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