Un gruppo di ricercatori dell'università di Belgrado ha utilizzato i fogli di grafene per costruire un microfono 32 volte più sensibile di quelli normalmente in commercio. La tecnologia descritta sulla rivista 2D Materials è solo l'ultima delle possibili applicazioni del materiale delle meraviglie costituito da un singolo strato di atomi di carbonio.
Vibrazioni sonore. I microfoni dinamici sono dei piccoli altoparlanti che lavorano al contrario: grazie al fenomeno dell'induzione elettromagnetica, una membrana spessa pochi millimetri raccoglie le pressioni sonore e le trasmette a una bobina mobile, mediando la conversione del suono in corrente elettrica. Dejan Todorović e colleghi hanno sostituito il classico diaframma in polietilene tereftalato (PET) con un altro ancora più sottile, che è il risultato della sovrapposizione di 30 strati di grafene.
Perché il cielo è azzurro? La luce solare è il risultato della sovrapposizione di onde elettromagnetiche di lunghezza variabile. Interagendo con i gas atmosferici, le onde nella gamma del blu, più corte, vengono rifratte, deviate e disperse in tutte le direzioni. Ovunque si guardi, parte di questa luce arriva ai nostri occhi. All'alba e al tramonto invece, quando il Sole è meno alto nel cielo, i suoi raggi devono viaggiare più a lungo per raggiungere il nostro sguardo. Questo cancella il "vantaggio" del blu e ci permette di ammirare tramonti rossi e arancioni.
Quello che forse non sapevi. Alcune ricerche hanno stabilito che la parte blu dello spettro luminoso agisce positivamente sull'umore, rendendo più reattivi e adattabili agli stimoli emotivi.
La doppia natura della luce, in una sola immagine
Foto: © Rob Tilley/Nature Picture Library/contrasto
Qual è l'età della Terra? Più o meno 4,54 miliardi di anni (con un margine di errore dell'1%). A questo risultato si è arrivati grazie alla scoperta della radioattività, tra fine '800 e inizio '900, e al conseguente calcolo dei tempi di decadimento degli isotopi radioattivi, che ha permesso di calcolare con precisione l'età delle rocce terrestri.
Quello che forse non sapevi. In passato il nostro pianeta era considerato ben più giovane. Nel 19esimo secolo, il fisico britannico Lord Kelvin gli attribuì dai 20 ai 40 milioni di anni; nel 1700, uno scienziato francese - Comte de Buffon - stabilì, misurando i tempi di raffreddamento di una replica della Terra, che doveva avere all'incirca 75 mila anni.
Altre 10 curiosità sulla Terra
Foto: © Nasa
come funziona la selezione naturale? In natura, le mutazioni - i cambiamenti permanenti nella dote genetica degli organismi - avvengono in modo casuale. Ma l'evoluzione, il processo per cui piante e animali mutano nel corso di successive generazioni, non opera a caso. I cambiamenti che aiutano un organismo a sopravvivere e riprodursi vengono favoriti e finiscono per divenire più comuni. Questa è la versione semplice: in pratica, però, la selezione naturale non opera sui singoli individui, ma sull'intero gruppo. Qui, un fringuello terricolo del cactus (Geospiza scandens): la leggenda vuole che osservandone il lungo becco fatto per scavare nei fiori, Darwin "capì" le basi della teoria dell'evoluzione.
Quello che forse non sapevi. Migliaia di manoscritti di Charles Darwin sono disponibili online.
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Il Sole smetterà mai di brillare? Sì, quando terminerà il suo ciclo evolutivo, tra circa 5 miliardi di anni. Il Sole è una stella della "sequenza principale": è fatto, cioè, prevalentemente di idrogeno e brucia grazie alla reazione di fusione nucleare che partendo dall'idrogeno produce elio. Stelle di massa pari a quella del Sole impiegano circa 10 miliardi di anni per uscire dalla sequenza principale e trasformarsi in giganti rosse. Poiché il Sole si è formato circa 5 miliardi di anni fa... i calcoli sono presto fatti.
Quello che forse non sapevi. Nessuno di noi si godrà lo spettacolo del Sole morente, e non solo per una questione anagrafica. Tra un miliardo di anni, la nostra stella sarà il 10% più brillante di quando non sia ora: abbastanza per far evaporare gli oceani e cancellare ogni forma di vita sulla Terra.
Foto: © NASA/SDO
Come funzionano i magneti? Un magnete è un oggetto, o un materiale che ha un naturale campo magnetico, cioè un flusso di elettroni in moto nella stessa direzione. Gli elettroni tendono a formare legami di "coppia" e il ferro (o i materiali che ne contengono in grandi quantità) ha molti elettroni "liberi" che non aspettano altro che un "compare". Ecco perché le sostanze ferromagnetiche sono attratte dai magneti.
Quello che forse non sapevi. Si dice che Archimede (287-212 a.C.) avesse cercato di magnetizzare le spade dei soldati della sua città (Siracusa) per disarmare più facilmente i nemici.
Foto: © Visuals Unlimited/Nature Picture Library/contrasto
Come si formano gli arcobaleni? Gli archi più colorati del cielo si formano grazie alla rifrazione della luce solare da parte di minuscole goccioline d'acqua sospese in atmosfera (per esempio sopra una cascata, o dopo un temporale), che si comportano da veri e propri "prismi", scomponendo la luce nelle sue varie lunghezze d'onda.
Quello che forse non sapevi. Affinché la rifrazione avvenga correttamente, i raggi solari devono colpire le gocce d'acqua con un'inclinazione di circa 42 gradi. Altre 6 curiosità sugli arcobaleni
Foto: © GEOFF DORE/Nature Picture Library/contrasto
Cosa dice la teoria della relatività? Prima di Einstein, spazio e tempo erano considerate grandezze fisse e inalterate, ma il fisico dimostrò che questa visione delle cose è illusoria. Lo spazio si può contrarre, può espandersi o curvarsi, e il tempo può trascorrere più o meno velocemente, se un oggetto è soggetto a un forte campo gravitazionale o si muove molto velocemente. Spazio e tempo sono un'unica entità che può essere distorta da gravità e accelerazione. Per saperne di più
Quello che forse non sapevi. Einstein aveva trovato un modo molto efficace per spiegarla: «Quando un uomo siede un'ora in compagnia di una bella ragazza, sembra sia passato un minuto. Ma fatelo sedere su una stufa per un minuto e gli sembrerà più lungo di qualsiasi ora. Questa è la relatività».
Sai riconoscere le vere citazioni di Einstein?
Foto: © KEYSTONE Pictures USA / eyevine/contrasto
Perché le bolle di sapone sono rotonde? «La forma sferica delle bolle risulta dal fatto che la pressione esercitata dai gas all'interno e all'esterno della bolla è "isotropa" (cioè indipendente dalla direzione) e la sfera è, per l'appunto, isotropa» spiega Stefano Baroni, Professore di Fisica alla SISSA di Trieste. «Stesso discorso vale per un palloncino gonfiabile (anche se in questo caso, la non omogeneità della gomma di cui è costituito determina una non-isotropia della forma risultante)».
Quello che forse non sapevi. Esistono anche bolle di sapone cubiche, e realizzarle è piuttosto semplice.
Foto: © zacktionman, Flickr
Come si formano le nuvole? Gli ammassi di gocce d'acqua e cristalli di ghiaccio si creano quando l'aria calda e umida, salendo, incontra temperature più fredde che costringono il vapore acqueo a condensare. Se non fosse per il ciclo idrogeologico di cui le nubi fanno parte, probabilmente non esisterebbe la vita sul nostro pianeta.
Quello che forse non sapevi. La classica nube dalla forma "a cavolfiore" - pesa circa 500 mila chili. Più o meno quanto 100 elefanti africani maschi.
Perché l'acqua evapora anche a temperatura ambiente?
«Un liquido in un sistema aperto evapora completamente perché una volta che una molecola abbandona la sua superficie a causa di una "fluttuazione termica", è estremente improbabile che vi faccia ritorno» spiega Baroni.
«Un bicchiere d'acqua lasciato in una stanza evapora completamente perché la pressione parziale del vapore acqueo nella stanza è trascurabile, ed è quindi estremamente improbabile che una molecola d'acqua in fase gassosa "torni" nel bicchiere da cui era partita. Lo stesso bicchiere racchiuso dentro una pentola a pressione non evaporerà (completamente) perché a causa di una pressione parziale di vapor acqueo non trascurabile, il numero di molecole che abbandonano il bicchiere in un dato tempo è uguale a quello di quelle che vi fanno ritorno».
Quello che forse non sapevi. Un bicchier d'acqua sulla Luna, evaporerebbe completamente malgrado l'assenza di atmosfera.
Foto: © Marcin Chylinski
Grafene hi-tech. Lo strumento si è rivelato 32 volte più sensibile della norma, riuscendo a captare onde fino a 11 kilohertz di frequenza. La procedura standard prevede di testare le prestazioni di un microfono misurandone la capacità di vibrare in un intervallo di frequenze che va da 10 hertz (infrasuono) a 24 kilohertz, poco oltre la soglia di udibilità dell'orecchio umano.
Prospettive future. I ricercatori sostengono che impilando 300 fogli di grafene la membrana potrebbe addirittura rilevare le frequenze incluse nel range dell'ultrasuono, fino a un massimo di un megahertz, ma l'ipotesi deve ancora essere sottoposta a verifica sperimentale.
«Abbiamo voluto dimostrare che, nonostante si tratti di una scoperta relativamente nuova, il grafene ha il potenziale per applicazioni nel mondo reale», ha sottolineato uno dei membri del team. Rimane il problema dei costi industriali elevati, anche se non mancano nuovi metodi per produrre il materiale a prezzi super economici.
Le forze molecolari tra atomi di carbonio: le differenze sono marcate dalle diverse tonalità di verde.
Foto: © IBM Research - Zurich
Una molecola di grafene (vedi il testo dell'articolo), composto esclusivamente da atomi di carbonio. Analizzando i legami è possibile verificare se ci sono imperfezioni.
Foto: © IBM Research - Zurich
Fabian Mohn, del gruppo di Physics of Nanoscale Systems dell'IBM di Zurigo.
L'animazione qui sotto mostra come una molecola di ossido di carbonio (la "punta" del microscopio a forza atomica), composto da atomi di carbonio (blu) e ossigeno (rosso), viene deflessa passando sopra una molecola di C60, chiamata "buckyball". Le deviazioni sono dovute alle forze che legano gli atomi.
Foto: © IBM Research - Zurich
