terça-feira, 18 de novembro de 2014

Descoberto novo tipo de silício

Descoberto novo tipo de silício: O novo silício opera na faixa necessária para a construção de células solares, LEDs e componentes fotônicos.
Banda proibida
O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre - o primeiro é o oxigênio - e está para a tecnologia assim como o carbono está para a biologia.
Assim, não deixa de ser surpreendente que Duck Young Kim e seus colegas da Instituição Carnegie, nos Estados Unidos, tenham conseguido sintetizar uma forma inteiramente nova de silício.
O silício que eles criaram é um chamado alótropo, uma forma física diferente de um mesmo elemento, da mesma maneira que o diamante e o grafite são duas formas alotrópicas do carbono. O novo alótropo do silício, chamado Silício-24 (Si24), possui uma interessante estrutura porosa, similar à das zeólitas, composta por canais com cinco, seis e oito anéis de silício.
O grande diferencial do Si24 é que ele possui um hiato de energia (bandgap) mais direto do que o silício comum. Essa bandgap, ou banda proibida, é a energia necessária para que o semicondutor transicione de isolante a condutor.
O silício normal possui uma banda proibida indireta, o que impede que ele naturalmente absorva ou emita luz. Isto tem feito com que componentes para aplicações futuras - LEDs, células solares e transistores de alto desempenho, além de componentes para processadores fotônicos - estejam sendo desenvolvidos com outros materiais, a maioria mais exóticos e mais caros.
Já existem técnicas para fazer o silício emitir luz, mas usando uma mesclagem com outros materiais.
Descoberto silício adequado para células solares e LEDs
O novo tipo de silício é estável a temperatura e pressão ambiente, o que abre a possibilidade de sua produção em larga escala. [Imagem: Timothy Strobel]
Materiais energéticos
O Si24 possui uma banda proibida "quase-direta", o que significa que ele opera na faixa necessária para a absorção da luz solar, além de potencialmente poder emitir luz. O novo silício é estável a pressão ambiente até pelo menos 450 graus Celsius.
O próximo passo será testar experimentalmente o novo silício para verificar se suas potencialidades se transformam em dispositivos práticos e eficientes.
A equipe que sintetizou o material, contudo, está mais entusiasmada com seu próprio método de síntese, que poderá ser aplicado para desenvolver outros materiais com propriedades interessantes.
"A síntese de alta pressão representa uma fronteira inteiramente nova em novos materiais energéticos," disse o professor Timothy Strobel. "Nós demonstramos propriedades até então desconhecidas para o silício, mas a nossa metodologia é facilmente extensível a classes de materiais inteiramente diferentes. Estas novas estruturas mantêm-se estáveis a pressão atmosférica, de forma que estratégias de escalonamento para volume maiores são inteiramente possíveis."
Bibliografia:

Synthesis of an open-framework allotrope of silicon
Duck Young Kim, Stevce Stefanoski, Oleksandr O. Kurakevych, Timothy A. Strobel
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat4140

quarta-feira, 1 de outubro de 2014

Construa seu próprio manto da invisibilidade

Construa seu próprio manto da invisibilidade: Reúna seus colegas, peça ajuda a um professor, e construa seu próprio manto da invisibilidade.

Construa seu próprio manto da invisibilidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2014
Como construir um manto da invisibilidade
Finalmente um manto da invisibilidade que você mesmo pode construir. [Imagem: J. Adam Fenster/University of Rochester]
Como construir um manto da invisibilidade
Que tal construir seu próprio "manto da invisibilidade"?
Não é exatamente um manto, mas este é o primeiro experimento de invisibilidade que utiliza apenas materiais comuns - lentes -, o que permite que ele seja reconstruído por qualquer pessoa com um conhecimento básico de óptica - ou com a ajuda de um professor.
Os mantos da invisibilidade desenvolvidos até agora consistem em fazer a luz passar por materiais artificiais, construídos seguindo cálculos matemáticos muito precisos, de forma a forçar a luz a fazer caminhos não usuais, o que permite fazer os objetos desaparecerem.
John Howell e Joseph Choi, da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, surpreenderam toda essa área de pesquisas criando um dispositivo de invisibilidade baseado unicamente em lentes comuns.
A combinação de quatro lentes mantém o objeto por trás delas invisível. Além disso, a invisibilidade se mantém conforme o observador move-se vários graus além do ângulo correspondente à posição ótima de visão - a maioria dos mantos de invisibilidade só funciona de um ângulo muito preciso.
"Este é o primeiro aparelho de nosso conhecimento que consegue gerar uma invisibilidade tridimensional contínua, e que funciona para transmitir luz no espectro visível," disse Choi.
Como construir um manto da invisibilidade
A camuflagem permite que um cirurgião olhe através de suas próprias mãos e veja o corpo do paciente. [Imagem: J. Adam Fenster/University of Rochester]
Camuflagem multidirecional paraxial
A fim de encobrir o objeto e deixar o plano de fundo intocado, os pesquisadores determinaram o tipo de lente e a capacidade de ampliação necessária, bem como a distância precisa separando as quatro lentes.
Segundo eles, o dispositivo é uma "camuflagem multidirecional para-axial" - ou paraxial, a qualidade de algo que fica ao longo de um eixo central - que pode ser escalonada para qualquer dimensão, podendo esconder objetos maiores.
A configuração muito simples da camuflagem produz resultados bem superiores a vários outros dispositivos de invisibilidade, mas ela não é perfeita.
"Este manto da invisibilidade desvia a luz e a envia através do centro do dispositivo, de modo que a região do eixo não pode ser bloqueada ou camuflada," explica Choi.
Isto significa que a região camuflada tem a forma de um pneu. Choi afirma que ele e Howell já têm projetos um pouco mais complicados que resolvem essa deficiência. Além disso, a camuflagem tem problemas nas bordas, mas estes podem ser reduzidos quando são utilizadas lentes suficientemente grandes.
Aplicações práticas
Apesar das deficiências iniciais, os dois pesquisadores garantem que há aplicações potenciais para sua invisibilidade óptica no estado em que ela se encontra.
Entre elas está a possibilidade de usar a camuflagem para efetivamente deixar um cirurgião olhar através de suas mãos para ver a parte do corpo do paciente que está sendo operada.
Os mesmos princípios podem ser aplicados para permitir que motoristas enxerguem os pontos cegos de seus veículos.
Como construir um manto da invisibilidade
Em seu experimento, os pesquisadores usaram lentes acromáticas de 50 mm com distâncias focais f1 = 200 mm e f2 = 75 mm. [Imagem: Joseph S. Choi/John C. Howell]
Peça ajuda ao seu professor
Os dois pesquisadores forneceram uma receita para que pessoas com um conhecimento básico de óptica possam construir seus próprios mantos de invisibilidade óptica.
A receita parece adequada para trabalhos em sala de aula, com o auxílio de um professor para orientar e tirar as dúvidas - o artigo dos pesquisadores, citado abaixo, está disponível apenas em inglês.
  1. Pegue dois conjuntos de duas lentes com diferentes comprimentos focais - 4 lentes no total, duas com distância focal f1 e duas com distância focal f2.
  2. Separe as duas primeiras lentes por uma distância equivalente à soma das suas distâncias focais - f1 será a primeira lente, f2 será a segunda lente, e elas serão separadas por t1 = f1 + f2.
  3. Repita o passo 2 para as outras duas lentes.
  4. Separe os dois conjuntos por t2 = 2 x f2 x (f1 + f2)/(f1 - f2) - as duas lentes f2 devem ficar separadas por t2.
Observações adicionais fornecidas pelos pesquisadores:
  1. Lentes acromáticas proporcionam melhor qualidade de imagem.
  2. Lentes de Fresnel podem ser usadas para reduzir o comprimento total (2t1 + t2).
  3. Um menor comprimento total deve reduzir os efeitos de borda e aumentar a gama de ângulos de visão.
  4. Para um manto da invisibilidade mais simples, mas não tão perfeito, pode-se tentar a camuflagem de 3 lentes descrita no artigo
Bibliografia:

Paraxial Ray Optics Cloaking
Joseph S. Choi, John C. Howell
Optics Express
http://arxiv.org/abs/1409.4705
fonte de origem : inovacaotecnologica.com.br

sexta-feira, 12 de setembro de 2014

Impressora 3D faz peças com gradientes de metais

Impressora 3D faz peças com gradientes de metais: A técnica permite construir uma peça que tenha transições suaves de um metal para outro, ou de uma liga para outra.

Impressora 3D faz peças com gradientes de metais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/09/2014
Impressora 3D faz peças com gradientes de metais
As camadas de metal são depositadas na forma de pó sobre uma haste rotativa, fazendo a transição entre os metais de dentro para fora.[Imagem: Douglas C. Hofmann et al. - 10.1038/srep05357]
Impressão 3D de metais
A NASA vem usando impressoras 3D para fazer peças metálicas há vários anos.
Mas, na hora de construir uma espaçonave, frequentemente é necessário fabricar peças com especificações tão rigorosas que isso só pode ser obtido mesclando as propriedades de vários metais diferentes.
Não se trata de fazer uma liga metálica, mas de construir uma peça que tenha transições suaves de um metal para outro, ou de uma liga para outra.
Por exemplo, um lado da peça precisa ser resistente a altas temperaturas, enquanto o outro lado precisa ter baixa densidade, ou um lado precisa ser magnético e o outro não.
Agora tudo isso poderá ser feito de forma mais simples e mais rápida por meio da impressão 3D.
Douglas Hofmann e seus colegas do Laboratório de Propulsão a Jato desenvolveram um processo de impressão de metais capaz de fazer transições suaves de um metal ou liga para outro.
Impressora 3D faz peças com gradientes de metais
Protótipo de suporte de espelho criando com a nova técnica de impressão 3D com gradientes metálicos. [Imagem: NASA-JPL/Caltech]
Impressão radial
As camadas de metal são depositadas na forma de pó sobre uma haste rotativa, fazendo a transição entre os metais de dentro para fora.
Assim, a peça cresce radialmente, e não de baixo para cima, como na técnica de impressão 3D tradicional. As camadas de pó metálico são sucessivamente fundidas por um laser.
"Você pode ter uma transição contínua de uma liga para outra liga, e para outra liga, e você pode estudar uma variedade de ligas diferentes," disse Peter Dillon, membro da equipe.
Esta técnica deverá mudar o panorama das pesquisas de materiais, dando maior flexibilidade na fabricação e permitindo testar inúmeras combinações até se obter o melhor resultado.
Segundo Hofmann, embora gradientes metálicos já tenham sido criados antes em condições de laboratório, esta é a primeira vez que se conseguiu usar a técnica para criar peças reais, como o suporte para o espelho de um telescópio, visto na imagem.
Bibliografia:

Developing Gradient Metal Alloys through Radial Deposition Additive Manufacturing
Douglas C. Hofmann, Scott Roberts, Richard Otis, Joanna Kolodziejska, R. Peter Dillon, Jong-ook Suh, Andrew A. Shapiro, Zi-Kui Liu, John-Paul Borgonia
Nature Scientific Reports
Vol.: 4, Article number: 5357
DOI: 10.1038/srep05357

terça-feira, 5 de agosto de 2014

NASA diz que motor espacial quântico funciona de verdade

NASA diz que motor espacial quântico funciona de verdade: De acordo com os testes, o novo conceito de motor espacial sem combustível tira sua energia do vácuo quântico.
Motor sem combustível
Um motor espacial capaz de impulsionar uma nave sem consumir combustível, tirando sua energia diretamente do vácuo quântico.
Parece bom demais? Ou esquisito demais?
A comunidade acadêmica vinha marcando a segunda opção, achando esquisito o suficiente para nem olhar para os protótipos, classificados como "invenções malucas".
Mas a coisa repentinamente começou a ganhar ares de seriedade. Um dos inventores do "motor espacial quântico" conseguiu convencer uma equipe da NASA a pelo menos testar seu invento.
Eles testaram e, para surpresa geral, a coisa funcionou.
David Brady e seus colegas do Centro Espacial Johnson testaram o motor quântico em 2013, mas só agora apresentaram um artigo descrevendo os testes durante o evento 50th Joint Propulsion Conference, que terminou na sexta-feira em Cleveland, nos Estados Unidos.
O evento não chamou a atenção de muita gente, exceto de David Hambling, que escreveu um artigo para a revista Wired neste final de semana relatando a apresentação.
Motor espacial sem combustível tira energia do vácuo quântico
Conceito de uma sonda espacial para voos mais longos, explorando o conceito do motor quântico, que não depende de tanques de combustível. [Imagem: Cannae LLC]
Motores quânticos
Tudo começa com o cientista britânico Roger Shawyer, que vem tentando há vários anos chamar a atenção da comunidade científica e das agências espaciais para o seu EmDrive, um motor eletromagnético, que provê empuxo sem disparar massa para o lado oposto.
O conceito é revolucionário, já que transformar diretamente eletricidade em empuxo significa que as naves não precisarão mais levar combustível. O problema é que isso rompe com a lei clássica da conservação de energia, o que tem feito a comunidade científica torcer o nariz para a ideia.
Em 2011, uma equipe da Universidade Politécnica do Noroeste da China testou o conceito, e obteve resultados espantosos. Eles construíram seu próprio motor sem combustível, que alcançou um empuxo de 720 micronewtons, mais do que suficiente para equipar um satélite de verdade.
Mas o que os pesquisadores da NASA testaram agora foi um outro dispositivo, chamado de QDrive, criado por um cientista norte-americano chamado Guido Fetta, que aparentemente teve mais sucesso em convencer a agência espacial em dar crédito à sua invenção.
Nos testes, o motor quântico - o nome completo é Propulsor de Plasma do Vácuo Quântico - gerou entre 30 e 50 micronewtons de força em um equipamento com sensibilidade de 10 micronewtons, ou seja, bem acima da margem de erro.
O propulsor consiste em uma cavidade ressonante, no interior da qual micro-ondas ficam refletindo de um lado para o outro, eventualmente capturando a energia do vácuo.
Shawyer disse que o dispositivo de Fetta que foi testado não é tão eficiente quanto o seu, o que eventualmente poderia explicar porque a equipe chinesa, usando um desenho similar ao seu EmDrive, aferiu um empuxo dezenas de vezes maior.
Motor espacial sem combustível tira energia do vácuo quântico
Este é o EmDrive, construído por Roger Shawyer, que é similar ao modelo testado por uma equipe chinesa, obtendo resultados dezenas de vezes superiores ao agora obtido pela NASA. [Imagem: EmDrive]
Energia do vácuo quântico
Um motor sem propelente é revolucionário em relação aos motores atuais, incluindo os motores iônicos, que também são acionados eletricamente, mas disparam partículas carregadas.
Aparentemente o motor quântico tira sua energia do vácuo quântico, que nada tem de vazio. Em lugar do "nada", o vácuo quântico é um constante "borbulhar" de partículas virtuais que aparecem e decaem constantemente, desaparecendo em frações de tempo tão curtas que são difíceis de medir.
Apesar disso, vários experimentos já mostraram a realidade do vácuo quântico e suas energias, incluindo a geração de luz a partir desse "nada" virtual - hoje já é largamente aceito na comunidade científica que a matéria é resultado de flutuações do vácuo quântico.
Para testar se o vácuo quântico pode ser explorado para gerar trabalho, os pesquisadores da NASA submeteram o motor a um pêndulo de torção muito sensível, procurando tomar o maior número de precauções possíveis para evitar erros de medição.
"Os resultados dos testes indicam que o projeto do propulsor de cavidade ressonante de radiofrequências, que é um dispositivo de propulsão elétrica único, está produzindo uma força que não é atribuível a qualquer fenômeno eletromagnético clássico e, portanto, está potencialmente demonstrando uma interação com o plasma virtual do vácuo quântico," concluiu a equipe.
Agora é só esperar que outras equipes se dignem a testar os motores quânticos para ajudar a eliminar as dúvidas. E então começar a sonhar com viagens espaciais que durem anos ou décadas, e não mais séculos.
Bibliografia:

Anomalous Thrust Production from an RF Test Device Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum
David Brady, Harold G. White, Paul March, James T. Lawrence, Frank J. Davies
50th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference Proceedings
http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=20140006052

sexta-feira, 11 de julho de 2014

Telas transparentes e enroláveis. Finalmente?

Telas transparentes e enroláveis. Finalmente?

Fonte : Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/07/2014
Telas transparentes e enroláveis. Finalmente?: Há anos pesquisadores acenam com a possibilidade de telas de enrolar e janelas transparentes que se transformam em telas.
Promessas inflexíveis
Há anos, pesquisadores acenam com a possibilidade de telas que podem ser enroladas e janelas transparentes que se transformam em telas.
As telas curvas já chegaram ao mercado, mas elas são rígidas. Para que aquelas promessas se concretizem é necessário que as telas sejam flexíveis e transparentes.
Um passo concreto nessa direção foi dado agora com a fabricação dos transistores de película fina mais finos já feitos até hoje - segundo os pesquisadores, eles são essencialmente 2D.
Praticamente todas as TVs, smartphones e outros aparelhos contam com telas planas graças aos transistores de película fina.
Mas essa nova versão leva seu nome ao extremo, com o transístor inteiro medindo apenas 10 camadas atômicas de espessura.
"Isso pode tornar uma tela transparente quase invisível," afirma o professor Andreas Roelofs, dos laboratórios ANL, nos Estados Unidos. E ele faz questão de relembrar: "Imagine uma janela normal que funcione como uma tela sempre que você ligá-la, por exemplo."
100 vezes melhor
Para medir a eficiência de um transístor normalmente se usa sua taxa liga/desliga - o quanto ele interrompe a corrente no estado desligado - e uma propriedade chamada "mobilidade de portadores", que mede a rapidez com que os elétrons podem se mover através do material.
"Ficamos felizes ao ver que a relação ligado/desligado é tão boa quanto a dos transistores de película fina comerciais," disse Saptarshi Das, que fabricou os transistores. "Mas a mobilidade é 100 vezes melhor do que o que está no mercado hoje."
Telas transparentes e enroláveis. Finalmente?
As camadas monoatômicas deslizam umas sobre as outras, evitando que o componente se quebre quando enrolado. [Imagem: Saptarshi Das]
A seguir, a equipe flexionou as películas para testar o que acontece com seus transistores sob estresse. Na maioria dos transistores de película fina, o material começa a trincar, afetando o desempenho ou fazendo o circuito deixar de funcionar por inteiro.
"Mas, no nosso, as propriedades não mudaram em nada," disse Roelofs. "As camadas simplesmente deslizam e não quebram."
TMDCs
A chave para a construção desses transistores ultrafinos está no disseleneto de tungstênio (WS2), um material que permite a construção de transistores, LEDs ou células solares, à escolha do projetista.
O WS2 pertence a uma classe de materiais conhecida como TMDC (Transition Metal DiChalcogenides: metais de transição dicalcogenados), que têm uma fórmula química do tipo MX2, onde M é um metal de transição (tungstênio, molibdênio etc) e X é um calcogênio (enxofre, selênio ou telúrio). Sua grande vantagem é que eles podem ser fabricados em monocamadas atômicas, como ografeno, mas, ao contrário deste último, são naturalmente semicondutores.
"Escolhemos o disseleneto de tungstênio porque ele fornece a condução de elétrons e lacunas necessária para fazer transistores com portas lógicas e outros componentes com junções p-n," disse Anirudha Sumant, outro membro da equipe.
Agora, o grupo pretende adicionar lógica e memória aos seus filmes flexíveis, de modo que possam fabricar não apenas telas, mas uma TV ou computador inteiros, totalmente flexíveis e transparentes.
"No entanto, mais trabalho precisa ser feito no desenvolvimento da síntese do disseleneto de tungstênio em grandes formatos para concretizar todo o seu potencial," ressaltou Sumant.
Link da Fonte : inovação tecnologica
Bibliografia:

All Two-Dimensional, Flexible, Transparent, and Thinnest Thin Film Transistor
Saptarshi Das, Richard Gulotty, Anirudha V. Sumant, Andreas Roelofs
Nano Letters
Vol.: 14 (5), pp 2861-2866
DOI: 10.1021/nl5009037

sexta-feira, 30 de maio de 2014

LED-laser emite duas cores ao mesmo tempo

LED-laser emite duas cores ao mesmo tempo: Um semicondutor híbrido - uma mistura de laser e LED - pode viabilizar a iluminação residencial de estado sólido.

LED-laser emite duas cores ao mesmo tempo

Fonte : Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/05/2013
Laser de duas cores pode viabilizar iluminação com LEDs
O "LED-laser" emite luz nas cores verde e vermelho, separadas por uma faixa de comprimento de onda de 97 nanômetros. [Imagem: Fan Fan et al./SST]
Um semicondutor híbrido - uma mistura de laser e LED - capaz de emitir duas cores distintas foi criado por um grupo de cientistas da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos.
Como as cores são emitidas como lasers, o dispositivo é muito mais eficiente do que os LEDs tradicionais, emitindo cores muito precisas, ao contrário dos LEDs, que emitem cores muito menos "puras".
Segundo os pesquisadores, esta pode ser a inovação que faltava para que os diodos emissores de luz (LEDs)  sejam universalmente aceitos para iluminação residenciale comercial.
Qualidade da luz dos LEDs
Uma das principais propriedades dos semicondutores é que eles emitem luz de um determinado comprimento de onda, ou cor, o que resultou na criação dos LEDs.
Para muitas aplicações, como a iluminação, a gama de comprimentos de onda deve alcançar todo o espectro visível e, assim, apresentar uma largura de banda de cerca de 300 nanômetros.
Ocorre que a faixa de comprimentos de onda na qual um determinado semicondutor pode emitir luz - também conhecida como a sua largura de banda - é normalmente limitada a apenas algumas dezenas de nanômetros.
É por isso que vários semicondutores devem ser colocados juntos para aumentar a qualidade de sua luz, mesclando as cores para produzir uma luz branca.
Apesar dos progressos recentes, a luz dos LEDs ainda não alcançou uma qualidade suficiente para sua adoção na iluminação - a luz não agrada ao olho humano, podendo causar tonturas e outros efeitos em pessoas mais sensíveis.
LED-laser
O que Fan Fan e seus colegas conseguiram foi utilizar uma técnica diferente para a fabricação dos LEDs, a deposição de vapor químico, em lugar do tradicional crescimento epitaxial de cristais.
A deposição de vapor químico normalmente gera muitos defeitos nos semicondutores, mas os recentes avanços nas técnicas de nanofabricaçãoestão permitindo que as nanoestruturas suportem as diferenças na estrutura atômica dos diversos materiais.
Fan criou uma folha com 41 micrômetros de comprimento, feita de sulfeto de cádmio e seleneto de cádmio, ambos depositados sobre um substrato de silício.
O "LED-laser" emite luz nas cores verde e vermelho, separadas por uma faixa de comprimento de onda de 97 nanômetros.
"Além de poder ser usada para a iluminação de estado sólido e telas full-color, esta tecnologia também poderá ser usada como fonte de luz para fluorescência para a detecção bioquímica," disse o professor Cun-Zheng Ning, orientador do estudo.
O próximo passo será integrar um semicondutor que produza luz azul, em busca da tão sonhada luz branca de espectro total emitida por um LED.
Bibliografia:

Simultaneous two-color lasing in a single CdSSe heterostructure nanosheet
F Fan, Z Liu, L Yin, P L Nichols, H Ning, S Turkdogan, Cun-Zheng Ning
Semiconductor Science and Technology
Vol.: Volume 28 Number 6 065005
DOI: 10.1088/0268-1242/28/6/065005

Célula solar ou LED, você escolhe

Célula solar ou LED, você escolhe: Muito menos conhecida que o grafeno, a molibdenita tem mostrado resultados práticos promissores: como absorver ou emitir luz.Molibdenita funciona como célula solar ou como LED
Funcionando em silêncio
A molibdenita avança cada vez mais rumo ao estrelato em uma esperada era pós-silício.
Muito menos conhecido do que ografeno - afamado pela conquista de um Prêmio Nobel - esse dissulfeto de molibdênio (MoS2) tem mostrado resultados práticos bem mais promissores.
A molibdenita já foi usada para construir uma memória flash, umsensor fotográfico ultrassensível e até um chip completo.
A lista agora fica maior, com a entrada de LEDs (diodos emissores de luz) e células solares.
Pesquisadores da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, demonstraram que a molibdenita possui uma funcionalidade que só havia sido demonstrada até agora por um material bem mais exótico, o disseleneto de tungstênio (WSe2).
Camadas atômicas
Oriol Lopez-Sanchez e seus colegas construíram vários protótipos de diodos emissores de luz colocando camadas atômicas de molibdenita sobre um substrato de silício.
Na interface entre os dois materiais, cada elétron (carga negativa) emitido pela molibdenita combina-se com uma lacuna (carga positiva) no silício. Os dois materiais perdem energia, que se transforma em fótons que são emitidos, fazendo o componente funcionar como um LED.
"Essa emissão de luz é causada pelas propriedades específicas da molibdenita. Outros semicondutores tenderiam a transformar essa energia em calor," explica o professor Andras Kis, coordenador da equipe.
Ao inverter o componente, Lopez-Sanchez constatou que, em vez de emitir luz, ele passar a capturar os fótons, funcionando como uma célula solar.
"Nossos testes mostraram uma eficiência de mais de 4%. O MoS2 é mais eficiente em comprimentos de onda visíveis do espectro, e o silício funciona melhor na gama do infravermelho, de forma que os dois trabalham juntos para cobrir a maior faixa espectral possível," disse Kis.
Um rendimento de 4% é superior ao obtido pela maioria das células solares flexíveis, ou de filme fino.
Bibliografia:

Light Generation and Harvesting in a van der Waals Heterostructure
Oriol Lopez-Sanchez, Esther Alarcon Llado, Volodymyr Koman, Anna Fontcuberta i Morral, Aleksandra Radenovic, Andras Kis
ACS Nano
Vol.: 8 (3), pp 3042-3048
DOI: 10.1021/nn500480u

quarta-feira, 21 de maio de 2014

Transístor sináptico vai além da lógica binária

Transístor sináptico vai além da lógica binária: O transístor sináptico é analógico, não ficando restrito ao sistema binário de 0s e 1s.
Inteligência no hardware
Embora fabricar um computador tão poderoso quanto o cérebro humano tenha ficado mais difícil, os pesquisadores não desistem de tentar.
O último esforço rumo aosprocessadores neuromórficosacaba de ser dado por Jian Shi e seus colegas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos.
Shi criou um novo tipo de transístor que imita o comportamento de uma sinapse.
Diferentemente dos memristores, o transístor sináptico simultaneamente modula o fluxo de informação em um circuito e se adapta fisicamente à alteração dos sinais nesse fluxo.
Segundo os pesquisadores, o transístor sináptico poderá inaugurar uma nova era no campo da inteligência artificial, quando a inteligência estará incorporada não nos algoritmos codificados nos programas, mas na própria arquitetura do computador.
Transístor sináptico
"Nosso transístor é realmente um análogo das sinapses em nossos cérebros," disse Shi. "Cada vez que um neurônio inicia uma ação e outro neurônio reage, a sinapse entre eles aumenta a força de sua conexão. E quanto mais rápido os neurônios disparam a cada vez, mais forte fica a ligação sináptica. Essencialmente, elas memorizam a ação entre os neurônios."
No cérebro, isso ocorre com uma corrente formada por íons de cálcio.
Shi replicou o mecanismo da corrente iônica usando íons de oxigênio.
Quando uma tensão é aplicada, os íons entram e saem da rede cristalina de um filme de um material chamado niquelato de samário - o filme é muito fino, medindo apenas 80 nanômetros de espessura.
O niquelato de samário funciona como a sinapse entre dois terminais de platina, um deles representando os axônios, e outro os terminais dendríticos.
A variação na quantidade de íons no niquelato aumenta ou diminui sua condutância - ou seja, sua capacidade para transportar informações em uma corrente elétrica - e, assim como na sinapse natural, a força da ligação depende da temporização do sinal elétrico.
Transístor sináptico vai além da lógica binária
O niquelato de samário funciona como a sinapse entre dois terminais de platina, um deles representando os axônios, e outro os terminais dendríticos. [Imagem: Jian Shi/NatComm]
Além da lógica binária
Para funcionar, o transístor sináptico ainda depende de um pequeno reservatório de líquido iônico e de um circuito multiplexador que converte o intervalo entre os sinais em uma magnitude de tensão que é aplicada ao líquido iônico, criando um campo elétrico que leva os íons para o niquelato ou os retira de lá.
Isso significa que, enquanto cada transístor eletrônico tradicional mede entre 20 e 30 nanômetros, o transístor sináptico como um todo mede quase 1 milímetro.
Mas a comparação direta entre as duas tecnologias pode não ser justa. Afinal, o transístor sináptico não está restrito ao sistema binário de 0s e 1s.
"Este sistema muda sua condutância de forma analógica, de forma contínua, conforme a composição do material se altera," explica Shi. "Seria bastante difícil usar CMOS, a tecnologia tradicional da eletrônica, para imitar uma sinapse real porque as sinapses biológicas têm um número praticamente ilimitado de estados possíveis, e não apenas ligado ou desligado."
Outra vantagem é que o transístor sináptico é não-volátil, não perdendo a informação quando a energia é desligada.
Além disso, o novo transistor é energeticamente muito eficiente. O niquelato de samário pertence a uma classe incomum de materiais, chamados sistemas de elétrons correlacionados, que podem sofrer uma transição isolante-metal. Isso significa que uma excitação muito pequena, obtida com uma pequena energia de entrada, gera um sinal forte na saída.
Finalmente, tudo funcionou da temperatura ambiente até 160º C, demonstrando uma grande robustez para o projeto do transístor sináptico.
Transístor sináptico vai além da lógica binária
O protótipo ainda exige um aparato acessório que é difícil de compatibilizar com um chip. [Imagem: Eliza Grinnell/Harvard SEAS]
Dificuldades a vencer
No estágio atual, também há inconvenientes quando se pensa em usar o transístor sináptico para construir um processador neuromórfico.
O principal deles é a presença do líquido iônico, o que exigiria um aparato microfluídico e um sistema de contenção difícil de compatibilizar com um chip.
O protótipo também é muito grande para o padrão dos componentes eletrônicos, o que se traduz em uma menor velocidade de operação.
Por último, há a dificuldade do material exótico usado, o niquelato de samário, que é difícil de sintetizar.
"Você precisará construir novos instrumentos para ser capaz de sintetizar esses novos materiais, mas uma vez que seja capaz de fazer isso, você realmente terá um novo sistema cujas propriedades são praticamente inexploradas," disse o professor Shriram Ramanathan, coordenador do estudo.
"É muito entusiasmante ter esses materiais para trabalhar, onde muito pouco se sabe acerca deles e você tem a oportunidade de construir o conhecimento a partir do zero," concluiu ele.
Bibliografia:

A correlated nickelate synaptic transistor
Jian Shi, Sieu D. Ha, You Zhou, Frank Schoofs, Shriram Ramanathan
Nature Communications
Vol.: 4, Article number: 2676
DOI: 10.1038/ncomms3676
Artigo : http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=transistor-sinaptico&id=010150131105#.U3ysLNJdUSE

quarta-feira, 7 de maio de 2014

Como funciona a TV 3d , Sistema passivo e ativo - Comunidades

Como funciona a TV 3d , Sistema passivo e ativo - Comunidades

Tecnologia Bluetooth com funciona e suas funções - Eletro - Eletrônicos

Tecnologia Bluetooth com funciona e suas funções - Eletro - Eletrônicos

Conserto de Adegas,Bebedouros,Máquinas de gelo,Desumidificadores de ar - Serviços

Conserto de Adegas,Bebedouros,Máquinas de gelo,Desumidificadores de ar - Serviços

Drone brasileiro para monitoramento de águas

Drone brasileiro para monitoramento de águas: Drone irá capturar imagens difíceis de se obter por satélite e preencher uma lacuna existente no sistema de sensoriamento remoto.
Monitoramento de águas
Com os reservatórios de água nos menores níveis da história em algumas partes do Brasil, cresce a preocupação em monitorar melhor a quantidade de água armazenada, minorando os prejuízos para a população.
A proposta de uma equipe da Universidade de Brasília (UnB) é automatizar a tarefa usando veículos aéreos não tripulados (VANTs) - mais conhecidos como drones ou cópteros.
A ideia é capturar imagens difíceis de obter em campo e por satélite e, assim, preencher uma lacuna existente no sistema de sensoriamento remoto.
"O drone pode voar abaixo das nuvens logo após uma chuva forte, por exemplo, e registrar a movimentação de sedimentos na água, coisa impossível de ser vista das estações terrestres e orbitais," disse o professor Henrique Roig, um dos responsáveis pelo projeto.
Assim, haverá ganhos também na resolução das imagens, já que os cópteros vão "ver" tudo mais de perto, permitindo seu uso também para monitoramento de vazamentos de petróleo e outros produtos químicos.
Batizado de AquaVant, o veículo robótico será desenvolvido em parceria com o Instituto Francês de Pesquisa e Desenvolvimento (IRD) e com as universidades federais do Amazonas (Ufam) e do Ceará (UFC).
Drone das águas
"Drones existem às centenas, mas quase todos estão voltados para segurança, mapeamento territorial e agricultura de precisão," observa o professor.
Assim, a principal parte do trabalho não será exatamente desenvolver um veículo robótico, mas verificar qual tipo de aeronave se adequa melhor para levar o equipamento necessário para o tipo de observação que se tem em mente.
O projeto inicial prevê uma carga útil com cerca de 700 gramas, consistindo principalmente de câmeras multi e hiperespectrais - uma câmera hiperespectral registra 232 pontos em um único disparo.
"Nosso trabalho é descobrir qual das aeronaves servirá melhor para o transporte das câmeras e, assim, obter os resultados desejados", diz Roig.
Os primeiros testes estão sendo feitos com cópteros de seis e oito hélices. Os vários eixos de motor proporcionam mais equilíbrio à aeronave. A expectativa é que aeronaves de asas fixas sejam usadas para sobrevoar áreas maiores no futuro.
O protótipo pesa 2,5kg e tem um metro de diâmetro, podendo voar a altura máxima de 150 metros. A autonomia de voo é de até 30 minutos - o tempo de duração da bateria varia de acordo com o peso dos sensores transportados.

fonte : http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=drone-brasileiro-monitoramento-aguas&id=010180140416#.U2oz_UU4IRI.blogger

sexta-feira, 25 de abril de 2014

Brasileiros criam água eletrizada

Apesar de sua importância para a compreensão de fenômenos relacionados à eletricidade atmosférica, como os raios, e de ter dado origem a tecnologias como a da fotocópia, a área da eletrostática permanecia praticamente estagnada até a última década.
A principal razão para isso era a falta de novas teorias e técnicas experimentais que permitissem identificar e classificar adequadamente quais entidades, íons ou elétrons conferem carga aos materiais.
As coisas começaram a mudar graças a um grupo de pesquisadores brasileiros reunidos no Instituto Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação em Materiais Complexos Funcionais (Inomat), que tem sua sede na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).
"Os novos modelos de distribuição de carga eletrostática têm aberto possibilidades para o desenvolvimento de materiais que não apresentam problemas atribuídos à eletrização, como incêndio espontâneo, por exemplo", disse Fernando Galembeck, coordenador do Inomat. "As descobertas na área ainda poderão contribuir, no futuro, para a geração de energia."
Brasileiros desvendam eletrostática para criar água eletrizada
Fenômeno da triboeletrificação demonstrado pelos pesquisadores brasileiros usando esferas de vidro. [Imagem: Thiago Burgo et al./10.1038/srep02384]
Água eletrizada
Os pesquisadores do grupo de Galembeck descobriram que a água na atmosfera pode adquirir cargas elétricas e transferi-las para superfícies e outros materiais sólidos ou líquidos.
Por meio de um experimento em que utilizaram minúsculas partículas de sílica e de fosfato de alumínio, os pesquisadores demonstraram que, quando exposta à alta umidade, a sílica se torna mais negativamente carregada, enquanto o fosfato de alumínio ganha carga positiva.
A descoberta da eletricidade proveniente da umidade - denominada pelos pesquisadores brasileiros de "higroeletricidade" - teve repercussão mundial.
Segundo Galembeck, a descoberta abriu caminho para o desenvolvimento da "água eletrizada" - água com excesso de cargas elétricas -, em condições bem definidas, que pode ser útil para o desenvolvimento de sistemas hidráulicos.
"Em vez da pressão, o sinal utilizado em um sistema hidráulico com base na água eletrizada poderia ser o potencial elétrico, mas com corrente muito baixa, da própria água", explicou.
Outra possibilidade mais para o futuro seria o desenvolvimento de dispositivos capazes de coletar eletricidade diretamente da atmosfera ou de raios.
"Fizemos algumas tentativas nesse sentido, mas não obtivemos resultados interessantes até agora", contou Galembeck. "Mas essa possibilidade de captar a eletricidade da atmosfera existe e já descrevemos um capacitor carregado espontaneamente quando exposto ao ar úmido."
Brasileiros desvendam eletrostática para criar água eletrizada
A teoria da equipe brasileira está chamando a atenção de pesquisadores da área em todo o mundo, sobretudo pelas possibilidades de aplicações práticas. [Imagem: Thiago Burgo et al./10.1021/la301228j]
Triboeletrização
A mais recente contribuição do grupo para o avanço do conhecimento sobre a eletrostática foi desvendar alguns dos mecanismos envolvidos na triboeletrização ou geração de eletricidade por atrito.
Considerada o fenômeno eletrostático mais comum, a triboeletrização era mal compreendida e começou a ser mais bem estudada a partir do fim da década de 1990, contou Galembeck.
Por meio de experimentos com politetrafluoretileno - um tipo de polímero isolante -, os pesquisadores brasileiros demonstraram que o atrito entre as superfícies de materiais condutores (dielétricos) produz padrões fixos e estáveis de cargas elétricas com uma distribuição não uniforme nas duas faces do material.
A descoberta desmistificou a ideia de que materiais como vidro, fibra sintética, lã e alumínio têm tendência a adquirir somente carga positiva ou só negativa quando atritados.
O grupo brasileiro demonstrou que, em alguns casos, o principal componente do atrito é justamente a triboeletrização. "A triboeletrização cria interações entre os materiais que aumentam ou até diminuem o atrito", disse Galembeck.
Segundo ele, a descoberta pode contribuir para o desenvolvimento de materiais mais resistentes aos desgastes ocasionados pelo atrito, tais como lonas de freio e pneus de automóveis, ou com menor consumo de energia.
"Estima-se que 30% de toda a energia produzida no mundo seja dissipada ou jogada fora por causa do atrito," afirmou Galembeck. "Se conseguíssemos controlar o atrito dos materiais, seria possível consumir menos energia do que usamos hoje."
Bibliografia:

Charge Partitioning at Gas-Solid Interfaces: Humidity Causes Electricity Buildup on Metals
Telma R. D. Ducati, Luís H. Simões, Fernando Galembeck
Langmuir
Vol.: 26 (17), pp 13763-13766
DOI: 10.1021/la102494k

Triboelectricity: Macroscopic Charge Patterns Formed by Self-Arraying Ions on Polymer Surfaces
Thiago A. L. Burgo, Telma R. D. Ducati, Kelly R. Francisco, Karl J. Clinckspoor, Fernando Galembeck, Sergio E. Galembeck
Langmuir
Vol.: 28 (19), pp 7407-7416
DOI: 10.1021/la301228j

Friction coefficient dependence on electrostatic tribocharging
Thiago A. L. Burgo, Cristiane A. Silva, Lia B. S. Balestrin, Fernando Galembeck
Nature Scientific Reports
Vol.: 3, Article number: 2384
DOI: 10.1038/srep02384