Il nuovo rilevatore a raggi X superconduttore installato presso il sincrotrone BESSY II di Berlino rappresenta un salto enorme per la ricerca sui materiali. Fino a 1.000 volte più sensibile rispetto agli spettrometri convenzionali, questo strumento apre possibilità che fino a poco tempo fa sembravano fuori portata. Nato dalla collaborazione tra l’Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), il Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion e il NIST statunitense, si tratta del primo e unico spettrometro TES operativo in un sincrotrone europeo.

La tecnologia alla base è tanto affascinante quanto complessa, ma il concetto chiave è relativamente semplice. Al cuore dello strumento ci sono 248 sensori superconduttori che funzionano a una temperatura di appena 25 millesimi di grado sopra lo zero assoluto. Per raggiungere quel freddo estremo si utilizza un refrigeratore a diluizione elio 4/elio 3, simile a quelli impiegati nei computer quantistici. Quando i raggi X colpiscono un campione, questo emette fotoni. Ogni fotone che raggiunge un sensore provoca un minuscolo riscaldamento, sufficiente a interrompere lo stato superconduttivo e generare un cambiamento nella resistenza elettrica misurabile con estrema precisione.

Perché questa sensibilità cambia tutto

Tecniche come la spettroscopia di emissione a raggi X (XES) e lo scattering anelastico risonante (RIXS) hanno sempre avuto un limite pratico piuttosto frustrante: servivano campioni concentrati e voluminosi per ottenere dati utilizzabili. Con il nuovo rilevatore a raggi X superconduttore di BESSY II, esperimenti che prima richiedevano ore di raccolta dati possono concludersi in pochi minuti. Questo significa poter finalmente studiare materiali sottilissimi, spessi anche un solo strato atomico, oltre a nanostrutture e campioni con concentrazioni bassissime di atomi o molecole.

Régis Decker, lo scienziato responsabile del nuovo strumento presso HZB, ha spiegato che lo spettrometro TES può fornire informazioni preziose sulla chimica molecolare, sulla biologia molecolare e sulle proprietà quantistiche di sistemi a dimensionalità ridotta. In pratica, il dispositivo complementa altre tecniche già esistenti come l’ARPES, che analizza le strutture a bande elettroniche.

Il futuro dello spettrometro TES europeo

Lo spettrometro è collegato a una camera a vuoto ultraspinto progettata su misura, che consente il trasferimento, la preparazione e la misurazione dei campioni con un controllo della temperatura che va da 10 Kelvin fino a temperatura ambiente. Il sistema completo è installato sulla linea di luce UE52 SGM di BESSY II, che offre pieno controllo della polarizzazione.

Prima di questa installazione, nel mondo esistevano solo cinque spettrometri TES operativi presso strutture a raggi X: quattro negli Stati Uniti e uno in Giappone. Ora l’Europa ha il suo, ed è a Berlino. Tra gli aggiornamenti futuri previsti ci sono capacità avanzate di preparazione dei campioni e la possibilità di studiare materiali immersi in campi magnetici, aprendo la strada a misurazioni di dicroismo circolare magnetico sia in assorbimento che in emissione.

Il team sta già raccogliendo proposte di ricerca dalla comunità scientifica. E a giudicare dalle potenzialità di questo rilevatore a raggi X superconduttore, la coda di chi vorrà utilizzarlo potrebbe diventare piuttosto lunga.

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Un metallo che sembrava non avere più segreti ha appena sorpreso tutti. Il cobalto, uno degli elementi magnetici più studiati degli ultimi quarant’anni, custodiva al suo interno un panorama quantistico di straordinaria complessità, rimasto invisibile fino a oggi. La scoperta arriva da un team internazionale guidato dal fisico Jaime Sánchez Barriga dell’Helmholtz-Zentrum Berlin e pubblicata sulla rivista Communications Materials, del gruppo Nature Portfolio, il 5 giugno 2026.

Per decenni la comunità scientifica ha dato per scontato che la struttura elettronica del cobalto fosse completamente mappata. E invece, grazie a misurazioni condotte con la tecnica della spettroscopia di fotoemissione risolta in spin e angolo presso il sincrotrone BESSY II, i ricercatori hanno scoperto una fitta rete di linee nodali magnetiche. Si tratta di particolari incroci topologici dove due stati elettronici polarizzati in spin si intersecano senza generare alcun gap energetico. Non punti isolati, ma percorsi continui che attraversano l’intera struttura cristallina del cobalto.

La cosa notevole è che questi stati restano stabili a temperatura ambiente. Non servono condizioni estreme di laboratorio per osservarli, il che li rende particolarmente interessanti per applicazioni reali.

Elettroni che si comportano come particelle prive di massa

Quello che rende questa scoperta davvero fuori dall’ordinario è il comportamento degli elettroni in prossimità delle linee nodali. In certe direzioni all’interno del cristallo, gli elettroni del cobalto si muovono come se fossero privi di massa, un po’ come fa la luce. Questa proprietà, mai osservata prima in un ferromagnete elementare, apre scenari enormi per l’elettronica del futuro.

E non finisce qui. Poiché il cobalto è un materiale ferromagnetico e rompe la simmetria di inversione temporale, gli stati elettronici legati a queste linee nodali portano con sé una polarizzazione di spin netta. Cambiando la direzione della magnetizzazione del materiale, si può invertire completamente quella polarizzazione. In pratica, si ottiene una sorta di interruttore magnetico capace di accendere e spegnere determinate proprietà quantistiche. È esattamente il tipo di funzionalità che chi lavora nella spintronica cerca da tempo.

Le simulazioni teoriche, condotte dal gruppo di Maia G. Vergniory del Donostia International Physics Center e dell’Université de Sherbrooke, hanno confermato punto per punto i risultati sperimentali. Le linee nodali nel cobalto sono protette dalle simmetrie cristalline a specchio e restano prive di gap anche quando si tiene conto dell’accoppiamento spin orbita, un dettaglio tecnico che in molti altri materiali tende a distruggere queste strutture.

Cosa cambia adesso e perché conta

Questa ricerca non riguarda solo il cobalto. Il team ha suggerito che stati topologici simili potrebbero essere nascosti in altri ferromagneti elementari e metalli di transizione studiati da decenni senza che nessuno li abbia mai cercati con gli strumenti giusti. Se ulteriori indagini confermassero questa ipotesi, si aprirebbe un capitolo completamente nuovo nella fisica dei materiali quantistici.

I ricercatori hanno anche proposto alcune strategie per modulare ulteriormente queste proprietà, ad esempio studiando le interfacce con materiali contenenti elementi pesanti ad alta carica nucleare, oppure esplorando il comportamento in dimensioni ridotte.

Allo studio hanno partecipato gruppi provenienti da HZB, Diamond Light Source, l’Università dei Paesi Baschi, l’Istituto Leibniz di Dresda, la TU Dresden, IMDEA Nanoscience di Madrid e l’Université de Sherbrooke in Canada. Il fatto che un elemento così familiare come il cobalto possa ancora riservare sorprese di questa portata la dice lunga su quanto resta ancora da capire, anche nei materiali che crediamo di conoscere meglio.

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Nella collezione di ambra di Goethe si nascondeva qualcosa che il celebre scrittore tedesco non avrebbe mai potuto immaginare: una formica fossile vecchia di circa 40 milioni di anni, conservata in modo straordinario dentro un pezzo di resina fossilizzata. La scoperta arriva da un gruppo di ricercatori dell’Università di Jena, che ha deciso di esaminare con tecnologie moderne quei pezzi di ambra baltica rimasti per secoli praticamente ignorati. E il risultato è stato sorprendente.

La collezione, oggi custodita presso il Goethe National Museum e gestita dalla Klassik Stiftung Weimar, comprende 40 pezzi di ambra baltica. Due di questi, mai lucidati nel corso dei secoli, contenevano insetti fossili quasi invisibili a occhio nudo. Per andare oltre il limite della vista umana, gli scienziati si sono rivolti al Sincrotrone DESY di Amburgo, dove hanno utilizzato la micro tomografia computerizzata a sincrotrone per generare immagini tridimensionali ad altissima risoluzione. Le scansioni hanno rivelato tre insetti: un moscerino dei funghi, un moscerino nero e, appunto, una formica antica.

La formica estinta che riscrive la biologia di una specie

Tra le tre scoperte, la formica fossile ha catalizzato quasi tutta l’attenzione della comunità scientifica. Appartiene alla specie estinta †Ctenobethylus goepperti, descritta per la prima volta nel 1868 e piuttosto comune nell’ambra baltica. Ma questa volta c’è qualcosa di diverso. Grazie alla conservazione eccezionale del campione, i ricercatori sono riusciti a documentare dettagli mai osservati prima: sottilissimi peli corporei sulla formica operaia e persino strutture scheletriche interne nella testa e nel torace.

Bernhard Bock, del Museo Filogenetico dell’Università di Jena, ha spiegato che la qualità della preservazione ha permesso di descrivere la specie con una precisione senza precedenti, ottenendo informazioni nuove sulla sua anatomia e sulle relazioni evolutive. Il team ha anche prodotto una ricostruzione digitale 3D completa del fossile, resa disponibile online per colleghi di tutto il mondo. Uno strumento prezioso per identificare e confrontare altri esemplari della stessa specie.

I confronti con il genere moderno Liometopum, diffuso oggi in Nord America e nelle zone più calde dell’Europa, suggeriscono che queste formiche antiche costruissero probabilmente grandi nidi sugli alberi. Un dettaglio che potrebbe spiegare perché finiscono così spesso intrappolate nella resina, e quindi nell’ambra.

Il valore nascosto delle collezioni storiche

Goethe, va detto, non era particolarmente interessato all’ambra in sé. La usava soprattutto per le sue proprietà ottiche, arrivando persino a ricavarne lenti per studiare gli effetti cromatici nell’ambito della sua teoria dei colori. Ai suoi tempi lo studio dei fossili nell’ambra era agli albori, e le implicazioni scientifiche di quei piccoli pezzi di resina non erano ancora chiare.

Eppure, come ha sottolineato Bock, Goethe è considerato il fondatore della morfologia e probabilmente sarebbe stato entusiasta nel vedere come metodi completamente nuovi possano oggi estrarre conoscenze preziose da oggetti della sua epoca. La scoperta nella collezione di ambra di Goethe dimostra in modo eloquente quanto le raccolte museali storiche, anche quelle assemblate secoli fa, possano ancora riservare sorprese scientifiche di grande rilievo. Basta guardarle con gli strumenti giusti.

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Il DNA dei dinosauri resta ancora un miraggio, ma la scienza sta portando alla luce qualcosa di quasi altrettanto straordinario. Un gruppo di ricercatori ha individuato vasi sanguigni fossili nascosti all’interno delle ossa di un gigantesco Tyrannosaurus rex soprannominato Scotty, uno degli esemplari più grandi e completi mai ritrovati. La scoperta apre scenari affascinanti su come questi animali vivevano, si ferivano e guarivano decine di milioni di anni fa.

Scotty non era un dinosauro qualunque. Vissuto circa 66 milioni di anni fa, portava addosso i segni di una vita tutt’altro che tranquilla. Tra le varie tracce sul suo scheletro, una costola fratturata e parzialmente guarita ha attirato l’attenzione dei paleontologi. Ed è proprio lì, dentro quella frattura in via di riparazione, che si nascondeva il tesoro: una rete di strutture vascolari preservate nel tempo in modo sorprendente.

Come è stato possibile vedere dentro un fossile senza romperlo

La parte davvero geniale di questa ricerca sta nella tecnologia utilizzata. Per osservare l’interno della costola fossile senza danneggiarla, gli scienziati hanno impiegato raggi X da sincrotrone, generati da acceleratori di particelle. Si tratta di fasci di luce estremamente potenti, capaci di attraversare materiali densissimi e restituire immagini ad altissima risoluzione. Grazie a questa tecnica, il team ha potuto mappare strutture ricche di ferro lasciate dal processo biologico di guarigione della frattura. In pratica, quei vasi sanguigni fossili si sono mineralizzati nel corso di milioni di anni, conservando però la loro forma originaria con un livello di dettaglio impressionante.

Questo tipo di analisi non invasiva rappresenta un enorme passo avanti. Fino a poco tempo fa, studiare l’interno di un fossile significava quasi sempre tagliarlo o frantumarlo. Ora, con i raggi X da sincrotrone, si riesce a guardare dentro senza toccare nulla. E le informazioni che ne escono sono preziosissime.

Perché questa scoperta cambia le carte in tavola

Trovare tessuti molli conservati in fossili di dinosauro non è del tutto nuovo, ma ogni nuova evidenza rafforza un’idea che fino a qualche decennio fa sembrava impossibile: i resti biologici possono sopravvivere per periodi geologici enormi, a patto che le condizioni siano quelle giuste. Nel caso di Scotty, il processo di guarigione della costola ha probabilmente favorito la mineralizzazione dei vasi, intrappolandoli in una sorta di capsula naturale.

Questa scoperta sul Tyrannosaurus rex non riguarda solo la paleontologia pura. Ha implicazioni anche per la biologia evolutiva e per la comprensione dei meccanismi di guarigione nei grandi vertebrati. Sapere che un animale di quelle dimensioni era in grado di riparare fratture ossee importanti racconta molto sulla sua fisiologia e sulla sua resistenza.

Il sogno di estrarre DNA dai dinosauri, alla Jurassic Park, resta fantascienza. Ma poter analizzare strutture vascolari conservate per 66 milioni di anni è già di per sé qualcosa di straordinario. E con strumenti sempre più sofisticati a disposizione, chissà cosa riserveranno le prossime ossa da esaminare.

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Trasformare migliaia di formiche in modelli 3D incredibilmente dettagliati grazie a un acceleratore di particelle, raggi X ad alta velocità e intelligenza artificiale. Sembra la trama di un film di fantascienza, e invece è esattamente quello che ha fatto un team internazionale di ricercatori guidato da Evan Economo, docente presso l’Università del Maryland. Il progetto si chiama Antscan e potrebbe cambiare per sempre il modo in cui studiamo la biodiversità degli insetti.

Per oltre un decennio, il laboratorio di Economo ha utilizzato scanner micro CT per analizzare la morfologia degli insetti. Risultati eccellenti, per carità, ma con un problema enorme: la lentezza. Ogni singolo esemplare poteva richiedere fino a 10 ore di scansione. Moltiplicate quel tempo per migliaia di campioni e viene fuori un progetto che durerebbe una vita intera. Julian Katzke, primo autore dello studio pubblicato sulla rivista Nature Methods il 5 marzo 2026, ha fatto i conti: con uno scanner tradizionale da laboratorio, l’intero progetto avrebbe richiesto sei anni di funzionamento continuo. Con il sistema messo a punto al Karlsruhe Institute of Technology in Germania? Duemila esemplari scansionati in una sola settimana.

Il segreto sta nella combinazione di tecnologie. Un sincrotrone genera un fascio di raggi X potentissimo, mentre un sistema robotizzato si occupa di posizionare e ruotare ogni esemplare, sostituendolo con il successivo ogni 30 secondi. Il risultato sono pile di immagini bidimensionali che poi vengono assemblate in modelli 3D completi. Ma c’era un intoppo: le formiche conservate in etanolo finivano per assumere pose contorte e innaturali. Niente a che vedere con l’aspetto che avrebbero in natura. Ed è qui che entra in gioco l’intelligenza artificiale.

Dall’intelligenza artificiale alla biblioteca digitale della biodiversità

Per risolvere il problema delle pose distorte, studenti di ingegneria del software dell’Università del Maryland hanno sviluppato strumenti di IA capaci di stimare automaticamente la postura corretta delle formiche e riportarle in posizioni naturali. Un lavoro tutt’altro che banale. Come ha detto il professor James Purtilo, che ha supervisionato il gruppo: “Questo problema era davvero tosto.”

I modelli Antscan che ne sono usciti sono qualcosa di straordinario. Si possono osservare muscoli, sistemi nervosi, apparati digerenti e pungiglioni con una risoluzione al micrometro. In pratica, è possibile rimuovere digitalmente porzioni dell’esoscheletro e guardare cosa c’è dentro, come in una dissezione virtuale perfetta. Queste formiche digitali possono anche essere animate o inserite in ambienti di realtà virtuale per scopi che vanno dalla ricerca scientifica all’educazione, fino all’intrattenimento.

Il database Antscan ha già dimostrato la propria utilità concreta. In uno studio pubblicato su Science Advances nel dicembre 2025, i ricercatori hanno usato i dati raccolti per indagare se le colonie di formiche traggano maggiore vantaggio dall’avere tanti lavoratori piccoli oppure pochi individui dal corpo più robusto. L’analisi ha coinvolto oltre 500 specie e ha rivelato una correlazione negativa tra il volume della cuticola (lo strato protettivo esterno) e le dimensioni della colonia. Tradotto: le colonie che investono meno nell’armatura di ogni singola formica riescono a sostenere un numero maggiore di lavoratori e, potenzialmente, a diversificarsi con più successo dal punto di vista evolutivo.

Il futuro della digitalizzazione degli organismi viventi

La portata di Antscan va ben oltre lo studio delle formiche. I dati grezzi utilizzati per costruire i modelli 3D sono disponibili pubblicamente per il download, e un visualizzatore integrato permette a chiunque di esplorare le formiche tridimensionali online. Economo non ha dubbi sul potenziale: quando gli esemplari vengono digitalizzati, è possibile costruire biblioteche di organismi utilizzabili ovunque, dai laboratori scientifici alle aule scolastiche, fino agli studi cinematografici di Hollywood.

Il progetto si incrocia anche con la genetica. Le stesse specie scansionate da Antscan erano state oggetto di uno studio pubblicato nel giugno 2025 sulla rivista Cell, che aveva generato un set di genomi di alta qualità. L’integrazione di questi due tipi di dati potrebbe aprire strade completamente nuove per comprendere le connessioni tra tratti fisici e variazioni genetiche. E non finisce qui: le scansioni sono talmente dettagliate da poter essere usate per addestrare sistemi di machine learning a riconoscere le formiche direttamente sul campo durante studi comportamentali.

Economo ha già in programma di espandere il database con ulteriori esemplari e di applicare queste tecniche basate sull’intelligenza artificiale ad altri dataset biologici. Come ha dichiarato, il potenziale per integrare questi dati con altre tipologie di informazioni e tecnologie è immenso. Quello che fino a pochi anni fa sembrava impossibile, ora sta diventando realtà, un esemplare alla volta, trenta secondi per volta.

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