Nanocola era tudo o que faltava para viabilizar chips 3-D

Nanocola era tudo o que faltava para viabilizar chips 3-D:

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/03/2012

A nova cola é nano porque, em vez de uma película relativamente grossa, a nanocola forma um filme com a espessura de algumas poucas moléculas.[Imagem: Tingrui Pan/UC Davis]

Cola com nanotecnologia
Os avanços da nanotecnologia chegaram às colas e adesivos.
Engenheiros da Universidade da Califórnia, em Davis, nos Estados Unidos, criaram uma nanocola.
Ela é nano porque, em vez de uma película relativamente grossa, a nanocola forma um filme com a espessura de algumas poucas moléculas.
Colagem de processadores
Segundo Yuzhe Ding e seus colegas, ela é ideal para uso na microeletrônica, onde os processadores 3D exigem técnicas inovadoras para a colagem das diversas pastilhas de silício, umas em cima das outras.
Em Setembro do ano passado, a IBM anunciou que estava pronta para colar até 100 núcleos em um processador 3D, mas que, para isso, faltava inventar uma cola adequada.
Parece que a encomenda acaba de ser atendida.
"O próprio material, ou seja, as pastilhas de silício, vão se quebrar antes que a cola se solte," garante o professor Tingrui Pan.
E há outras vantagens: a nanocola pode ser aplicada por impressão e é boa condutora de calor, o que significa que os núcleos empilhados do processador 3-D não ficarão termicamente isolados.
Problema que vira oportunidade
A nanocola é feita com base em um material bem conhecido, o PDMS (polidimetilsiloxano), que geralmente deixa um resíduo ultrafino quando é colocado sobre uma superfície lisa.
Esse resíduo é geralmente um incômodo quando se trabalha com o polímero, mas os pesquisadores imaginaram que essa aderência poderia ser explorada como cola.
Eles então otimizaram as propriedades adesivas do PDMS tratando o resíduo superficial com oxigênio.
Além dos chips, os pesquisadores afirmam que a nanocola também poderá ter aplicações domésticas, principalmente para colar objetos em superfícies lisas, como azulejos.
Bibliografia:

Universal Nanopatternable Interfacial Bonding
Yuzhe Ding, Shaun Garland, Michael Howland, Alexander Revzin, Tingrui Pan
Advanced Materials
Vol.: 23, Issue 46, pages 5551-5556
DOI: 10.1002/adma.201102827

DNA para portas USB

Lançado um sequenciador de DNA para portas USB: O aparelho portátil funciona plugado a uma porta USB, o que permitirá que os médicos carreguem seus próprios sequenciadores de DNA no bolso.

Lei de Moore da genética

O primeiro sequenciamento do DNA de um ser humano, feito pelo Projeto Genoma Humano, custou US$3 bilhões.

Até o ano passado, era possível encontrar o serviço nas páginas amarelas por algo entre US$5 mil e US$10 mil.

Em julho, contudo, sinalizando que as coisas estavam para mudar muito rapidamente, uma empresa anunciou o lançamento de sequenciador de DNA encapsulado em um único chip.

Em Dezembro, outra empresa finalmente apresentou o tão sonhado feito de um sequenciamento do genoma por US$1 mil.

Tudo já parece um tanto antiquado agora, quando um sequenciador de DNA assumiu o formato de um pequeno gadget a ser espetado na porta USB de um computador.

Sequenciador de DNA USB

O pequeno MinION, lançado pela empresa emergente Nanopore, ainda não é capaz de sequenciar genomas humanos, apenas genomas simples, como de vírus e bactérias.

Mas ele sequencia o genoma inteiro desses microrganismos em uma questão de segundos.

A empresa afirma que seu produto terá utilidade imediata no mapeamento do DNA de células em uma biópsia para avaliar o câncer, ou para determinar a "identidade genética" de fragmentos de ossos em escavações arqueológicas, determinando, por exemplo, se são ossos humanos ou animais.

A rigor, o pequeno aparelho pode fazer muito mais.

Imagine, por exemplo, os evasivos diagnósticos das "viroses" sendo substituídos por avaliações precisas.

Ou a identificação das bactérias presentes em uma infecção, possibilitando o uso de antibióticos de ação dirigida, ajudando a evitar o desenvolvimento da resistência bacteriana aos antibióticos de amplo espectro.

Bateria de ar-lítio: carros elétricos com autonomia de 800 km

Bateria de ar-lítio: carros elétricos com autonomia de 800 km:

Cientistas da IBM afirmam ter resolvido um problema fundamental que poderá levar à criação de uma bateria capaz de dar a um carro elétrico uma autonomia de 800 quilômetros

Ansiedade de motorista

Um dos maiores entraves à popularização dos veículos elétricos é a chamada "ansiedade da autonomia".Os motoristas parecem morrer de medo de que a carga da bateria não consiga levá-los até seu destino ou trazê-los de volta para casa.Agora, cientistas da IBM afirmam ter resolvido um problema fundamental que poderá levar à criação de uma bateria capaz de dar a um carro elétrico uma autonomia de 800 quilômetros - o dobro da autonomia da maioria dos carros a gasolina ou etanol.As melhores bateriasdisponíveis atualmente são do tipo íons de lítio, que são boas para telefones celulares, razoavelmente boas para notebooks, mas insuficientes para veículos elétricos, que não conseguem superar os 200 km de autonomia.

Bateria de ar-lítio

Um novo tipo de bateria, chamada bateria de ar-lítio, é muito mais interessante porque sua densidade teórica de energia é 1.000 vezes maior do que as baterias de íons de lítio, o que a coloca praticamente em condições de igualdade com a gasolina.Em vez de usar óxidos metálicos no eletrodo positivo, as baterias de ar-lítio usam carbono, que é mais leve e mais barato, e reage com o oxigênio do ar ambiente para produzir uma corrente elétrica.Mas há um problema: as instabilidades químicas limitam a vida útil das baterias de ar-lítio, que suportam poucos ciclos de carga e descarga - algo impraticável para os veículos elétricos.Agora, Winfried Wilcke e seus colegas dos laboratórios da IBM descobriram a causa dessa rápida degradação: o oxigênio do ar reage não apenas com o eletrodo de carbono, mas também com o eletrólito, a solução condutora que transporta os íons de lítio entre os eletrodos.

A bateria ar-lítio tem um potencial teórico mais de 1.000 vezes superior às baterias mais modernas. [Imagem: Winfried Wilcke/IBM]

Essa reação indesejada deteriora o eletrólito, danificando a bateria.

Eletrólito promissor

Os pesquisadores usaram então um supercomputador para modelar essas reações químicas, em busca de eletrólitos alternativos, que não fossem danificados pela reação com o oxigênio."Nós agora descobrimos um [novo eletrólito] que parece muito promissor," contou Wilcke.

A pesquisa ainda não foi publicada, e os pesquisadores se recusam a dar mais detalhes sobre o novo composto, embora contem que o material funcionou como previsto nos modelos computadorizados "em vários protótipos em escala de laboratório".

Segundo Wilcke, a expectativa é que um protótipo em escala real esteja pronto até 2013.

Mas ainda há um grande desafio antes que as baterias de ar-lítio possam cumprir todas as suas promessas: como lidar com a umidade do ar ambiente, já que o lítio pega fogo espontaneamente quando imerso em água.

Circuitos elétricos se autoconsertam com metal líquido:

Auto-reparo elétrico

Engenheiros da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, desenvolveram um mecanismo que permite que circuitos elétricos ou eletrônicos consertem fisicamente a si mesmos em caso de falha.Os circuitos integrados, e os fios que os conectam, estão cada vez menores.Não apenas o tempo, mas também a fadiga térmica, que leva a sucessivas ondas de expansão-contração, faz com que essas conexões metálicas trinquem, inutilizando todo o circuito e, muitas vezes, o equipamento inteiro."Em vez de ter que fabricar circuitos redundantes, ou construir um sistema de diagnóstico, este material foi projetado para cuidar sozinho do problema," diz o professor Jeffrey Moore, um dos idealizadores do sistema de autoconserto.

Restaurando a condutividade

A equipe havia anteriormente desenvolvido um sistema de autocicatrização que imita a pele humana, mas que funciona apenas para polímeros.Agora eles conseguiram expandir a técnica para materiais condutores.Os pesquisadores dispersaram cápsulas com tamanho médio de 10 micrômetros sobre os fios de um circuito eletrônico, que foi sendo gradativamente puxado, forçando a criação de uma trinca.Conforme a trinca se propaga, as microcápsulas se quebram e liberam o metal líquido (uma solução com nanopartículas de índio e gálio) contido em seu interior. O metal preenche a fissura no circuito, restaurando a condutividade elétrica.Esse conceito, de microcápsulas que se rompem, já é largamente utilizado emmateriais autocicatrizantes, inclusive em metais que se curam sozinhos de arranhões, mas sempre com objetivos estruturais - o objetivo aqui é a restauração da condutividade.A quebra do fio interrompeu o circuito por apenas alguns microssegundos, enquanto o metal líquido preenchia a falha.Nos experimentos, 90% das amostras recuperaram 99% de sua capacidade de condução elétrica.

Aplicações elétricas

Embora os pesquisadores se refiram a aplicações de sua técnica em circuitos eletrônicos, as cápsulas são grandes demais para os circuitos integrados, cujostransistores e suas interconexões têm dimensões na escala dos nanômetros - 1.000 vezes menores do que as cápsulas usadas.

Mas o enfoque é interessante para circuitos elétricos propriamente ditos, como fiações em satélites artificiais, naves e sondas espaciais, aviões, ou mesmo emautomóveis, onde uma interrupção pode ser catastrófica ou cara demais para ser consertada.

Os eletrodos de baterias são outro campo natural de aplicação da nova tecnologia.

Bibliografia:

Autonomic Restoration of Electrical Conductivity
Benjamin J. Blaiszik, Sharlotte L. B. Kramer, Martha E. Grady, David A. McIlroy, Jeffrey S. Moore, Nancy R. Sottos, Scott R. White
Advanced Materials
20 Dec 2011
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/adma.201102888

Antenas inteligentes prometem nova geração de TVs digitais

Antenas inteligentes prometem nova geração de TVs digitais:

Antenas inteligentes, bem como o uso de uma técnica chamada equalização adaptativa, poderão ser utilizadas para as transmissões de telefonia celular e TV digital, trazendo uma melhor qualidade de recepção e uma maior taxa de transferência de dados mais elevada.

Esta é a conclusão da pesquisa realizada pelo engenheiro eletricista Marcelo Augusto Costa Fernandes, da Unicamp.

Gargalos sem fios

Segundo o pesquisador, os atuais sistemas de comunicação sem fio já estão operando próximas de sua capacidade máxima, e sua expansão vai passar necessariamente pelo uso intensivo de arranjos de antenas inteligentes.