Levitação faz cimento virar metal

Fonte : http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=levitacao-faz-cimento-virar-metal-semicondutor&id=010160130604

Levitação faz cimento virar metal

Com informações do ANL - 04/06/2013

O levitador impede que o líquido quente toque em qualquer superfície, deixando-o totalmente livre para formar cristais. [Imagem: ANL]

Metal vítreo

Em um experimento que provavelmente deixaria os alquimistas medievais verdes de inveja, pesquisadores descobriram a fórmula para transformar cimento líquido em metal líquido.

A "mágica" transforma o cimento em um vidro metálico que é semicondutor, pronto para ser usado em filmes finos, revestimentos de proteção, telas e chips de computador.

"Este novo material tem muitas aplicações, incluindo resistores de película fina usados em telas de cristal líquido, basicamente o 'computador' da tela plana na qual você provavelmente está lendo isso agora," disse Chris Benmore, um físico do Laboratório Nacional Argonne, nos Estados Unidos, que trabalhou com uma equipe de cientistas do Japão, Finlândia e Alemanha para descobrir a receita da transformação de cimento em metal.

A descoberta também poderá ter usos em outras áreas, já que um material vítreo-metálico tem propriedades muito interessantes, incluindo melhor resistência àcorrosão do que o metal tradicional, menor fragilidade do que o vidro tradicional, condutividade, baixa perda de energia em campos magnéticos e fluidez, facilitando seu processamento e moldagem.

Captura de elétrons

Anteriormente, a transição para uma forma de vidro metálico só havia sido demonstrada a partir de metais.

O cimento fez o mesmo caminho através de um processo chamado de captura de elétrons, um fenômeno observado anteriormente apenas em soluções de amônia.

Entender como esse processo funciona abre a possibilidade de transformar outros sólidos, normalmente isolantes, em semicondutores a temperatura ambiente.

Entender como esse processo funciona abre a possibilidade de transformar outros sólidos, normalmente isolantes, em semicondutores a temperatura ambiente. [Imagem: Akola et al./PNAS]

"Agora que sabemos as condições necessárias para criar elétrons aprisionados em materiais, nós poderemos desenvolver e testar outros materiais para descobrir se podemos fazê-los conduzir eletricidade dessa maneira." disse Benmore.

Levitador aerodinâmico

A equipe estudou a maienita, um componente do cimento de alumina formado por óxidos de cálcio e alumínio (CaO-Al₂O₃).

Eles fundiram a maienita a 2000º C usando um levitador aerodinâmico com dióxido de carbono. O material foi processado em diferentes atmosferas para controlar a forma como o oxigênio se liga no vidro resultante.

O levitador impede que o líquido quente toque em qualquer superfície, deixando-o totalmente livre para formar cristais.

Isso faz com que o líquido se resfrie em um estado vítreo, que pode prender os elétrons da maneira necessária para a condução eletrônica.

Bibliografia:

Network topology for the formation of solvated electrons in binary CaO-Al2O3 composition glasses
Jaakko Akola, Shinji Kohara, Koji Ohara, Akihiko Fujiwara, Yasuhiro Watanabe, Atsunobu Masuno, Takeshi Usuki, Takashi Kubo, Atsushi Nakahira, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga, J. K. Richard Weber, Chris J. Benmore
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1300908110

Transístor orgânico ouve cérebro 10 vezes melhor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/05/2013

Os próprios transistores fazem a amplificação dos sinais neurais, enviando para fora do crânio um sinal muito mais forte e preciso. [Imagem: Khodagholy et al.]

Ouvindo o cérebro

Há poucos dias, pesquisadores apresentaram uma nova tecnologia que permitirá o uso de microLEDs injetáveis para manipular o cérebro com luz.

Agora, uma equipe francesa deu mais um passo rumo à superação dos eletrodos que hoje são espetados no cérebro para ler as atividades neurais ou induzir impulsos elétricos para tratar condições como a epilepsia.

Dion Khodagholy e seus colegas da Escola Superior de Minas de Gardanne criaram os primeiros transistores orgânicos capazes de amplificar e gravar os sinais diretamente do cérebro.

Usar um transístor em lugar de um eletrodo comum é um salto qualitativo sem precedentes.

Os sinais neurais são muito fracos, precisando ser amplificados para serem lidos e registrados pelos computadores ou equipamentos médicos.

Hoje, os eletrodos capturam o sinal e o levam até o lado de fora do crânio, onde são amplificados para serem analisados.

Um dos vários problemas dessa técnica é que a viagem de um sinal tão frágil através dos eletrodos e dos fios até o amplificador gera uma quantidade de ruído muito grande.

Amplificador cerebral

Agora, os próprios transistores poderão fazer a amplificação diretamente no interior do crânio, enviando para fora um sinal muito mais forte e preciso.

O sinal que chega ao equipamento é 10 vezes mais forte do que o sinal de um eletrodo comum.

Os transistores são biocompatíveis e flexíveis o suficiente para acompanhar as curvas do cérebro. Nos experimentos em animais, os cientistas não detectaram sinais de rejeição.

O Dr. George Malliaras, coordenador do estudo, afirma que a inovação deverá dar um novo impulso ao campo da bioeletrônica, que busca fazer o acoplamento entre a eletrônica e o mundo biológico, permitindo, por exemplo, o controle de próteses e outros equipamentos apenas com o pensamento.

Bibliografia:

In vivo recordings of brain activity using organic transistors
Dion Khodagholy, Thomas Doublet, Pascale Quilichini, Moshe Gurfinkel, Pierre Leleux, Antoine Ghestem, Esma Ismailova, Thierry Hervé, Sébastien Sanaur, Christophe Bernard, George G. Malliaras
Nature Communications
Vol.: 4, Article number: 1575
DOI: 10.1038/ncomms2573

Nanoantenas criam pixel inteligente para TVs 3D holográficas

Nanoantenas criam pixel inteligente para TVs 3D holográficas

Pixel inteligente abre caminho para TVs 3D holográficas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/01/2013

As emissões de cada nanoantena são controladas de forma que o padrão de interferência entre os feixes de luz produzam imagens complexas e móveis. [Imagem: Jie Sun]

Antenas de luz

Antenas têm sido usadas para transmitir ondas de rádio, TV e outras frequências há muito tempo.

Mas só recentemente a tecnologia permitiu usar o conceito de antena para a luz - que nada mais é do que radiação eletromagnética com um outro comprimento de onda.

Agora, uma equipe do MIT, nos Estados Unidos, construiu o primeiro conjunto integrado de antenas ópticas, capazes de gerar padrões precisos de luz.

As aplicações são inúmeras, incluindo técnicas avançadas de imageamento médico, capazes de captar detalhes do interior do corpo humano com maior precisão e resolução.

Mas a aplicação mais interessante dessas antenas ópticas integradas em um chip são as TVs 3D holográficas.

"Eu acredito que as telas holográficas 3D não só são possíveis agora, como também [acredito] que agora elas estão ao nosso alcance," disse o professor Michael Watts, coordenador da equipe.

Interferência de ondas

Antenas podem receber e transmitir ondas eletromagnéticas, e antenas ópticas poderão ser usadas para transmitir informações por luz no interior dos chips.

Mas o pesquisador Jie Sun estava interessado em criar uma forma de emitir luz de forma variável e ajustável - algo como uma luz de palco, que se movimenta para realçar pontos diferentes do espetáculo, só que em microescala.

O conceito envolve conectar múltiplas antenas alinhadas em fase para reforçar a emissão em uma dada direção, algo que é feito há muito tempo nos radares e nos radiotelescópios - neste caso, para melhorar a captação das ondas.

Enquanto as antenas dos radares e radiotelescópios são imensas, para trabalhar com a luz é necessário construir antenas com dimensões na faixa dos nanômetros, adequadas ao comprimento de onda óptico.

O grupo fabricou então o primeiro chip integrado para emissão seletiva de luz - um dispositivo conhecido tecnicamente como estrutura com controle de fase (phased arrays).

À esquerda o chip com milhares de antenas ópticas e, à direita, uma microantena individual. [Imagem: Jie Sun]

Pixel holográfico

Sun e seus colegas colocaram 4.096 antenas de luz dentro de um chip que mede 0,5 x 0,5 milímetro.

Cada antena equivale a um sistema de múltiplos pixels, mas com uma diferença crucial em relação aos pixels usados nas telas atuais: em vez de um sistema liga-desliga, as antenas interferem uma com as outras para gerar qualquer padrão de luz.

Controlando independentemente cada antena, torna-se possível fazer com que as ondas individuais se reforcem ou se cancelem, efetivamente movimentando a luz como se fosse um projetor.

Por assim dizer, um "pixel inteligente", capaz de produzir padrões de luz complexos, variáveis e móveis.

TVs 3D holográficas

O pixel holográfico poderá ser usado em qualquer aplicação onde seja necessário dirigir um feixe de luz, como nos radares de luz (LIDAR), no imageamento de tecidos biológicos ou na óptica adaptativa, uma técnica muito usada em astronomia.

"Entretanto, eu acho que a aplicação mais interessante para essas estruturas será nas TVs 3D holográficas," disse Watts, referindo-se a telas cujas imagens variem de acordo com o ângulo com que são olhadas.

"Isto porque nosso chip permite o controle independente da fase e da amplitude da onda de luz emitida, assim como a excitação individual dos emissores nanofotônicos, permitindo gerar hologramas verdadeiramente aleatórios, produzidos pela primeira vez por um único chip," conclui o cientista.

Para isso, contudo, será necessário construir um pixel inteligente na faixa da luz visível - o protótipo funcionou muito bem na faixa do infravermelho próximo.

• Veja o primeiro protótipo de TV holográfica

Bibliografia:

Large-scale nanophotonic phased array
Jie Sun, Erman Timurdogan, Ami Yaacobi, Ehsan Shah Hosseini, Michael R. Watts
Nature
Vol.: 493, 195-199
DOI: 10.1038/nature11727

Primeiro implante de uma prótese robótica controlada pelo pensamento

Primeiro implante de uma prótese robótica controlada pelo pensamento: Já está agendada a primeira cirurgia para implantar em um paciente um braço robótico controlado pelo pensamento.

Muitos cérebros

Já está agendada a primeira cirurgia para implantar em um paciente um braço robótico controlado pelo pensamento.

O implante será feito até Janeiro na Universidade de Chalmers, na Suécia, pelo grupo do Dr. Max Ortiz Catalan.

A cirurgia será um marco longamente esperado de uma área tipicamente multidisciplinar que, além dos cirurgiões, reúne neurologistas, roboticistas, engenheiros de diversas especialidades, programadores de computador e matemáticos.

"Nossa tecnologia ajudará os amputados a controlar um membro artificial de forma muito parecida com o que eles faziam com sua mão ou braço naturais, usando os próprios nervos e músculos remanescentes," disse Catalan.

Prótese com controle neural

Desde os anos 1960 existem próteses controladas pelos impulsos elétricos dos músculos, mas a tecnologia de controle parece não ter progredido desde então.

Isto fez com que recentemente uma associação médica europeia lançou um manifesto afirmando que era inaceitável a qualidade atual das chamadas próteses robóticas:

• Quando os pacientes terão mãos robóticas dignas?

O problema é que existem mãos e braços robóticos muito precisos e avançados, mas é muito difícil controlá-los, o que impede que elas virem próteses de fato e cheguem aos pacientes.

Por isso foi preciso esperar tanto tempo até que fosse possível receber diretamente os impulsos do cérebro.

Biomecatrônica

"Nós desenvolvemos uma nova interface bidirecional com o corpo humano, juntamente com um sistema de controle intuitivo e natural," disse Catalan.

Outra exigência para um funcionamento mais suave das próteses robóticas foi a osseointegração - em vez de ser conectada ao braço por um soquete, a prótese será ligada diretamente aos ossos do paciente por meio de um implante de titânio.

"A osseointegração é vital para o nosso sucesso. Nós agora estamos usando a tecnologia para conseguir um acesso permanente aos eletrodos que serão ligados diretamente aos nervos e músculos," explicou o pesquisador.

Atualmente, os eletrodos que captam os sinais elétricos são postos sobre a pele, o que altera os sinais conforme a pele se move ou o usuário transpira. O resultado é tão ruim que 50% dos pacientes que experimentam as atuais próteses robóticas desistem de usá-las.

O Dr. Max Ortiz Catalan sonha com o dia em que suas próteses biomecatrônicas poderão sair dos laboratórios e se tornar acessíveis a todos os amputados. [Imagem: Oscar Mattsson]

Prótese biônica

Neste experimento pioneiro, os pesquisadores vão implantar os eletrodos diretamente nos nervos e nos músculos remanescentes.

Os impulsos elétricos que vêm pelos nervos do paciente serão capturados por uma interface neural que os enviará através do implante de titânio.

O circuito eletrônico da prótese usará sofisticados algoritmos para interpretar os sinais neurais e transformá-los em comandos para o braço robótico.

Como os eletrodos estarão mais próximos da fonte e o corpo funcionará como proteção, os sinais bioelétricos deverão ser mais estáveis, permitindo que a prótese robótica atende melhor aos comandos.

Isto torna o equipamento verdadeiramente uma prótese biônica.

Linha de chegada

"Testando o método em poucos pacientes, poderemos mostrar que a tecnologia funciona e então espero obter mais subsídios para continuar os estudos clínicos e desenvolver mais a tecnologia. Esta tecnologia poderá, então, tornar-se uma realidade para muitas pessoas.

"Queremos sair do laboratório e nos tornarmos parte da vida diária dos pacientes. Se o primeiras operações neste inverno [europeu] forem bem-sucedidas, seremos o primeiro grupo de pesquisa no mundo a tornar as 'próteses controladas pelo pensamento' uma realidade para os pacientes usarem em suas atividades diárias, e não somente dentro dos laboratórios de pesquisa," concluiu Catalan.

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

Pele artificial cicatriza-se em 30 minutos

Fonte : Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/11/2012

Uma amostra da pele sintética é cortada com um estilete - ela recupera 75% de sua resistência e de sua condutividade elétrica originais em 15 segundos, e volta ao estado original em meia hora. [Imagem: Benjamin Tee/Chao Wang]

Pele para robôs

Primeiro a equipe da Dra. Zhenan Bao, da Universidade de Stanford, criou uma pele artificial com uma sensibilidade superior à da pele humana.

Há cerca de um ano, o material já havia progredido para uma pele artificial super flexível e transparente.

Agora, a pele sintética não apenas é flexível e sensível, como também pode curar-se de um ferimento em poucos minutos.

É claro que não se trata ainda de uma "pele artificial" no sentido médico do termo - ela não tem os atributos necessários para um implante em um paciente humano.

Mas o material sintético já alcançou propriedades tão surpreendentes que poderá ser usado como pele de robôs, no revestimento de próteses robotizadas, ou como sensor nas mais diversas aplicações.

A Dra. Bao chama a nova pele artificial de "o melhor de dois mundos", uma vez que ela reúne a capacidade de autocicatrização, geralmente obtida com polímeros, com a condutividade de um metal, algo essencial para dar-lhe a sensibilidade, mas que também abre caminho para mais aplicações.

"Para interfacear esse tipo de material com o mundo digital, o ideal é ter um material que seja condutor [de eletricidade]," disse a pesquisadora.

Ligações de hidrogênio

Tudo começa com um plástico formado por longas cadeias de moléculas unidas por ligações de hidrogênio - a atração relativamente fraca entre a região positivamente carregada de um átomo e a região de carga negativa de outro.

São essas ligações que permitem que o material adquira a propriedade da autocicatrização. As moléculas podem ser separadas por uma força relativamente pequena, rasgando o material.

Mas, quando elas se reconectam, as ligações se reorganizam e restauram a estrutura do material, que não perde suas características originais, uma grande vantagem em relação a outros materiais igualmente capazes de se autoconsertar.

• Ciência aposta em materiais que se autoconsertam

A sensibilidade da pele artificial - baseada em sua condutividade elétrica - é garantida pela adição de partículas de níquel, que também ajudam a aumentar a resistência do material, para que ele não se rasgue tão facilmente.

Autocicatrização

Para testar a capacidade de se autoconsertar da pele artificial, os pesquisadores foram direto ao ponto, sem rodeios: eles cortaram o material com um estilete.

Não foi necessário medicamento e nem mesmo curativo. Bastou segurar as duas partes juntas para que a pele sintética recuperasse 75% de sua resistência e de sua condutividade elétrica originais.

Esse índice se aproximou dos 100% depois de 30 minutos. Em comparação, ressaltam os pesquisadores, a pele humana leva dias para cicatrizar.

Melhor ainda, a mesma amostra foi cortada e recortada 50 vezes no mesmo ponto, e recuperou suas propriedades iniciais.

Robôs e próteses robotizadas

A Dra. Bao disse que é possível melhorar a pele sintética, já que as partículas de níquel, importantes para tornar o material condutor e resistente, acabam atrapalhando o processo de autoconserto, que não é tão bom quanto ela gostaria.

Apesar disso, Benjamin Tee, que foi o grande idealizador do novo material, afirmou que, neste estágio, ele é sensível o suficiente para detectar um aperto de mão, o que abre o caminho para seu uso na robótica, o que inclui as próteses robotizadas.