Menor chave do mundo aperta parafusos moleculares

Menor chave do mundo aperta parafusos moleculares: Os anéis de pilareno ficaram cerca de 100 vezes mais fortes depois de serem apertados pela nanochave.

Nanochave

Se faltava uma ferramenta adequada para apertar parafusos em nanomáquinas e nanorrobôs, Xiaoxi Liu e seus colegas da Universidade de Vermont, nos EUA, acabam de criá-la.

A equipe criou uma nanochave molecular que, segundo eles, permite capturar e mover moléculas a fim de produzir materiais sintéticos complexos, incluindo polímeros e fármacos.

Usando uma substância presente no carvão, chamada antraceno, eles montaram fitas de moléculas em formato de C para criar uma chave de boca de 1,7 nanômetro.

Isto foi possível porque, graças ao fenômeno da quiralidade, as moléculas podem se juntar em uma única direção - a quiralidade é a característica geométrica de objetos que são idênticos em estrutura, mas não podem ser superpostos, como as nossas mãos, por exemplo.

"Elas são como Legos. Essas fitas moleculares formam uma estrutura rígida que é capaz de prender anéis de outras substâncias químicas de um modo semelhante a como a cabeça de um parafuso se encaixa em uma chave de boca," disse Severin Schneebeli, coordenador da equipe.

A nanochave em uma simulação mais realística. [Imagem: Xiaoxi Liu et al. - 10.1002/anie.201506793]

Síntese assistida por quiralidade

Como parafusos a equipe usou uma família de compostos bem conhecidos, chamados "macrociclos pilarenos", frequentemente usados como "alojamento" para abraçar ou modificar outros compostos químicos, em aplicações que vão de medicamentos asubstâncias orgânicas emissoras de luz.

Os experimentos mostraram que a nanochave molecular é capaz de ajustar os pilarenos para mudar o ambiente químico em seu interior, de forma similar a que o giro da cabeça de um parafuso do lado de fora de um motor controla seu funcionamento interno. Os anéis de pilareno ficaram "cerca de 100 vezes mais fortes" depois de serem apertados pela nanochave, segundo a equipe.

A equipe também acredita que o processo usado para fazer a chave - que eles chamam de "síntese assistida por quiralidade" - poderá ser muito útil para controlar o formato de grandes moléculas em geral, ajudando no desenvolvimento de materiais sintéticos mais complexos, incluindo polímeros e medicamentos.

Bibliografia:

Regulating Molecular Recognition with C-Shaped Strips Attained by Chirality-Assisted Synthesis
Xiaoxi Liu, Zackariah J. Weinert, Mona Sharafi, Chenyi Liao, Jianing Li, Severin T. Schneebeli
Angewandte Chemie
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/anie.201506793

Pele de invisibilidade pode ser ligada e desligada

Pele de invisibilidade pode ser ligada e desligada: Os mantos de invisibilidade ficaram tão finos que agora viraram pele de invisibilidade.

Ilustração esquemática da metassuperfície de apenas 80 nanômetros de espessura, chamada pelos pesquisadores de "pele de invisibilidade". [Imagem: Xiang Zhang Group/Berkeley Lab]

Pele de invisibilidade

Os mantos de invisibilidade começaram com metamateriais mais grossos do que pizzas, mas logo tornaram-se camuflagens realmente finas como mantos.

Agora eles afinaram de novo, e se tornaram uma "pele de invisibilidade".

A grande vantagem é que uma camuflagem fina como pele pode amoldar-se a objetos de qualquer formato.

"Esta é a primeira vez que um objeto 3D de formato arbitrário foi camuflado na luz visível," garante o professor, Xiang Zhang, dos Laboratórios Berkeley, nos EUA.

"Nosso manto de invisibilidade ultrafino agora se parece como um casaco de pele. Ele é fácil de projetar e implementar, e é potencialmente escalável para esconder objetos macroscópicos," acrescentou Zhang.

Agora você vê, agora não vê

A pele de camuflagem é formada por nanoantenas de ouro dispostas em uma camada de apenas 80 nanômetros de espessura. Ela foi testada envolvendo objetos tridimensionais, de formatos arbitrários, com dimensões de até 1,3 milímetro quadrado.

Os experimentos, usando luz vermelha - comprimento de onda de 730 nanômetros - mostraram que a luz refletida pela pele de invisibilidade é idêntica à luz refletida por um espelho plano, tornando o objeto embaixo dela invisível mesmo com sistemas de detecção sensíveis a alterações de fase da luz.

A pele de invisibilidade pode ser ligada e desligada alterando a polarização das nanoantenas.

Mil e uma utilidades

A capacidade de manipular as interações entre a luz e os metamateriais abre caminho para futuras tecnologias como microscópios ópticos de alta resolução e computadores ópticos super rápidos.

Peles de invisibilidade na escala microscópica, como a que foi agora demonstrada, podem ser úteis para esconder os detalhes do esquema de componentes microeletrônicos ou para fins de criptografia e segurança. Em macroescala, entre outras aplicações, as capas de invisibilidade poderão ser úteis para telas 3D e tecnologias holográficas.

Bibliografia:

An Ultra-Thin Invisibility Skin Cloak for Visible Light
Xingjie Ni, Zi Jing Wong, Michael Mrejen, Yuan Wang, Xiang Zhang
Science
Vol.: 349 no. 6254 pp. 1310-1314
DOI: 10.1126/science.aac9411

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Circuitos elétricos de madeira são impressos em 3D: A expectativa é que a nanocelulose possa ajudar a diminuir o problema do lixo eletrônico.

Circuitos elétricos de madeira são impressos em 3D

Redação do Site Inovação Tecnológica -  18/09/2015

Uma microcadeira de celulose e, à direita, amostras da biotinta condutora (com nanotubos de carbono) e não-condutora. [Imagem: Peter Widing]

Nanocelulose

Uma impressora 3D capaz de imprimir peças de celulose pode parecer apenas mais uma curiosidade de um campo que não para de crescer e incorporar novos materiais.

Mas o alcance dessa nova possibilidade pode ser maior do que parece à primeira vista.

Para isso, basta lembrar dos avanços recentes no campo da eletrônica biodegradável, que permitiram a construção de umpapel luminoso de celulose e de um chip de madeira.

A expectativa é que a nanocelulose possa ajudar a diminuir o problema do lixo eletrônico, graças à fabricação de circuitos eletrônicos que se decomponham naturalmente quando chegarem ao fim da vida útil.

E a equipe do professor Paul Gatenholm, da Universidade de Chalmers, na Suécia, quer ir além, usando outros biopolímeros na fabricação de circuitos eletrônicos.

No lado da eletrônica, a equipe incorporou nanotubos de carbono na matriz de nanocelulose impressa, criando materiais eletricamente condutores.

Tinta de celulose

A dificuldade de usar a celulose como tinta em impressoras 3D é que ela não funde quando aquecida.

A equipe então misturou as nanofibrilas de celulose em um hidrogel que é mais de 95% água. A mistura pode então ser depositada através do bocal de uma bioimpressora, do mesmo tipo das que estão sendo usadas para fabricar implantes médicos.

A seguir, é necessário um cuidadoso processo de secagem para manter a forma final do objeto.

"Nós desenvolvemos um processo no qual nós congelamos os objetos e removemos a água por diferentes meios para controlar o formato dos objetos secos. É também possível deixar a estrutura colapsar em uma direção, criando filmes finos," disse Gatenholm.

Quando são adicionados nanotubos à biotinta de celulose, é possível criar partes condutoras nos objetos, levando eletricidade ao seu interior.

"As aplicações potenciais incluem sensores integrados a embalagens, têxteis que convertem o calor do corpo em eletricidade e curativos para ferimentos que podem se comunicar com os profissionais de saúde," disse Gatenholm.

Evolução robótica pode ajudar a explorar outros mundos: Pequenos robôs colaborativos vão tirar proveito da seleção darwiniana para completar tarefas complexas.

Evolução robótica pode ajudar a explorar outros mundos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  17/09/2015

A evolução, que deu tão certo aqui na Terra, poderá ser usada para explorar outros mundos usando robôs mais simples e mais baratos. [Imagem: Ferrante et al.]

Evolução artificial

Enxames de pequenos robôs colaborativos poderão tirar proveito da seleção darwiniana para completar tarefas complexas de forma mais eficiente.

Eliseo Ferrante e seus colegas da Universidade de Leuven, na Bélgica, estão pensando em usar esse aspecto da evolução, que deu tão certo aqui na Terra, para explorar outros mundos usando robôs mais simples e mais baratos.

Os insetos sociais, como formigas, abelhas e cupins têm servido de inspiração para a criação de enxames de robôs há algum tempo, gerando uma divisão do trabalho auto-organizada na qual diferentes robôs se especializam automaticamente para a realização de diferentes sub-tarefas.

No entanto, projetar controladores que permitam que os robôs se organizem de forma eficaz não é uma tarefa que possa ser considerada resolvida.

Inspirando-se na maneira pela qual as formigas organizam seu trabalho e dividem as tarefas, a equipe evoluiu comportamentos robóticos complexos utilizando evolução artificial e simulações detalhadas de robôs - e obteve um rendimento inédito, de longe o melhor já obtido até agora.

Evolução gramatical

O novo método baseia-se na evolução gramatical e permite a evolução de comportamentos que mostraram um nível de complexidade nunca alcançado antes.

O avanço deixou os pesquisadores entusiasmados com a possibilidade de realizar na prática um dos grandes sonhos do campo da robótica de enxame: explorar ambientes complexos, como a Lua e outros planetas.

"O cenário que estudamos envolve uma forma avançada da divisão do trabalho, comum em sociedades de insetos e conhecida como 'separação de tarefas', na qual dois conjuntos de tarefas têm de ser executados em sequência por indivíduos diferentes. Nossos resultados mostram que o particionamento da tarefa é favorecido sempre que o ambiente possui recursos que, quando explorados, reduzem os custos da mudança e aumentam a eficiência líquida do grupo," escreveu a equipe.

Bibliografia:

Evolution of Self-Organized Task Specialization in Robot Swarms
Eliseo Ferrante, Ali Emre Turgut, Edgar Duéñez-Guzmán, Marco Dorigo, Tom Wenseleers
PLOS Computational Biology
Vol.: Published online
DOI: 10.1371/journal.pcbi.1004273

Rádio inteligente reconhece até sinais de mão: Basta um sinal de positivo ou negativo com o polegar para que o rádio entenda o que você acha da programação.

Rádio inteligente reconhece até sinais de mão

Redação do Site Inovação Tecnológica -  11/09/2015

Um software de personalização permite que o rádio aprenda sobre os hábitos e gostos de seu dono. [Imagem: VTT]

Rádio do futuro

Um grupo de engenheiros finlandeses está apostando em um banho de tecnologia para ressuscitar um velho companheiro de músicas e notícias: o rádio.

Mas não será necessário comprar um novo aparelho: o rádio nada mais é do que um programa que roda em Android.

O "rádio do futuro", como a equipe do Centro de Pesquisas Técnicas VTT o chama, é baseado em um software de personalização que permite que o rádio aprenda não apenas sobre os hábitos e gostos de seu dono, mas também reconheça o ambiente e se adapte automaticamente ao ruído ambiente.

Também não é necessário usar um controle remoto ou ir até o aparelho para mudar de estação: basta fazer um sinal de positivo ou de negativo com o polegar para que o rádio entenda o que você acha da programação, mudando rapidamente de estação caso você não esteja satisfeito.

Motor de personalização

"O motor de personalização [resulta em] um rádio que adapta sua programação às preferências do ouvinte e às situações em que é ouvido, mantendo as informações das estações e respeitando o profissionalismo das produtoras," afirma Raimo Launonen, coordenador da equipe.

Ainda assim, é possível eliminar anúncios entre os programas, com o rádio apelando para conteúdos armazenados que já tenham sido aprovados pelo ouvinte.

Os pesquisadores estão em contato com empresas de tecnologia que possam viabilizar testes em larga escala do rádio inteligente junto aos usuários, de forma a aprimorar o mecanismo de identificação das preferências individuais.

Computador quântico pode fazer cálculos em qualquer ordem:

Computador quântico pode fazer cálculos em qualquer ordem

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/08/2015

A superposição quântica funciona não apenas para os dados nos qubits, mas também para as portas lógicas inteiras. [Imagem: Philip Walther Group/University of Vienna]

Sem parênteses

Físicos austríacos demonstraram que os cálculos feitos por umcomputador quântico não precisam ocorrer em uma ordem predefinida para darem os resultados corretos.

Isso aumenta a expectativa da velocidade de processamento que poderá ser obtida com esses computadores futurísticos, uma vez que, até agora, se acreditava que o ganho de velocidade viria sobretudo da possibilidade de múltiplos cálculos simultâneos.

Lorenzo Procopio e seus colegas da Universidade de Viena demonstraram que esses "cálculos desordenados" permitem executar uma operação de forma mais eficiente do que ocorre em um processador quântico tradicional, em que as operações são executadas na forma sequencial tradicional.

Portas quânticas

No projeto tradicional de um processador quântico, as portas lógicas devem ser encadeadas de uma forma específica. O problema é que é difícil construir uma quantidade delas grande o suficiente para realizar cálculos práticos.

O que Procopio se deu conta é que o fenômeno quântico da superposição, em que dois qubits podem ter dois dados simultaneamente, não precisa se limitar aos bits quânticos - é possível criar uma superposição de portas quânticas, o aparato inteiro necessário para fazer o cálculo.

Isto significa que as portas quânticas superpostas podem executar suas operações lógicas em todas as possíveis ordens ao mesmo tempo.

E a melhor notícia é que o número total de portas necessárias para um determinado cálculo é menor do que quando a execução segue a sequência predeterminada.

Superposição de cálculos

Em uma superposição de portas quânticas, é impossível - mesmo em princípio - saber se uma operação ocorreu antes ou depois de outra operação. Isso significa que duas portas lógicas quânticas A e B podem ser acionadas nas duas ordens ao mesmo tempo.

Em outras palavras, a porta A opera antes da porta B, e a porta B calcula antes da porta A. Os resultados experimentais confirmam que é impossível determinar qual delas operou primeiro. Mas o resultado sai correto.

• Fim da causalidade: eventos quânticos independem do espaço e do tempo

"Na verdade, fomos capazes de executar um algoritmo quântico para caracterizar as portas de forma mais eficiente do que qualquer algoritmo anteriormente conhecido," disse Procopio.

A partir de uma única medição do qubit - um fóton - a equipe detectou uma propriedade específica das duas portas quânticas, confirmando assim que elas funcionaram em ambas as ordens de uma só vez. À medida que mais portas são adicionadas ao circuito, o novo método torna-se ainda mais eficiente em comparação com técnicas anteriores.

Bibliografia:

Experimental Superposition of Orders of Quantum Gates
Lorenzo M. Procopio, Amir Moqanaki, Mateus Araújo, Fabio Costa, Irati Alonso Calafell, Emma G. Dowd, Deny R. Hamel, Lee A. Rozema, Caslav Brukner, Philip Walther
Nature Communications
Vol.: 6, Article number: 791
DOI: 10.1038/ncomms8913

Bateria quântica recarrega-se quase instantaneamente

Bateria quântica recarrega-se quase instantaneamente: Físicos demonstraram que pode ser possível construir uma bateria que usa fenômenos da mecânica quântica para se recarregar.

Célula quântica de energia

Uma bateria quântica, quando puder ser construída na prática, terá uma velocidade de recarregamento imbatível.

Uma bateria quântica é um sistema que usa os qubits não para armazenar dados, mas energia.

Os qubits usados nos experimentos de computação quântica podem permanecer em um de dois estados, ou nos dois estados ao mesmo tempo, graças ao fenômeno quântico da superposição - qubits podem ser íons, átomos neutros, fótons etc.

Em uma bateria quântica, os dois estados representam diferentes níveis de energia do qubit. Assim, carregar uma bateria quântica significa passar o nível de todos os qubits de um estado mais baixo de energia, para um estado mais alto.

E essa energia pode ser extraída para executar trabalho útil. É o que os físicos chamam de "qubit de trabalho" - a bateria é chamada de quantacel, uma espécie de célula quântica de energia.

Bateria quântica

A grande vantagem da bateria quântica é que tudo nela pode tirar proveito das leis da mecânica quântica. Mais especificamente, do entrelaçamento, a propriedade segundo a qual tudo o que acontecer a um qubit afetará imediatamente todos os demais que estiverem em estado de entrelaçamento com ele.

Felix Binder e seus colegas da Universidade de Oxford, no Reino Unido, demonstraram que, estando entrelaçados, os qubits de trabalho estarão tão fortemente correlacionados que isto representará uma redução no "espaço de estados", isto é, na diferença entre os estados de energia baixo e alto.

Isto significa que o tempo de recarregamento da bateria quântica - o tempo para levar todos os qubits para o estado mais elevado de energia - é inversamente proporcional ao número de qubits da bateria. Assim, em um exemplo hipotético, se um qubit levasse uma hora para carregar, seis qubits poderiam ser recarregados em 10 minutos.

Este conceito é diferente de uma proposta feita em 2009 por uma equipe do Japão, que propôs a criação de uma bateria quântica baseada em nanomagnetos.

Uso prático

O desafio para construir uma bateria quântica real é que o estado de entrelaçamento não costuma durar muito, além do que o recorde de entrelaçamento simultâneo de qubits não passa de algumas dezenas.

Assim, a energia armazenada por uma bateria quântica não seria muito grande, ao menos não com a tecnologia atual e dentro de um horizonte razoável de tempo.

Mas os pesquisadores veem uso prático para esses sistemas de armazenamento de energia.

"Nosso estudo é uma prova de conceito teórica de que a física quântica pode acelerar a deposição de energia em um sistema. Esse efeito de aceleração pode ser relevante em dois casos: 1) em dispositivos mecânicos que se tornem tão pequenos que as escalas de energia sejam comparáveis às atuais implementações de sistemas quânticos; 2) em sistemas quânticos que sejam aumentados e controlados de forma robusta em escalas de energia que sejam de importância prática," disse John Goold, membro da equipe.

Nanoespiral dá segurança à prova de falsificação: É praticamente impossível fabricar duas nanoespirais iguais.

Nanoespiral dá segurança à prova de falsificação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/06/2015

Além de serem as menores espirais já produzidas, elas são praticamente impossíveis de replicar.[Imagem: Haglund Laboratory/Vanderbilt University]

Nanoespiral
Pesquisadores da Universidade de Vanderbilt, nos Estados Unidos, estavam entusiasmados com as "menores espirais do mundo" que eles haviam acabado de construir, quando tiveram uma grata surpresa.

Cada nanoespiral tem uma interação tão característica com a luz que é virtualmente impossível fabricar duas iguais.

Isto significa que elas podem ser usadas como sistemas de identificação únicos para cartões de crédito, documentos de identidade, sistemas de senhas para acesso a computadores, ou mesmo para proteção de produtos contra falsificações.

Descobertos tubos magnéticos ao redor da Terra: Astrônomos detectaram estruturas tubulares a umas poucas centenas de quilômetros acima da superfície da Terra.

Descobertos tubos magnéticos ao redor da Terra

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/06/2015

Visualização artística das estruturas em formato de tubo criadas pelo campo magnético da Terra. [Imagem: CAASTRO/Mats Bjorklund]

Tubos magnéticos

Usando um instrumento construído para observar galáxias a bilhões de anos-luz de distância, astrônomos australianos detectaram estruturas tubulares a umas poucas centenas de quilômetros acima da superfície da Terra.

"Por mais de 60 anos, os cientistas acreditavam que essas estruturas existiam, mas, ao produzir imagens delas pela primeira vez, nós fornecemos evidências visuais que elas estão realmente lá," disse Cleo Loi, da Universidade de Sydney.

As estruturas tubulares são a versão real das linhas tradicionalmente utilizadas para ilustrar o campo magnético terrestre. Na verdade, não são linhas, mas tubos de formatos muito dinâmicos, de várias espessuras, que ficam mudando o tempo todo - de fato, a equipe conseguiu fazer um filme, mostrando todo esse dinamismo ao longo de uma noite.

Os astrônomos fizeram as observações com o radiotelescópio MWA (Murchison Widefield Array), que foi projetado para observar as galáxias do Universo primordial, assim como estrelas e nebulosas dentro de nossa própria galáxia.

Mas usaram essa radiação distante para detectar alterações em nossa própria atmosfera.

A formação dos dutos magnéticos está associada com as linhas do campo magnético da Terra e sua interação com a radiação solar. [Imagem: CAASTRO]

Magnetosfera e Plasmasfera

Conforme a luz de uma galáxia passa através das camadas na magnetosfera da Terra, o caminho da luz - e, portanto, a posição aparente da galáxia - é alterada por variações na densidade dessas camadas. O efeito é similar a olhar para cima do fundo de uma piscina, vendo as distorções causadas pelas ondas na superfície.

Mapeando as variações nas posições de múltiplas fontes de rádio ao longo de uma noite, foi possível mapear as distorções e decifrar a forma e as dimensões das estruturas tubulares.

Os dutos observados, imediatamente acima do radiotelescópio MWA, estão entre 500 e 700 km acima da superfície, alinhados com o campo magnético da Terra e seguindo a curvatura esperada conforme ascendem ou mergulham a partir do planeta.

As estruturas tubulares estão na plasmasfera, uma camada logo abaixo da ionosfera. Agora que a técnica de observação foi desenvolvida, outros radiotelescópios poderão mapear os tubos magnéticos em outros pontos da Terra, eventualmente chegando a um mapa planetário completo das estruturas.

"As estruturas são extraordinariamente organizadas, aparecendo como tubos regularmente espaçados alternando subdensidades e sobredensidades, fortemente alinhados com o campo magnético da Terra. Estes resultados representam a primeira evidência visual direta da existência de tais estruturas," escreveram os pesquisadores.

Bibliografia:

Real-time imaging of density ducts between the plasmasphere and ionosphere
Shyeh Tjing Loi, Tara Murphy, Iver H. Cairns, Frederick W. Menk, Colin L. Waters, Philip J. Erickson, Cathryn M. Trott, Natasha Hurley-Walker, John Morgan, Emil Lenc, Andre R. Offringa, Martin E. Bell, Ronald D. Ekers, B. M. Gaensler, Colin J. Lonsdale, Lu Feng, Paul J. Hancock, David L. Kaplan, G. Bernardi, J. D. Bowman, F. Briggs, R. J. Cappallo, A. A. Deshpande, L. J. Greenhill, B. J. Hazelton, M. Johnston-Hollitt, S. R. McWhirter, D. A. Mitchell, M. F. Morales, E. Morgan, D. Oberoi, S. M. Ord, T. Prabu, N. Udaya Shankar, K. S. Srivani, R. Subrahmanyan, S. J. Tingay, R. B. Wayth, R. L. Webster, A. Williams, C. L. Williams
Geophysical Research Letters
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/2015GL063699
http://arxiv.org/abs/1504.06470

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.

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."

Fonte : http://www.inovacaotecnologica.com.br/

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

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

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.

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.

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

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

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.

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