Eletrônica

Nova versão do chip brasileiro que fará parte do LHC

Com informações da USP -  09/12/2016

O chip brasileiro está sendo testado em institutos parceiro do LHC na Noruega, Suécia, EUA, Rússia e França.[Imagem: Marcos Santos/USP Imagens]

Sopa de partículas

Engenheiros da USP estão finalizando a versão de testes do chip Sampa.

O pequeno circuito integrado - que mede 9,6 milímetros (mm) x 9 mm - será utilizado no LHC (Grande Colisor de Hádrons), o maior colisor de partículas do mundo.

O Sampa será utilizado em um dos grandes detectores do LHC, o Alice, que mede as colisões de íons de chumbo para estudar o plasma de quarks e glúons, que corresponde a um estado diferenciado da matéria, composto dos elementos mais básicos, "abaixo" dos átomos.

No plasma de quarks e glúons - uma espécie de "sopa de partículas" - os quarks não ficam confinados aos hádrons, como os prótons ou os nêutrons. "A ideia é reproduzir em laboratório um novo estado da matéria que teria existido poucos microssegundos após a grande explosão ou big-bang," explicou o professor Marcelo Gameiro Munhoz.

E é justamente nesta estrutura que o chip Sampa será fundamental para compor os equipamentos que irão "fotografar" com precisão o momento exato das colisões.

Detector

Dentro do Alice, o chip brasileiro deverá instrumentalizar o detector TPC (Time Projection Chamber), o principal sistema de reconstituição das trajetórias das partículas após o choque entre os íons.

O TPC possui uma câmara com gás com 5 metros (m) de diâmetro por 5 m de comprimento. Ao ser atravessado por uma partícula, o gás é ionizado. "Um sensor, situado na extremidade dos detectores, multiplica o número de elétrons arrancados do gás e gera um pulso de carga que é captado por um conjunto de chips, que processa e retransmite os sinais para serem analisados," conta o pesquisador.

Esta é a terceira versão do chip, tendo sido grandemente aperfeiçoada em relação à segunda versão, concluída em 2014. Por exemplo, em vez dos três canais de leitura da versão anterior, o Sampa agora conta com 32 canais, aumentando muito a capacidade de leitura e transmissão de dados.

"Mesmo sendo mais completo, o chip atual poderá passar ainda por mais algumas transformações. O equipamento ainda será testado até a sua conclusão e certamente serão necessários pequenos ajustes," alertou o pesquisador.

Os testes estão sendo realizados nos laboratórios da USP, da Unicamp e da Faculdade de Engenharia Industrial de São Bernardo do Campo, para testes de tolerância à radiação. Desde a primeira versão, o chip vem sendo testado também em institutos parceiros do LHC na Noruega, Suécia, EUA, Rússia e França.

Criado processo para produzir hidrogênio a baixa temperatura

Redação do Site Inovação Tecnológica -  06/12/2016

Os átomos de hidrogênio impulsionados pelo campo elétrico parecem ser a chave do novo processo de baixa temperatura. [Imagem: Waseda University]

Fábrica de hidrogênio

Químicos japoneses desenvolveram um novo método para a produção de hidrogênio que é rápido, irreversível e ocorre a uma temperatura muito mais baixa do que o processo industrial atual, o que significa que ele usa menos energia.

A expectativa é que esta inovação, que poderá ser utilizada em outros processos da indústria química, contribua para a disseminação dos sistemas de célula a combustível para automóveis e residências.

O hidrogênio atualmente é extraído do metano e do vapor utilizando um catalisador de níquel a temperaturas acima de 700° C.

A equipe do professor Yasushi Sekine, da Universidade de Waseda, desenvolveu um método que permite a extração do hidrogênio em temperaturas entre 150 e 200° C.

• Finalmente um catalisador para a Economia do Hidrogênio?

Hidrogênio de baixa temperatura

Embora a equipe afirme que não compreendeu completamente como é possível uma reação tão rápida a uma temperatura tão baixa, a chave do processo está na aplicação de um fraco campo elétrico ao reator, que cria prótons (átomos de hidrogênio) de superfície.

O que a equipe conseguiu documentar é que os prótons movem-se rapidamente através da água adsorvida na superfície do catalisador, e os prótons de superfície alimentam a reação, permitindo que ela prossiga a baixas temperaturas. Além disso, parece ser a colisão dos prótons e dos adsorventes o que evita a inversão da reação.

De qualquer forma, essa mudança reduz consideravelmente a energia necessária para produzir o gás, além de prolongar a vida útil do catalisador e reduzir a complexidade dos sistemas de gerenciamento de calor da planta industrial.

Isto significa que o processo poderá melhorar a pegada de carbono da atual indústria de hidrogênio, ainda baseada no metano - o grande sonho para um hidrogênio realmente limpo ainda passa pelo chamado hidrogênio solar.

Aplicações automotivas

Além de promissora para a comercialização do hidrogênio em larga escala - para automóveis, por exemplo - a técnica é aplicável a vários outros produtos, uma vez que o mesmo mecanismo permite reduzir a temperatura para várias reações envolvendo hidrogênio ou água, garantem os pesquisadores.

Para demonstrar isto, eles já estão aplicando a técnica para melhorar a eficiência energética nos automóveis atuais, criando reações entre os gases de escape e o combustível a temperaturas mais baixas.

Bibliografia:

Surface Protonics Promotes Catalysis
R. Manabe, S. Okada, R. Inagaki, K. Oshima, S. Ogo, Y. Sekine
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 38007
DOI: 10.1038/srep38007

Sim, é possível fazer chips com materiais unidimensionais

Redação do Site Inovação Tecnológica -  06/12/2016

Microfotografias e esquema dos componentes construídos pela equipe em um chip de 2,5 cm². [Imagem: Pop Lab/Stanford]

Eletrônica atômica

Engenheiros da Universidade de Stanford, nos EUA, demonstraram que já existe tecnologia capaz de fazer processadores e circuitos integrados em geral usando materiais unidimensionais, ou monoatômicos.

Apesar de todo o entusiasmo gerado pela descoberta de materiais como grafeno, molibdenita e uma série de outros, fabricar transistores e outros componentes de altíssimo rendimento em laboratório é uma coisa, mas fabricá-los em série em uma linha de produção industrial é outra bastante diferente.

Kirby Smithe e seus colegas acabam de demonstrar que isso é possível, faltando pouco para que o processo possa ir definitivamente para a fábrica.

Área versus espessura

A equipe começou com uma folha de molibdenita, que é formada por uma camada de átomos de molibdênio ensanduichada entre duas camadas de enxofre.

De pronto, eles depuseram o material sobre uma pastilha de silício grande o suficiente para formar um chip. Se parece pouco, é só verificar as proporções envolvidas entre a pastilha de silício e o material unidimensional: a camada de molibdenita ficou com uma área 25 milhões de vezes maior do que sua espessura.

Faltava então usar o material para criar chaves elétricas - os precursores dos transistores - e checar seu funcionamento. O processo de litografia é quase trivial; o que deu mais trabalho foi conectar eletrodos a esses nanocomponentes para que a energia chegasse até eles.

A equipe gravou imagens de Cliton e Trump retirando porções detalhadas da camada de molibdenita (mais escura). [Imagem: Smithe et al. - 10.1088/2053-1583/4/1/011009]

Inspiração

Para demonstrar o avanço na manipulação das camadas monoatômicas, a equipe usou a litografia para produzir as imagens dos dois então candidatos à eleição nos EUA - a eleição não havia acabado quando eles fizeram o trabalho.

"Muitas pessoas estão interessadas na eletrônica porque a tecnologia é útil. Mas esperamos que o nanotrump e a nanoclinton possam ampliar o interesse na pesquisa. Talvez ver retratos gravados em uma tela de três átomos de espessura inspire os futuros pesquisadores de uma forma que nem sequer imaginamos," disse o professor Eric Pop.

Sobre a tecnologia ele é mais cauteloso, mas mostra que o trabalho está andando: "Nós temos um bocado de trabalho por fazer para escalonar este processo em circuitos de maior escala e com melhor desempenho. Mas agora temos todos os blocos fundamentais," concluiu.

• Grafeno é apenas o começo no universo dos materiais unidimensionais

Bibliografia:

Intrinsic Electrical Transport and Performance Projections of Synthetic Monolayer MoS2 Devices
Kirby K. H. Smithe, Chris D. English, Saurabh V. Suryavanshi, Eric Pop
2D Materials
Vol.: 4, Number 1
DOI: 10.1088/2053-1583/4/1/011009
https://arxiv.org/abs/1608.00987

Metamaterial guia a luz por onde você queira - sem fibras ópticas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  06/12/2016

Em vez de vias feitas de fibras ópticas, variações precisamente calculadas na espessura das estruturas que formam o metamaterial conduzem a luz exatamente por onde ela deve passar para chegar ao seu destino.[Imagem: Sophie Viaene]

Óptica transformacional

Depois de terem demonstrado a possibilidade de fazer microeletrônica sem semicondutores, telas passivas com cores totais e camuflagens sísmicas contra terremotos, os metamateriais estão fechando o ano com um dos avanços mais importantes no campo da óptica e da fotônica.

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, desenvolveram um metamaterial capaz de manipular a luz de forma que ela siga qualquer caminho predeterminado ao longo de uma superfície.

É difícil imaginar todas as possibilidades de uso dessa ferramenta, mas processadores à base de luz estão nas primeiras posições da fila de beneficiados.

Com a ajuda da ferramenta matemática que a equipe desenvolveu é possível criar materiais artificiais que guiam a luz ao longo de caminhos determinados com virtualmente qualquer finalidade.

"Nós não temos que pensar sobre as limitações dos materiais naturais. Em vez disso, decidimos o que queremos fazer e, em seguida, projetamos uma guia de ondas de metamaterial que faz o trabalho. Esta é uma física maravilhosa, construída sobre a base da teoria geral da relatividade de Einstein," disse Sophie Viaene, principal autora do trabalho.

As nanoestruturas na superfície do material funcionam como rotas que a luz segue com precisão. [Imagem: Sophie Viaene et al. - 10.1103/PhysRevB.93.085429]

Manipulação da luz

Este aprimoramento da técnica de manipulação da luz tem um amplo campo de aplicação, principalmente no campo da transmissão de dados pelas redes de fibras ópticas. Por exemplo, ele pode ser usado em chips ópticos, para melhorar a confiabilidade da transmissão de dados na internet, ou para acelerar os roteadores responsáveis por fazer esses dados chegarem ao seu destino.

"Nosso método abre a caixa de ferramentas da óptica transformacional para uma infinidade de dispositivos baseados em guias de ondas," disse o professor Philippe Tassin.

Com novos melhoramentos, eles esperam que o novo metamaterial possa até mesmo melhorar a forma como a luz é gerada, e não apenas como ela é transmitida.

"Por exemplo, uma lâmpada LED está longe de ser perfeita quando se trata da eficiência energética. Os metamateriais poderão extrair a luz de forma mais eficiente - e talvez também possamos manipular a cor da luz," finalizou Tassin.

Bibliografia:

Transforming two-dimensional guided light using nonmagnetic metamaterial waveguides
Sophie Viaene, Vincent Ginis, Jan Danckaert, Philippe Tassin
Physical Review B
Vol.: 93, 085429
DOI: 10.1103/PhysRevB.93.085429

Diamante de ouro é criado por moléculas de DNA

Redação do Site Inovação Tecnológica -  05/12/2016

O experimento gerou cristais artificiais de ouro com a mesma estrutura do diamante. [Imagem: Wenyan Liu et al. - 10.1126/science.aad2080]

Automontagem

O grande sonho da nanotecnologia é construir as coisas de baixo para cima, átomo por átomo ou molécula por molécula, de forma a criar objetos com qualquer propriedade que se queira e, melhor ainda, materiais multifuncionais, que possam apresentar simultaneamente várias propriedades que possam se manifestar de forma controlada.

Um grande avanço nessa técnica acaba de ser obtido por Wenyan Liu e uma equipe internacional trabalhando no Laboratório Nacional Brookhaven, nos EUA.

Eles desenvolveram uma técnica que faz com que nanopartículas de ouro se organizem na mesma estrutura cristalina do diamante. É como um cristal no qual os átomos de carbono do diamante tivessem sido substituídos pelas nanopartículas de ouro.

As propriedades extraordinárias do diamante - ópticas, eletrônicas, dureza etc. - resultam justamente da sua estrutura cristalina, da forma como os átomos de carbono se organizam.

Isso nos faz imaginar quais outras funcionalidades poderiam ser obtidas de materiais nos quais os átomos de carbono fossem substituídos por outros átomos. É nisso que Liu está trabalhando.

Diamante de ouro montado com DNA

A equipe empregou a técnica mais usada até agora em experimentos desse tipo, a automontagem das nanopartículas guiadas por moléculas sintéticas de DNA. A capacidade de conexão seletiva do DNA permite que ele seja programado para fazer com que nanopartículas se juntem de forma precisa, em um processo de automontagem que começa assim que o DNA e as partículas são postas em uma solução.

As moléculas de DNA foram inicialmente programadas para se juntar em aglomerados de cerca de 20 nanômetros de comprimento e então formar "armadilhas" em forma de pirâmide. A seguir, apontando para o interior das armadilhas, foram adicionadas moléculas individuais de DNA usando sequências T, G, C e A que combinavam com as sequências das moléculas adicionadas às nanopartículas de ouro. Quando misturadas em solução, as bases complementares fizeram o trabalho, aprisionando as nanopartículas de ouro dentro das pirâmides.

Para criar a rede atômica artificial foram usadas bases complementares postas nos vértices dos tetraedros, com cada vértice programado para se ligar a um segundo conjunto de nanopartículas de ouro.

Detalhes das junções que formam os tetraedros e das moléculas de DNA encarregadas de prender as nanopartículas de ouro. [Imagem: Wenyan Liu et al. - 10.1126/science.aad2080]

Quando tudo foi misturado e aquecido, os arranjos tetraédricos formaram super-redes com ordens de longo alcance nas quais as posições das nanopartículas de ouro equivalem à disposição dos átomos de carbono na rede atômica do diamante, só que em uma escala cerca de 100 vezes maior - algo como um "diamante de ouro", só que bem inchado.

Cristais artificiais

"Nós demonstramos um novo paradigma para criar estruturas ordenadas complexas em 3D por meio da automontagem. Se você consegue construir essa rede tão desafiadora, imaginamos que poderemos construir potencialmente qualquer rede atômica que desejarmos," disse o professor Oleg Gang, coordenador do grupo.

O próximo passo é tentar construir estruturas cada vez maiores, que possam gerar esses cristais artificiais de dimensões que permitam o estudo aprofundado de suas propriedades.

Bibliografia:

Diamond family of nanoparticle superlattices
Wenyan Liu, Miho Tagawa, Huolin L. Xin, Tong Wang, Hamed Emamy, Huilin Li, Kevin G. Yager, Francis W. Starr, Alexei V. Tkachenko, Oleg Gang
Science
Vol.: 351, Issue 6273, pp. 582-586
DOI: 10.1126/science.aad2080

TODOS CONTRA CORRUPÇÃO: DIA 4 VAMOS PARA RUAS!!!

Em discurso emocionado, Caiado ARREBENTA PROTESTANTES BARDENEIROS

Bateria nuclear de diamante dura milhares de anos. Sem recarga

Redação do Site Inovação Tecnológica -  30/11/2016

A bateria de diamante geraria energia por 5.730 anos - no caso de se usar o carbono-14 - e emitiria menos radiação do que uma banana emite naturalmente, dizem os proponentes da ideia. [Imagem: Universidade de Bristol]

Bateria nuclear

Uma equipe de físicos e químicos da Universidade de Bristol, no Reino Unido, está propondo um conceito controverso: construir baterias nucleares dentro de pequenos diamantes industriais.

A energia gerada "é muito pequena", de acordo com os professores Neil Fox e Tom Scott, proponentes da ideia, o que tornaria as baterias nucleares de diamante adequadas para alguns nichos de aplicação que requeiram pouca energia e longa durabilidade.

"Vislumbramos que estas baterias sejam usadas em situações onde não é possível carregar ou substituir baterias convencionais. As aplicações óbvias seriam em dispositivos elétricos de baixa potência, onde é necessário uma vida longa da fonte de energia, como marcapassos, satélites, drones de alta altitude ou mesmo espaçonaves," disse Scott.

A vida longa é longa mesmo: a dupla estima que uma bateria nuclear de diamante poderia produzir sua pequena carga elétrica por milhares de anos. Se o combustível usado for o carbono-14, como a dupla propõe, a meia-vida desse elemento é de 5.730 anos.

Bateria radioativa

Ao contrário dos geradores convencionais de eletricidade, que usam energia mecânica para mover um ímã dentro de uma bobina para gerar uma corrente, o diamante artificial pode produzir uma carga simplesmente ao ser colocado próximo a uma fonte radioativa.

"Não há partes móveis envolvidas, nenhuma emissão gerada e nenhuma manutenção é necessária, apenas a geração direta de eletricidade. Encapsulando o material radioativo dentro de diamantes, transformamos o problema de longo prazo dos resíduos nucleares em uma bateria nuclear e um fornecimento de energia limpa a longo prazo," defendeu Scott.

Na verdade há emissão de radiação, mas a dupla tem uma solução: encapsular o diamante radioativo dentro de outro diamante, sintetizado em volta do primeiro, servindo como um escudo de grande eficiência: a bateria radioativa emitiria tanta radiação quanto uma banana.

A ideia é envolver o diamante radioativo dentro de outro diamante não-radioativo, que serviria como escudo de proteção. [Imagem: Universidade de Bristol]

Bateria de diamante

A dupla apresentou um protótipo da bateria de diamante usando níquel-63, mas a ideia é usar carbono-14, um isótopo radioativo que se forma nos eletrodos de grafite usados como controladores da fissão nuclear dentro dos reatores.

Esses eletrodos, que hoje se transformam em lixo nuclear, seriam moídos e submetidos a altas pressões, suficientes para produzir diamantes industriais - o grafite é formado por carbono puro, assim como o diamante. Para que a bateria nuclear fique pronta, basta então sintetizar uma outra camada de diamante - gerado por carbono não radioativo - por cima do primeiro.

O processo não é simples e provavelmente não será barato, mas a dupla acredita que vale a pena pela destinação do lixo nuclear. E eles esperam também convencer as pessoas a usarem as baterias nucleares em seus próprios corpos.

"O carbono-14 foi escolhido como material fonte porque ele emite uma radiação de curto alcance, que é rapidamente absorvida por qualquer material sólido. Isso tornaria perigoso ingerir ou tocar nele com sua pele nua, mas mantido seguro no diamante, nenhuma radiação de curto alcance consegue escapar. Na verdade, o diamante é a substância mais dura conhecida pelo homem, não há literalmente nada que pudéssemos usar que poderia oferecer mais proteção," disse Scott.

Magnetismo alterado com luz promete nova geração de HDs

Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/11/2016

CH3NH3(Mn:Pb)I3 - o material é uma perovskita modificada em relação às que vêm sendo usadas em LEDs e células solares. À esquerda é visto um fósforo, para referência da dimensão da amostra. [Imagem: M. Spina/E. Horváth/EPFL]

Fotocondutor magnético

Um novo material que mescla propriedades magnéticas e fotônicas apresentou características que o tornam sob medida para fabricação de uma nova geração de discos rígidos de maior densidade e menor consumo de energia.

Neste material, as propriedades magnéticas podem ser rápida e facilmente manipuladas - para escrever e ler dados - sem qualquer geração de calor, que impõe restrições à eficiência dos materiais atualmente utilizados.

Em termos técnicos, este é o primeiro fotocondutor magnético.

Magnetismo alterado com luz

O magnetismo surge das interações entre os elétrons localizados - restritos a determinada região - e os elétrons em movimento dentro de um material - de certa forma, o magnetismo é o resultado da competição entre os diferentes movimentos dos elétrons. Isto significa que o estado magnético está "travado" no material, não podendo ser invertido sem que se altere os elétrons na estrutura cristalina do material. Mas uma maneira fácil de inverter as propriedades magnéticas seria uma vantagem enorme em muitas aplicações, como no armazenamento magnético de dados.

O novo material oferece exatamente isso: uma maneira de alterar o estado magnético usando luz. "Nós essencialmente descobrimos o primeiro fotocondutor magnético," afirmou Bálint Náfrádi, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

De forma não muito surpreendente, este primeiro fotocondutor magnético é uma perovskita, mas uma versão modificada do material que vem sendo usado para fabricar células solares e LEDs melhores do que os de silício.

A inversão do estado magnético é muito rápida, na escala de quadrilionésimos de segundo. [Imagem: B. Náfrádi et al. - 10.1038/ncomms13406]

Fusão da magnetização

A nova estrutura cristalina combina as vantagens dos ferromagnetos, cujos momentos magnéticos estão alinhados em uma ordem bem definida, e dos fotocondutores, onde a luz gera elétrons livres de alta densidade.

A combinação das duas propriedades produziu um fenômeno inteiramente novo: a "fusão" da magnetização por fotoelétrons, que são elétrons emitidos por um material quando a luz o atinge.

Um mero LED vermelho - muito mais fraco do que uma caneta a laser - é suficiente para romper ou "fundir" a ordem magnética na perovskita e gerar uma alta densidade de elétrons em movimento, que podem ser ajustados de forma livre e contínua alterando a intensidade da luz. E a inversão do estado magnético do material também é muito rápida, na escala de quadrilionésimos de segundo, superior aos materiais usados no armazenamento de dados hoje.

Embora as pesquisas estejam em estágio inicial, essas propriedades significam que o novo material pode ser usado para construir a próxima geração de sistemas de armazenamento, apresentando maior densidade de dados com baixo consumo de energia.

Bibliografia:

Optically switched magnetism in photovoltaic perovskite CH3NH3(Mn:Pb)I3
B. Náfrádi, P. Szirmai, M. Spina, H. Lee, O. V. Yazyev, A. Arakcheeva, D. Chernyshov, M. Gibert, L. Forró, E. Horváth
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 13406
DOI: 10.1038/ncomms13406

Programas gratuitos para organizar sua pesquisa

Ethan Dunwill -  29/11/2016

Softwares para pesquisa

Quando você está fazendo uma pesquisa, seja acadêmica ou profissional, há material mais do que suficiente para acompanhar. Você precisa lembrar quem disse o quê e em que artigo. Você tem que lembrar onde viu qual estatística e como ela foi coletada. E, talvez pior de tudo, muitas vezes você tem que se lembrar de todas essas coisas por meses, ou mesmo anos, para que possa usá-las quando precisar.

Com tanta coisa se entulhando em sua cabeça, você provavelmente não vai conseguir se lembrar de todos os artigos que leu, em quais revistas e em que ano eles foram publicados - seria pedir demais!

Felizmente, não é necessário contar apenas com sua memória.

Existem inúmeras ferramentas para ajudar a organizar o material de modo que você não só possa recuperá-lo facilmente, mas até mesmo acessá-lo com um mínimo de cliques. Abaixo está uma seleção dos mais conhecidos - e gratuitos.

Zotero

Este programa gratuito permite que você facilmente colete, organize, cite e compartilhe os dados que encontrar on-line. O poder da ferramenta é que ela automaticamente detecta o conteúdo que você está vendo no seu navegador, permitindo que você o salve com um único clique.

O Zotero então coleciona tudo o que você salvou em uma interface pesquisável onde qualquer coisa pode ser facilmente recuperada no futuro. Você pode guardar qualquer coisa, de PDFs a vídeos.

Mendeley

O Mendeley é bem conhecido porque é uma plataforma fantástica para salvar pdfs e outros documentos de pesquisa. Pode ser um pouco mais limitado do que o Zotero, mas compensa isso sendo excepcionalmente bom no que faz, permitindo que você crie uma biblioteca digital de tudo o que leu.

Mais do que isso, você pode usá-lo para destacar partes específicas em textos que você achar importante e, em seguida, ele irá sincronizar tudo em suas diferentes plataformas. Outra grande vantagem é que o programa pega os resumos dos diferentes textos que você coletou e os coloca diretamente na janela de pesquisa, para que você possa verificar rapidamente se esse é o documento que está procurando sem ter que abrir a coisa inteira.

BenuBird PDF

Outra boa ferramenta para dar uma olhada é o BenuBird PDF. Ele é em parte uma substituição do Windows Explorer e em parte um gerenciador de coleções. Ele é realmente muito bom, pegando um grupo de arquivos e classificando-os em uma coleção, tornando muito mais fácil encontrar o que se está procurando.

Você pode procurar dados em muitos formatos diferentes (ou em apenas um formato de cada vez), você pode compactar documentos importantes e muito mais. É uma ótima escolha se você é uma daquelas pessoas que coleta dezenas de artigos por semana e agora tem uma biblioteca tão grande que até navegar por ela leva um tempo substancial.

Citeulike

O Citeulike é um programa de armazenamento de citações, bem como um tipo de plataforma de mídia social simplificada. É fácil compartilhar citações com outros leitores, bem como ver quais outras pessoas que você conhece estão lendo os mesmos artigos que você.

Desta forma, é possível descobrir o que os figurões da área estão lendo - desde que, naturalmente, eles também usem o programa.

Ele também é uma biblioteca e um espaço de armazenamento, de forma que, mesmo que a maioria dos seus colegas não estejam na plataforma, você ainda poderá usá-la como um local de armazenamento normal, de forma similar aos outros pacotes citados acima.

Finalmentes

Manter tudo organizado enquanto você está fazendo uma pesquisa pode ser realmente difícil. Ao mesmo tempo, também é absolutamente essencial, caso contrário você poderá perder inúmeros artigos - e você nunca sabe quando poderá querer reencontrar algo que leu há seis meses.

Por isto, certifique-se de encontrar a ferramenta certa e a utilize religiosamente. Seu futuro eu certamente irá lhe agradecer porque, em vez de ter que gastar dias em busca de um artigo crucial, o você do futuro simplesmente terá que apertar a tecla de busca do programa - uma situação bem melhor do que a do você do presente.

Vida mescla silício e carbono pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica -  29/11/2016

Impressão artística de uma forma de vida baseada em silício, em vez do carbono que estrutura a vida na Terra. [Imagem: Lei Chen/Yan Liang/Caltech]

Ligações carbono-silício

Biólogos e químicos conseguiram pela primeira vez fazer com que um organismo vivo realize ligações carbono-silício, algo até hoje só realizado por processos sintéticos.

É um mistério por quê o silício, o segundo elemento mais abundante da Terra, depois do oxigênio, não é utilizado pelos seres vivos.

Afinal, o carbono e o silício são quimicamente muito semelhantes: Ambos podem formar ligações com quatro átomos simultaneamente, o que é bastante adequado para formar as longas cadeias de moléculas encontradas nos seres vivos, como nas proteínas e no DNA.

Os cientistas há muito se perguntam se a vida na Terra poderia ter evoluído com base no silício em vez do carbono e, mais recentemente, os astrobiólogos levantaram a possibilidade de isso ocorrer em exoplanetas. Os autores de ficção científica, claro, já imaginaram mundos alienígenas com vida baseada em silício, como as criaturas Horta retratadas em um episódio da série Jornada nas Estrelas.

Sek Bik Kan e seus colegas da Universidade de Tecnologia da Califórnia trouxeram agora tudo isto para a realidade, demonstrando que a natureza pode ser convencida, com um pequeno auxílio da biologia sintética, a incorporar o silício em suas moléculas baseadas em carbono, que são os blocos fundamentais de construção da vida, formando ligações C-Si.

• Cientista imagina forma de vida alienígena

Sek Bik Jennifer Kan conseguiu pela primeira vez convencer um organismo vivo a incorporar silício em sua estrutura. [Imagem: Caltech]

Medicamentos e outras formas de vida

Além de ajudar a procurar formas de vida como não conhecemos, ou mesclar o silício nas formas de vida que conhecemos, para ver no que isso pode dar, a técnica deverá ter um impacto direto e substancial no setor industrial, da fabricação de LEDs e componentes eletrônicos até a sintetização de novos fármacos.

Compostos com moléculas silício-carbono - organossilício ou organossilicatos - são largamente utilizados em produtos farmacêuticos, defensivos agrícolas, tintas, semicondutores e telas de computador e TV. Sobretudo a área de medicamentos pode ter um grande impulso com a possibilidade de sintetizar compostos ativos à base de silício que possam ser usados pelas rotas metabólicas dos seres humanos.

Uma vez que as ligações silício-carbono não são encontradas na natureza, estes produtos são hoje fabricados sinteticamente. E o processo sintético para fazer ligações silício-carbono normalmente usa catalisadores de metais preciosos e solventes tóxicos, e requer processamentos extras para remover subprodutos indesejáveis, tudo contribuindo para aumentar o custo de produção desses compostos.

"Nosso catalisador à base de ferro e geneticamente codificado é barato, não-tóxico e fácil de ser modificado em comparação com outros catalisadores usados na síntese química. A nova reação também pode ser feita a temperatura ambiente e em água," contou Sek Bik.

Estrutura da proteína citocromo-c, do microrganismo Rhodothermus marinus, mostrando um átomo de ferro (vermelho) no centro. Os pesquisadores induziram mutações nas enzimas (rosa) para melhorar a capacidade da proteína em formar ligações carbono-silício. [Imagem: Frances Arnold Lab/Caltech]

Evolução dirigida

Os pesquisadores usaram um método chamado de evolução dirigida, no qual enzimas são criadas em laboratório por seleção artificial, de forma similar à utilizada para desenvolver melhores cultivares ou aprimorar raças de animais de criação. As enzimas são uma classe de proteínas que catalisam, ou facilitam, reações químicas.

O processo de evolução dirigida começa com a enzima que se deseja aprimorar. O DNA que a codifica é mutado de forma mais ou menos aleatória, e as enzimas resultantes são testadas para avaliar a característica desejada. Aquela que atingir o melhor desempenho é então mutada novamente, e o processo é repetido até que uma enzima descendente consiga executar a tarefa com um ganho substancial em relação à enzima original.

Neste caso, Sek Bik queria convencer a proteína a fazer algo que ela nunca faria naturalmente. A melhor candidata encontrada foi uma proteína de uma bactéria que cresce nas fontes termais da Islândia. Essa proteína, chamada citocromo c, normalmente troca elétrons com outras proteínas, mas também é capaz de agir como uma enzima para criar ligações silício-carbono em baixo nível. Então, foi uma questão de usar a evolução dirigida, que permitiu obter a enzima otimizada depois de apenas três rodadas evolutivas.

A enzima "evoluída" é 15 vezes melhor do que o melhor catalisador inventado até hoje pelos químicos para fazer o mesmo trabalho. Além disso, ela é altamente seletiva, o que significa que ela produz menos subprodutos indesejados que precisem ser separados quimicamente.

Bibliografia:

Directed evolution of cytochrome c for carbon-silicon bond formation: Bringing silicon to life
Sek Bik Jennifer Kan, Russell D. Lewis, Kai Chen, Frances H. Arnold
Science
Vol.: 354, Issue 6315, pp. 1048-1051
DOI: 10.1126/science.aah6219

Tecnologias Quânticas: Simulador quântico mais rápido do mundo

Redação do Site Inovação Tecnológica -  23/11/2016

O simulador quântico fez em um bilionésimo de segundo algo que o supercomputador mais rápido não conseguirá fazer nem com todo o tempo do mundo.[Imagem: NINS/IMS]

Simulação quântica

Uma equipe do Japão e da Alemanha desenvolveu o simulador quântico mais rápido do mundo, capaz de simular a dinâmica de um grande número de átomos interagindo uns com os outros em intervalos de um bilionésimo de segundo.

Conjuntos de partículas interagentes são conhecidos como "sistemas fortemente correlacionados". Compreender as propriedades desses sistemas é um dos objetivos centrais das ciências modernas porque a dinâmica de muitos elétrons - ou outras partículas quânticas - interagindo uns com os outros governa uma variedade de importantes fenômenos físicos e químicos, incluindo a supercondutividade, o magnetismo e as reações químicas.

No entanto, é extremamente difícil prever as propriedades de um sistema desses mesmo usando os supercomputadores mais rápidos já construídos ou já projetados. O supercomputador Post-K, por exemplo, que está sendo construído no Japão e deverá ficar pronto em 2020, não conseguirá calcular exatamente nem mesmo a energia, que é a propriedade mais básica da matéria, quando o número de partículas no sistema for superior a 30.

Simulador quântico

Um conceito alternativo ao uso de computadores clássicos envolve um "simulador quântico", no qual as partículas, como átomos ou elétrons, são montadas em um sistema cujas propriedades são conhecidas e controláveis - como um átomo artificial, um condensado de Bose-Einstein ou um átomo de Rydberg.

Este sistema é então usado para simular as propriedades do sistema fortemente correlacionado que se pretende estudar, cujas propriedades não são conhecidas.

Nobuyuki Takei e seus colegas montaram um simulador quântico capaz de simular a dinâmica de um sistema fortemente correlacionado de mais de 40 átomos em apenas um bilionésimo de segundo, algo que o supercomputador Post-K, quando estiver pronto, não conseguirá fazer nem "com todo o tempo do mundo".

Segredos da supercondutividade

A construção desse simulador foi possível usando uma nova abordagem na qual um pulso ultracurto de laser - cada pulso dura apenas 100 bilionésimos de segundo - é usado para controlar um conjunto muito denso de átomos resfriados a uma temperatura próxima do zero absoluto.

Como prova de conceito, a equipe simulou o movimento de conjuntos de elétrons alterando a força das interações entre os átomos do simulador quântico. Como primeira aplicação prática, eles pretendem estudar como os elétrons interagem entre si para dar origem à supercondutividade.

• Simulador quântico permite pilotar átomos

Bibliografia:

Direct observation of ultrafast many-body electron dynamics in an ultracold Rydberg gas
Nobuyuki Takei, Christian Sommer, Claudiu Genes, Guido Pupillo, Haruka Goto, Kuniaki Koyasu, Hisashi Chiba, Matthias Weidemüller, Kenji Ohmori
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 13449
DOI: 10.1038/NCOMMS13449

Tecnologias Quânticas: Qubits construídos dentro do diamante

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/11/2016

Esta ilustração mostra uma matriz de lacunas, ou cargas positivas, (roxas) gravadas no diamante, com dois átomos de silício (amarelo) colocados entre as lacunas.[Imagem: Sandia National Laboratories]

Centros de cor de silício

Pesquisadores dos Laboratórios Sandia e da Universidade de Harvard, nos EUA, conseguiram colocar pela primeira vez em um único chip todos os componentes necessários para criar uma ponte quântica, um dispositivo capaz de interconectar processadores quânticos, que individualmente ainda são pequenos demais para fazer cálculos úteis.

E eles fizeram isto substituindo as vacâncias de nitrogênio, defeitos naturais existentes no diamante que vêm sendo explorados como qubits, por vacâncias cuidadosamente projetadas e criadas exatamente onde se precisa delas - até agora era preciso procurar entre milhares de defeitos naturais que apresentassem a característica exata necessária.

"As pessoas já construíram pequenos processadores quânticos. Mas talvez o primeiro computador quântico útil não seja um único computador gigantesco, mas um cluster de pequenos processadores conectados," disse Ryan Camacho, membro da equipe.

A distribuição de informações quânticas em uma ponte ou rede também pode permitir novas formas de sensoriamento de altíssima precisão, uma vez que as correlações quânticas permitem que todos os átomos da rede se comportem como se fossem um único átomo.

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

Silício e diamante

A técnica consistiu em injetar íons individuais em locais precisos dentro da rede atômica de um nanodiamante.

Ao substituir um átomo de carbono no diamante pelo átomo de silício, que é muito maior, a técnica força dois outros átomos de carbono adjacentes e "fugirem", deixando o átomo de silício com um enorme espaço à sua disposição. O resultado é que as vacâncias, as ausências de carbono, tipicamente não-condutoras, protegem o átomo de silício contra correntes elétricas que possam afetá-lo.

Foto do experimento real. [Imagem: R. Evans/Harvard]

Devido a esse grau de liberdade, embora os átomos de silício injetados estejam incorporados em um sólido, eles se comportam como se flutuassem em um gás. Com isto, a resposta de seus elétrons aos estímulos quânticos não é obscurecida por interações indesejadas com outras matérias, mantendo a informação intacta.

Com os átomos de silício cuidadosamente implantados no substrato de diamante, fótons de um laser fazem com que elétrons do silício saltem para seu próximo estado de energia. Como tudo procura seu nível de energia mais baixo possível, quando os elétrons retornam ao estado de energia mais baixa eles emitem fótons quantizados que carregam informações em sua frequência, intensidade e polarização.

A partir de agora, tudo o que era feito com as vacâncias de nitrogênio, poderá ser feito de forma mais controlada e precisa com esses qubits construídos sob demanda.

• Bits atômicos fazem ponte entre eletrônica e computação quântica

Bibliografia:

An integrated diamond nanophotonics platform for quantum optical networks
A. Sipahigil, R. E. Evans, D. D. Sukachev, M. J. Burek, J. Borregaard, M. K. Bhaskar, C. T. Nguyen, J. L. Pacheco, H. A. Atikian, C. Meuwly, R. M. Camacho, F. Jelezko, E. Bielejec, H. Park, M. Loncar, M. D. Lukin
Science
DOI: 10.1126/science.aah6875

Tecnologias quânticas: Cristal atômico é passo gigantesco para processador quântico

Redação do Site Inovação Tecnológica -  25/11/2016

Esquema do experimento, que essencialmente cria cristais de átomos, de baixo para cima. [Imagem: Manuel Endres et al. - 10.1126/science.aah3752]

Manipulação de átomos

Pesquisadores do MIT e da Universidade de Harvard, nos EUA, construíram um equipamento que lhes permite usar lasers como "pinças ópticas" para capturar átomos individuais de um gás e colocá-los no lugar que quiserem.

Conforme os átomos são aprisionados, uma câmera é usada para criar imagens dos átomos individuais, o que fornece dados precisos sobre suas localizações. Com base nessas imagens, é possível então ajustar o ângulo dos raios laser - ou das pernas das pinças ópticas, em outros termos - para mover cada átomo, fazendo-os formar qualquer configuração.

A ideia é usar esses átomos como bits quânticos, ou qubits. Apesar dos progressos na computação quântica, as técnicas usadas até agora têm-se mostrado difíceis de escalonar, não havendo ainda uma maneira confiável de colocar um grande número de qubits funcionando simultaneamente.

Cristais artificiais

Até agora, a equipe criou matrizes de 50 átomos e os manipulou em vários padrões sem defeitos - é como se eles estivessem construindo pequenos cristais "de baixo para cima", átomo por átomo.

E ter 50 qubits funcionando simultaneamente - algo que este experimento ainda não demonstrou - é o sonho de qualquer pesquisador na área da computação quântica. Alguns especialistas na área afirmam que é possível mapear toda a informação do Universo com 300 qubits.

"Nós demonstramos um conjunto reconfigurável de armadilhas para átomos individuais, onde podemos preparar até 50 átomos individuais em armadilhas separadas deterministicamente, para uso futuro no processamento de informação quântica, simulações quânticas ou medições de precisão," disse o professor Vladan Vuletic, membro da equipe.

• Cristais com qubits podem viabilizar computador quântico

Uma matriz de átomos é essencialmente um simulador quântico, que possibilita testar os materiais nas mesmas regras e condições da física à qual eles estão sujeitos: a mecânica quântica. [Imagem: Britton/NIST/Nature]

Qubits de átomos neutros

A técnica manipula átomos neutros, que não possuem uma carga elétrica. A maioria dos outros experimentos quânticos trabalha com átomos carregados eletricamente, ou íons, já que suas cargas os tornam mais fáceis de manipular e aprisionar.

Já foi bem demonstrado que os íons podem ser usados para formar portas quânticas, realizando operações lógicas entre qubits. No entanto, devido à sua natureza elétrica, os íons repelem-se mutuamente, o que torna difícil colocá-los em matrizes densas.

Os átomos neutros, por outro lado, não têm nenhum problema em ficar próximos uns dos outros. O principal obstáculo ao uso de átomos neutros como qubits é que, ao contrário dos íons, é difícil mantê-los no lugar e operar com eles, já que eles experimentam forças muito fracas.

O próximo passo da equipe é justamente encorajar os átomos neutros a funcionar como portas quânticas, realizando o processamento mais básico de informação entre dois qubits. Outras equipes já demonstraram que isso é possível, mas até agora ninguém conseguiu manter as portas quânticas em funcionamento quando um grande número de átomos está envolvido.

Se conseguirem induzir 50 átomos ou mais a funcionarem como qubits, eles terão dado um passo significativo em direção à construção de um processador quântico realístico.

Bibliografia:

Atom-by-atom assembly of defect-free one-dimensional cold atom arrays
Manuel Endres, Hannes Bernien, Alexander Keesling, Harry Levine, Eric R. Anschuetz, Alexandre Krajenbrink, Crystal Senko, Vladan Vuletic, Markus Greiner, Mikhail D. Lukin
Science
DOI: 10.1126/science.aah3752