quarta-feira, 26 de abril de 2017

O padrão perfeito para aprisionar a luz


A superposição das redes - feitas de pontos de materiais dielétricos - cria armadilhas que aprisionam a luz.



Dirigindo a luz

Dois físicos de Cingapura projetaram uma "estrutura ótima" para aprisionar a luz. Técnicas de manipulação da luz - incluindo diminuir sua velocidade, dar-lhe nós ou fazê-la dar marcha-a-ré - tornaram-se parte integrante dos desenvolvimentos no campo das células solares e dos LEDs, e prometem estar presentes nos processadores à base de luz e nas telecomunicações.

Desta forma, uma estrutura simples, otimizada e padronizada para fazer isto pode dar um impulso a uma vasta gama de áreas de pesquisa e desenvolvimento.

Luz presa em loops

Gandhi Alagappin e Png Ching, do Instituto A*STAR, descobriram que a superposição de duas redes similares, mas de periodicidades ligeiramente diferentes, cria uma estrutura que permite controlar e posicionar a luz de acordo com a necessidade do projeto. "Se você criar um padrão de redes mescladas na superfície de um LED, isto ajudará a liberar a luz de forma mais eficiente. Para uma célula solar, contudo, as ranhuras mescladas ajudarão a luz a entrar melhor, para que mais energia possa ser gerada," explicou Gandhi.

A dupla projetou a estrutura fotônica superpondo estruturas de pequenos pontos feitos com materiais dielétricos distribuídos em uma superfície seguindo uma proporção simples - R:R-1. Por exemplo, uma rede é mesclada com outra cujo espaçamento é 4/3 maior, ou 5/4, 6/5 etc. "Isto cria um efeito bidimensional similar às cristas de duas ondas de frequência muito próxima. Onde há antinodos a luz é localizada na forma de um loop," disse Gandhi, acrescentando que isso é diferente da chamada Localização de Anderson, que surge da aleatoriedade de uma estrutura. "Esta é uma forma sistemática de criar um grande número de loops."

Metamaterial fotônico

Além de LEDs e células solares, a capacidade de criar ressonadores nos quais a luz fica aprisionada na superfície de um dispositivo também terá aplicações em componentes de computação quântica baseados em luz, como os defeitos em diamantes conhecidos como vacâncias de nitrogênio.

Mais do que isso, a nova técnica não se limita à luz, permitindo projetar sistemas que possam controlar com precisão a energia das ondas em qualquer região e em qualquer escala - som, térmica, água ou até mesmo ondas de matéria, como nos condensados de Bose-Einstein, usados recentemente para criar objetos com massa negativa.


sábado, 22 de abril de 2017

Produtos a venda

Para não misturar com as postagens do blog eu crie outro blog só para colocar algumas coisas que tenho aqui para venda.

Eu criei uma conta no paypal justamente para dar mais segurança aos compradores, mas o banco que tenho conta eles não trabalham então, enquanto isso só estarei aceitando pagamentos via depósito como fiz recentemente com o Transglobe que coloquei a venda.

Vou deixar os comentários naquele blog sem moderação para que as pessoas possam tirar dúvidas, reclamações, confirmações dos recebimentos ou qualquer outra coisa relacionada ao produto à venda. Comentários com ofensas ou palavrões serão deletados.

Também deixei meu e-mail para contatos em modo privado para qualquer coisa citada acima relacionada com o item a venda, o link para o blog segue abaixo e na lista de blogs que sigo.


Bigigangas do Picco
 

Capacidade de um condensador

A capacidade de um condensador é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade acumulada em cada armadura e inversamente proporcional à tensão que se aplica entre as duas armaduras.



quarta-feira, 19 de abril de 2017

Componente de computador termal funciona a 300º C


Esta é a estrutura completa do diodo térmico, que deixa o calor passar apenas num sentido.


Computador a calor

Mahmoud Elzouka e Sidy Ndao, da Universidade Nebraska-Lincoln, nos EUA, construíram os primeiros componentes de um futuro computador termal. Enquanto um processador eletrônico funciona com base na eletricidade, um processador termal irá funcionar com base na movimentação do calor.

Esse campo de pesquisas é conhecido como fonônica, ou eletrônica do calor. "Nós demonstramos o bloco fundamental do que poderá se tornar o computador termal do futuro, e ele funciona em temperaturas muito altas. Para alguém que também trabalha ativamente no resfriamento eletrônico, isso faz você se perguntar: 'E se todos parássemos de refrigerar a eletrônica?', descreveu Ndao.

Computadores a calor podem ser muito interessantes para quem está interessado em criar equipamentos para perfurações profundas na Terra, explorar energia geotérmica, estudar vulcões, explorar o planeta Vênus ou mesmo reciclar o calor desperdiçado por processos industriais ou domésticos.

Diodo termal

A dupla construiu um diodo termal que opera a temperaturas de até 326° C. Assim como um diodo eletrônico deixa a eletricidade passar apenas num sentido, o que é essencial para construir um transístor, o diodo termal deixa o calor passar num sentido e o bloqueia no outro. Essa capacidade de controlar a direção do fluxo de calor permite que os diodos termais produzam dois níveis distintos de um sinal - duas temperaturas -, formando a base para os níveis lógicos binários "0" e "1".

O componente faz isso controlando a distância entre duas superfícies: um terminal móvel e um terminal estacionário. Os pesquisadores demonstraram que alterar as temperaturas relativas dos dois terminais altera o tamanho da abertura entre eles, o que altera a quantidade de calor transferido, que por sua vez depende da direção do fluxo de calor. Todo o dispositivo consiste em 24 pares de terminais móveis e fixos, juntamente com dois microaquecedores de platina que controlam e medem de forma independente as temperaturas de cada par de terminais. Quando o terminal fixo está mais quente do que o terminal móvel, o intervalo é grande, resultando numa baixa taxa de transferência de calor. Quando o terminal móvel se torna mais quente do que o terminal fixo, o terminal móvel se move mais próximo do terminal fixo e o intervalo diminui, elevando a taxa de transferência de calor. Uma das vantagens é o que o componente usa apenas materiais tradicionais, embora outras equipes já tenham proposto técnicas alternativas, usando metamateriais e escudos contra o calor, para obter o mesmo efeito.

domingo, 16 de abril de 2017

Leis de Kirchhoff

 - Primeira lei de Kirchhoff

Em todo ponto de encontro de vários condutores, a soma das correntes que a ele chegam é igual a soma das correntes que dele partem. Em outras palavras, a soma algébrica de todas as correntes presentes num circuito é igual a zero.





 - Segunda lei de Kirchhoff

Em todo circuito fechado a soma algébrica de todas as forças eletromotrizes presentes no circuito é igual a soma algébrica de todas as quedas de tensão produzidas nele. Quer dizer, em todo circuito fechado, a soma algébrica de todas as forças eletromotrizes presentes no circuito é igual a zero.




Primeiro processador feito de uma única camada atômica


Microfotografia do processador fabricado com semicondutores com apenas uma camada atômica


Eletrônica atômica

Está pronto o primeiro processador feito com os semicondutores mais finos possíveis - com apenas uma camada atômica. Além de "mais fino impossível", o processador é flexível e potencialmente transparente.

E ele não foi feito de grafeno, mas de molibdenita, ou dissulfeto de molibdênio (MoS2). Embora ambos sejam considerados materiais bidimensionais, o grafeno tem um único átomo de espessura, um átomo de carbono, enquanto a organização dos átomos de molibdênio e enxofre deixa a molibdenita com três átomos de espessura. A molibdenita tem estado à frente do grafeno no quesito proximidade do uso industrial, mas mais recentemente várias equipes vêm apostando em soluções híbridas para a eletrônica ultrafina - ao contrário do grafeno, a molibdenita possui naturalmente propriedades semicondutoras.

Processador monoatômico

O primeiro microprocessador totalmente funcional feito de materiais monoatômicos foi construído por Stefan Wachter e seus colegas da Universidade de Viena, na Áustria. O processador, medindo 0,6 mm2, é formado por apenas 115 transistores, o que o torna capaz de executar operações lógicas de 1 bit - mas a estrutura é escalável, e versões multibits deverão ser fabricadas a seguir.

"Nosso objetivo é construir circuitos significativamente maiores que possam fazer muito mais em termos de operações úteis. Queremos fazer um projeto de 8 bits completo - ou mesmo mais bits - em um único chip com componentes ainda menores," disse o professor Thomas Mueller, coordenador da equipe.

Promessas e dificuldades

Em termos de uso futuro, a equipe ainda não está mirando nos processadores dos computadores e nem mesmo dos celulares, com seus bilhões de transistores, mas afirma que a arquitetura da eletrônica atômica já está a caminho de atender as especificações da Internet das Coisas, principalmente porque as dimensões ultraminiaturizadas permitirão construir chips com um consumo mínimo de energia.

"Em princípio, é uma vantagem ter um material fino para um transístor. Quanto mais fino for o material, melhor será o controle eletrostático do canal do transístor e menor será o consumo de energia," disse o professor Mueller. Mas aplicações mais estado-da-arte também são esperadas. É possível, por exemplo, integrar nanoLEDs a esses circuitos ultraminiaturizados, facilitando a fabricação de telas flexíveis e papéis eletrônicos.

Antes, porém, será necessário melhorar bastante o processo de fabricação, que está nos estágios iniciais de desenvolvimento. Uma das maiores dificuldades é a necessidade de fabricar os transistores em um substrato e depois transferi-los para o chip definitivo. Quando for possível fabricar os nanotransistores diretamente no substrato dos chips terá sido dado um passo importante rumo à reprodutibilidade, para que esses chips monoatômicos possam ser fabricados de forma consistente.


domingo, 9 de abril de 2017

Energia Elétrica

A energia consumida por um aparelho é igual ao produto da potência pelo tempo de consumo de energia do dito aparelho.



Dica de aplicativo

Pessoal recebi uma dica de um aplicativo interessante para ajudar nos cálculos em eletrônica, não tenho muitos detalhes porque é um aplicativo para celular e o meu é dos antigos, mas pra quem quiser baixar e experimentar fica a dica.
O aplicativo é free e o link pra download segue abaixo:

Link para download

sexta-feira, 31 de março de 2017

Brasileiros projetam componente para manipular luz com ondas sônicas


Simulação numérica das ondas acústicas propagando-se na borda dos microdiscos. A deformação representa a movimentação causada pela onda acústica, enquanto a escala de cores representa a intensidade do campo eletromagnético da luz nas superfícies do disco.




Comunicações por fibra óptica

Físicos brasileiros idealizaram um componente fotônico de silício que poderá viabilizar a interação entre ondas ópticas e mecânicas que vibram na faixa de dezenas de gigahertz (GHz). Esta é uma área emergente, mas os avanços mais recentes já foram suficientes para que hoje se aposte que os efeitos optomecânicos podem revolucionar as telecomunicações, superando limitações que reduzem a quantidade de informações que se pode transmitir pelas fibras ópticas e outros "dutos" fotônicos, como as guias de onda.

Essa limitação na quantidade de informações é estabelecida por um efeito físico não linear conhecido como espalhamento Brillouin - descrito em 1922 pelo físico francês León Nicolas Brillouin (1889-1969) -, que estabelece que, ao passar por um meio transparente, como uma fibra óptica, os fótons da luz interagem com vibrações elásticas (fônons, ou ondas sônicas) de altíssimas frequências, da ordem de dezenas de GHz. Dependendo da potência com que a luz é irradiada pela fibra óptica por uma fonte de laser, o campo eletromagnético da luz excita as ondas acústicas - mecânicas - que se propagam ao longo do material e espalham a luz em uma nova frequência, diferente da irradiada originalmente pelo laser, criando ruído que atrapalha a comunicação.

Discos e microcavidades

A fim de superar essa limitação para a propagação da luz, os físicos vêm trabalhando com pequenos discos de silício, com aproximadamente 10 micrômetros de diâmetro, que funcionam como microcavidades, que "aprisionam" a luz. Em razão da reflexão que a luz sofre na borda do material, ela dá milhares de voltas na cavidade do disco durante alguns nanossegundos até se dissipar. Na prática isso é equivalente a retardar a luz, já que ela fica um tempo na cavidade. Nesse período, ela interage mais vezes com a matéria e amplia os efeitos optomecânicos, permitindo que eles sejam estudados e explorados para finalidades práticas.

São mecanismos assim que estão sendo usados para retardar, acelerar e bloquear a luz e para reforçar os sinais nas fibras ópticas. Infelizmente, a despeito de possibilitar que a luz irradiada originalmente pelo laser seja propagada, essa microcavidade em forma de disco não permite que a luz de qualquer frequência seja ressonante - se propague por elas - inviabilizando a exploração do efeito de espalhamento Brillouin.

Acoplamento de luz e som

Agora, Yovanny Espinel e seus colegas da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) idealizaram um disco duplo, um sistema composto por dois microdiscos de silício com uma cavidade cada um, acoplados lateralmente. Como a distância entre as duas cavidades é extremamente pequena - da ordem de centenas de nanômetros -, isso cria um efeito chamado separação de frequência.

Esse efeito possibilita fazer uma pequena separação entre a frequência da luz espalhada pela onda acústica, por um lado, e, por outro, a luz emitida pelo laser. Essa frequência é da ordem de 11 a 25 GHz - exatamente a mesma das ondas mecânicas -, o que garante que os milhares de fônons (quasipartículas elementares das ondas acústicas) gerados por segundo neste sistema (em taxas que variam de 50 a 90 KHz) possam se propagar nas cavidades. Dessa forma, é possível observar e explorar o espalhamento Brillouin nesse sistema micrométrico. "Mostramos que, com um laser com uma potência da ordem de 1 miliwatt - que é equivalente à potência de um laser usado em um apontador para apresentações, por exemplo - seria possível observar o efeito de espalhamento Brillouin em um sistema com duas cavidades," afirmou o professor Gustavo Wiederhecker.

Como os discos simples já estão em uso em laboratórios de todo o mundo, e como eles são fabricados com a tecnologia padrão da indústria eletrônica, os experimentalistas não deverão ter grandes problemas em fabricar a estrutura projetada pelos físicos brasileiros e verificar seu funcionamento.