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

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.

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.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=molibdenita-celula-solar-led&id=010110140522#.U4jQwMVDQkE.blogger

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

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.

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.

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

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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