24 de ago. de 2010
Vírus transformam roupas em baterias recarregáveis de última geração
Baterias na roupa
Cientistas do MIT descobriram como usar um vírus comum para desenvolver materiais a serem utilizados em uma nova geração de baterias recarregáveis de íons de lítio de alto desempenho.
A principal vantagem dessa biotecnologia é que as baterias serão flexíveis o suficiente para serem incorporadas na roupa, alimentando equipamentos eletrônicos portáteis e "computadores de vestir".
Segundo Mark Allen, que apresentou o avanço nesta segunda-feira durante a reunião anual da American Chemical Society (ACS), essas "baterias confortáveis" poderão alimentar telefones celulares, tocadores de MP3, GPS e vários outros equipamentos de baixo consumo.
"Nós estamos falando sobre tecidos que também são baterias," disse Allen. "As baterias, uma vez tecidas nas roupas, poderão fornecer energia para uma vasta gama de dispositivos de alta tecnologia, incluindo rádios portáteis, aparelhos de GPS e assistentes pessoais digitais."
Baterias de vírus
As baterias produzem eletricidade convertendo energia química em energia elétrica através de dois eletrodos - um anodo e um catodo - separados por um eletrólito.
O que os pesquisadores fizeram foi desenvolver novos catodos feitos de fluoreto de ferro, um material que poderá em breve permitir a fabricação de baterias leves e flexíveis.
Teoricamente, essas baterias terão perda mínima de potência quando sem uso e suportarão um número de ciclos de carga e descarga muito superior às atuais.
Allen está prosseguindo o trabalho da sua orientadora, Angela Belcher, cujo grupo foi o primeiro a projetar um vírus que serve como uma espécie de molde biológico para a criação dos anodos e catodos para baterias de lítio - veja Baterias feitas com vírus estão a um passo de chegar ao mercado.
O vírus, chamado bacteriófago M13, é um vírus filamentoso, composto de 2.700 cópias de uma proteína externa (pVIII), que é muito fácil de ser modificado genética e quimicamente. O M13 infecta bactérias mas é inofensivo para os seres humanos.
Baterias verdes
"Usar o bacteriófago M13 como um molde é um exemplo de química verde, um método de fabricar baterias que respeita o meio ambiente," disse Allen. "[A técnica] permite o processamento de todos os materiais à temperatura ambiente e na água."
E esses materiais, segundo ele, seriam menos perigosos do que aqueles usados nas atuais baterias de íons de lítio porque eles produzem menos calor, o que reduz os riscos de que peguem fogo - uma boa notícia, uma vez que a ideia é que as pessoas vistam essas baterias.
Segundo Allen, o grupo está nos estágios iniciais dos testes e da fabricação em maior escala das baterias feitas com vírus, incluindo experimentos para a alimentação de aviões robóticos não-tripulados para operações de vigilância.
19 de jul. de 2010
Brasileiros desenvolvem método inédito para reciclagem de plástico
Testes realizados no Laboratório de Modelagem, Simulação e Controle de Processos da instituição mostraram que é possível criar resinas plásticas produzidas a partir do reaproveitamento de até 40% de material plástico já utilizado.
Polimerização em suspensão
O método escolhido pela equipe foi a reciclagem com produção in situ, que possibilita incorporar materiais plásticos usados a plásticos virgens no próprio ambiente da reação química.
Por meio da polimerização em suspensão, foram realizadas misturas moleculares de poliestireno reciclado e de poliestireno virgem, usando copos descartáveis.
"A técnica é simples. Basicamente dissolvemos o plástico usado numa solução com reagentes e depois adicionamos o material direto no reator para fazer mais plástico", diz o professor José Carlos Pinto, responsável pelo projeto.
Ao contrário de outras técnicas de reciclagem, como a mecânica, esse método mantém a qualidade do produto final, pois a adição de plásticos reciclados não interfere no andamento da reação química de polimerização.
"O plástico usado foi reincorporado como matéria-prima do processo sem grandes transformações químicas. As propriedades finais do produto são similares às propriedades dos polímeros não-reciclados", assinala.
Reciclagem de isopor
Além de copos descartáveis, a técnica pode ser empregada com outras famílias de materiais à base de poliestireno, de poliacrilatos, de polimetacrilatos e de poliacetatos, como aqueles utilizados para fabricar capas de CD, isopor, interiores de geladeira e carcaças de televisão, entre outros produtos.
"O próximo passo é testar a técnica com cargas de isopor recicladas. O isopor não é biodegradável, mas pode ser facilmente reciclado e utilizado para fabricar isopor novo", adianta José Carlos.
A Coppe já encaminhou ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) a solicitação de patente para a nova técnica, que poderia ser facilmente incorporada ao setor produtivo para uso em escala industrial, devido ao seu baixo custo. "Para as fábricas se adaptarem a essa tecnologia, precisariam apenas fazer pequenos ajustes, como adicionar na linha de produção um recipiente para misturar o plástico reciclado com os reagentes", explica.
Impactos da reciclagem do plástico
De acordo com o professor José Carlos Pinto, a reciclagem é a melhor resposta diante do debate sobre usar ou não usar o plástico. "A questão maior não é se devemos usar ou não o plástico, mas o que devemos fazer com ele depois do seu ciclo de uso", destaca o engenheiro químico, lembrando que o plástico deve ser tratado como uma matéria-prima potencialmente reutilizável, e não como lixo.
O professor ressalta os impactos ambientais positivos da transformação de plástico em plástico. "A reciclagem contribui para reduzir a quantidade de material descartado no meio ambiente, pois o utiliza como matéria-prima para produzir novos materiais plásticos. Ao ser reciclado, se economiza o petróleo que seria utilizado para fazer plástico novo e isso certamente contribui para a redução da emissão de carbono na atmosfera", diz.
A reciclagem do plástico também pode resultar em consideráveis impactos econômicos e sociais. "A reciclagem pode estimular a valorização econômica dos resíduos plásticos. Eles têm baixo valor agregado, apesar de serem derivados do petróleo, e por isso são facilmente descartados pela população", avalia. "Ela também pode gerar empregos por incentivar a coleta seletiva de plástico por cooperativas de catadores de lixo".
Plásticos
Plásticos são materiais formados pela união de grandes cadeias moleculares chamadas polímeros, que por sua vez são formadas por moléculas menores, chamadas monômeros.
Estima-se que no Brasil pelo menos 2,2 milhões de toneladas de plástico pós-consumo (descartados após o uso) se acumulam anualmente, segundo dados da Plastivida Instituto Sócio-Ambiental dos Plásticos - entidade que representa institucionalmente a cadeia produtiva do setor para divulgar a importância dos plásticos na vida moderna e promover sua utilização ambientalmente correta.
18 de jun. de 2010
Programa avalia desempenho de jogadores de futebol
Nota dos craques
Como a maioria dos torcedores, você acha que os melhores jogadores de futebol são os do seu time? E você sempre encontra razões para acreditar que o craque do time rival não é assim tão bom?
Agora você não precisará mais depender da opinião dos comentaristas e especialistas, eles próprios quase sempre torcedores e com suas próprias preferências, para aferir a sua própria.
Cientistas da Universidade de Northwestern, nos Estados Unidos, desenvolveram um programa de computador que mostrou-se capaz de fazer medições objetivas - não dependentes de opiniões - sobre o desempenho dos jogadores de futebol.
Estatísticas do futebol
O programa foi criado por Luis Amaral, um português que, apesar de ser professor de engenharia química e biológica, também é fã de futebol e sabe muito de estatística e programação de computadores.
Segundo ele, enquanto o basquete e o beisebol contam com uma enormidade de dados estatísticos para avaliar o desempenho individual dos jogadores, o futebol não dispõe desses facilitadores.
Para resolver o problema, Amaral e sua equipe debruçaram-se sobre todas as informações coletadas, partida por partida, durante a EuroCopa 2008.
Os dados foram revirados, cruzados e analisados, sempre comparados com os resultados efetivos tanto dos jogadores - gols, passos certos etc. - quanto do time - vitórias.
O mérito não está, obviamente, nos dados brutos, mas na metodologia utilizada para cruzá-los e identificar aqueles que dão informações significativas.
Notas por desempenho
O resultado do programa sai na forma de escores que colocam os diversos jogadores em termos de desempenho individual por posição. A técnica utilizada foi objetivo de um artigo publicado no último exemplar da revista científica PLoS One.
Mas faltava aferir os resultados do programa: até que ponto os escores baseados em estatísticas representam de fato o desempenho dos jogadores?
Para isso, os pesquisadores compararam seus resultados com a opinião demonstrada pelos especialistas - a imprensa especializada na cobertura do futebol e profissionais ligados ao esporte.
Os resultados do programa ficaram muitíssimo próximos das opiniões dos repórteres esportivos que cobriram os jogos, assim como de um grupo de especialistas, técnicos e dirigentes dos clubes que escolheram, subjetivamente, os jogadores que consideravam terem sido os melhores em cada partida e no torneio como um todo.
Desempenho de funcionários
Amaral afirma que esse tipo de análise pode ser usado fora do mundo do futebol. Por exemplo, as empresas poderiam usar o método para medir o desempenho dos funcionários que trabalham juntos em um projeto em equipe.
O trabalho com os dados do futebol é parte de um esforço maior para desenvolver métodos estatísticos transparentes e significativos para avaliar a produtividade de cientistas e instituições de pesquisas, assim como o impacto do seu trabalho.
30 de mai. de 2010
Mensagem para os namorados e os que procuram um amor.
Onde o amor nao se contenta e nem se limita ao infinito
28 de mai. de 2010
Erros de Einstein
Em 1905, Albert Einstein não publicou apenas a sua Teoria da Relatividade Restrita.
Em um artigo que já bastaria para tê-lo colocado na história da física, ele estudou o chamado movimento Browniano, afirmando ser impossível observar a velocidade instantânea de partículas muito pequenas porque elas se agitam e vibram o tempo todo.
Mas uma equipe de cientistas da Universidade do Texas, nos Estados Unidos, afirma ter provado que Einstein estava errado nessa afirmação - não em sua teoria, mas em sua afirmação de que o experimento não poderia ser realizado.
Aparentemente, Einstein era melhor físico do que profeta.
Medição do movimento Browniano
"Esta é a primeira observação da velocidade instantânea de uma partícula Browniana," afirma Mark Raizen, coordenador da equipe. "Era uma previsão de Einstein que se manteve sem verificação por 100 anos. Ele propôs um teste para observar a velocidade em 1907, mas afirmou que o experimento não poderia ser realizado."
Certamente isso era verdade em 1907. Vale lembrar que as suas teorias já eram inovadoras e bem fundamentadas o bastante para fazer com que os físicos aceitassem definitivamente a existência de átomos e moléculas, algo extremamente controverso na época.
Se propor que essas partículas poderiam ser observadas diretamente no futuro já poderia ser considerado algo próximo a uma alucinação - os céticos da época eram muito tenazes em suas oposições - Einstein teria sido definitivamente internado em um sanatório se tivesse dito que partículas de vidro um dia poderiam ser presas e suspensas no ar por pinças ópticas.
Mas foi justamente isso o que os pesquisadores fizeram agora.
Levitação de partículas
Usando dois feixes de laser para segurar as partículas no ar, os cientistas usaram uma placa - um transdutor - para gerar vibrações ultrassônicas e sacudi-las de forma aleatória e em alta velocidade, simulando a vibração das moléculas.
O ar é um meio menos denso do que um líquido, o que torna as colisões entre as partículas menos frequentes e, portanto, suas variações de direção demoram mais para ocorrer.
Isso permitiu que as variações impostas pelo movimento da partícula na luz do laser pudessem ser medidas com precisão a cada 5 microssegundos.
Teorema da Equipartição
As medições foram suficientes para demonstrar que o chamado Teorema da Equipartição permanece válido para a previsão do movimento browniano de uma partícula. Este teorema é um dos fundamentos básicos da chamada mecânica estatística.
Em seu trabalho de 1907, Einstein previu que a energia cinética de uma partícula é proporcional à temperatura do seu meio - o Teorema da Equipartição - e não de sua massa ou tamanho.
Foi a verificação experimental dessa ideia que ele afirmou ser "impossível", porque o número imenso de colisões que as partículas brownianas sofrem faz com que sua direção e velocidade mudem rápido demais.
Novos problemas e novas soluções
Os cientistas afirmam que o experimento abre o caminho para que as partículas em movimento possam ser levadas até próximo ao seu estado quântico, que poderá ser observado diretamente.
"Nós agora observamos a velocidade instantânea de uma partícula Browniana," diz Raizen. "Em certo sentido, estamos fechando uma porta sobre esse problema na física. Mas nós estamos de fato abrindo uma outra porta muito mais larga para futuros testes do Teorema da Equipartição em nível quântico."
O cientista acredita que, no nível quântico, o Teorema da Equipartição falhará, levando a novos problemas e à busca de outras soluções para a mecânica quântica das partículas muito pequenas, mas compostas de muitos átomos.
Cientista diz ter sido infectado com vírus de computador
26 de mai. de 2010
USP cria braço robótico para tetraplégicos
21 de mai. de 2010
Chips de DNA podem dar nova vida aos "cérebros eletrônicos"
Automontagem
Em um único dia, um pesquisador solitário em um laboratório é capaz de fabricar circuitos lógicos simples em quantidade superior a toda a produção mundial de chips de silício em um mês.
Isto é o que garante o professor Chris Dwyer, da Universidade de Duke, nos Estados Unidos, que está utilizando porções de moléculas de DNA para criar minúsculas estruturas capazes de executar operações lógicas.
Com a vantagem de que esses chips biológicos podem ser fabricados aos bilhões, de forma totalmente homogênea e sem precisar de máquinas e nem de salas ultralimpas - eles se montam sozinhos.
Chips de DNA
O engenheiro acredita que a próxima geração desses circuitos lógicos, que ainda estão em desenvolvimento, poderá equipar computadores que poderão ser produzidos a baixo custo em quantidades quase ilimitadas.
Parece que outros cientistas concordam com ele, já que a pesquisa mereceu a capa do último exemplar da revista Small, especializada em nanotecnologia.
Para isso, será necessário substituir os tradicionais transistores de silício por blocos de moléculas de DNA, que se juntam sozinhas para formar estruturas complexas, parecidas com os biscoitos waffle.
Para tornar essas bioestruturas capazes de fazer cálculos, é necessário adicionar diferentes tipos de moléculas sensíveis à luz, conhecidas como cromóforos.
Usando uma fonte de luz externa para ativar seletivamente essas moléculas, é possível criar chaves e portas lógicas, os elementos básicos dos chips.
Processamento molecular
"Quando a luz incide sobre os cromóforos, eles a absorvem, excitando os elétrons," explica Dwyer. "A energia liberada passa para um tipo diferente de cromóforo próximo, que absorve a energia e emite luz em um comprimento de onda diferente. Essa diferença de frequência significa que a luz que sai pode ser facilmente diferenciada da luz de entrada, usando um detector."
Em vez dos circuitos convencionais, acionados por corrente elétrica, pode-se utilizar a luz para estimular respostas rápidas dessas chaves de DNA, que poderão alternar entre 0s e 1s muito mais rapidamente do que os circuitos eletrônicos.
"Esta é a primeira demonstração desse capacidade de detecção e processamento ativo e rápido em nível molecular," assegura Dwyer. "A tecnologia convencional chegou aos seus limites físicos. A capacidade de produção virtualmente ilimitada e com baixo custo desses circuitos minúsculos parece-me ser o próximo passo lógico."
Quebra-cabeças
O DNA é uma molécula bem conhecida pelos cientistas, constituída de pares de bases de nucleotídeos complementares que têm uma afinidade entre si. Trechos customizados de DNA podem ser sintetizados a custo muito baixo, colocando os pares em qualquer ordem.
Em seus experimentos, os pesquisadores se aproveitaram da capacidade natural do DNA para se ligar em áreas correspondentes e específicas de outros trechos de DNA.
"É como pegar as peças de um quebra-cabeça, jogá-los em uma caixa e, conforme você sacode a caixa, as peças gradualmente encontram os seus vizinhos para formar o quebra-cabeça," disse Dwyer. "O que fizemos foi pegar bilhões dessas peças e juntá-las para formar bilhões de cópias do mesmo quebra-cabeça."
Detectar biomarcadores
Além de sua utilização na computação, Dwyer afirma que estas nanoestruturas são basicamente sensores, o que abre a possibilidade de várias aplicações biomédicas.
Minúsculas nanoestruturas poderiam, por exemplo, ser construídas para responder a diferentes proteínas específicas, indicadoras de doenças. Os sensores poderiam ser usados para detectar esses biomarcadores presentes em uma única gota de sangue.
18 de mai. de 2010
Batido recorde mundial do menor tempo já medido
A decomposição do tempo
Acostumados com relógios por todos os lados, parece ser difícil para uma pessoa do século 21 entender porque, há apenas algumas centenas de anos, acreditava-se que o tempo era uma entidade por si só, coesa, impossível de ser decomposta em unidades menores, com a distância ou a temperatura.
O surgimento da ciência moderna, com a necessidade de tudo medir e de tudo aferir, devidamente acompanhada de réguas, barômetros e, finalmente, relógios, jogou esse pressuposto por terra, mostrando que o tempo também podia ser quebrado em unidades menores e medido com precisão.
Recorde do menor tempo
Agora, cientistas alemães levaram essa precisão a um limite inimaginável eventualmente até pelos cidadãos do século 21.
Günter Steinmeyer e seus colegas do Instituto Max Born demonstraram a capacidade de medir o tempo com uma incerteza de 12 attossegundos. Um attossegundo equivale a 10-18segundos, ou 0,000000000000000001 segundo.
Um piscar de olhos é literalmente uma eternidade para eventos que acontecem nessa escala temporal - 1 attossegundo está para 1 segundo assim como 1 segundo está para a idade do Universo.
Este é o novo recorde mundial para o menor intervalo de tempo já medido.
Escala atômica do tempo
Equivalente a 1/200 do comprimento de onda da luz, a medição representa a metade da escala atômica de tempo, que é de 24 attossegundos.
A escala atômica de tempo marca os processos mais rápidos que ocorrem na camada externa de um átomo, significando que o aumento agora alcançado na precisão da medição de intervalos deverá impactar positivamente na pesquisa dos processos mais rápidos que ocorrem na natureza.
A capacidade para medir tempos cada vez menores tem grande importância prática nos laboratórios, permitindo a observação dos passos intermediários das reações químicas importantes, como a fotossíntese, e para a codificação de um volume maior de informações em um único pulso de luz.
Pulsos ultracurtos de luz
A luz é uma onda eletromagnética de frequência muito alta. Na faixa do visível, uma única oscilação pode durar entre 1.200 e 2.500 attossegundos. Usando laser, contudo, é possível gerar pulsos ultracurtos, contendo algumas poucas dessas oscilações.
Entra em cena, então, um outro feito de uma outra equipe, também da Alemanha.
Guenther Krauss e seus colegas da Universidade de Konstanz criaram um pulso de luz de apenas 4,3 femtossegundos de duração na faixa do infravermelho - 1 femtossegundo equivale a 1.000 attossegundos.
Enquanto a primeira equipe precisou estabilizar a duração dos seus pulsos de luz para conseguir fazer medições com precisão de attossegundos, o Dr. Krauss afirma que sua equipe já está se aproximando da meta de fazer pulsos individuais nessa escala, o que deverá baixar ainda mais o recorde de tempo mais curto já medido.
Internet e reações químicas
Um pulso de luz normalmente é formado por muitos ciclos de campos elétricos e magnéticos variando suavemente ao longo de uma faixa de frequências.
Usando fibras ópticas especiais, prismas e outros elementos de uma óptica bastante complexa, é possível comprimir um pulso de luz para que ele tenha durações temporais muito curtas - eventualmente chegando a um único ciclo, com somente um comprimento de onda completo.
Uma das razões para se fazer isso é que mais dados podem ser codificados em um sinal com um intervalo de tempo dado. Por exemplo, com pulsos de luz tão curtos quanto os obtidos agora, a taxa de transmissão de dados via internet poderia alcançar 100 terabits por segundo.
Outra aplicação importante dos pulsos ultracurtos de luz é que eles podem servir como uma luz estroboscópica para fazer filmagens de eventos de duração muito curta, como o movimento e as interações das moléculas durante as reações químicas.
13 de mai. de 2010
Pesquisadores criam som automotivo sem visor e sem botões
Central Bluetooth
Um produto desenvolvido com o apoio do Programa FAPESP Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) poderá contribuir para reduzir o furto de aparelhos de som para automóveis.
Lançado em abril no Salão do Carro e Acessórios, em São Paulo, o Moovi é um sistema de áudio que não tem visor nem botões, por isso pode ficar oculto em qualquer lugar do veículo.
Trata-se de uma central que recebe sinais digitais gerados por um tocador de MP3 ou celular, por meio da tecnologia Bluetooth.
O aparelho é ligado às caixas acústicas do veículo por conexões convencionais de cabos. Celulares equipados com tecnologia Bluetooth de transmissão de dados podem reproduzir músicas arquivadas no aparelho e ainda atender ligações em viva-voz por meio do equipamento.
Som automotivo sem interferências
O Moovi começou a ser desenvolvido em 2007 com o projeto "Desenvolvimento de um transmissor e receptor digital sem fio para uso automotivo", que deu origem à empresa Noxt, atualmente incubada no Parque Tecnológico de São José dos Campos.
"Uma das principais vantagens do equipamento é a utilização do Bluetooth, que permite a reprodução de som com qualidade", disse Daniel Kunzler Souza do Carmo, diretor executivo da Noxt. "Além disso, o sinal digital não está sujeito às interferências sofridas por aparelhos que fazem a transmissão por ondas FM."
Tecnologia Bluetooth
Por estar presente em vários modelos de aparelhos celulares e em computadores portáteis, a tecnologia Bluetooth permite que esses equipamentos possam se conectar diretamente com a central de som.
No entanto, tocadores de áudio MP3 com Bluetooth são raros, o que levou os desenvolvedores da Noxt a criar um transmissor digital que pudesse ser acoplado em qualquer aparelho com saída de som.
O transmissor Bluetooth vem com um plugue do tipo P2 para se conectar às saídas de áudio dos tocadores de MP3, tocadores de DVD portáteis e qualquer aparelho que possua essa entrada para fones ou caixas de som - como telefones celulares sem Bluetooth.
Variações sobre o mesmo tema
Com o lançamento, a Noxt montou um catálogo com 18 produtos, 12 dos quais são equipamentos com a tecnologia desenvolvida no PIPE. "São combinações ou variações de quatro equipamentos: um transmissor universal, o Moovi, um transmissor exclusivo para produtos Apple, o iMoovi, um receptor amplificado e um receptor não amplificado, o Moovi Lite", disse Carmo.
O receptor de sinal não amplificado foi pensado para os automóveis que já contam com sistema de som ou para quem quiser instalar um amplificador mais potente. Ele é menor e pode ser conectado aos amplificadores automotivos convencionais ou a tocadores de CD com entrada auxiliar.
Central digital doméstica
O sistema automotivo gerou uma versão para ser utilizada em sistemas domésticos. Qualquer aparelho de som com entrada auxiliar pode ser conectado por um cabo RCA à unidade de recepção do Moovi ou Moovi Lite.
"Esse ramo doméstico foi detectado por meio de um estudo de mercado promovido dentro do PIPE", disse Carmo, que considera a versão doméstica do equipamento um fruto inesperado do projeto de pesquisa.
"A sonorização de ambientes é um mercado menor, mas que permite ter maiores margens de lucro", disse. Segundo ele, o comércio de aparelhos desse gênero para residências não chega perto do mercado nacional de autorrádios, que comercializa cerca de 2,5 milhões de aparelhos por ano.
Como os modelos automotivos, o Moovi para residências tem uma versão sem amplificação para ser conectado às entradas auxiliares de aparelhos de som e um modelo amplificado para ser ligado diretamente às caixas acústicas. Músicas ou filmes em um notebook que possua tecnologia Bluetooth podem ser ouvidos por meio desses equipamentos.
Patentes
O projeto ainda gerou quatro depósitos de patentes referentes aos sistemas de reprodução de som, de transmissão do sinal digital, de transmissão por radiofrequência e de reprodução de áudio e vídeo e recepção móvel de TV digital.
Carmo afirma que o sistema ainda não tem similar no Brasil nem no exterior. "Trata-se de uma tecnologia voltada para evitar o furto de autorrádios, uma necessidade infelizmente comum no Brasil", disse.
4 de mai. de 2010
Cientistas fazem foto 3D da camada de valência de uma molécula
Nuvem de valência
Como todo estudante do ensino médio sabe, a química entre os átomos e as moléculas é fortemente determinada pela sua camada externa de elétrons, a chamada camada de valência.
O que poucos deles sabem é que as camadas dos elétrons são melhor representadas por nuvens de elétrons, e não por elétrons-partículas, como mostrado no conhecido modelo de Bohr, no qual um átomo é desenhado como se fosse um sistema solar, com os elétrons girando em órbitas bem definidas ao redor do núcleo.
Imagem 3D da camada de valência
Agora, uma equipe de cientistas japoneses desenvolveu uma técnica que é capaz de detectar a forma tridimensional e a dinâmica de uma nuvem de elétrons - mais especificamente, da camada de valência de uma molécula.
"A forma de uma nuvem de elétrons está no cerne das interações intermoleculares que levam a todas as maravilhas da química," comenta Toshinori Suzuki, do Instituto Riken, que liderou a equipe que reuniu cientistas de três instituições do Japão.
Medir a dinâmica de uma nuvem de elétrons é difícil porque as moléculas nos gases e nos líquidos sempre se movimentam aleatoriamente, o que torna difícil tirar uma foto instantânea do movimento médio de um grande número de moléculas.
Entretanto, a excitação do óxido nítrico (NO) por um feixe de laser polarizado consegue alinhar as moléculas ao longo de um eixo, permitindo a medição precisa de sua nuvem eletrônica externa, justamente a mais interessante para os químicos.
Nuvem de elétrons
Para detectar a forma da nuvem eletrônica externa de uma molécula de NO, alinhadas pelo primeiro pulso de laser, Suzuki e seus colegas liberaram os elétrons da última camada usando um segundo pulso de laser.
Eles então aplicaram um campo elétrico para acelerar e projetar a nuvem de elétrons que se expandia em uma tela fluorescente, onde ela pode ser visualizada como uma representação direta da distribuição eletrônica original.
Os pesquisadores então usaram algoritmos de computador, semelhantes aos utilizados na tomografia computadorizada, para construir uma imagem tridimensional da nuvem de elétrons a partir da representação bidimensional criada na tela fluorescente.
Eliminando os borramentos
Segundo Suzuki, princípios fundamentais da mecânica quântica limitam o grau em que as moléculas podem ser alinhadas pelo pulso de laser. Isto significa que a imagem tridimensional resultante é sempre um tanto borrada. Remover esta indefinição na imagem final foi, segundo ele, a parte mais difícil do processo.
Para gerar uma imagem ainda mais precisa, os cientistas analisaram como a imagem tridimensional muda quando as moléculas saem do alinhamento. Ao corrigir estes efeitos de desalinhamento eles conseguiram melhorar ainda mais a nitidez da imagem.
Danos ao DNA
O algoritmo desenvolvido pela equipe é capaz de visualizar a nuvem eletrônica externa de uma molécula em repouso, mas o desafio agora é mapear as rápidas mudanças que ocorrem durante as reações químicas.
"A molécula de NO foi apenas um teste," explica Suzuki. "Nosso alvo principal são as moléculas mais complexas e suas reações químicas em resposta à incidência de luz de cores diferentes."
A visão de futuro dos pesquisadores é utilizar a técnica para estudar o mecanismo de danos ao DNA induzidos pela radiação, a partir de observações em tempo real dos movimentos dos elétrons em suas moléculas constituintes
28 de abr. de 2010
Começa na Europa maior estudo sobre como celulares afetam a saúde
Enxaquecas, câncer, leucemia, esclerose múltipla e problemas mentais podem ser causados por celulares
Existe uma eterna polêmica sobre os verdadeiros males que a radiação de um telefone celular pode causar à saúde, porém, faltava uma pesquisa que estudasse o assunto com profundidade o assunto. Ela finalmente foi iniciada nesta semana simultaneamente em cinco países diferentes da Europa, mas deve durar mais de uma década para ser finalizada.
O Cosmos (Cohort Study on Mobile Communications) é um projeto fundado MTHR (Mobile Telecommunications Health Research Programme) europeu que promete fazer o estudo definitivo sobre o que é verdade e o que é mito sobre a influência da radiação de celulares na saúde humana. O projeto vai estudar 250 mil pessoas entre 18 e 69 anos na Inglaterra, Finlândia, Holanda, Suécia e Dinamarca.
O último estudo mais profundo sobre o tema foi feito há 10 anos, pelo IEGMP (Independent Expert Group on Mobile Phones), mas que não chegou a nenhuma dedução conclusiva sobre como um celular pode afetar o coração e o cérebro de usuário. No entanto, tanto aquele quanto outros estudos posteriores menores, indicam que há sim evidências de possíveis problemas, mas os resultados não são conclusivos.
"O Cosmos vai preencher um importante vácuo nos estudos da relaçoa dos celulares com a saúde humana", disse o professor Paul Elliott, da Universidade Imperial, de Londres, que coordena os estudos na Grã-Bretanha. "Vamos estudar um número muito grande de pessoas pela Europa por um longo período de tempo para poder ter um panorama completo sobre o tema."
Os estudos vão focar na ligação do uso de celulares com dores de cabeça, enxaquecas, depressão, câncer, leucemia, esclerose múltipla, doenças neuro-motoras e problemas mentais.
"Até o momento, não temos evidências científicas conclusivas sobre câncer causado pela radiação de celulares. Porém, a falta de evidências não significa que essa possibilidade não exista", explica o professor Lawrie Challis, da diretoria do MTHR. "Como muitos tipos de câncer levam mais de 10 anos para apresentarem os primeiros sintomas, fica difícil concluir algo sem um estudo de longo termo como o Cosmos, pois ninguém fica tanto tempo assim com o mesmo celular."
24 de abr. de 2010
Teoria de Einstein derruba dois competidores
13 de abr. de 2010
Ceteb o final...click aqui para ver mais fotos.
Tive momentos alegres, tristes, conquistei amores... pessoas q eu ñ gostava e que hj no final do curso adoro, pessoas q eu já adorava amo mais... Ruan q partiu e foi morar com deus, tenho a certeza q ele estaria junto a nós, compartilhando essa felicidade... enfim desejo a todos sucesso nesta caminhada. Técnicos em Automação Industrial 2010
9 de abr. de 2010
Cientistas criam um "buraco negro" atômico
Menor acelerador de partículas do mundo
Pense nesse experimento como o menor acelerador de partículas do mundo: átomos espiralam ao longo de um nanotubo de carbono eletricamente carregado, sofrendo uma aceleração dramática, até desintegrarem-se violentamente.
Os físicos da Universidade de Harvard que descobriram o fenômeno afirmam que, além de serem promissores para a área da eletrônica e, eventualmente até mesmo para a construção de um elevador espacial, os nanotubos de carbono podem também ser a base para a geração de buracos negros microscópios.
Eles descobriram que um nanotubo de carbono, eletricamente carregado, pode fazer átomos super frios entrarem em um movimento espiral ao seu redor, acelerando velozmente até se desintegrarem, sem precisarem se chocar uns com os outros.
Buraco negro atômico
O experimento, o primeiro a demonstrar alguma coisa semelhante a um buraco negro em escala atômica, ganhou a capa da última edição da revista Physical Review Letters, a mais importante revista científica de física do mundo.
"Em uma escala de nanômetros, nós criamos uma atração inexorável e destrutiva semelhante à que os buracos negros exercem sobre a matéria em escalas cósmicas," diz Lene Vestergaard Hau, coautora da pesquisa.
A Dra. Lene Hau ficou famosa mundialmente ao criar os primeiros experimentos capazes de parar a luz. Suas experiências também serviram de base para que outros cientistas capturassem o "nada", ou pelo menos o que os físicos chamam de vácuo condensado.
"Além de ser extremamente importante para os cientistas, esta é a primeira fusão entre a física dos átomos frios e a nanociência, abrindo as portas a uma nova geração de experiências de átomos frios e dispositivos em nanoescala," vislumbra ela.
Nanofio de carbono
O nanotubo de carbono de parede única - sua parede é formada por uma única camada de átomos de carbono - foi fabricado sobre uma abertura de 10 micrômetros de largura de um chip de silício por meio de um processo chamado deposição química a vapor.
O chip fornece tanto a sustentação mecânica quanto os eletrodos por meio dos quais o nanotubo de carbono pode ser energizado.
Desta forma, embora seja oco, neste experimento o nanotubo funcionou como um nanofio de carbono, sendo que os átomos não tinham uma rota pela qual pudessem "mergulhar" diretamente por seu interior.
"Do ponto de vista do átomo, o nanotubo é infinitamente longo e fino, gerando um efeito singular sobre o átomo", diz Hau.
Acelerando átomos
Hau e seus colegas usaram raios laser para resfriar nuvens contendo um milhão de átomos de rubídio até uma fração de grau acima do zero absoluto.
Em seguida, elas arremessaram essa nuvem atômica - que tem um comprimento na faixa de milímetros - em direção ao nanotubo de carbono suspenso, que estava localizado a cerca de dois centímetros de distância e carregado com centenas de volts.
A grande maioria dos átomos passou direto pelo nanofio, mas aqueles que se aproximaram a cerca de um micrômetro dele foram inevitavelmente atraídos, entrando em um movimento em espiral ao seu redor e alcançando altíssimas velocidades, acelerados pela tensão do nanotubo.
Apenas cerca de 10 átomos de cada nuvem de um milhão deles espiralou pelo nanotubo.
"De uma velocidade inicial de cerca de 5 metros por segundo, os átomos frios atingiram velocidades de aproximadamente 1.200 metros por segundo, ou quase 4.500 quilômetros por hora, à medida que giravam ao redor do nanotubo," diz Anne Goodsell, coautora da pesquisa.
"Como parte dessa tremenda aceleração, a temperatura correspondente à energia cinética dos átomos passou de 0,1 Kelvin para milhares de graus Kelvin em menos de um microssegundo," complementa Goodsell.
3 de abr. de 2010
Laser faz água vencer a gravidade e subir pelas paredes
Laser pulsado
Pesquisadores da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, descobriram uma maneira de fazer um fluxo de líquido subir verticalmente por uma parede de silício, vencendo a força da gravidade, sem usar bombas ou outros dispositivos mecânicos.
O segredo dessa quase mágica está em um raio laser pulsado, um tipo de laser que gera pulsos muito curtos, mas muito potentes, de luz, ao contrário dos lasers tradicionais, que geram luz continuamente.
O laser é utilizado para criar nanoestruturas na superfície de uma pastilha de silício. Dispostas em linha e cuidadosamente projetadas, essas estruturas criam verdadeiras estradas que exercem uma força de atração incrivelmente alta sobre gotas de água.
Água que sobe pelas paredes
Embora pareça que as gotas de água estejam subindo pela placa de silício como se estivessem sendo sugadas por um canudo, não há qualquer pressão mecânica externa empurrando-as ou sugando-as.
O fenômeno ocorre porque as nanoestruturas na superfície do silício tornam o material tão hidrofílico (ou hidrófilo) que sua atração supera a forte atração que as moléculas de água sentem umas pelas outras.
Assim, em vez de simplesmente se juntarem e ficarem quietas, as moléculas de água sobem umas por cima das outras tentando atingir o silício nanoestruturado, puxadas pela sua irresistível atração.
O resultado é que a água sobe chip de silício acima a uma velocidade de 3,5 centímetros por segundo.
Isto pode lembrar um pouco as ideias por trás dos artefatos que buscam obter "energia do nada" - mas, ainda que a água suba, ganhando energia potencial, as ligações químicas que mantêm a água presa ao silício exigem uma energia menor do que a energia que mantém as moléculas de água unidas umas às outras.
Resfriamento de processadores
Dispostas em linha e cuidadosamente projetadas, essas estruturas criam verdadeiras estradas que exercem uma força de atração incrivelmente alta sobre gotas de água. [Imagem: Vorobyev et al./Optics Express]A primeira aplicação da "água que sobe pelas paredes", como vislumbrado pelos cientistas, é no resfriamento dos processadores de computador.
Quase todos os computadores são resfriados com ventiladores. O ar ao redor dos componentes do chip absorve o calor e um ventilador sopra esse ar quente para longe do processador.
Mas líquidos podem absorver muito mais calor do que o ar, o que tem levado à criação de vários sistemas de resfriamento a água para processadores.
E as incisões a laser são tão precisas - virtualmente não-destrutivas - que a superfície de silício parece continuar totalmente lisa, mantendo-se inalterada ao toque, o que abre caminho para seu uso nos chips.
O Dr. Guo afirma que, embora ele ainda não tenha incorporado seu silício nanoestruturado em um protótipo para testar sua capacidade de exaustão, ele acredita que uma pastilha de silício que possa bombear seu próprio líquido refrigerante, dispensando sistemas de bombeamento, poderá contribuir significativamente para viabilizar processadores mais potentes e mais velozes.