A história da Polyvox

Marca de equipamentos eletrônicos fundada em 1967 que atingiu grande sucesso nas décadas de 70 e 80. Foi adquirida pela Gradiente, outro fabricante de equipamentos eletrônicos, em 1979. Fabricou a famosa linha de áudio profissional 5000 e o videogame Atari 2600 no Brasil.

Foi fundada por Moris Arditti e Mario Pucci, que também eram sócios em uma loja de som em São Paulo, a Studio3. Mais tarde juntou-se a eles o Eng. Luis Alberto Leme Salvatore, que além de participar da diretoria adquiriu uma participação minoritária na companhia. Durante muitos anos, a Polyvox foi a maior concorrente da Gradiente até ser adquirida por ela em dezembro de 1979. Além de suas instalações em Osasco, SP, a empresa também mantinha uma planta industrial em Manaus, AM.

Pouco após a aquisição, os equipamentos modulares Polyvox deram suporte a nova marca que então começou a fabricação de aparelhos populares: conjuntos integrados tipo 3-em-1 e radio-gravadores além do lendário videogame Atari.

No fim da década de 1980 os equipamentos modulares foram descontinuados, e por sua vez os mais populares conjuntos integrados deram lugar definitivo na prateleiras.

Ainda nos anos 90 era possível ver na loja ambas marcas em toda a linha da empresa.

A partir de meados da década de 1990 os produtos com a marca Polyvox foram desaparecendo até que ela não foi mais usada. Atualmente não existe mais nenhum produto com esta marca, ainda que a Gradiente mantenha seu registro.

híbrido de avião e submarino

Pode ser possível construir híbrido de avião e submarino

Redação do Site Inovação Tecnológica -  09/12/2015

Para navegar sob a água, o microrrobô bate as asas nove vezes por segundo - número que chega a 120 para o voo no ar. [Imagem: Harvard Microrobotics Lab]

Avião submarino

Engenheiros conseguiram demonstrar pela primeira vez a viabilidade técnica de um veículo híbrido de avião e submarino.

O pequeno protótipo demonstrou o conceito ao ser capaz de voar, mergulhar e navegar sob a água, tudo em um movimento contínuo, sem interrupções.

O submarino voador, ou avião submarino, foi criado por Yufeng Chen e seus colegas da Universidade de Harvard, nos EUA, aproveitando um robô-inseto que a equipe vem desenvolvendo há vários anos.

Mecânica da propulsão

Para passar do voo ao mergulho, foi precisar alterar ligeiramente a forma de movimentação das asas do pequeno veículo robótico.

"Por meio de vários estudos, teóricos, computacionais e experimentais, descobrimos que a mecânica da propulsão pelo bater de asas na verdade é muito similar no ar e na água. Em ambos os casos, as asas movem-se para frente e para trás. A única diferença é a velocidade com que as asas batem," explicou Chen.

Como, para voar, o RoboBee bate suas asas a uma velocidade de 120 vezes por segundo, ele simplesmente se quebraria se continuasse nesse ritmo na água, que é quase 1.000 vezes mais densa do que o ar.

Como submarino, o pequeno robô navega bem dando apenas nove braçadas por segundo.

A direção pode ser alterada com pequenas inclinações nas asas, controladas individualmente.

Da água para o ar

As alterações implementadas conseguem fazer o robô-inseto passar do voo no ar para o mergulho e navegação subaquática, mas não conseguem ainda fazer o inverso porque as delicadas asas acabam se quebrando ao bater contra a água na tentativa de aceleração para levantar voo.

Chen afirma que superar este problema é o próximo desafio da equipe.

Bibliografia:

Hybrid aerial and aquatic locomotion in an at-scale robotic insect
Yufeng Chen, E. Farrell Helbling, Nick Gravish, Kevin Ma, Robert J. Wood
2015 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)

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Aço sem retorno elástico

Aço sem retorno elástico promete carros mais leves

Redação do Site Inovação Tecnológica -  10/12/2015

A tendência da chapa em retornar ao seu formato original é descrita pelo "ângulo de springback" (ângulo de retorno elástico). [Imagem: Komgrit Lawanwong]

Retorno elástico

Engenheiros apresentaram uma solução para um dos mais antigos problemas da indústria metal-mecânica, abrindo caminho para a fabricação de carros e outros equipamentos mais leves e mais seguros.

O problema é o chamado molejo de retorno, ou retorno elástico (springback), uma espécie de efeito mola que as chapas de metal apresentam quando são dobradas sob pressão.

A chapa é adequadamente conformada, mas, tão logo a prensa é liberada e a peça é retirada do molde, ela apresenta uma tendência de retornar ao seu formato anterior de chapa.

Esse retorno elástico é descrito na forma de um ângulo em que o metal consegue "desdobrar-se" rumo ao seu formato anterior.

A questão é particularmente séria no aço de alta resistência, ou aço rápido, conhecido como HSS (High-Strength Steel) - quanto mais forte o material, maior é o retorno elástico.

Conformação sem retorno

A equipe do professor Komgrit Lawanwong, da Universidade de Hiroshima, no Japão, fez alguns refinamentos sutis na técnica de dobramento das chapas por prensamento e estampagem e adicionou um passo extra para se livrar do "ângulo de springback" - ou, pelo menos, minimizá-lo.

Primeiro a chapa é pressionada por um pistão e um contrapistão, sendo então dobrada em U com uma força constante; o contrapistão, que é a grande novidade da técnica, entra então em ação, empurrando para cima a parte inferior do U; finalmente, a peça é removida do molde.

Resultados experimentais da técnica atual (esquerda), com ângulo de retorno elástico de 14,96º, e da nova técnica (direita), com retorno elástico quase desprezível (0,045º). [Imagem: Komgrit Lawanwong]

"O novo método apresentou o melhor resultado para o ângulo de retorno elástico - quase zero - juntamente com uma base plana," destaca a equipe em seu artigo, descrevendo um teste com o aço 980Y, de alta resistência, em que a nova técnica é comparada com o método atual.

"O retorno elástico está se tornando um problema cada vez maior conforme tentamos utilizar materiais de alta resistência em muitas aplicações," disse o professor Komgrit. "Este método é uma forma útil para eliminar o retorno elástico dos aços de alta resistência na conformação por prensa."

Bibliografia:

Elimination of springback of high-strength steel sheet by using additional bending with counter punch
L. Komgrit, H. Hamasaki, R. Hino, F. Yoshida
Journal of Materials Processing Technology
Vol.: 229: 199
DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2015.08.029

Conta-gotas de luz

Conta-gotas de luz para tecnologias fotônicas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  11/12/2015

Um único átomo dopante de oxigênio (esfera vermelha), ligado à parede lateral do nanotubo de carbono (cinza) por ligação covalente, gera fótons individuais (vermelho) à temperatura ambiente quando excitado por pulsos de laser (verde).[Imagem: LANL]

Fótons individuais

A geração de fótons individuais é uma das tecnologias fundamentais para viabilizar os futuros computadores de luz, que guardarão os dados nesses fótons, além de abrir caminho para uma série de pesquisas básicas que podem ajudar a abrir novas fronteiras no entendimento da matéria e da energia.

Duas equipes apresentaram soluções envolvendo esse desafio, com abordagens que incluem a simplicidade e a busca por um emissor ideal de fótons - tudo em condições realísticas de uso.

Xuedan Ma, do Laboratório Los Alamos, nos EUA, criou um emissor de fótons individuais inserindo um átomo de oxigênio solitário na superfície de um nanotubo de carbono. A dopagem com o átomo individual de oxigênio é feita incorporando o nanotubo de carbono sobre uma base de dióxido de silício (SiO2).

O componente, funcionando a temperatura ambiente, emite fótons individuais com comprimentos de onda na faixa entre 1.100 e 1.300 nanômetros, no limiar da faixa utilizada em telecomunicações.

A expectativa da equipe é que, uma vez que seu componente já nasce em uma pastilha de silício, seja possível inserir muitos mais dados nas fibras ópticas do que é possível hoje com os lasers, cujos fótons, emitidos aos borbotões, são distribuídos aleatoriamente no tempo.

E fótons individuais contendo um dado preciso nada mais são do que qubits, bits de um processador quântico, prontos para serem utilizados.

O ponto quântico emite fótons idênticos mesmo em intervalos temporais muito extensos. [Imagem: University of Basel]

Emissor ideal de fótons individuais

Andreas Kuhlmann, da Universidade da Basileia, na Suíça, usou um ponto quântico para construir um emissor de fótons individuais que beira à perfeição.

É a primeira vez que se consegue um dispositivo capaz de emitir fótons individuais, em sequência e idênticos - em termos simples, fótons exatamente da mesma cor.

Um ponto quântico é uma estrutura composta por alguns poucos átomos que se desenvolve sob condições especiais na superfície de um semicondutor. Esses pontos capturam elétrons individuais e, quando esse estado quântico colapsa, a estrutura emite um único fóton.

Kuhlmann conseguiu controlar o spin dos núcleos dos átomos do ponto quântico com uma precisão tal que mesmo fótons disparados a intervalos muito longos têm exatamente a mesma cor.

Os fótons idênticos podem ser repetidos na escala de tempo de segundos, uma verdadeira eternidade para fenômenos quânticos.

Bibliografia:

Room-temperature single-photon generation from solitary dopants of carbon nanotubes
Xuedan Ma, Nicolai F. Hartmann, Jon K. S. Baldwin, Stephen K. Doorn, Han Htoon
Nature Nanotechnology
Vol.: 10, 671-675
DOI: 10.1038/nnano.2015.136

Transform-limited single photons from a single quantum dot
Andreas V. Kuhlmann, Jonathan H. Prechtel, Julien Houel, Arne Ludwig, Dirk Reuter, Andreas D. Wieck, Richard J. Warburton
Nature Communications
Vol.: 6:8204
DOI: 10.1038/ncomms9204

Ímã extraterrestre

Ímã extraterrestre sem terras raras fabricado na Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica -  10/12/2015

O tempo para a formação do ímã sem terras raras foi reduzido de centenas de milhões de anos, nos meteoritos naturais, para menos de 300 horas no processo industrial. [Imagem: NASA/ESA/M.A. Garlick/Universidades de Warwick e Cambridge]

Meteoritos magnéticos

Engenheiros japoneses conseguiram pela primeira vez usar uma tecnologia industrial simples para fabricar um ímã de ferro-níquel (FeNi) completamente livre deelementos de terras raras.

Esses ímãs haviam sido identificados em pequenas quantidades em meteoritos que caíram na Terra, mas ninguém havia conseguido sintetizá-los de forma prática até agora.

Em vez de esperar por milhões de anos para que processos cósmicos ainda desconhecidos fizessem seu trabalho - e a mineração espacial comece a funcionar -, Akihiro Makino, da Universidade de Tohoku, desenvolveu uma técnica que produz essa "fase magnética dura" em no máximo dez dias.

Ímã sem terras raras

Atualmente, os ímãs de alta qualidade - ou superímãs - utilizados em aplicações nobres, como discos rígidos, gerados eólicos, equipamentos médicos etc, são fabricados a partir de elementos de terras raras, principalmente o neodímio(Nd), samário (Sm) e disprósio (Dy).

A busca por alternativas tem sido intensa porque, além de caros, esses materiais têm tido problemas de fornecimento, com a quase totalidade da produção mundial concentrada nas mãos da China.

Desde a década de 1960, pequenas quantidades de ímãs de FeNi têm sido identificados em meteoritos, em um estado de equilíbrio extremo, que se acredita ser obtido graças a um período de resfriamento extremamente lento, estimado em milhões de anos.

Máquina do tempo

Makino conseguiu produzir o ímã utilizando uma elevada difusividade atômica em baixas temperaturas, com o ímã se cristalizando a partir do estado amorfo.

Segundo ele, o efeito é como viajar em uma máquina do tempo, com a escala de tempo para a formação do ímã sendo reduzida de centenas de milhões de anos, nos meteoritos naturais, para menos de 300 horas no processo industrial.

"Estes resultados podem resolver as questões de exaustão mineral no desenvolvimento da próxima geração de materiais magnéticos duros porque as ligas são livres de elementos de terras raras e a técnica é adequada para a produção em massa," conclui a equipe.

Bibliografia:

Artificially produced rare-earth free cosmic magnet
Akihiro Makino, Parmanand Sharma, Kazuhisa Sato, Akira Takeuchi, Yan Zhang, Kana Takenaka
Nature Scientific Reports
Vol.: 5, Article number: 16627
DOI: 10.1038/srep16627

Espelhos de telescópios

Espelhos de telescópios dobram-se para ver melhor

Com informações da Nasa -  11/12/2015

O espelho tradicional, à esquerda, e um exemplo de um espelho de formato livre, à direita. [Imagem: NASA]

Óptica de formas livres

Os espelhos dos telescópios têm sido feitos há séculos com a mesma estrutura básica: eles são redondos e se encaixam dentro de um tubo.

Mas isto está prestes a mudar.

Uma nova tecnologia óptica agora permite projetar esses dispositivos de captação de luz em virtualmente qualquer formato.

Além de proporcionar melhor qualidade de imagem ao longo de um maior campo de visão, esses espelhos de formas livres permitirão construir telescópios muito menores e mais baratos - dois elementos essenciais no caso dos telescópios espaciais.

Chamada de "óptica de formatos livres", esta área emergente de pesquisas está sendo impulsionada pelos avanços na fabricação controlada por computador, que viabiliza a fabricação dos espelhos "deformados".

Telescópios para cubesats

Joseph Howard e Garrett West, do Centro Goddard da NASA, estão tentando usar a óptica de formatos livres para criar telescópios menores.

De acordo com a dupla, a tecnologia é uma grande promessa para desenvolver telescópios compactos para CubeSats e outros pequenos nanossatélites, uma alternativa cada vez mais popular e de baixo custo às missões tradicionais, que são caras de construir e lançar, geralmente envolvendo projetos internacionais que levam mais de uma década para se tornarem realidade.

"Se você quer colocar esses telescópios em uma caixa menor, você precisa fazer os espelhos se dobrarem como uma batata frita," explicou Howard.

Nos telescópios tradicionais são usados dois espelhos, um espelho primário de captação de luz e um espelho secundário menor, que dirige a luz recebida para um detector - o CCD de uma câmera ou o olho do astrônomo. Esses espelhos com simetria de rotação - em outras palavras, redondos - precisam ser alinhados ao longo do eixo de um tubo para reduzir aberrações ópticas, que produzem imagens borradas.

Com a óptica de forma livre, no entanto, os espelhos assimétricos conseguem corrigir melhor as aberrações ópticas e ainda fornecem um maior campo de visão.

Além disso, eles reduzem drasticamente o caminho que a luz precisa percorrer, reduzindo muito o tamanho do telescópio.

Primeiros testes

Como parte de seu projeto, Howard e West começaram incorporando os espelhos de formatos livres em um instrumento de medição costeira, cuja versão original exige nove espelhos simétricos.

Ao substituir os espelhos redondos tradicionais por espelhos de forma livre, foi possível reduzir o tamanho de cada espelho individual, e o número total foi reduzido para seis, encolhendo o tamanho do telescópio original em mais de 10 vezes.

O próximo passo será fabricar um pequeno telescópio que seja adequado para ser lançado a bordo de um cubesat.

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Papel de energia

Papel de energia bate quatro recordes mundiais

Redação do Site Inovação Tecnológica -  09/12/2015

A equipe acaba de receber um financiamento milionário da Fundação Sueca de Pesquisas Estratégicas para tentar transformar o protótipo em produto comercializável. [Imagem: Thor Balkhed/LIU]

Energia no papel

Fabricar baterias de papel e demadeira é algo que os pesquisadores vêm tentando fazer há algum tempo devido ao baixo custo e à leveza dos materiais envolvidos.

Abdellah Malti e seus colegas da Universidade de Linkoping, na Suécia, escreveram um novo capítulo nessa história - e um capítulo que vale bem por um livro inteiro.

O protótipo do "papel de energia", como a equipe o chama, medindo 15 centímetros de diâmetro e alguns décimos de milímetro de espessura, conseguiu armazenar até 1 Farad, a mesma capacidade dos supercapacitores atualmente no mercado, que são muito maiores e usam materiais bem mais caros.

De acordo com a equipe, o protótipo bateu nada menos do que quatro recordes mundiais simultaneamente, o que explica sua excepcional capacidade de armazenamento de eletricidade:

1. Carga e capacitância mais elevadas em eletrônicos orgânicos: 1 Coulomb e 2 Farads, respectivamente.
2. Corrente mais elevada em um condutor orgânico: 1 Ampere.
3. Mais elevada capacidade de condução simultânea de íons e elétrons.
4. Transcondutância mais elevada em um transístor: 1 Siemens (o siemens é o inverso do ohm).

Faltam ciclos

O recarregamento do papel de energia é no estilo dos capacitores - super-rápido, feito em apenas alguns segundos - e o protótipo apresentou uma durabilidade de algumas centenas de cargas e descargas - o padrão para um produto comercial fica ao redor dos mil ciclos.

"Filmes finos que funcionam como capacitores já existem há algum tempo. O que nós fizemos foi produzir o material em três dimensões. Nós podemos produzir folhas grossas," disse o professor Xavier Crispin, orientador do trabalho, ele próprio envolvido em um trabalho seminal que chamou a atenção há algumas semanas, com a criação de circuitos eletrônicos dentro de plantas vivas.

Embora não seja um concorrente direto com as baterias, o papel de energia tem múltiplas vantagens. [Imagem: Laboratório de Eletrônica Orgânica/LiU]

Papel de energia

A base desse híbrido de bateria e capacitor é a nanocelulose, fibras de celulose reduzidas à nanoescala - 20 nanômetros, em média - por um processo de alta pressão, à qual é adicionado um polímero condutor chamado PEDOT:PSS - todo o processo é feito em água.

As fibras de nanocelulose recobertas pelo polímero formam um emaranhado, com os inúmeros espaços entre as fibras permitindo que o polímero funcione como eletrólito.

Ao contrário dos capacitores e baterias atualmente no mercado, o papel de energia é produzido a partir de materiais simples - celulose renovável e um polímero facilmente disponível -, é leve, não requer produtos químicos perigosos ou metais pesados e é à prova d'água.

Não por acaso, a equipe acaba de receber um financiamento milionário da Fundação Sueca de Pesquisas Estratégicas para tentar transformar o protótipo em produto comercializável.

Bibliografia:

An Organic Mixed Ion-Electron Conductor for Power Electronics
Abdellah Malti, Jesper Edberg, Hjalmar Granberg, Zia Ullah Khan, Jens W. Andreasen, Xianjie Liu, Dan Zhao, Hao Zhang, Yulong Yao, Joseph W. Brill, Isak Engquist, Mats Fahlman, Lars Wagberg, Xavier Crispin, Magnus Berggren.
Advanced Science
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/advs.201500305

Programa aprende a escrever e passa no Teste de Turing Visual

Redação do Site Inovação Tecnológica -  11/12/2015

O aprendizado de máquina é um dos campos mais florescentes da inteligência artificial.[Imagem: Danqing Wang]

Aprendizado profundo

Um software de inteligência artificial, baseado na técnica de "aprendizado profundo", conseguiu reproduzir com ótima fidelidade o processo usado pelos seres humanos para aprender conceitos novos.

Embora o programa só seja capaz de aprender a desenhar letras de alfabetos, a abordagem usada pode ser ampliada para aplicações em outros sistemas baseados em símbolos, como gestos, movimentos corporais, além das palavras, faladas ou escritas.

As pessoas ainda são muito melhores do que as máquinas para aprender novos conceitos, muitas vezes necessitando de apenas um ou dois exemplos, em comparação com as dezenas ou centenas de milhares de exemplos exigidos como treinamento para os softwares.

Brenden Lake e seus colegas canadenses e norte-americanos querem mais do que isso, e estão criando algoritmos que permitam que os programas de inteligência artificial, depois de aprender um conceito pela primeira vez usem-no de uma forma rica e diversificada, como os humanos, e não para simples repetição.

Aprender a aprender

O trio se concentrou em uma grande classe de conceitos visuais muitos simples - os caracteres manuscritos de diversos alfabetos.

O programa foi submetido a mais de 1.600 letras manuscritas de 50 sistemas de escrita de todo o mundo, incluindo sânscrito, tibetano, grego, russo e até mesmo letras inventadas, como as da série de televisão Futurama.

Usando uma técnica que a equipe chama de "Programa de Aprendizagem Bayesiano", o programa "aprendeu a aprender", a generalizar, utilizando o conhecimento de conceitos anteriores para acelerar a aprendizagem de novos conceitos - por exemplo, usando o conhecimento do alfabeto latino para aprender as letras do alfabeto grego.

Você consegue indicar a diferença entre humanos e máquinas? Os seres humanos e o novo programa de computador receberam uma imagem de um caractere novo (parte superior) e fizeram cópias dele. As grades de nove caracteres em cada par que foram gerados por uma máquina são (por linha) B, A; A, B; A, B. [Imagem: Branden Lake]

Teste de Turing Visual

A equipe então comparou a capacidade de aprendizagem de seu programa com outros programas que usam algoritmos diferentes e com pessoas reais por meio do que eles chamam de "Testes de Turing Visuais".

Isto envolve juízes humanos que devem decidir se as "provas" foram feitas por humanos ou por máquinas.

• Programa de inteligência artificial passa no Teste de Turing

Embora os acertos dos juízes tenham variado entre as diversas letras manuscritas, para cada Teste de Turing visual menos de 25% dos juízes saíram-se melhor do que o mero acaso (50% de acerto e 50% de erro) em indicar se a letra havia sido desenhada por uma máquina ou por um ser humano.

Isto é de longe o que de melhor havia sido conseguido com o aprendizado de máquina nesse tipo de abordagem, ainda que a tarefa seja simples. Aprender a juntar os caracteres e atribuir-lhes significados exigirá novos esforços da equipe, mas esta demonstração mostrou que eles parecem ter escolhido um bom caminho.

• Rede neural artificial aprende palavras, imagens e música

Bibliografia:

Human-level concept learning through probabilistic program induction
Brenden M. Lake, Ruslan Salakhutdinov, Joshua B. Tenenbaum
Science
Vol.: 350 ISSUE 6266, pp. 1332-1338
DOI: 10.1126/science.aab3050

Catalisador inteligente promete revolucionar indústria química

Redação do Site Inovação Tecnológica -  07/12/2015

Os átomos de platina e paládio são dispostos com uma precisão inédita, permitindo um controle espacial da cascata de reações. [Imagem: Christopher Parlett et al. - 10.1038/nmat4478]

Sílica porosa

Uma equipe britânica desenvolveu uma nova estratégia para fabricar catalisadores que poderá impactar fortemente não apenas a indústria química, mas também a geração de energia e até aplicações na área de saúde.

Catalisadores são substâncias que aceleram as reações químicas, "orientando" os átomos e moléculas por vias específicas, a fim de formar produtos úteis.

Os novos materiais catalíticos se auto-organizam - um processo conhecido como "de baixo para cima" - a partir de ingredientes químicos de baixo custo cujo principal componente é a sílica, ou óxido de silício.

O material resultante possui uma estrutura porosa tridimensional com uma complexidade comparável à dos melhores materiais porosos encontrados na natureza.

Mas o principal é que o processo permite alocar criteriosamente os átomos dos caríssimos paládio e platina - os melhores catalisadores disponíveis - dentro da arquitetura de sílica.

O material tem uma elevada porosidade, com os catalisadores precisamente dispostos na rede de canais. [Imagem: Christopher Parlett et al. - 10.1038/nmat4478]

Catalisador bimetálico

Com a deposição seletiva dos catalisadores, torna-se possível usar uma quantidade muito menor desses metais preciosos. E esse catalisador bimetálico opera em condições amenas, reduzindo a necessidade de compostos agressivos.

Como o material poroso possui uma enorme área superficial - a soma das superfícies de todos os seus poros - o contato dos materiais sendo processados com os catalisadores é otimizado, acelerando as reações.

Mais do que isso, a hierarquia dos poros permite um controle estrito das reações. Ao entrar no material poroso, os ingredientes químicos primeiro vão para o catalisador de paládio, para formar um produto A, por exemplo. A seguir, eles fluem pelos mesoporos interligados para chegar até o catalisador de platina, para formar um produto B. E não há reações indesejadas porque a natureza hierárquica dos mesoporos impede que o produto B retorne pelos canais usados para gerar o produto A.

"Esperamos que esta pesquisa tenha um impacto amplo e duradouro na forma como os materiais porosos são sintetizados e aplicados em diversas indústrias. Em particular, a nossa nova estratégia poderá revolucionar a forma comocatalisadores heterogêneos, tais como aqueles encontrados nos modernosconversores catalíticos automotivos, são projetados, oferecendo enormes benefícios potenciais em termos de custos de fabricação de produtos químicos, aplicações ambientais e de saúde," disse o professor Adam Lee, da Universidade de Aston.

Bibliografia:

Spatially orthogonal chemical functionalization of a hierarchical pore network for catalytic cascade reactions
Christopher M. A. Parlett, Mark A. Isaacs, Simon K. Beaumont, Laura M. Bingham, Nicole S. Hondow, Karen Wilson, Adam F. Lee
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat4478

Sonda espacial parte em busca das ondas gravitacionais

Com informações da ESA -  07/12/2015

A sonda LISA Pathfinder irá testar a tecnologia mais precisa já construída na tentativa de observar as ondas gravitacionais a partir do espaço. [Imagem: ESA/ATG Medialab]

Ondas gravitacionais

A longamente esperada sonda espacial LISA Pathfinder, da Agência Espacial Europeia (ESA), finalmente foi lançada ao espaço, a bordo de um foguete Vega, que partiu do Porto Espacial Europeu em Kourou, na Guiana Francesa.

O grande objetivo da missão é fazer a melhor tentativa já realizada de detecção das ondas gravitacionais.

As ondas gravitacionais seriam ondulações no tecido do espaço-tempo, previstas há exatamente um século, por Albert Einstein, na sua Teoria Geral da Relatividade, publicada em 2 de dezembro de 1915.

De acordo com a teoria de Einstein, estas flutuações seriam universais, geradas por objetos de grande massa e alta velocidade.

No entanto, e apesar de inúmeros esforços experimentais, essas ondas gravitacionais ainda não foram detectadas.

Um dos problemas é que são ondas pequenas demais. Para se ter ideia, as ondas gravitacionais geradas por um par de buracos negros esticaria uma régua de um milhão de quilômetros em menos do que o tamanho de um átomo.

• Telescópio Einstein: em busca das ondas gravitacionais

Observatório LISA

A sonda LISA Pathfinder irá testar a tecnologia mais precisa já construída na tentativa de observar as ondas gravitacionais a partir do espaço.

No centro do experimento está um par de cubos de platina e ouro, idênticos, medindo 46 milímetros e separados um do outro por 38 centímetros. Dentro da sonda eles estão isolados de todas as forças, externas e internas, que poderiam atuar sobre eles, exceto uma: a gravidade.

Durante a missão, estes dois cubos irão sofrer a queda livre mais pura já produzida no espaço, enquanto suas posições relativas serão monitoradas com uma precisão inédita, estabelecendo as bases para a observação das ondas gravitacionais.

Estas medições serão complementares às realizadas por diversos observatórios em terra, uma vez que as experiências no espaço e em terra são sensíveis a diferentes fontes de ondas gravitacionais.

• Ondas gravitacionais poderão comprovar desaparecimento de dimensões

Experimento para detectar ondas gravitacionais

Esquema do detector de ondas gravitacionais da sonda LISA Pathfinder. [Imagem: ESA/ATG Medialab]

Quando a sonda chegar à sua órbita final, os dois cubos serão liberados do mecanismo que os prendeu durante o lançamento e a viagem. Uma vez lá, o mecanismo final será destravado e os cubos deixarão de estar em contato mecânico com a nave.

Um complexo sistema de lasers entre os dois cubos começará então a avaliar o quão perto eles estão da verdadeira queda livre, com precisão de bilionésimos de milímetro - calcula-se que as ondas gravitacionais tenham dimensões da ordem de alguns milionésimos de milímetro para distâncias de milhões de quilômetros.

A própria nave será uma parte ativa do experimento, disparando minúsculos motores cerca de 10 vezes por segundo para ajustar sua posição e evitar entrar em contato com os cubos, protegendo-os assim de qualquer força que pudesse evitar que eles se movam sob exclusiva ação da gravidade.

"Depois de muitos anos de desenvolvimento e teste em terra, estamos ansiosos pelo teste derradeiro, que só pode ser feito no espaço," diz Paul McNamara, gerente do projeto. "Em apenas algumas semanas, estaremos explorando a própria natureza da gravidade no espaço, o que nos permitirá ganhar confiança para construir um observatório espacial de grande escala para estudar o Universo gravitacional no futuro."

Ponto de Lagrange

Ao longo das próximas duas semanas, a nave irá elevar-se através de seis queimas de seus motores, para finalmente atingir sua posição operacional, em órbita de um ponto virtual estável no espaço chamado L1 - Ponto de Lagrange 1 -, a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra, em direção ao Sol.

A expectativa é que a LISA Pathfinder atinja sua órbita operacional cerca de 10 semanas após o lançamento, em meados de fevereiro. Depois das verificações finais, começará sua missão científica com a duração de seis meses, em 1 de março.

Nanotecnologia

Nano estrelas detectam radiação

Com informações da Agência Fapesp -  08/12/2015

As nanoestrelas têm potencial para melhorar a eficiência de sistemas nos quais seja necessário detectar luz ou radiação com alto grau de sensibilidade. [Imagem: Éder Guidelli]

Nanoestrelas

Pesquisadores brasileiros desenvolveram nanopartículas que vão ajudar a melhorar a eficiência de diversos sistemas nos quais é necessário detectar luz com alto grau de sensibilidade.

As nanopartículas possuem núcleos de ouro e de prata, revestidos por uma casca de óxido de zinco (ZnO).

A seleção desses componentes deve-se às propriedades ópticas incomuns que derivam da junção desses materiais - o óxido de zinco é um material semicondutor, largamente pesquisado para aplicações de fronteira, como células solares transparentes e nanogeradores biomecânicos, capazes de transformar o movimento do corpo em eletricidade para alimentar equipamentos portáteis, além de lasers de nanofios e LEDs de baixo custo.

Diante da emissão de diversas formas de radiação eletromagnética (o que inclui tanto a luz visível como os raios X, por exemplo), os metais preciosos e o óxido de zinco têm características que lhes permitem capturar e amplificar os sinais.

Devido ao formato característico dessas nanopartículas, os pesquisadores costumam chamá-las de "estrelas" - em formatos mais complexos, viram verdadeiros ouriços-do-mar nanotecnológicos.

O trabalho foi realizado por Éder Guidelli e Oswaldo Baffa, da Universidade de São Paulo (USP) em Ribeirão Preto, em parceria com a equipe do professor David Clarke, da Universidade de Harvard, nos EUA.

Detecção de radiação

Os experimentos revelaram de forma precisa como as nanopartículas geram a amplificação dos sinais eletromagnéticos.

Um exemplo envolve a chamada OSL (sigla em inglês para "luminescência opticamente estimulada"), um método de datação óptica que é bastante usado por geólogos e arqueólogos para datar sedimentos e artefatos.

Digamos que as "estrelas" - as nanopartículas - sejam usadas para captar uma emissão radioativa, de raios X, por exemplo. O que ocorre inicialmente é que os elétrons presentes no óxido de zinco são ionizados, ou seja, arrancados da posição que normalmente ocupariam na estrutura molecular do ZnO, a sua camada de valência.

Um mar de estrelas, funcionando como antenas, pode se transformar em um sensor de radiação muito eficiente. [Imagem: Éder Guidelli et al. - 10.1038/srep14004]

Depois desse bombardeio inicial, esses elétrons podem ficar presos em pequenos defeitos microscópicos dos "raios" da estrela, também chamados de armadilhas. "Eles podem ficar lá indefinidamente, mas um pulso de luz é capaz de fazer com que eles voltem para a sua camada de valência. Ao retornar, eles emitem luz," explica Éder.

Nesse processo, os fótons funcionam como uma espécie de "troco" dos fenômenos quânticos: quando um elétron fica temporariamente num estado excitado (ou seja, anormalmente energético), a produção de fótons permite que ele retorne aos seus níveis normais de energia.

Tudo isso poderia ocorrer apenas com a estrutura de óxido de zinco, mas a presença das partículas de ouro e prata faz com que todo o processo de "des-excitação" (ou seja, de retorno dos elétrons ao seu estado menos energético) ocorra de forma mais rápida e mais eficiente. "Uma analogia que gosto de usar é a do celular e a da antena que amplifica o sinal desse celular," disse Éder.

Patente guarda-chuva

A alta sensibilidade das nanopartículas em formato de estrela faz com que elas tenham potencial, por exemplo, para medir com precisão pequenos níveis de radiação no ambiente, minimizando os riscos desse tipo de situação.

Aplicações na datação de objetos em escavações arqueológicas também seriam possíveis - com a sensibilidade do sistema, seria viável datar amostras muito pequenas de material.

Por esses e outros potenciais, a equipe depositou um pedido de "patente guarda-chuva", que protege diversas possíveis aplicações tecnológicas ligadas ao trabalho.

Bibliografia:

Enhanced UV Emission From Silver/ZnO And Gold/ZnO Core-Shell Nanoparticles: Photoluminescence, Radioluminescence, And Optically Stimulated Luminescence
Eder J. Guidelli, Oswaldo Baffa, David R. Clarke
Nature Scientific Reports
Vol.: 5, Article number: 14004
DOI: 10.1038/srep1400
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Primeiro chip alimentado biologicamente

Bioeletrônica: Primeiro chip alimentado biologicamente

Redação do Site Inovação Tecnológica -  08/12/2015

A biocélula que alimenta o chip possui bombas iônicas de sódio-potássio em uma membrana lipídica artificial. [Imagem: Trevor Finney/Jared Roseman/Columbia]

Chip bioeletrônico

Está pronto o primeiro chip alimentado pelo mesmo processo molecular que transporta energia nos seres vivos.

O chip é um circuito integrado CMOS padrão, equipado com uma membrana lipídica artificial contendo bombas iônicas alimentadas por ATP, ou trifosfato de adenosina, um nucleotídeo responsável pelo armazenamento de energia nas células vivas.

Essa bioeletrônica abre o caminho para a criação de sistemas artificiais dotados de componentes e funcionalidades biológicas e eletrônicas.

"Combinando um dispositivo eletrônico biológico com a tecnologia CMOS poderemos criar novos sistemas que não são possíveis com as tecnologias individualmente," disse o professor Kenneth Shepard, da Universidade de Colúmbia, nos EUA, cuja equipe já havia conectado transistores com moléculas de DNA.

O pesquisador acrescenta que esses híbridos bioeletrônicos poderão tornar-se "dispositivos ativos que terão novas funções, como a captação de energia a partir de ATP, como foi feito aqui, ou reconhecendo moléculas específicas, dando aos chips a capacidade de sentir gosto ou cheiro."

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Funções biológicas

Nos sistemas vivos, a energia é armazenada em potenciais ao longo de membranas lipídicas, e o ATP é usado para transportar a energia de onde ela é gerada para onde ela é consumida na célula.

Para alimentar o chip usando o mesmo processo, o pesquisador Jared Roseman adicionou ao circuito integrado uma biocélula capaz de capturar o ATP e usar sua energia. Na presença de ATP, o sistema bombeia íons através da membrana, produzindo um potencial elétrico que é recolhido pelo chip e usado em seu funcionamento.

Embora outros grupos já tenham coletado energia de sistemas vivos, inclusive para alimentar robôs, a equipe está explorando como fazer isso no nível molecular, isolando apenas a função desejada e fazendo sua interface com a eletrônica.

"Nós não precisamos da célula inteira," explica Roseman. "Nós simplesmente pegamos o componente da célula que está fazendo o que queremos. Para este projeto, nós isolamos as ATPases porque são as proteínas que nos permitem extrair energia do ATP."

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Combinando biologia com eletrônica

A capacidade para construir sistemas que combinem o poder da eletrônica de estado sólido com as capacidades dos componentes biológicos é muito promissora, com um número de potenciais aplicações tão grande que é difícil listá-las.

"Hoje você precisa de um cão farejador de bombas, mas se pudermos pegar apenas a parte do cão que é útil [para esta função] - as moléculas responsáveis pelo funcionamento do seu olfato - não precisaremos mais do animal inteiro," exemplifica o professor Shepard.

Bibliografia:

Hybrid integrated biological solid-state system powered with adenosine triphosphate
Jared M. Roseman, Jianxun Lin, Siddharth Ramakrishnan, Jacob K. Rosenstein, Kenneth L. Shepard
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 10070
DOI: 10.1038/ncomms10070