Sulle eventuali applicazioni tecnologiche di Sunny al momento è possibile formulare solo delle ipotesi. Un'idea potrebbe essere quella di far lavorare insieme un gran numero di questi motori molecolari, disposti su una superficie, orientati tutti nello stesso verso e sincronizzati. Oppure si può pensare di utilizzare l'anello mobile come nastro trasportatore, ad esempio per far passare un farmaco attraverso una membrana cellulare, o ancora sfruttare, per scopi informatici, la logica binaria secondo cui opera il sistema (computer chimico).
“Si tratta del brillante risultato di un lavoro di ricerca durato sette anni – racconta Vincenzo Balzani, il professore dell'Università di Bologna, membro del Comitato scientifico di Aster, che ha guidato il gruppo dei ricercatori italiani -. Ciò che mi riempie più d'orgoglio è che si tratta di un motore ‘verde'. Le nanotecnologie, di cui oggi tanto si parla, saranno tanto più importanti per il progresso dell'umanità, quanto più sfrutteranno risorse energetiche rinnovabili”.
“Non è un caso che il motore molecolare ecologico sia stato concepito e progettato proprio qui in Italia - osserva Paolo Bonaretti, direttore di Aster -. Il nostro Paese è ricco di competenze di altissimo livello, ma occorre dar loro gambe per poter produrre risultati, mettersi in rete, fecondare ed arricchire il sistema produttivo ed industriale. Per questo è nata in Emilia Romagna la Rete dell'alta tecnologia, voluta dall'Amministrazione regionale e coordinata da Aster, dove centri di ricerca pubblici e privati, scienziati e imprenditori, lavorano insieme su obiettivi condivisi”.
Come funziona Sunny
A determinare il movimento del motore molecolare ecologico Sunny è sufficiente la luce solare. Questa produce infatti una ridistribuzione degli elettroni tra i componenti molecolari del sistema, che a sua volta induce il movimento meccanico. Nel dettaglio, alle estremità dell'asse sono situati due blocchi che impediscono all'anello di sfilarsi. Lungo l'asse inoltre sono presenti due stazioni A e B dove l'anello può fermarsi. Il funzionamento del motore molecolare ricorda quello di un motore a scoppio a quattro tempi. L'assorbimento della luce solare determina il passaggio di un elettrone da uno dei due blocchi alla stazione A, dove è inizialmente fermo l'anello (uno: combustione). Questo elettrone disattiva la stazione A: l'anello si sposta dunque nella stazione B (due: movimento del pistone). L'elettrone ritorna, a questo punto, al blocco di partenza (tre: uscita dei gas di scarico) e l'anello recupera, di conseguenza, la posizione iniziale nella stazione A (quattro: riposizionamento del pistone). Il tutto in meno di un millesimo di secondo e il sistema è pronto per un altro ciclo. Non occorrono combustile o altre sostanze chimiche, non si producono sostanze di scarto. Gli elettroni si spostano solo all'interno del sistema e ad ogni ciclo viene ripristinato l'equilibrio elettronico originario. Il motore funziona a temperatura ambiente e per farlo partire è sufficiente esporre alla luce del sole la soluzione che lo contiene.
“Abbiamo dapprima progettato il motore a tavolino, qui in Italia – spiega Balzani - poi è stato il turno dei nostri colleghi americani che hanno costruito i componenti e li hanno assemblati. Infine il prototipo costruito a Los Angeles è stato spedito qui a Bologna dove siamo riusciti a ‘metterlo in moto' e a dimostrarne il meccanismo di funzionamento”.
A fianco di Balzani, che è uno dei 50 chimici più citati al mondo dalla letteratura scientifica, unico italiano tra i primi 100 (fonte: www.in-cites.com), hanno lavorato anche due scienziati italiani, Alberto Credi e Margherita Venturi, e due giovani ricercatori spagnoli che hanno trascorso un periodo di perfezionamento all'Università di Bologna. Al di là dell'Atlantico, invece, il gruppo guidato dal professor Fraser Stoddart del Nanosystems Institute dell'Università della California di Los Angeles (Ucla). Balzani, Credi e Venturi sono anche gli autori di un importante trattato sulle macchine molecolari “Molecular devices and machines”, pubblicato dalla casa editrice Wiley-Vch e recentemente tradotto anche in cinese.

ASTER S. cons. p.a. - 40129 Bologna, Area della ricerca, via Gobetti, 101 - t. 051. 639.8099, telefax 051 639.8131 www.aster.it - info@aster.it

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     
 
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