CORANULENOS

Nanotecnologia

Coranulenos: o caminho para circuitos eletrônicos moleculares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/02/2015

No destaque, o carbono C60. Seus hemisférios trocam elétrons com muita facilidade, viabilizando a criação de circuitos lógicos. [Imagem: SISSA/CNR IOM]

Coranuleno

Os fulerenos, também conhecidos como carbono C60, estão entre as maiores estrelas da nanotecnologia porque, entre outras façanhas, são mais duros que o diamante e já começaram a ser fabricados em escala industrial.

Mas parece que essas esferas ocas de carbono não precisam estar inteiras para serem especiais.

Pesquisadores italianos descobriram que, quando uma molécula de C60 é cortada ao meio, cada um dos seus dois hemisférios pode ser usado diretamente na construção de circuitos eletrônicos moleculares.

A equipe batizou sua metade de fulereno de coranuleno.

Já se sabia que o C60 contém "estados vazios" capazes de receber elétrons - essas posições são conhecidas como BSS, sigla em inglês para estados superatômicos dos buckyballs, este último termo sendo outro apelido para o fulereno.

Mas esses estados têm energias altas demais para serem exploradas em circuitos eletrônicos.

Coranulenos

O que agora se descobriu é que esse problema deixa de existir nos coranulenos, com os estados eletrônicos vazios do tipo BSS ocorrendo em estados de energia muito mais baixos.

"Isto torna o material um excelente candidato para a construção de circuitos eletrônicos," disse Layla Martin-Samos, da Escola Internacional de Estudos Avançados (SISSA).

"De fato, quando colocamos as moléculas de coranuleno uma ao lado da outra em uma fila, os elétrons fluem facilmente de uma para a outra, formando uma espécie de túnel para formar o circuito," prossegue a pesquisadora.

A equipe agora está cruzando as informações dos experimentos com as simulações das moléculas em computador para descobrir exatamente quais componentes e circuitos será possível construir com os coranulenos.

"Estamos com os dedos cruzados; quem sabe, em uns poucos meses, poderemos estar comemorando," disse Martin-Samos.

Bibliografia:

Buckybowl superatom states: a unique route for electron transport?
L. Zoppi, Layla Martin-Samos, K. K. Baldridge
Physical Chemistry Chemical Physics
Vol.: 17, 6114-6121
DOI: 10.1039/C4CP05776G

SEMICONDUTORES NACIONAL

Brasil terá primeira fábrica de semicondutores

Com informações do Blog do Planalto - 23/02/2015

O Brasil vai sediar a primeira fábrica de semicondutores do hemisfério Sul, a Unitec, que deve entrar em operação a partir do segundo semestre deste ano.

A previsão é de que o empreendimento tenha um custo total de R$ 1 bilhão, do qual R$ 207 milhões concedidos pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), por meio do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES).

Segundo a Finep, a construção da Unitec, que vai fabricar o "chip do futuro", transforma de maneira revolucionária o padrão industrial brasileiro.

A planta está sendo erguida em uma área de 20.000m² de construção total e 5.000 m² de sala limpa, em Ribeirão das Neves, região metropolitana de Belo Horizonte (MG).

O diferencial competitivo, de acordo com a Finep, deve ser o atendimento a nichos de mercado, produzindo circuitos integrados customizados e obtendo, consequentemente, margens maiores do que na produção em massa de semicondutores. Uma das parceiras do projeto é a IBM, líder mundial no segmento de semicondutores.

Os primeiros produtos a serem vendidos no mercado devem ser cartões inteligentes para bancos, operadoras de telefonia e empresas de transporte público.

A previsão é de que a Unitec gere 300 empregos diretos, na produção de 360 pastilhas por dia - lâminas de silício das quais são feitos os chips.

A mão de obra especializada no projeto de semicondutores no Brasil já existe, e muito se deve aos centros de criados dentro do programa federal CI Brasil. Com apoio da Finep, a iniciativa ajudou a criar 21 centros de projeto em todo o País, com mais de 500 projetistas em atividade.

DIAMANTES

Eletrônica

Diamantes ocupam novos espaços na tecnologia quântica

Com informações da APS - 20/02/2015

Estruturas conhecidas como vacâncias de nitrogênio permitem que nanocristais de diamante funcionem como depósito de qubits de estado sólido. Além disso, existem verdadeiros transistores de luz prontos dentro dos diamantes.[Imagem: Cortesia Element Six]

Memória e repetidor

O diamante é bastante popular entre as equipes que desenvolvem computadores quânticos porque ele é um hospedeiro natural e muito eficiente de qubits - e também serve como máquina de teletransporte.

E agora duas equipes demonstraram quase ao mesmo tempo que o diamante pode ser usado para construir outras peças fundamentais para a computação quântica.

Duncan England e seus colegas do Conselho Nacional de Pesquisas do Canadá demonstraram que é possível armazenar e recuperar fótons nas vibrações das redes atômicas internas do diamante.

Isto significa a criação de uma memória quântica que funciona a temperatura ambiente e em alta velocidade, sem os complicados esquemas de fabricação exigidos por outras abordagens.

Hideo Kosaka e Naeko Niikura, da Universidade de Yokohama, no Japão, por sua vez, descobriram que um fóton pode ser entrelaçado com o spin de uma vacância de nitrogênio no interior do diamante - vacâncias de nitrogênio são defeitos na rede cristalina do diamante que estão sendo usados como qubits.

Isto permite criar um repetidor quântico, uma espécie de reforçador de sinais que permitirá transferir o fenômeno do entrelaçamento do fóton que chega para um fóton mais forte que continuará o caminho.

• Diamante e silício dão-se as mãos rumo ao computador quântico

Tecnologia quântica

As duas equipes colocaram o diamante em dois pontos cruciais da tecnologia quântica: enquanto o grupo canadense desenvolveu uma técnica útil para as operações de alta velocidade - na faixa dos terahertz - no interior dos processadores quânticos, a equipe japonesa criou um esquema que permite o uso do diamante nas comunicações quânticas de longa distância.

A expectativa é que, de posse das duas novas ferramentas, os pesquisadores possam avançar alguns passos significativos rumo ao tão esperado computador quântico.

• Processador quântico é construído dentro de um diamante
  Bibliografia:
  
  Storage and Retrieval of THz-Bandwidth Single Photons Using a Room-Temperature Diamond Quantum Memory
  Duncan G. England, Kent A. G. Fisher, Jean-Philippe W. MacLean, Philip J. Bustard, Rune Lausten, Kevin J. Resch, Benjamin J. Sussman
  Physical Review Letters
  Vol.: 114, 053602
  DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.053602
  
  Entangled Absorption of a Single Photon with a Single Spin in Diamond
  Hideo Kosaka, Naeko Niikura
  Physical Review Letters
  Vol.: 114, 053603
  DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.053603

CAMINHÕES ELÉTRICOS

Mecânica

Sistema de tração para caminhões elétricos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/02/2015

Os módulos são escaláveis para diversos tamanhos e pesos de veículos.[Imagem: Fraunhofer IWU]

Módulo de Tração Elétrica

Se o futuro pertence aos carros elétricos, o que dizer dos caminhões elétricos?

Já existem alguns protótipos de ônibus elétricos, mas parece ter sido o suficiente para os engenheiros se darem conta de que os eixos dos veículos pesados são pesados demais para os motores elétricos.

Na verdade, as tentativas de fabricar motores elétricos para caminhões e veículos comerciais em geral têm resultado em projetos extremamente caros: os motores elétricos chegam a custar até três vezes mais caros do que seus equivalentes convencionais.

A solução pode estar chegando sob a sigla ESKAM (Módulo de Tração Elétrica Escalável, em tradução livre), um projeto do Instituto de Máquinas-Ferramenta e Tecnologia de Conformação da Alemanha, chefiado pelo Dr. Hans Braunlich.

O módulo consiste no motor elétrico propriamente dito, na caixa de câmbio e no sistema eletrônico que controla o conjunto, tudo embalado em um quadro pronto para ser inserido no veículo.

O motor pode atingir 20.000 rpm, oferecendo aceleração rápida e um torque excepcional, segundo o Dr. Braunlich.

Flexibilidade geométrica

Para não ficar no estágio de protótipos de demonstração, a equipe alemã preocupou-se em desenvolver todo o processo produtivo para que os módulos de tração elétrica para caminhões possam ser produzidos em série.

"Graças ao conceito inovador, há uma grande flexibilidade na fabricação dos módulos - para pequenas e para grandes quantidades," disse Braunlich, acrescentando que a produção em série pode reduzir o custo de cada módulo em até 20% em relação à produção em lote.

Mas a grande flexibilidade é no tamanho de cada módulo. "Como o módulo é escalável, podemos usá-lo em tudo, de pequenas peruas a veículos da prefeitura, ônibus e caminhões," garante o engenheiro.

Os primeiros módulos deverão demonstrar essas capacidades a partir do final deste ano, quando eles serão montados em veículos reais para testes.

O CARRO ELÉTRICO IDEAL.

Conheça o carro alemão 'perfeito para grandes cidades'

Ken WysockyDa BBC Autos

• 12 fevereiro 2015

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A IMA já recebeu 1,2 mil encomendas do Colibri, que entrará em série em 2016

O sonho impossível de se achar a vaga perfeita para estacionar no centro de uma grande cidade parece estar cada vez mais perto de se realizar – pelo menos na Alemanha, onde o minúsculo Colibri, um carro elétrico para uma pessoa produzido pela Innovative Mobility Automoblie (IMA), está prestes a entrar em produção.

Disponível para test-drives e pré-vendas já neste ano, e programado para ser produzido em série em 2016, o modelo tem como público-alvo empresas que operam frotas de serviços em centros urbanos, onde o estacionamento é muito caro.

E a IMA quer também atingir o motorista comum. A montadora, aliás, já recebeu mais de 1,2 mil encomendas de clientes particulares.

Outro sinal da popularidade do carrinho: mais de 150 revendedoras de todo o mundo, inclusive do Brasil, entraram com pedido de autorização para comercializar o modelo. "Juntas, essas lojas acreditam que podem vender outros 5 mil exemplares", diz Thomas de los Santos, fundador e presidente da IMA.

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Lugar para um

O carro pretende ser uma versão mais bonita e espaçosa que os atuais concorrentes

O nome Colibri veio do pássaro porque a empresa acredita que ele reflete bem as melhores qualidades do veículo: é pequeno, ágil e veloz. "Também queríamos encontrar uma solução barata, confortável e bonita", explica De los Santos.

E o Colibri parece estar cumprindo bem esses requisitos. Ele pesa apenas 440 quilos e tem cerca de 2,7 metros de comprimento por 1,2 metro de largura e 1,3 metro de altura.

Com um preço inicial na Alemanha de 10.990 euros (aproximadamente R$ 34,7 mil), além de uma taxa de aluguel da bateria de cerca de R$ 125 por mês, seu rival mais óbvio na Europa é o microcarro elétrico Twizy, da Renault.

Mas por que apenas um lugar? Os engenheiros da IMA perceberam que para o Colibri fazer sucesso teria que custar muito menos do que outros modelos urbanos. "Nosso carro custa 30% menos do que os similares movidos a gasolina ou a diesel", afirma De los Santos. "Tivemos que decidir entre ter um segundo assento ou atingir nossas metas de preço. Muita gente acha que precisa de mais lugares no carro quando, na verdade, dirigem sozinhas a maior parte do tempo".

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O carro é feito com painéis de plástico aplicados a uma estrutura de aço rígido, inclusive uma exótica porta que abre para cima.

Diferentemente do Twizy, a cabine do Colibri é totalmente fechada e o bagageiro tem capacidade para acomodar uma compra de supermercado suficiente para uma semana.

O carro conta com um motor elétrico de 50 kw que produz cerca de 67 cavalos, e um sistema de transmissão de velocidade única. Com tração traseira, o Colibri acelera de 0 a 100 km/h em 9,9 segundos e tem velocidade máxima de 120 km/h.

A bateria de lítio-fosfato de ferro pode ser totalmente carregada em cerca de 2,5 horas a partir de uma tomada caseira. Segundo a IMA, o carro pode percorrer 109 quilômetros com a bateria totalmente cheia.

Os primeiros test-drives com o Colibri só devem ser realizados na Alemanha. Mas a IMA pretende expandir o serviço em outros países até o fim do ano.

Solução para todos?

Carro tem como alvo empresas de entregas, mas pode fazer sucesso com particulares

Mas será que o Colibri e outros modelos semelhantes vão conseguir mudar a mobilidade urbana na Europa? A tarefa não é nada fácil.

Depois de vender cerca de 9 mil Twizys em 2012, a Renault viu as vendas do modelo despencarem em 2013 e 2014.

Já a Toyota está estudando esse nicho de mercado com muita cautela. O aclamado i-Road, que acaba de completar vários testes com consumidores no Japão, chegou à Europa para ser parte de um projeto de compartilhamento de veículos em Grenoble, na França.

Mas apesar de fracassos memoráveis, como o Sparrow, da americana Corbin Motors, e o Sinclair C5 britânico, o mercado para microcarros de apenas um lugar está dando sinais de vida.

O C-1 da Lit Motors está prestes a ser desovado, enquanto o Volpe da Zagato está sendo bastante badalado na Itália.

Pensando bem, o principal concorrente desses pequenos grandes carros parece ser a velha e boa lambreta. Na Alemanha, uma Vespa Primavera de 50 cilindradas custa pelo menos 3.250 euros (cerca de R$ 10,2 mil). Sem incluir a capa de chuva e a mochila.

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Leia a versão original desta reportagem em inglês no site BBC Autos.

vídeo holográfico

Informática

Pixel de cristal para vídeo holográfico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/02/2015

Este é o gerador de pixels holográficos que serve de base para os monitores 3D que já estão sendo construídos pela equipe. [Imagem: D.Smalley/BYU]

Vídeo holográfico

Pesquisadores desenvolveram um componente que pode viabilizar os monitores holográficos de vídeo - uma espécie de gerador de pixel holográfico.

A holografia promete filmes 3D reais, permitindo, por exemplo, andar em volta dos objetos sendo mostrados. Contudo, apesar de algumas demonstrações pioneiras, vídeos holográficos de qualidade têm-se mantido como privilégio dos personagens da ficção científica.

Agora, Andre Henrie e colegas da Universidade Brigham Young e do MIT criaram um novo componente para a manipulação da luz que eles afirmam ser adequado para a construção de monitores de vídeo holográfico grandes a preços acessíveis - e eles já estão construindo um.

Para formar os pixels 3D da imagem holográfica, é necessário manipular a luz de forma muito precisa, incluindo sua inclinação e sua cor. O novo componente usa ondas acústicas superficiais para formar um padrão dinâmico de linhas que por sua vez controlam o ângulo de difração da luz e a sua composição de cor.

Pixel holográfico

Tudo acontece na superfície de um cristal de niobato de lítio (LiNbO3), umcristal que possui memória sonora e que já foi usado em outras demonstrações de vídeos holográficos pela mesma equipe.

Abaixo da superfície do cristal foram escavados canais microscópicos que confinam a luz, formando guias de onda. Um eletrodo metálico é então depositado em cada guia de onda, para produzir as ondas acústicas superficiais e controlar cada canal de luz.

Isto permite separar a luz em cores para criar um monitor de vídeo que os pesquisadores chamam de "tela de comprimentos de ondas": "Nós não precisamos depender de filtros de cores ou de pixels azuis ou vermelhos dedicados," explica o professor Daniel Smalley.

Sala de vídeo

As guias de ondas escavadas nas fitas de filmes de cristal permitem qualquer combinação de cores na saída simplesmente alterando a frequência do sinal de entrada, que funciona como um "pixel branco".

"Nós podemos usar esta tecnologia para fabricar telas de guias de onda simples e baratas - incluindo telas de vídeo holográficas de baixo custo. Isto deverá derrubar o custo de uma tela holográfica de vídeo de dezenas de milhares de dólares para menos de mil dólares," disse Smalley.

E a equipe anunciou que já está trabalhando nos primeiros protótipos - grandes o suficiente para ocupar uma sala inteira, garantem eles.

Bibliografia:

Frequency Division Color Characterization Apparatus for Anisotropic Leaky Mode Light Modulators
Andre Henrie, Benjamin Haymore, Daniel E. Smalley
Review of Scientific Instruments
Vol.: 86, 023101
DOI: 10.1063/1.4906329