memória 3D

Intel lança nova tecnologia de memória 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/07/2015

As células de memória - os bits - ficam nas interseções de uma estrutura tridimensional. [Imagem: Intel/Micron]

Memória PCM

A Intel e a Micron anunciaram o lançamento de um novo tipo de chip de memória não-volátil - que não perde dados na falta de energia.

Segundo nota das duas empresas, a tecnologia 3D XPoint seria "a primeira categoria nova de memória em mais de 25 anos".

O novo chip incorpora células do tipo memória de alteração de fase, ou PCM (Phase-Change Memory), armazenando os dados na estrutura cristalina de uma liga metálica pertencente à família dos calcogenetos amorfos.

Os materiais de mudança de fase podem alternar entre duas fases estruturais, cada uma delas com diferentes propriedades elétricas, uma cristalina e condutora de eletricidade, e outra amorfa e isolante - uma das fases representa o bit 0 e a outra o bit 1. Como o material muda fisicamente, o dado não é perdido quando a energia é desligada.

Nessa categoria estão diversos materiais que estão despontando como "salvadores da Lei de Moore", como a molibdenita, ou dissulfeto de molibdênio (MoS2), odissulfeto de tungstênio (WS2), o disseleneto de tungstênio (WSe2), entre outros.

Memória 3D sem transístor

A vantagem da nova tecnologia é que a estrutura dos chips de memória é tridimensional, com um bit em cada interseção de uma estrutura 3D que mescla linhas de leitura e escrita dos dados e linhas de armazenamento. Isto significa que a estrutura dispensa os tradicionais transistores.

Esse arranjo tridimensional permite uma densidade de armazenamento impressionante, nada menos do que 10 vezes mais bits por área do que as memórias flash atuais.

A memória de mudança de fase é feita com materiais da classe da molibdenita. [Imagem: Micron]

As duas empresas também afirmam que a nova memória é 1.000 vezes mais rápida do que as memórias flash.

Isto deverá dar um enorme impulso aos discos de estado sólido (SSDs). Cada chip da primeira geração da 3D XPoint, do tamanho de um pendrive, armazena 128 Gb em duas camadas empilhadas de células de memória.

Armazenamento de longo prazo

As indústrias integradoras receberão os primeiros protótipos da nova memória no terceiro trimestre deste ano, e a produção em larga escala começará no quarto trimestre.

"Um dos gargalos mais significativos da computação moderna é o tempo que leva para que o processador alcance os dados gravados no sistema de armazenamento de longo prazo [discos rígidos]. Esta nova classe de memória não-volátil é uma tecnologia revolucionária que permite o acesso rápido a conjuntos de dados enormes, viabilizando aplicações inteiramente novas," afirmou Mark Adams, presidente da Micron.

Célula fotoeletroquímica

Célula fotoeletroquímica armazena energia solar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/07/2015

O armazenamento químico da energia solar faz parte de um campo conhecido como fotossíntese artificial. [Imagem: UT Arlington]

Vanádio

Uma nova célula fotoeletroquímica consegue armazenar energia solar para que ela seja utilizada à noite ou em dias nublados.

"Nós demonstramos simultaneamente o armazenamento reversível tanto de energia solar [na forma química] quanto de elétrons na célula," disse Dong Liu, da Universidade do Texas, nos Estados Unidos.

A célula fotoeletroquímica, feita com o elemento vanádio, é acoplada a um fotoeletrodo híbrido de tungstênio e titânio (WO₃/TiO₂).

Com a incidência da luz solar, o fotoeletrodo híbrido libera elétrons, funcionando como uma célula solar, e esses elétrons são armazenados na célula de vanádio.

Energia química

A célula tem dois modos de operação: de armazenamento, ou regenerativo, e descarregamento, quando a energia armazenada é liberada para uso.

No modo regenerativo, a luz do Sol incide sobre o eletrodo fotoeletroquímico criando pares de elétrons/lacunas. Esses elétrons e lacunas oxidam ou reduzem diferentes componentes redox no anodo e no catodo, respectivamente, convertendo assim a energia solar em energia química.

No modo de descarga, a energia química armazenada nos pares redox pode ser convertida em energia elétrica como em uma bateria de fluxo, com uma eficiência muito alta.

"Esta pesquisa tem potencial para reescrever como nós armazenamos e utilizamos a energia solar. Conforme a energia renovável se torna mais prevalente, a capacidade de armazenar energia solar e usá-la como uma alternativa renovável fornece uma solução sustentável para o problema de escassez de energia," acrescentou o professor Fuqiang Liu, que vem trabalhando há algum tempo no campo da fotossíntese artificial.

Bibliografia:

Reversible Electron Storage in an All-Vanadium Photoelectrochemical Storage Cell: Synergy between Vanadium Redox and Hybrid Photocatalyst
Dong Liu, Wei Zi, Syed D. Sajjad, Chiajen Hsu, Yi Shen, Mingsheng Wei, Fuqiang Liu
ACS Catalysis
Vol.: 5 (4), pp 2632-2639
DOI: 10.1021/cs502024k

laser branco

Criado o primeiro laser branco

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/07/2015

O grande feito da equipe foi desenvolver uma técnica para costurar os átomos dos diversos materiais emissores de luz para compor uma estrutura única. [Imagem: ASU/Nature Nanotechnology]

Laser branco

Os lasers estão entre as principais invenções da era moderna, com um número de aplicações virtualmente impossível de listar.

Contudo, desde a sua criação, em 1960, ninguém havia conseguido criar um laser que emitisse luz branca.

O feito coube a Fan Fan e seus colegas da Universidade do Estado da Flórida, nos Estados Unidos, que provaram que os lasers semicondutores são capazes de emitir todo o espectro visível da luz, o que é crucial para produzir um laser branco.

O laser branco é formado por uma finíssima folha de material semicondutor contendo três segmentos paralelos, cada um contendo um emissor de luz de cada uma das três cores elementares do padrão RGB - vermelho, verde e azul.

O componente pode ser ajustado para emitir qualquer cor do espectro dosando a emissão de cada segmento individual. Quando o campo total deixa o dispositivo, tem-se um laser branco.

Laser branco integrado

A ideia de um laser branco parece estranha, uma vez que a luz de um laser contém exatamente uma única cor, um comprimento de onda específico.

Mas a possibilidade de gerar luz branca coerente foi demonstrada em 2011 nos Laboratórios Sandia, nos Estados Unidos, usando quatro grandes lasers independentes e de alta potência.

Fan Fan e seus colegas construíram agora um laser branco integrado usando semicondutores, o que significa que se trata de um dispositivo integrado, miniaturizado e prático.

O grande feito da equipe foi desenvolver uma técnica para costurar os átomos dos diversos materiais emissores de luz para compor uma estrutura única.

Comparação da iluminação ambiente com luz laser (esquerda) e com uma lâmpada incandescente (direita). [Imagem: Randy Montoya/Sandia]

Iluminação a laser e Li-Fi

Naquela pesquisa de 2011, o interesse era demonstrar que a luz branca produzida pelos lasers, assim como pelos LEDs, era confortável ao olho humano, o que abriu a possibilidade do uso dos lasers para iluminação de ambientes internos e externos.

Isto é interessante porque os LEDs perdem eficiência quando a corrente supera 0,5 ampere, enquanto os lasers aumentam em eficiência com o aumento da corrente.

Outra possibilidade de uso do laser branco é na transmissão de dados por luz, ou Li-fi - Li-Fi é uma referência às redes Wi-Fi atuais, onde o Wi de wireless(sem fios) é substituído pelo Li de Light (luz). Um Li-Fi com laser pode ser até 100 vezes mais rápido do que a tecnologia com LEDs atualmente em desenvolvimento, que já é 10 vezes mais rápida do que o Wi-Fi.

Mas isso exigirá ainda muito trabalho no laboratório. Um primeiro passo essencial será fazer o laser branco funcionar com a tensão e corrente da rede elétrica ou de uma bateria.

O dispositivo demonstrado pela equipe depende de um outro laser para "bombear" os elétrons para seu meio de amplificação, onde a luz laser branca é emitida.

Bibliografia:

A monolithic white laser
Fan Fan, Sunay Turkdogan, Zhicheng Liu, David Shelhammer, C. Z. Ning
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2015.149

Four-color laser white illuminant demonstrating high color-rendering quality
A. Neumann, J. J. Wierer, W. Davis, Y. Ohno, S. R. J. Brueck, J.Y. Tsao
Optics Express
Vol.: 19, Issue S4, pp. A982-A990 (2011)
DOI: 10.1364/OE.19.00A982

Carros elétricos terão buzina direcional

Carros elétricos terão buzina direcional para cada pedestre

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/07/2015

O som da buzina é produzido de forma direcional e levando em conta o ruído ambiente. [Imagem: Evader Project]

O risco do silêncio

Existem tecnologias para abafar o ruído dos carros e da estrada em áreas urbanas, mas os veículos híbridos e elétricos trouxeram preocupações inversas.

Agora está sendo necessário desenvolver técnicas para gerar um ruído artificial nos carros elétricos para segurança dos pedestres, que podem ser pegos de surpresa por um veículo aproximando-se em silêncio quase total.

Engenheiros europeus demonstraram agora que já existem tecnologias que permitem chegar a um meio-termo: nem o excesso de barulho atual, e nem o "silêncio ameaçador" dos carros elétricos.

Buzina direcional

A solução está em uma espécie de buzina direcional: o sistema de prevenção de acidentes identifica as pessoas à frente que possam assumir uma trajetória de risco e emite um som diretamente a elas - e somente a elas.

"O som é otimizado para ser claramente audível para os indivíduos visados, mas quase imperceptível para os outros usuários da via. Nós apenas alertamos as pessoas em perigo," disse Juan García, coordenador do projeto eVader (Electric Vehicle Alert for Detection and Emergency Response).

Protótipo do veículo que realizou a demonstração da tecnologia. [Imagem: Idiada]

O volume ótimo do som é determinado caso a caso, de acordo com o risco representado ao pedestre, com a velocidade do veículo e com o ruído ambiente, de forma a evitar acidentes sem gerar uma nova fonte de poluição sonora.

"Você não pode ter carros elétricos que são muito silenciosos e então colocar alto-falantes neles para fazer um bocado de barulho," explica García. "Nós decidimos que a solução seria um sistema direcional, que é basicamente uma fonte acústica que irradia som preferencialmente na direção que você quer que o som viaje."

Som direcional

O som direcional é produzido por um conjunto de seis alto-falantes instalados na frente do carro.

As ondas sonoras são emitidas de modo coordenado pelos diversos alto-falantes, de forma a seguir uma direção específica, reforçando-se naquela direção e anulando-se nas demais.

A tecnologia de som direcional já tem vários usos. Já existem, por exemplo,sistemas complexos de projeção de som e até uma espécie de laser de som.

Descoberta propriedade fotônica no silício

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/07/2015

Circulando seletivamente num ou noutro sentido torna-se possível inserir uma dimensão adicional de dados nos fótons.[Imagem: Universidade da Pensilvânia]

Silício na fotônica

Parece difícil acreditar que seja possível descobrir uma nova propriedade no silício, o elemento químico mais pesquisado do mundo e viabilizador da atual onda tecnológica.

Pois isto não apenas acaba de acontecer, como a nova propriedade poderá catapultar o silício para o que vinha sendo chamado de "era pós-silício" - a spintrônica e os computadores fotônicos, que usam luz em vez de eletricidade.

A descoberta foi feita por acaso por Sajal Dhara, Eugene Mele e Ritesh Agarwal, da Universidade da Pensilvânia, que estavam usando o silício como padrão de comparação no estudo de materiais conhecidos como isolantes topológicos, nos quais a superfície tem propriedades elétricas diferentes do interior.

• Descoberto material que é simultaneamente condutor e isolante

"Nós esperávamos que o experimento de controle desse um resultado nulo, mas, em vez disso, nós descobrimos algo novo sobre os nanomateriais," disse Mele.

Quiralidade do silício

O que o trio descobriu é que o silício tem quiralidade, uma propriedade de assimetria que permite que o elemento detecte o spin - ou momento angular - de elétrons e fótons. Isto é inesperado porque o silício tem um cristal altamente simétrico.

Os efeitos disso são de longo alcance.

"Sempre que você altera uma simetria, você pode fazer coisas novas," explicou Agarwal, cuja equipe já demonstrara as operações fundamentais da computação feitas com luz, além de fazer o silício emitir luz e guardar dados por até 100.000 anos em uma memória de nanofios.

"Neste caso, nós demonstramos como fazer um fotodetector sensível ao spin de um fóton. Todos os computadores fotônicos precisam de fotodetectores, mas atualmente eles só usam a quantidade de fótons para codificar informações. Esta sensibilidade à rotação [spin] do fóton nos dá um grau de liberdade extra, ou seja, você pode codificar informação adicional em cada fóton," detalhou Agarwal.

Esquema do experimento, realizado em nanofios de silício. [Imagem: Dhara et al. - 10.1126/science.aac6275]

A interação entre o silício e os eletrodos metálicos produz um campo elétrico em um ângulo que quebra a simetria espelhada que o silício tipicamente tem. Esta quiralidade é que manda os elétrons num ou noutro sentido, dependendo da polaridade da luz que atinge os eletrodos.

Adoção gradual

O efeito fotônico propiciado pela propriedade quiral está no coração de tecnologias emergentes como a spintrônica e a plasmônica - a base da chamada computação à velocidade da luz -, e pode ajudar até mesmo no desenvolvimento da computação quântica.

Produzir esse tipo de efeito no silício é muito mais interessante do que nos isolantes topológicos mais pesados estudados até agora porque ele é o elemento padrão da indústria eletrônica, permitindo que as novas tecnologias sejam incorporadas de forma gradual, interfaceando com os atuais processadores eletrônicos de silício.

O experimento foi feito com nanofios de silício, e agora os pesquisadores estão trabalhando na geração da quiralidade em amostras planas, tornando mais fácil seu aproveitamento prático.

Bibliografia:

Voltage-tunable circular photogalvanic effect in silicon nanowires
Sajal Dhara, Eugene Mele, Ritesh Agarwal
Vol.: Published Online
DOI: 10.1126/science.aac6275

LED melhor

Duas células solares geram um LED melhor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/07/2015

O ponto quântico - a porção central - encaixa-se perfeitamente no cristal de perovskita. [Imagem: Sargent Group/UofT Engineering]

Célula solar que brilha

Engenheiros da Universidade de Toronto, no Canadá, decidiram juntar dois materiais que têm sido vistos como promissores para fabricar células solares.

De forma um tanto curiosa, o material híbrido mostrou-se altamente eficiente para emitir luz, tornando-se uma nova plataforma para a criação de LEDs mais eficientes.

Zhijun Ning e seus colegas inseriram partículas luminescentes, chamadas pontos quânticos coloidais, em uma matriz deperovskita, um material no qual os elétrons fluem com um mínimo de perdas e sem serem capturados por defeitos no cristal.

A mistura feita por Ning criou um cristal negro que usa a matriz de perovskita para afunilar os elétrons em direção aos pontos quânticos, que são extremamente eficientes em converter eletricidade em luz.

O protótipo emite na faixa do infravermelho, mas a equipe já fala em bater o recorde mundial de eficiência dos LEDs em geral com melhoramentos adicionais, tamanho é o rendimento desta primeira versão ainda não aprimorada.

Reabsorção

A combinação dos dois materiais resolveu o problema da reabsorção, que ocorre quando um material reabsorve parte do mesmo espectro de energia que é capaz de emitir, gerando uma perda líquida.

Como a emissão dos pontos quânticos não coincide com o espectro de absorção da perovskita, não há perdas por reabsorção, gerando um grande ganho de eficiência.

Cristais de perovskita capturam a energia solar e usam essa energia para brilhar. Já existem células solares de perovskita, mas suas características ópticas apontam para a possibilidade de fabricar dispositivos que sejam célula solar de dia e tela à noite.

Bibliografia:

Quantum-dot-in-perovskite solids
Zhijun Ning, Xiwen Gong, Riccardo Comin, Grant Walters, Fengjia Fan, Oleksandr Voznyy, Emre Yassitepe, Andrei Buin, Sjoerd Hoogland, Edward H. Sargent
Nature
Vol.: 523, 324-328
DOI: 10.1038/nature14563

IPT obtém silício para uso em células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/07/2015

Há quatro tipos de silício que diferem entre si em relação ao nível de impurezas. O grau metalúrgico (duas "pedras" maiores) é o menos puro, seguido do químico, do solar (lâmina circular) e, por fim, do grau eletrônico, com maior nível de pureza. [Imagem: IPT]

Silício grau solar

Engenheiros do Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo (IPT) desenvolveram uma tecnologia nacional para obtenção do silício grau solar (SiGS), material empregado na produção de células solares fotovoltaicas, utilizadas para a conversão da energia solar em energia elétrica.

Até o final da década de 1990, o silício grau solar era obtido como subproduto da produção do silício grau eletrônico (SiGE), um grau mais puro do silício, usado na fabricação de processadores de computador.

O projeto do IPT, no entanto, desenvolveu o produto a partir de uma rota metalúrgica alternativa, de menor custo, chegando a um silício de alta pureza ( >99,999% ).

"Com o estabelecimento de uma indústria produtora da principal matéria-prima empregada na produção de células solares fotovoltaicas, haverá condições favoráveis para projetos de implantação e expansão de indústrias fabricantes de células e painéis solares fotovoltaicos no Brasil, barateando toda a cadeia da energia solar no País", afirma o pesquisador João Batista Ferreira Neto, do Laboratório de Processos Metalúrgicos, coordenador do projeto.

Rota metalúrgica

O Brasil já é um dos maiores produtores mundiais de silício grau metalúrgico, com capacidade de produção de aproximadamente 200 mil toneladas a cada ano - o silício grau metalúrgico é usado principalmente na fabricação de ligas de alumínio.

A proposta é agregar valor a este produto com o desenvolvimento do silício grau solar, que atualmente é comercializado por aproximadamente US$ 20 o quilograma. O Brasil ainda não possui uma indústria de células solares e painéis fotovoltaicos, importando tudo o que utiliza.

Segundo os pesquisadores do IPT, o próximo passo será conseguir parceiros para viabilizar o projeto em escala industrial. Os estudos de viabilidade financeira realizados pela equipe mostram que uma planta com produção de 100 toneladas de silício grau solar ao ano teria, apenas em sua fase piloto, um faturamento anual aproximado de US$ 2,1 a US$ 2,4 milhões.

Uma equipe da Unicamp também obteve recentemente silício grau solar seguindo uma rota tecnológica desenvolvida inteiramente no Brasil.

Wi-Fi reflexivo

Wi-Fi reflexivo consome 1.000 vezes menos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/07/2015

O chip de Wi-Fi reflexivo aumenta a vida útil das baterias dos aparelhos portáteis, como relógios inteligentes e celulares. [Imagem: NASA/JPL-Caltech]

Wi-Fi reflexivo

Engenheiros do Laboratório de Propulsão, a Jato da NASA, e da Universidade da Califórnia em Los Angeles desenvolveram uma tecnologia que reduz drasticamente a energia necessária para enviar informações a partir de aparelhos portáteis.

Se a energia necessária para transmitir e receber informações de um computador, celular ou relógio inteligente for reduzida, isto significa desfrutar mais tempo das funcionalidades do aparelho antes de ser necessário recarregar sua bateria.

Adrian Tang e Frank Chang criaram um chip que, em vez de usar os tradicionais transmissores e receptores Wi-Fi, simplesmente reflete os sinais presentes no ambiente. Isto permitiu transmitir informações até três vezes mais rápido do que uma conexão Wi-Fi convencional.

"A ideia é que, se o dispositivo portátil só precisa refletir o sinal Wi-Fi de um roteador ou torre de celular, em vez de gerá-lo, o consumo de energia pode despencar, e a vida útil da bateria decolar," disse Tang.

Reflete ou não reflete

A técnica consiste em fazer com que os 0s e 1s das informações sejam representados pelo "reflete" ou "não reflete" do chip - quando a energia é absorvida pelo circuito, isto representa um 0; se o chip reflete essa energia, isto representa um 1.

Este mecanismo simples consome muito pouca energia e permite a transferência rápida de informações. O chip também constantemente detecta e suprime as reflexões de fundo, permitindo que o sinal Wi-Fi seja transmitido sem a interferência das reflexões geradas pelos objetos ao redor.

Em vez de usar receptores e transmissores, o chip simplesmente reflete os sinais Wi-Fi já emitidos pelos roteadores. [Imagem: JPL-Caltech/UCLA]

3 vezes mais por 1.000 vezes menos

O chip foi testado com sucesso a distâncias de até 6 metros, mas os melhores resultados foram obtidos a até 2,5 metros, alcançando uma taxa de transferência de dados sustentada de 330 megabits por segundo, que é cerca de três vezes a velocidade do Wi-Fi tradicional - e, mais importante, usando cerca de 1.000 vezes menos energia do que uma conexão Wi-Fi comum.

Os pesquisadores afirmam que já há acordos com parceiros industriais para a comercialização da tecnologia.

Uma solução similar foi apresentada no ano passado por outra equipe, viabilizando um Wi-Fi sem baterias, mas com um alcance menor e mais voltado para a Internet das Coisas.

USP apresenta caminhão sem motorista feito no Brasil

Com informações da Agência USP - 22/07/2015

O projeto está sendo desenvolvido em colaboração com a montadora Scania. [Imagem: Paulo Arias/Agência USP]

Piloto automático para caminhões

Engenheiros da USP em São Carlos (SP) apresentaram o primeiro protótipo de um caminhão autônomo totalmente desenvolvido por pesquisadores brasileiros.

A tecnologia aplicada no veículo, um caminhão Scania G360 6×4, é fruto do convênio de cooperação tecnológica firmado em 2013 entre a montadora sueca, a Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) e o Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC).

Apesar de ainda se tratar de um protótipo, que circula apenas em uma área restrita dentro do campus da universidade, os resultados obtidos projetam um futuro promissor para os caminhões autônomos.

Operações confinadas em áreas como portos, aeroportos, fábricas ou minas, além de roteiros predefinidos, poderão utilizar essa solução em benefício da produtividade e segurança. "O sistema autônomo não vai substituir os motoristas, mas foi criado para ajudá-los a cumprir suas tarefas com mais segurança e tranquilidade", disse o professor Denis Wolf.

No transporte rodoviário, por exemplo, com um simples toque em um botão o sistema autônomo poderá assumir o controle do caminhão durante parte do trajeto, solicitando que o motorista volte a assumir o comando ao entrar em uma cidade, onde o trânsito é mais complicado.

Caminhão autônomo

O caminhão recebeu diversos itens para que o sistema autônomo pudesse controlar todos os movimentos. Foram acoplados servomotores que atuam no volante e nos freios, além da instalação de um circuito eletrônico no comando do acelerador para que seja possível controlar a velocidade do caminhão. Não foi preciso realizar nenhuma outra alteração no trem de força do veículo, pois o caminhão já dispõe de câmbio automático.

"Substituímos os pés e as mãos do motorista por sistemas de atuação mecânica e eletrônica. Depois, colocamos sensores para que atuassem como os olhos e os demais sentidos dos seres humanos. Mas a tarefa mais difícil é substituir nosso cérebro por meio de um computador", conta Wolf.

Um computador ligado a todos os sistemas do caminhão é responsável por captar as informações dos sensores, sistema GPS, interpretá-las e realizar o comando correto para a manobra - acelerar, fazer uma curva e frear.

Os pesquisadores procuraram soluções de baixo custo, para viabilizar uma possível aplicação comercial do projeto. Dessa forma, eles dispensaram o uso de sensores a laser, que onerariam muito o projeto, e optaram por empregar radares para detectar obstáculos e um par de câmeras, localizadas na parte frontal do caminhão. Essas câmeras imitam a atuação do olho humano, captando duas imagens, o que possibilita estimar a profundidade e a forma dos objetos (um semáforo, por exemplo). Há, ainda, antenas de GPS no topo da cabine, além de um sensor na barra de direção, que registra qualquer movimento no volante.

Antes de ir para o cérebro do caminhão, os programas são testados em um simulador. [Imagem: Paulo Arias/Agência USP]

Cérebro do caminhão

O maior desafio, contudo, foi desenvolver programas de computador capazes de interpretar as informações dos sensores.

"As câmeras registram apenas cores, precisamos criar programas extremamente complexos para interpretar se o que está naquela imagem é um carro, uma pessoa, uma árvore ou a rua", diz o professor. Outro problema é que essa interpretação precisa ser realizada de forma extremamente rápida: "O sistema tem centésimos ou até milésimos de segundo para entender o que está acontecendo, planejar o que deve fazer e executar essa ação."

Para maior segurança, antes de serem instalados no computador embarcado no caminhão, os programas são testados em um simulador virtual.

"Essa ferramenta é fundamental para o projeto, pois facilita a logística e acelera o processo de testes. No laboratório, podemos reproduzir situações de risco alto, como a fechada de outro veículo ou o aparecimento inesperado de um obstáculo na via", relata o professor.

A equipe já está testando também um automóvel sem motorista nas ruas de São Carlos, além de desenvolver veículos autônomos para terrenos não estruturados, para andar em lavouras ou campos de golfe, por exemplo.

Bateria solar

Bateria solar caminha rumo ao uso prático

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/07/2015

Ilustração da bateria solar de Li-I com eletrólito aquoso.[Imagem: Mingzhe Yu et al. - 10.1021/jacs.5b03626]

Bateria solar

Há menos de um ano, a equipe do professor Yiying Wu, da Universidade de Ohio, nos Estados Unidos, apresentou uma bateria solar, capaz de capturar e armazenar energia.

O dispositivo é uma célula solar e é uma bateria recarregável, mas há um efeito sinérgico: ela tem potencial para ser melhor do que as duas juntas.

Isto é possível porque, além de coletar, converter e armazenar a energia solar na forma de energia química, a bateria solar elimina perdas que ocorrem na transferência entre múltiplos componentes - os ganhos começaram em 20%, e agora já chegam a 25%.

Mas tirar esse dispositivo do laboratório rumo ao uso prático tropeçou em um problema: seu eletrólito era feito de solventes orgânicos, não solúveis em água e, portanto, incompatível com as baterias de fluxo redox, que são aquosas e que já começam a ser usadas em plantas-piloto de armazenamento de energia - além de não ser ambientalmente amigável.

Eletrólito aquoso

A boa notícia é que a equipe acaba de solucionar esse problema, substituindo os solventes orgânicos por uma solução aquosa à base de iodo e lítio (Li-I).

Assim, a nova versão é uma bateria de fluxo aquosa de lítio-iodo, resultando da integração de uma bateria redox de Li-I com células solares orgânicas do tipo DSC - células solares sensibilizadas por corantes.

Os cálculos dos pesquisadores indicam que a nova bateria solar alcança uma capacidade de 35,7 Ah/L, próximo às baterias de Li-I convencionais, com a vantagem de que ela pode ser carregada com energia solar a até 91% de sua capacidade teórica.

Mas a equipe terá que continuar no laboratório por algum tempo: o processo de fotocarregamento é lento, levando até 16 horas, problema que deverá ser solucionado melhorando a eficiência dos fotoeletrodos aquosos.

Bibliografia:

Aqueous Lithium-Iodine Solar Flow Battery for the Simultaneous Conversion and Storage of Solar Energy
Mingzhe Yu, William D. McCulloch, Damian R. Beauchamp, Zhongjie Huang, Xiaodi Ren, Yiying Wu
Journal of the American Chemical Society
Vol.: 137 (26), pp 8332-8335
DOI: 10.1021/jacs.5b03626

Nanossatélite brasileiro

Nanossatélite brasileiro será lançado em Agosto

Com informações da Agência Brasil - 20/07/2015

Nanossatélite Serpens será lançado dia 16 de agosto para a Estação Espacial Internacional, onde ficará aguardando sua ejeção para o espaço. [Imagem: Divulgação/AEB]

O primeiro nanossatélite do Sistema Espacial para Realização de Pesquisas e Experimentos com Nanossatélites, da Agência Espacial Brasileira (AEB), já está em Tsukuba, no Japão, para ser integrado ao foguete que vai transportá-lo no dia 16 de agosto para a Estação Espacial Internacional.

O pequeno satélite será colocado em órbita em volta da Terra em outubro. O lançamento será feito pela Jaxa, agência espacial japonesa, porque o Brasil não tem um foguete capaz de colocar artefatos em órbita.

O laboratório japonês Kibo possui um dispositivo de lançamento que ejeta os nanossatélites como se eles fossem pequenos projéteis. Esse lançamento, em baixa velocidade, dispensa a inclusão de sistemas de propulsão nos nanossatélites, barateando muito o seu custo.

Com a estrutura de um paralelepípedo e pesando 3,5 quilos, o nanossatéliteSerpens é voltado para o desenvolvimento de recursos humanos - o treinamento dos estudantes que o projetaram e construíram.

"Após 30 minutos do lançamento no espaço, o sistema será ligado, e as antenas, liberadas, deixando o satélite pronto para receber comunicações da Terra," explicou Brenno Popov, estudante de engenharia aeroespacial da Universidade de Brasília, uma das universidades responsáveis pelo projeto e construção do Serpens.

Ele afirma que o desafio do projeto é provar a capacidade desses pequenos satélites na transmissão dados, recebendo e devolvendo mensagens que podem ser baixadas de qualquer lugar do planeta.

"Como é um satélite universitário, que os estudantes ajudam a desenvolver, não há certeza de que vai funcionar. Mas, por ser uma plataforma barata, de fácil manuseio, se der problema, a perda é pequena," justificou Brenno. O satélite a ser lançado custou R$ 400 mil, mas o projeto todo teve um orçamento de R$ 3 milhões, incluindo a locação de equipamentos e o modelo de voo.

RGB

Tela rompe com padrão RGB usando luz ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/07/2015

Esquema de construção dos píxeis que manipulam a luz que incide sobre eles para produzir cores. [Imagem: John Hong et al. - 10.1364/OPTICA.2.000589]

Tela reflexiva

Uma nova tecnologia de tela mostra imagens aproveitando a luz ambiente natural para produzir uma gama de cores sem precedentes.

A nova abordagem, que quebra o paradigma RGB tradicional de geração de cores e gera uma paleta de cores em cada píxel, foi criada por pesquisadoresQualcomm MEMS Technologies.

Cada píxel é formado por uma estrutura que compreende um espelho e uma camada absorvente que, juntos, tiram proveito das propriedades de onda da luz incidente.

A grande vantagem do aproveitamento da luz ambiente é a redução significativa da energia necessária para produzir as imagens, algo valioso para produtos portáteis que dependem de baterias.

Isto pode permitir telas sempre ligadas, além de uma melhor qualidade de imagem em ambientes abertos e cheios de luz.

Protótipo com 149.000 píxeis mostrando quadriculado para demonstração da paleta de cores. [Imagem: John Hong et al. - 10.1364/OPTICA.2.000589]

Cor contínua

Os pesquisadores chamam o novo modo de produção de cores de "cor contínua".

A técnica usa uma combinação de um espelho e uma camada absorvente fina, ambas separadas por uma lacuna precisa e controlável.

Essa lacuna é controlada por meio de um dispositivo microeletromecânico, ouMEMS, de forma a produzir quase todas as cores imagináveis - e não apenas o vermelho, verde e azul (RGB) das telas atuais.

Enquanto o espelho sozinho iria simplesmente refletir a luz incidente, a camada absorvedora filtra seletivamente uma estreita faixa do espectro, colorindo assim a luz refletida.

O protótipo tem 1,5 polegada (3,8 centímetros) e possui aproximadamente 149.000 píxeis. A equipe afirma que o projeto pode ser escalonado para dimensões adequadas para celulares e dispositivos da Internet das Coisas.

Bibliografia:

Continuous color reflective displays using interferometric absorption
John Hong, Edward Chan, Tallis Chang, Tze-Ching Fung, Brandon Hong, Cheonhong Kim, Jian Ma, Yaoling Pan, Rob Van Lier, Shen-ge Wang, Bing Wen, Lixia Zhou
Optica
Vol.: 2, Issue 7, pp. 589-59
DOI: 10.1364/OPTICA.2.000589

Pixels de duas cores reinventam telas 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/07/2015

Os pesquisadores testaram pixeis de dois formatos: quadrados e elípticos. [Imagem: Xiao Ming Goh et al. - 10.1038/ncomms6361]

Pixeis de duas cores

O pixel vem sendo definido ao longo dos anos como a menor unidade de cor em uma tela.

Pesquisadores de Cingapura acabam não apenas de alterar essa definição de pixel, mas também de criar uma tecnologia que pode permitir o surgimento de uma nova geração de telas 3D.

Xiao Ming Goh e seus colegas do Instituto A-Star descobriram uma maneira de codificar duas cores distintas em um único pixel.

O resultado é uma tela que gera naturalmente uma imagem estereoscópica sem a necessidade dos dispositivos e controles adicionais das telas 3D atuais.

O truque consistiu em usar a plasmônica, baseada em nanoestruturas que manipulam a luz por meio dos plásmons de superfície - ondas de elétrons que navegam na superfície dos metais.

Cada pixel produz duas cores, de forma independente uma da outra (embaixo à esquerda). [Imagem: Xiao Ming Goh et al. - 10.1038/ncomms6361]

Pixeis plasmônicos

Os pixeis duplos foram criados na superfície de uma folha de alumínio, onde nanoestruturas quadradas e elípticas apresentam diferentes imagens dependendo da polarização da luz - além dos quadrados e elipses, o espaçamento entre as nanoestruturas desempenha um papel essencial na produção de cor dos pixeis.

Cada estrutura tem seus próprios prós e contras: as elipses produzem uma gama de cores maior do que os quadrados e são mais fáceis de fabricar, mas também sofrem de maior interferência de um pixel sobre o outro.

Em seu protótipo, a equipe optou pelas elipses, selecionando cores de fundo específicas para minimizar a interferência entre as duas imagens estereoscópicas.

E ainda há muito a explorar com esses pixeis plasmônicos.

"Empregando padrões de polarização circular adicionais, nós podemos codificar múltiplas imagens, isto é, não apenas duas, mas três ou mais imagens na mesma área," disse Goh, antecipando que a pesquisa deverá ter impacto também no campo da holografia.

Bibliografia:

Three-dimensional plasmonic stereoscopic prints in full colour
Xiao Ming Goh, Yihan Zheng, Shawn J. Tan, Lei Zhang, Karthik Kumar, Cheng-Wei Qiu, Joel K. W. Yang
Nature Communications
Vol.: 5, Article number: 5361
DOI: 10.1038/ncomms6361