Laser imita fenômeno quântico e dobra velocidade de dados

Redação do Site Inovação Tecnológica -  29/10/2015

O formato e a polarização do laser imitam o entrelaçamento quântico, o que lhe permite carregar dois bits. [Imagem: Giovanni Milione]

Entrelaçamento de lasers

Em um momento clássico de "Eureca", uma equipe de físicos descobriu que feixes de laser comuns conseguem imitar com precisão um fenômeno quântico, o que traz o potencial para dobrar a velocidade das comunicações a laser.

O fenômeno é o chamado entrelaçamento quântico - ou emaranhamento -, até agora só obtido experimentalmente em condições muito especiais de laboratório. Quando dois objetos são entrelaçados, se um é tocado - por uma medição, por exemplo -, o outro sente imediatamente, mesmo que ambos estejam separados por uma grande distância.

"O que está no coração do entrelaçamento quântico é a 'não-separabilidade' - duas coisas entrelaçadas são descritas por uma equação não fatorável," disse Giovanni Milione, da Universidade Cidade de Nova Iorque. "Curiosamente, a forma e a polarização de um feixe de laser convencional, uma caneta laser, podem também ser não separáveis."

Feixe vetorial

Milione usou apenas duas canetas laser e outros componentes comprados no comércio para controlar a polarização dos dois feixes de laser disparados de forma a se cruzarem. O resultado é o que a equipe chamou de "feixe vetorial", cuja forma pode ser controlada alterando a polarização do feixe de controle.

Surpreendentemente, isto permitiu codificar até dois bits de informação no feixe principal - o feixe de dados -, o que é o dobro da informação que pode ser codificada com lasers não entrelaçados.

"Em princípio, isso poderia ser usado para dobrar a velocidade de dados das comunicações a laser," disse o professor Robert Alfano. "Embora não haja nenhuma 'ação fantasmagórica à distância', é incrível que aspectos do emaranhamento quântico possam ser imitados por algo tão simples."

Ação fantasmagórica local

A expressão "ação fantasmagórica à distância" foi usada por Albert Einstein para criticar o fenômeno, em sua época descrito apenas teoricamente - Einstein não gostava nem um pouco da mecânica quântica, cujas leis probabilísticas ele criticava dizendo que "Deus não joga dados com o Universo".

No entanto, um experimento histórico descrito esta semana finalmente mostrou - quase 100 anos depois - que Einstein estava errado:

• Einstein contestado: ou Deus joga dados, ou é possível superar velocidade da luz

Bibliografia:

Using the nonseparability of vector beams to encode information for optical communication
Giovanni Milione, Thien An Nguyen, Jonathan Leach, Daniel A. Nolan, Robert R. Alfano
Optics Letters
Vol.: 40, Issue 21, pp. 4887-489
DOI: 10.1364/OL.40.004887

Bateria de ar-lítio em automóveis poderá rivalizar com gasolina

Redação do Site Inovação Tecnológica -  29/10/2015

Esquema mostra a formação de hidróxido de lítio no eletrodo de grafeno na presença de iodeto de lítio. No carregamento, o iodeto é oxidado em iodo, que ajuda a remover o hidróxido de lítio e reformar o eletrodo. [Imagem: Tao Liu/Gabriella Bocchetti/Clare P. Grey]

Baterias de última geração

Um novo protótipo funcional de uma bateria de lítio-oxigênio - ou lítio-ar - renovou as esperanças de um avanço no campo das baterias, mostrando como resolver vários dos problemas que têm limitado o desenvolvimento desses dispositivos promissores.

A bateria tem uma densidade de energia muito alta, tem 90% de eficiência e pode ser usada e recarregada mais de 2.000 vezes.

As baterias de lítio-oxigênio, ou lítio-ar, têm sido apontadas como as baterias "definitivas" devido à sua elevada densidade teórica de energia, que é pelo menos 10 vezes maior do que uma bateria de íons de lítio. Essa alta densidade de energia seria comparável à da gasolina, viabilizando carros elétricos de grande autonomia com baterias custando apenas 20% e igualmente pesando apenas 20% em relação às atuais.

Contudo, há vários desafios práticos que precisam ser vencidos antes que as baterias de lítio-ar tornem-se uma alternativa viável à gasolina e ao etanol, assim como acontece com outras tecnologias buscando "baterias de última geração" - como as baterias de lítio-silício, as microbaterias, as baterias líquidas, as baterias de lítio-enxofre e até as baterias feitas com vírus.

Química da bateria

Agora, pesquisadores da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, demonstraram como alguns desses obstáculos podem ser superados. Eles criaram um protótipo de uma bateria de ar-lítio que superou de longe todas as tentativas anteriores.

Tao Liu e Clare Grey usaram um eletrodo de carbono altamente poroso - formado, no limite, por folhas de grafeno - e aditivos que alteram as reações químicas que fazem a bateria funcionar, o que a tornou mais estável e mais eficiente.

Em protótipos anteriores, a formação de peróxido de lítio durante o descarregamento - o período em que a energia da bateria é usada - junta-se com uma série de outras reações indesejáveis que atacam o eletrólito e reduzem a eficiência global da bateria. Além disso, as partículas de descarga acabam entupindo os pequenos poros do eletrodo receptor.

Níveis progressivos de aumento mostrando a macroporosidade do eletrodo de óxido de grafeno. [Imagem: Tao Liu et al. - 10.1126/science.aac7730]

Para contornar estes problemas, Liu projetou sua bateria para produzir hidróxido de lítio (LiOH) em vez de peróxido de lítio (Li2O2). Um passo essencial foi a adição de iodeto de lítio como mediador, o que reduziu a resistência e reações químicas indesejáveis que chegavam a inutilizar a bateria, tornando-a muito mais estável após vários ciclos de carga e descarga.

Um outro avanço importante foi o uso de óxido de grafeno reduzido como eletrodo de recepção. Os poros maiores desse material permitiram uma maior captura dos cristais de descarga.

Bateria de ar-lítio prática

Estas melhorias, gerando alta eficiência e alta ciclagem, prometem acelerar o desenvolvimento de uma bateria de lítio-ar comercialmente viável.

No entanto, embora os resultados sejam promissores, os pesquisadores reconhecem que uma bateria de lítio-ar prática não deverá se tornar realidade antes de uma década de novos desenvolvimentos.

"O que conseguimos é um avanço significativo para esta tecnologia e indica áreas inteiramente novas de investigação - não resolvemos todos os problemas inerentes a esta química, mas nossos resultados mostram rotas rumo a um dispositivo prático," disse a professora Clare Grey, cuja equipe se destacou ao descobrir o mecanismo que faz as baterias de lítio eventualmente explodir.

• Sociedade do Lítio: da água do mar ao hidrogênio

Bibliografia:

Cycling Li-O2 batteries via LiOH formation and decomposition
Tao Liu, Michal Leskes, Wanjing Yu, Amy J. Moore, Lina Zhou, Paul M. Bayley, Gunwoo Kim, Clare P. Grey
Science
Vol.: 350, ISSUE 6260, 530-533
DOI: 10.1126/science.aac7730

Lógica pós-binária: criado um trit, que guarda 0, 1 ou 2

Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/10/2015

O trit é baseado em um memristor, também conhecido como neurônio artificial, ou sinapse artificial. [Imagem: SNF]

Trit

Uma equipe do Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, na Suíça, construiu um memristor - comumente conhecido como "neurônio artificial" - que aponta para uma lógica pós-binária.

O componente, fabricado a partir de uma fatia de perovskita de apenas 5 nanômetros de espessura, possui três estados resistivos estáveis.

Como resultado, ele pode armazenar não apenas os valores 0 ou 1 comumente guardados por um bit, mas também pode ser utilizado para guardar informações codificadas por três estados - 0, 1 ou 2, ou seja, um "trit".

"Nosso componente poderia, portanto, ser útil para um novo tipo de tecnologia da informação que não seja baseada em lógica binária, mas em uma lógica que ofereça informações localizadas 'entre' o 0 e o 1," explica a professora Jennifer Rupp, coordenadora da equipe.

"Isto tem implicações interessantes para a chamada lógica fuzzy [lógica nebulosa, ou difusa], que busca incorporar uma forma de incerteza no tratamento da informação digital. Podemos descrevê-la como uma computação menos rígida," acrescentou.

Outra aplicação potencial do trit é na computação neuromórfica, que busca componentes eletrônicos para reproduzir a maneira pela qual os neurônios processam informações, e na qual os memristores, os transistores iônicos e ostransistores sinápticos são as principais ferramentas.

• Transístor sináptico vai além da lógica binária

O quarto componente

O princípio de funcionamento do memristor foi descrito pela primeira vez em 1971, como o quarto componente básico dos circuitos eletrônicos (ao lado de resistores, capacitores e indutores).

A partir dos anos 2000, pesquisadores vêm sugerindo que certos tipos de memória resistiva poderiam atuar como memristores, mas somente em 2008 aexistência do quarto componente eletrônico fundamental foi comprovada.

"As propriedades de um memristor em um determinado momento no tempo dependerá do que já aconteceu antes," explica Rupp referindo-se ao efeito de memória que faz com que o memristor se assemelhe aos neurônios. "Isto imita o comportamento dos neurônios, que somente transmitem informação quando um limiar específico de ativação foi atingido."

Principalmente a Intel e a HP têm investindo pesadamente no desenvolvimento de memristores para substituir as memórias flash usadas em cartões de memória USB, cartões SD e discos rígidos SSD - a expectativa é que a nova tecnologia de memória da Intel chegue ao mercado até o final deste ano. Mas o protótipo do trit desenvolvido pela equipe suíça ainda está em fase inicial de desenvolvimento.

Bibliografia:

Uncovering Two Competing Switching Mechanisms for Epitaxial and Ultrathin Strontium Titanate-Based Resistive Switching Bits
Markus Kubicek, Rafael Schmitt, Felix Messerschmitt, Jennifer L. M. Rupp
ACS Nano
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acsnano.5b02752

Criado material mais preto já feito pelo homem

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/10/2015

Materiais de alta absorção óptica são importantes em diversas áreas, incluindo as células solares. [Imagem: Jianfeng Huang et al. - 10.1038/nnano.2015.228]

Do muito branco ao muito preto

Uma equipe da Universidade Rei Abdulla, na Arábia Saudita, desenvolveu o material mais preto já criado pelo homem.

Curiosamente, eles foram buscar inspiração em um besouro quase perfeitamente branco - tanto que ele já inspirou a criação de papéis e tintas mais brancos.

Os pesquisadores observaram que as escamas do besouro Cyphochilus formam um cristal fotônico, uma estrutura que reflete a luz de forma muito eficiente. Eles então inverteram a estrutura e usaram a ideia de captação de energia caótica para criar um material extremamente preto.

Para inverter o que acontece na carapaça do besouro, Jianfeng Huang e seus colegas usaram nanotubos de carbono. O elemento básico do material é uma partícula formada por um nanotubo apoiado em uma esfera de apenas 30 nanômetros de diâmetro.

Preto quase perfeito

O material resultante absorve entre 98 e 99% de toda a luz incidente na faixa de comprimentos de onda de 400 a 1.400 nanômetros - o olho humano consegue captar a luz entre 390 e 700 nanômetros.

Para comparação, isto significa que o novo material absorve 26% mais luz do que qualquer outro material conhecido.

O que é mais interessante para aplicações práticas é que essa absorção funciona para todos os ângulos de incidência e para qualquer polarização da luz.

Preto perfeito

A equipe destaca que, embora seja impossível criar um preto perfeito, capaz de absorver toda a energia que incidir sobre ele, passos nesse sentido são importantes porque esses materiais podem ajudar na criação de dispositivos melhores ou mais eficientes, de coletores solares a interconexões ópticas.

Bibliografia:

Harnessing structural darkness in the visible and infrared wavelengths for a new source of light
Jianfeng Huang, Changxu Liu, Yihan Zhu, Silvia Masala, Erkki Alarousu, Yu Han, Andrea Fratalocchi
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2015.228

Einstein contestado

Einstein contestado: ou Deus joga dados, ou é possível superar velocidade da luz

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/10/2015

Ou Deus de fato joga dados com o Universo, ou os spins dos elétrons podem conversar entre si mais rapidamente do que a velocidade da luz, e a velocidade da luz não seria o limite universal de velocidade. [Imagem: ICFO]

Realismo local

Um experimento histórico obteve a refutação mais forte até hoje do princípio do "realismo local", defendido por Albert Einstein, que afirma que o Universo obedece a leis, e não ao acaso - uma crítica à mecânica quântica - e que não há forma de viajar ou trocar informações mais rápido que a luz.

O experimento, executado na Universidade Tecnológica de Delft, na Holanda, é o chamado "teste de Bell incontestável" (loophole-free Bell test), cujos resultados abrem ou a possibilidade da existência de influências "escondidas" além do espaço-tempo, ou elimina o limite de velocidade universal - a velocidade da luz.

No experimento, dois elétrons presos dentro de dois cristais de diamante diferentes foram entrelaçados (ou emaranhados), o que significa que tudo o que acontece a um afeta imediatamente o outro. A seguir, a equipe mediu o spin de cada um dos elétrons.

Na teoria quântica, o entrelaçamento é poderoso e misterioso: matematicamente os dois elétrons são descritos por uma única função de onda, que somente especifica se eles têm o mesmo spin ou spins diferentes, mas não qual em que direção seus spins apontam.

O realismo local, preferido por Einstein, tenta explicar esse fenômeno com menos mistério, dizendo que as partículas devem estar apontando para algum ponto, mas nós simplesmente não sabemos em que direção até que façamos uma medição.

Einstein em um beco sem saída

No experimento, contudo, quando foram medidos, os elétrons aparecem individualmente aleatórios, mas concordam bem demais em que direção apontar. Tão bem, na verdade, que eles não poderiam ter orientações prévias à medição, como afirma o realismo.

O comportamento observado dos elétrons só é possível se eles se comunicassem um com o outro, algo que seria muito surpreendente para elétrons presos em cristais diferentes - mais do que isso, os dois diamantes estavam em edifícios diferentes, a 1,3 km de distância um do outro.

Além disso, as medições foram feitas tão rapidamente em cada um dos diamantes - usando relógios atômicos para sincronizá-las - que não haveria tempo suficiente para que os elétrons se comunicassem, nem mesmo se seus sinais de um para o outro viajassem à velocidade da luz.

Isto coloca o realismo local em um beco sem saída: se os spins dos dois elétrons são reais, ou a ação fantasmagórica à distância é real, ou os elétrons devem ter-se comunicado. Mas, se eles se comunicaram, eles fizeram isso mais rápido do que a velocidade da luz.

Assim, o experimento dá uma refutação quase perfeita da visão de mundo de Einstein, em que "nada viaja mais rápido do que a luz" e "Deus não joga dados". Pelo menos uma destas declarações deve estar errada.

Para usar as palavras de Einstein, ou Deus de fato joga dados com o Universo e a ação fantasmagórica à distância é real, ou os spins dos elétrons podem conversar entre si mais rapidamente do que a velocidade da luz, e a velocidade da luz não seria o limite universal de velocidade.

O experimento exigiu o desenvolvimento do gerador de números aleatórios mais rápido já construído, além de relógios atômicos superprecisos. [Imagem: ICFO]

Gerações de teorias

Max Planck, o homem que tirou Einstein de um emprego de funcionário público e o levou para a universidade, costumava dizer que não é possível convencer opositores de uma nova teoria: uma nova teoria só triunfa quando esses opositores finalmente morrem e cresce uma nova geração acostumada com a nova teoria.

Neste caso, mais de uma geração vem trabalhando na construção desse experimento incontestável. Contudo, parece não existir ainda a nova teoria triunfante, mas tão somente a negação da completude da teoria antiga. Assim, para compreendermos totalmente o alcance das possibilidades que se abrem, talvez seja necessário esperar, não o morrer, mas o nascer de uma nova geração - ou, talvez, de um novo Einstein.

Mas os frutos do experimento já estão sendo colhidos.

"Trabalhar neste experimento nos levou a desenvolver tecnologias que agora podemos aplicar para melhorar a segurança das comunicações e a computação de alto desempenho, e outras áreas que requerem números aleatórios de alta qualidade e alta velocidade," disse o professor Morgan Mitchell, membro da equipe.

• O futuro pode afetar o passado?

Bibliografia:

Loophole-free Bell inequality violation using electron spins separated by 1.3 kilometres
B. Hensen, H. Bernien, A. E. Dréau, A. Reiserer, N. Kalb, M. S. Blok, J. Ruitenberg, R. F. L. Vermeulen, R. N. Schouten, C. Abellán, W. Amaya, V. Pruneri, M. W. Mitchell, M. Markham, D. J. Twitchen, D. Elkouss, S. Wehner, T. H. Taminiau, R. Hanson
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature15759

Fuligem de vela aumenta energia das baterias de lítio

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/10/2015

A queima da vela - sobretudo em sua extremidade (a) - produz uma nanoestrutura de carbono que apresenta alta densidade de energia quando usada nos eletrodos das baterias de lítio. [Imagem: Kakunuri/Sharma/10.1016/j.electacta.2015.08.124]

Fumaça de vela high-tech

As baterias de lítio usadas em aparelhos portáteis usam eletrodos de carbono.

Mas o carbono não é adequado para baterias de maior potência, como as usadas em carros elétricos porque o material não consegue fornecer uma densidade de corrente muito grande.

A culpa não é exatamente do carbono, mas da estrutura do material aglomerado. É por isso que pesquisadores estão procurando novas estruturas físicas com esse elemento naborracha de pneus velhos e emtipos especiais de grafite, por exemplo, todos materiais à base de carbono.

Manohar Kakunuri e Chandra Sharma, do Instituto Indiano de Tecnologia, foram encontrar um eletrodo de carbono de alta potência em um local aparentemente pouco afeito à alta tecnologia: na fuligem gerada pela queima do pavio de uma vela.

Quando uma vela queima, a fuligem preta que se desprende é essencialmente carbono. Os dois pesquisadores recolheram amostras dessa fumaça na ponta e no centro do pavio, e então compararam o tamanho, a forma e a estrutura do carbono.

Os resultados mostraram que o processo de queima forma nanopartículas com dimensões de 30 a 40 nanômetros que, mais importante, ligam-se em uma rede estreitamente interconectada. O melhor material é aquele extraído da ponta da vela, porque a temperatura de queima chega a incríveis 1.400º C, o que elimina impurezas - sobretudo a cera - e torna a estrutura de carbono um condutor elétrico melhor.

Nanoestrutura de carbono

Com base em uma técnica de avaliação chamada "carga e descarga cíclicas", o material mostrou-se mais eficiente em taxas elevadas - quanto maior essa taxa, mais potente é a bateria.

A dupla estima que uma bateria de carro elétrico precisaria de 10 quilogramas de fuligem de carbono com as características da fuligem das velas. Embora pareça ser uma solução pouco afeita aos processos industriais em larga escala, os pesquisadores afirmam ter conseguido os 10 kg de eletrodo em uma hora, queimando um número não informado de velas.

"Geralmente nós negligenciamos as coisas mais simples; a fuligem das velas não é algo novo, mas só agora estamos começando a olhar para ela como uma potencial fonte de carbono," disse o professor Sharma. "Estamos muito animados com os resultados. Esta nova abordagem é muito simples e os custos envolvidos são mínimos, podendo baratear a produção das baterias".

Com a grande eficiência verificada, a tendência é que a equipe trabalhe na sintetização de uma nanoestrutura de carbono similar à da fuligem das velas.

Bibliografia:

Candle Soot derived Fractal-like Carbon Nanoparticles Network as High-Rate Lithium Ion Battery Anode Material
Manohar Kakunuri, Chandra S. Sharma
Electrochimica Acta
Vol.: 180, Pages 353-359
DOI: 10.1016/j.electacta.2015.08.124

Transístor quântico mais próximo da aplicação prática

Redação do Site Inovação Tecnológica -  26/10/2015

O TFET é um novo tipo de transístor FET (transístor de efeito de campo) que usa o fenômeno quântico do tunelamento, pelo qual os elétrons atravessam uma barreira sólida do material. [Imagem: Deblina Sarkar et al. - 10.1038/nature15387]

Transístor quântico

A molibdenita, já próxima do uso industrial, ampliou ainda mais a vantagem em relação ao seu parente mais famoso, o grafeno.

Deblina Sarkar e seus colegas da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, nos EUA, construíram um transístor de molibdenita que opera com uma tensão de apenas 0,1 V.

Isto abre o caminho para criar circuitos integrados extremamente densos - com muitos transistores por área -, com baixo consumo de energia e baixa dissipação de calor. Isto sem falar em equipamentos portáteis cujas baterias poderão durar semanas.

Trata-se de um novo tipo de transístor FET (transístor de efeito de campo, na sigla em inglês) que usa o fenômeno quântico do tunelamento, pelo qual os elétrons atravessam uma barreira sólida do material.

Este novo tipo de transístor é chamado TFET (transístor de efeito de campo por tunelamento), sendo essencialmente um "transístor quântico".

Em vez de usar uma corrente elétrica para controlar outra corrente elétrica que passa por uma barreira de potencial, o transístor TFET controla a quantidade de corrente que pode tunelar pela barreira de potencial, algo que exige uma tensão de operação muito menor e funciona consumindo uma potência 90% menor do que os FET.

• Transístor de tunelamento opera a 0,5 V

Transístor TFET

O resultado é que este é o primeiro transístor monocamada a romper com o limite teórico dos transistores FET, operando abaixo dos 60 mV por década, um objetivo longamente perseguido pela ITRS, a associação que reúne os maiores fabricantes de semicondutores do mundo.

A unidade "volts por década de corrente" refere-se à quantidade de energia necessária para polarizar o eletrodo para obter o efeito desejado, e uma década representa uma ordem de grandeza na escala de densidade de corrente - por exemplo, 10³ para 10⁴ A/cm².

A porção ativa do TFET é uma camada de sulfeto de molibdênio de apenas duas moléculas de espessura (1,3 nanômetro), depositada como um substrato do semicondutor germânio, que funciona como eletrodo.

Assim como o grafeno, a molibdenita é um material unidimensional - formado por uma única camada atômica. A rigor, o que se convencionou chamar de molibdenita é uma família de materiais, chamados calcogenetos amorfos, que incluem a molibdenita propriamente dita, ou dissulfeto de molibdênio (MoS2), odissulfeto de tungstênio (WS2), o disseleneto de tungstênio (WSe2) e outros.

• Computação quântica básica feita em silício pela primeira vez

Bibliografia:

A subthermionic tunnel field-effect transistor with an atomically thin channel
Deblina Sarkar, Xuejun Xie, Wei Liu, Wei Cao, Jiahao Kang, Yongji Gong, Stephan Kraemer, Pulickel M. Ajayan, Kaustav Banerjee
Nature
Vol.: 526, 91-95
DOI: 10.1038/nature15387
http://www.nature.com/nature/journal/v526/n7571/full/nature15387.html

Aquecedor instantâneo fornece água quente na hora

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/10/2015

Protótipo do aquecedor instantâneo fabricado por uma das empresas parceiras do projeto. [Imagem: RAPIDHEAT Project/Cressal]

Água quente instantânea

Um novo sistema de aquecimento de água ultrarrápido promete economizar energia e tempo nas casas, nos cafés e na indústria.

Os aquecedores de água levam tempo para levar a água à temperatura desejada, o que geralmente é contornado, de forma pouco eficiente, usando depósitos que mantêm a água quente até que ela seja necessária - é a solução geralmente usada, por exemplo, nas máquinas de café expresso.

Um projeto financiado pela União Europeia está prometendo "água quente instantânea".

"O projeto RapidHeat otimizou as tecnologias de aquecimento e controle para desenvolver um aquecedor de pequenos volumes pequeno e leve que oferece saída integral na temperatura desejada em dois segundos," disse Peter Duncan, coordenador do projeto.

Água quente em eletrodomésticos e chuveiros

Como dispensa o depósito de água e os sistemas de preaquecimento, o dispositivo ficou muito compacto, o que permitirá sua instalação em pequenos aparelhos domésticos.

A tecnologia está pronta para comercialização e deverá ser inicialmente focada nas máquinas de venda automática, café expresso e em eletrodomésticos da linha branca.

Mas os engenheiros já estão de olho também em uma forma de substituir os chuveiros elétricos e sistemas centrais de aquecimento de água residenciais, que normalmente funcionam a gás e desperdiçam grande quantidade de água até que a água quente chegue ao chuveiro.

"Há um grande número de aplicações que a equipe simplesmente não previu no início deste projeto," disse Duncan. "Ainda estamos discutindo como vamos tirar proveito dessas oportunidades e agora estamos à procura de parceiros interessados em desenvolver ainda mais o equipamento e integrar a tecnologia em aplicações que necessitam de água quente instantânea."

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Estrela dupla rumo a fim catastrófico

Com informações da agência USP e ESO -  22/10/2015

Impressão artística do VFTS 352, o sistema binário mais quente e mais massivo descoberto até hoje, onde as duas componentes estão em contato, partilhando material.[Imagem: ESO/L. Calçada]

Sobrecontato

Uma equipe internacional de astrônomos, incluindo brasileiros do Instituto de Astronomia da USP (IAG), acaba de descobrir um sistema considerado "super raro".

O sistema, composto de duas estrelas com massas bem superiores à do nosso Sol, não é um binário convencional, já que as duas estrelas estão em "sobrecontato" - elas estão se tocando.

Ainda é difícil dizer no que vai dar essa mistura estelar, mas tudo indica um final dramático, uma explosão capaz de devastar planetas em seu caminho ou um buraco negro binário.

Fusão de grandes estrelas

O sistema, denominado VFTS 352, foi localizado a aproximadamente 160 mil anos-luz numa galáxia vizinha à nossa Via Láctea, a Grande Nuvem de Magalhães.

O astrônomo Leonardo Almeida, membro da equipe, conta que o sistema é considerado "super raro" porque apenas outros três desse tipo são conhecidos. "É muito pouco, se considerarmos o número de estrelas conhecidas. O VFTS 352 é o mais massivo e o mais quente encontrado até agora, por isso ele é o mais interessante e importante desta classe."

Além disso, nunca havia sido observado o fenômeno da fusão de duas estrelas de massa tão alta numa fase inicial de suas vidas.

Explosões de raios gamas de longa duração...

O sistema agora descoberto poderá resultar em uma estrela de altíssima massa e com alta velocidade de rotação, terminando finalmente sua vida numa das explosões mais energéticas e raras vistas no universo, conhecidas como explosões de raios gamas de longa duração.

Nessas explosões ocorrem jatos de raios gama direcionados e, "se algum planeta habitado, com características semelhantes à Terra, estiver na direção desses jatos, ainda que a uma distância de bilhões de anos-luz, podem ocorrer problemas como interrupções de sistemas de telecomunicações e destruição da camada de ozônio", avalia Almeida.

No entanto, esse fenômeno, se ocorrer, só acontecerá daqui a milhões de anos, e a chance de o jato de raios gama do VFTS 352 estar na direção da Terra é muito pequena.

"Se acontecer" porque estas são previsões da teoria mais aceita atualmente, mas o novo sistema não se enquadra bem nessa teoria.

Ou buracos negros binários

Talvez a maior relevância do novo sistema para a astrofísica estelar seja o fato de que a combinação das medidas feitas para as massas e temperaturas das estrelas componentes violam a Teoria Clássica da Evolução Estelar.

Isso pode indicar um novo caminho evolutivo para as estrelas componentes do sistema, que poderá até evitar a fusão na sua fase inicial.

Assim, esse objeto pode dar sustentação a uma teoria muito recente para a evolução das estrelas de alta massa. Nesse cenário, o VFTS 352 terminaria sua vida como um sistema duplo de buracos negros de curto período, uma fonte intensa de ondas gravitacionais.

Produção de oxigênio

Almeida acrescenta que esse tipo de sistema é super importante para o estudo da morte de estrelas de grande massa, as que produzem os átomos com número de prótons múltiplos de 4 (elementos alfa), entre eles o oxigênio.

Cerca de 70% dos sistemas binários de alta massa interagem fortemente, e aproximadamente 24% deles irão sofrer um processo de fusão ao longo de suas vidas.

Bibliografia:

Discovery of the massive overcontact binary VFTS 352: Evidence for enhanced internal mixing
L. A. Almeida, H. Sana, S. E. de Mink, F. Tramper, I. Soszynski, N. Langer, R.H. Barbá, M. Cantiello, A. Damineli, A. de Koter, M. Garcia, G. Gräfener, A. Herrero, I. Howarth, J. Maíz Apellániz, C. Norman, O. H. Ramírez-Agudelo, J. S. Vink
Astrophysical Journal
Vol.: Accepted paper
http://arxiv.org/abs/1509.08940

Maior radiotelescópio do mundo vai procurar vida extraterrestre

Com informações da BBC -  21/10/2015

[Imagem: FAST Team/Divulgação]

Maior radiotelescópio do mundo

A China está construindo o maior radiotelescópio do mundo na província de Guizhou, no sudoeste do país.

Uma vez pronta, espera-se que a estrutura permita detectar sinais de rádio - incluindo potenciais indícios de vida extraterrestre - em até 1 milhão de estrelas e sistemas solares.

As obras, que começaram em junho de 2011, devem terminar em setembro do ano que vem, a um custo estimado de US$ 110 milhões (R$ 420 milhões).

O Radiotelescópio Esférico de 500 metros de Abertura (FAST, na sigla em inglês para Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) terá 4,6 mil painéis triangulares.

Ele será semelhante ao Observatório Arecibo, em Porto Rico, pois usará uma cavidade natural, conhecida como carste - um relevo formado pela dissolução química de rochas calcárias - para dar suporte ao disco do telescópio.

Atualmente, o Observatório Arecibo é o maior do mundo, com 305 metros de diâmetro. Como o nome do FAST indica, a estrutura terá um diâmetro de 500 metros.

Discos virtuais

O radiotelescópio vai usar uma superfície ativa que se ajusta para criar parábolas em diferentes direções, formando discos virtuais com 300 metros de diâmetro.

Isso significa que a estrutura não precisará apontar apenas para cima, sendo capaz de observar o céu a um ângulo de até 40 graus.

A depressão cárstica onde o radiotelescópio está sendo construído é grande o suficiente para acomodar a estrutura de 500 metros de diâmetro e permitir que ela seja posicionada nesses ângulos de 40 graus.

O maior binóculo do mundo também está procurando alienígenas. [Imagem: Enrico Sacchetti]

Estrelas e extraterrestres

Os astrônomos esperam que a alta precisão do radiotelescópio permita estudar a Via Láctea e outras galáxias, além de detectar estrelas a milhões de anos-luz de distância da Terra.

Espera-se também que a estrutura funcione como uma poderosa estação terrestre para missões espaciais.

A maior expectativa, no entanto, é de que o radiotelescópio potencialize as buscas por vida extraterrestre.

• Maior binóculo do mundo vai procurar alienígenas

Em julho deste ano, a NASA, que previu a descoberta de vida alienígena até 2025, anunciou a descoberta do Kepler 452-B, um planeta com características semelhantes às da Terra e cuja proximidade com o Sol é ideal para manter uma atmosfera e água no estado líquido.

Segundo especialistas, porém, ainda não é possível detectar sinais de rádio, ou potenciais indícios de vida extraterrestre, com a infraestrutura disponível atualmente. Eles acreditam, contudo, que o cenário se modifique com o início das operações do FAST.

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LEDs são fabricados com restos de alimentos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  21/10/2015

Os pontos quânticos de carbono podem ser visualizados quando iluminados com luz ultravioleta. [Imagem: Prashant Sarswat]

Pontos quânticos e pontos de carbono

Dois pesquisadores da Universidade de Utah, nos EUA, descobriram uma maneira de criarLEDs a partir de resíduos de alimentos e bebidas.

Além de reutilizar os resíduos alimentares, este desenvolvimento pode reduzir os resíduos potencialmente prejudiciais de alguns tipos de LED feitos a partir de elementos tóxicos.

Alguns tipos de LED são produzidos com pontos quânticos, pequenos cristais semicondutores que possuem propriedades luminescentes. Os pontos quânticos podem ser feitos de vários materiais, mas os melhores são raros, caros e com sérios problemas de descarte no fim da vida útil.

Por isso, nos últimos anos, alguns pesquisadores têm dado atenção a pontos quânticos feitos de carbono, que passaram a ser conhecidos como pontos de carbono.

Em comparação com outros tipos de pontos quânticos, os pontos de carbono têm baixa toxicidade e melhor biocompatibilidade, o que significa que eles podem ser usados em uma variedade mais ampla de aplicações e não terão problemas de descarte no final da vida útil.

OLEDs

Prashant Sarswat e Michael Free conseguiram transformar resíduos alimentares de um tipo de bolo de milho conhecido como tortilla em pontos de carbono e, a seguir em LEDs totalmente funcionais - a rigor, são OLEDs, ou seja, LEDs orgânicos, uma vez que seu constituinte básico é o carbono.

Para criar os pontos de carbono, os resíduos alimentares foram submetidos a uma síntese solvotérmica, na qual o lixo orgânico - pedaços de tortilla e refrigerante - foi colocado em um solvente, sob pressão e temperatura elevadas, produzindo diretamente os pontos de carbono.

Depois de confirmarem a formação dos pontos quânticos de carbono, foi só uma questão de ver os LEDs funcionarem - em múltiplas cores.

Atualmente, uma das fontes mais comuns de pontos quânticos é o seleneto de cádmio. Além de ser tóxico, o material também é caro - chegando a US$20.000 o quilograma.

"Com resíduos de comida e bebida que já estão por aí, a nossa matéria-prima é muito mais barata. Na verdade, é essencialmente grátis," disse Sarswat.

Bibliografia:

Light emitting diodes based on carbon dots derived from food, beverage, and combustion wastes
Prashant K. Sarswat, Michael L. Free
Physical Chemistry Chemical Physics
Vol.: 17, 27642-27652
DOI: 10.1039/C5CP04782J

Coração de espuma

Coração de espuma quer bater dentro do peito

Redação do Site Inovação Tecnológica -  22/10/2015

[Imagem: Cornell University]

Coração mole

Pesquisadores da Universidade de Cornell, nos EUA, desenvolveram um novo material leve e elástico, com a consistência de espuma, que tem potencial para uso em próteses, órgãos artificiais e robótica.

A espuma poroelástica é única porque pode ser moldada e seus poros interconectados permitem o bombeamento de fluidos através do material de forma controlada, sem vazamentos.

A espuma de polímero começa como um líquido, que pode ser vertido em um molde para criar o formato desejado. Quando ar ou um líquido é bombeado através dele, o material se move e pode alterar o seu comprimento em até 300%.

Embora aplicações médicas, com o uso do material no interior do corpo humano, dependam de testes e aprovação pelas autoridades de saúde, os pesquisadores já estão simulando órgãos protéticos com a espuma de elastômero.

"Já estamos progredindo muito bem rumo à construção de uma mão protética desta forma," disse o professor Rob Shepherd, cuja equipe já desenvolveugarras robóticas flexíveis, robôs de silicone e tentáculos robóticos.

O bombeamento de fluido ou ar nas paredes do coração de espuma transforma a coisa toda em uma bomba pulsante. [Imagem: Benjamin C. Mac Murray - 10.1002/adma.201503464]

Biocompatibilidade

O que já ficou pronto, porém, é um coração com um aspecto que lembra uma almôndega, mas capaz de imitar a forma e a função da coisa real, segundo Shepherd.

Utilizando fibras de carbono e de silicone na parte exterior do coração, foi possível criar uma estrutura que se expande a taxas diferentes na superfície - isso dá versatilidade aos projetos, permitindo, por exemplo, fazer com que uma forma originalmente esférica expanda-se na forma de um ovo.

"Este [protótipo] explora o efeito da porosidade no atuador, mas agora pretendemos tornar os atuadores de espuma mais velozes e com maior força, para que possamos aplicar mais potência. Também estamos focando na biocompatibilidade," disse Shepherd.

Bibliografia:

Poroelastic Foams for Simple Fabrication of Complex Soft Robots
Benjamin C. Mac Murray, Xintong An, Sanlin S. Robinson, Ilse M. van Meerbeek, Kevin W. O Brien, Huichan Zhao, Robert F. Shepherd
Advanced Materials
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/adma.201503464