Lei da Física que imperava a 100 anos é revogada

Ilustração de uma transferência de energia por interferência de onda e ressonância de uma fonte para outra - uma descrição do conceito fundamental de ressonância.

Lei da física revogada

Pesquisadores da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, desbancaram uma teoria que foi considerada como uma limitação fundamental da física por mais de 100 anos. Eles conseguiram projetar sistemas ressonantes que podem armazenar ondas eletromagnéticas durante longos períodos de tempo, mantendo uma ampla largura de banda.

A quebra dessa limitação deverá ter um grande impacto em muitos campos da engenharia e da física. O número de aplicações potenciais tende ao infinito, com as telecomunicações, sistemas de detecção óptica e colheita de energia de banda larga representando apenas alguns exemplos de aplicações mais imediatas.

Fator Q

Sistemas ressonantes e de guia de ondas estão presentes na grande maioria dos sistemas ópticos e eletrônicos - para produzir lasers, fazer circuitos eletrônicos e realizar diagnósticos médicos, entre muitos outros exemplos. Seu papel é armazenar energia temporariamente na forma de ondas eletromagnéticas e, em seguida, liberá-las. Durante mais de 100 cem anos, esses sistemas obedeceram a uma limitação que os cientistas consideravam fundamental: o tempo que uma onda pode ser armazenada seria inversamente proporcional à sua largura de banda.

Esta relação era interpretada como significando que seria impossível armazenar grandes quantidades de dados em sistemas de ressonância ou de guias de onda durante um longo período de tempo, porque aumentar a largura de banda significaria diminuir o tempo de armazenamento e a qualidade do armazenamento. Esta "lei" foi formulada por K. S. Johnson, em 1914, que foi quem introduziu o conceito do Fator Q, segundo o qual um ressonador pode, ou armazenar energia por um longo período de tempo ou ter uma ampla largura de banda, mas não ambos ao mesmo tempo.

Até agora, esse conceito nunca havia sido desafiado. Físicos e engenheiros sempre construíram sistemas ressonantes com essa restrição em mente.

Morte do Fator Q

Mas essa limitação agora é coisa do passado. Kosmas Tsakmakidis e seus colegas construíram um sistema híbrido de ressonância e guia de onda feito de um material magneto-óptico que, quando recebe um campo magnético, é capaz de parar a onda e armazená-la por um longo tempo, acumulando assim grandes quantidades de energia. Então, quando o campo magnético é desligado, o pulso preso é liberado. Com isto, torna-se possível armazenar uma onda por um longo período de tempo, ao mesmo tempo mantendo uma grande largura de banda. Neste experimento inicial, o limite convencional tempo/largura de banda foi superado por um fator de 1.000. A equipe demonstrou ainda que, ao menos em teoria, não existe nenhum limite superior para esses sistemas assimétricos.

"Foi um momento de revelação quando descobrimos que essas novas estruturas não apresentavam nenhuma restrição de largura de banda. Esses sistemas são diferentes daquilo com que todos estávamos acostumados por décadas e possivelmente por centenas de anos," disse Tsakmakidis.

O limite é a imaginação

Com esta nova técnica, deverá ser possível melhorar muito as telecomunicações. Outras aplicações potenciais incluem a espectroscopia on-chip, a colheita e armazenamento de energia de banda larga, além de camuflagens ópticas - os chamados mantos da invisibilidade - muito melhores do que as atuais.

"A descoberta que descrevemos é completamente fundamental - estamos dando aos pesquisadores uma nova ferramenta. E o número de aplicações é limitado apenas pela imaginação de cada um," resumiu Tsakmakidis.

Pulsação

Denomina-se pulsação o valor da velocidade angular. Quanto maior esta velocidade, tanto maior será a frequência ou número de voltas por segundo.

Criado transístor spintrônico que funciona a temperatura ambiente

Esquema da heteroestrutura grafeno-MoS2 que permite a injeção do spin no grafeno e sua manipulação usando uma tensão elétrica (em cima) e micrografia colorida artificialmente do primeiro transístor spintrônico a funcionar a temperatura ambiente (embaixo).

Spintrônica

Engenheiros da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, fabricaram um transístor de efeito de campo (FET) spintrônico usando grafeno e molibdenita, dois materiais que estão nos levando rumo a um novo patamar da eletrônica. A grande inovação é que o componente funciona a temperatura ambiente, o que abre caminho para sua incorporação nos circuitos existentes e para a criação de processadores e memórias totalmente spintrônicos.

Enquanto os processadores tradicionais usam correntes de elétrons - ou eletricidade - a spintrônica tira proveito do momento angular - o spin - de cada elétron individual, uma propriedade mais parecida com o magnetismo, já que cada elétron pode ter um spin "para baixo" ou "para cima", como se fosse um pequeno ímã. Isso deverá permitir aumentar enormemente a densidade das memórias - cada elétron funciona como um bit - e reduzir de forma igualmente drástica o consumo de energia e o aquecimento dos processadores.

Transístor spintrônico

"Controlar o fluxo de correntes de spin no estilo de um transístor é um sonho de uma década e o elo perdido rumo a aplicações da lógica de spin totalmente elétricas," disse o pesquisador André Dankert. "Os pesquisadores estão trabalhando há quase dez anos para entender as propriedades de transporte do spin em vários materiais em camadas e como eles podem ser ajustados para alcançar esse objetivo. Nosso trabalho é um marco importante no campo da spintrônica."

O grafeno é um material promissor para o transporte das correntes de spin a temperatura ambiente devido à sua baixa massa atômica. Mas foi necessário combiná-lo com outro material igualmente promissor, a molibdenita, criando uma heteroestrutura, para criar o transístor FET spintrônico. "Combinando o grafeno, onde o spin dura por nanossegundos, com o dissulfeto de molibdênio, onde o spin só dura por picossegundos, você pode controlar por onde o spin pode ir usando uma tensão na porta - essencialmente, você pode criar um interruptor de spin. Igualmente importante, mostramos nesta pesquisa um mix de materiais específico que permite que esta chave de spin funcione a temperatura ambiente," disse Saroj Dash, coautor do trabalho.

Agora que sabem que o transístor de spin funciona, os pesquisadores planejam dedicar-se à sua otimização e ganho de eficiência.

RF Probe

Fiz essa sonda de RF para medir a potência de transmissores usando o multímetro, como não tenho wattímetro pelo menos já da pra quebrar um galho.

O esquema é bem simples e segue abaixo:

Componentes:

R1, R2 - 100R x 1/2W
R3 - 68k
C1, C3 - 10n
C2, C4 - 1n
DS1 - BAT42, BAT47, 1N5711 ou qualquer diodo de germânio
JAF1 - choque de RF


Para calcular basta usar a fórmula da lei de ohms W = V²/R onde R é o valor da carga que nesse caso é 50 ohms representado por R1 e R2 e V é a tensão medida pelo multímetro, lembrando que essa sonda é para medir potências baixas, no máximo 10W.

Abaixo a foto da montagem.

Descoberto componente fundamental para telas controladas sem toque

O fotocapacitor deverá viabilizar as interfaces gestuais sem contato.

Telas controladas por luz

Em Minority Report, o personagem de Tom Cruise usa luvas que lhe dão o poder de manipulação virtual. A luz parece permitir que ele controle a tela como se fosse uma tela sensível ao toque, só que ele não toca em nada, movimentando as mãos no ar. Essa tecnologia ainda fica melhor posicionada no lado da ficção científica, mas talvez não mais tão distante da realidade.

Pesquisadores japoneses descobriram um fenômeno chamado efeito fotodielétrico, que poderá permitir fabricar "telas de toque sem toque" - telas controladas a laser, com movimento em pleno ar.

Capacitor controlado por luz

Uma série de componentes avançados para circuitos lógicos vêm sendo desenvolvidos nos últimos anos. Em vez da eletricidade que controla seus equivalentes eletrônicos tradicionais, esses componentes básicos são controlados com luz - são os fotorresistores, fotodiodos e fototransistores.

No entanto, ainda não existe um fotocapacitor. "Um fotocapacitor fornece uma nova maneira de operar circuitos eletrônicos com luz. Ele impulsionará a evolução da eletrônica para a próxima geração da fotoeletrônica," disse o professor Hiroki Taniguchi, da Universidade de Nagoya.

Os capacitores são componentes básicos para todos os tipos de eletrônicos, funcionando de forma semelhante a depósitos para elétrons. Eles podem, por exemplo, armazenar energia ou filtrar frequências indesejadas. Em sua versão mais simples, um capacitor consiste em duas placas condutoras paralelas separadas por um material eletricamente isolante, chamado dielétrico, como o ar ou vidro. Aplicando uma tensão nas placas faz com que as cargas opostas se acumulem em ambas as placas. As propriedades do dielétrico desempenham um papel determinante no perfil do campo elétrico entre as placas e, por sua vez, quanta energia o capacitor consegue armazenar.

O pulo do gato de um fotocapacitor consiste na possibilidade de usar a luz para controlar uma propriedade do dielétrico chamado permissividade, uma medida que indica quanta carga elétrica é armazenada em um material para um dado campo elétrico, sendo um indicador da eficácia do material dielétrico. Outras equipes já haviam obtido um tipo de efeito fotodielétrico usando uma variedade de materiais, mas sempre dependendo da fotocondutância, na qual a luz controla a condutividade elétrica dos materiais. O aumento da condutância resulta em uma maior permissividade dielétrica.

Mas este tipo de efeito fotodielétrico extrínseco, ou indireto, não é adequado para aplicações práticas porque um capacitor deve ser um bom isolante, impedindo a corrente elétrica de fluir, explica Taniguchi. Mas, sob o efeito fotodielétrico extrínseco, as propriedades isolantes de um capacitor se deterioram. Além disso, esse capacitor só funcionaria com corrente alternada de baixa frequência, enquanto os circuitos eletrônicos funcionam com corrente contínua.

Efeito fotodielétrico

Agora, Taniguchi e seus colegas identificaram um efeito fotodielétrico intrínseco em uma cerâmica. "Nós demonstramos a existência do efeito fotodielétrico experimentalmente," disse ele. Ainda não está claro como o efeito fotodielétrico intrínseco funciona, mas Taniguchi suspeita de defeitos na estrutura cristalina da cerâmica onde ele foi identificado, cuja fórmula química é LaAl_0,99Zn_0,01O3-δ - vale lembrar que toda a eletrônica funciona com base em "defeitos" intencionalmente inseridos nos semicondutores, os chamados materiais dopantes.

Assim, mais pesquisas serão necessárias antes de vermos telas controladas por luz fora das telonas, mas esta descoberta é um passo significativo nesse rumo. Pesquisas adicionais procurarão aumentar a intensidade do efeito e minimizar qualquer dissipação de energia. Entendendo o funcionamento do fotodielétrico intrínseco também será possível identificá-lo em outros materiais que possam se mostrar mais adequados para aplicações práticas.

Antena plano terra para escutar aviação

Fiz essa antena para escutar a faixa de aviação que no meu rádio fica entre 118 a 137MHz, a frequência central é 127,5MHz, sendo assim eu calculei as varetas da antena para 1/4 do comprimento de onda ficando com 59cm aproximadamente.

O tamanho exato não tem muita importância já que a antena vai ser usada apenas para recepção, por isso quem quiser montar não se preocupe tanto com a precisão, isso vale também para o cabo usado que no caso eu usei cabo de 75 ohms e não 50 ohms, mas o cabo deve ser de boa qualidade para que não haja perdas, o cabo que usei é o mesmo usado pelas empresas de TV a cabo ou satélite e que hoje em dia é possível achar em muitas lojas para comprar.

A ligação dos elementos é bem simples e pode ser visto na imagem abaixo:

A montagem da antena é bem fácil, basta ter alguma prática em soldar e furar, eu usei um cap de PVC de 3/4 juntamente com um pedaço de cano de PVC da mesma medida. Os elementos são feitos de fio rígido de cobre de 6mm².

Em vez de soldar os elementos no cabo coaxial eu soldei em um conector fêmea para uso de cabo 75 ohms, o mesmo conector que tem nas TVs para conectar o cabo de antena, na imagem abaixo é possível ver como ficou depois de soldado os elementos.

Uma dica que dou em relação a solda é usar ferro de solda com mais de 50W para que o tempo de soldagem das varetas radiais seja o mais rápido possível para evitar derreter o cap de PVC, estanhar as pontas dos elementos e o conector para facilitar a solda.

Abaixo um vídeo da antena finalizada e instalada.

No meu canal no youtube é possível ver alguns vídeos de escutas realizadas com essa antena e um vídeo comparando essa antena com uma log periódica para FM.

Qubits fabricados no diamante com precisão nanométrica

Bits no diamante

É cada vez maior a chance de que os computadores quânticos tenham corpo e alma de diamante. Como é muito difícil lidar com os bits quânticos, várias equipes ao redor do mundo estão trabalhando com diferentes tipos de qubits - atualmente, os qubits supercondutores e os qubits de diamante são os mais promissores, embora a computação quântica no silício também esteja avançando rápido.

Agora, uma equipe do MIT, da Universidade de Harvard e dos Laboratórios Sandia, todos nos EUA, desenvolveram um processo para fabricar os qubits dentro dos nanodiamantes de uma forma muito precisa - nos primeiros protótipos, os qubits ficam a apenas 50 nanômetros de distância, em média, do alvo pretendido.

Fabricar o circuito, depois gravar o qubit

Os qubits de diamante consistem na verdade em defeitos no interior do diamante, defeitos estes conhecidos como vacâncias, quando um átomo de carbono da estrutura cúbica do diamante é substituído por outro átomo - o qubit consiste na orientação magnética dos elétrons "soltos" nesse defeito. Embora as vacâncias mais estudadas sejam as de nitrogênio, elas podem ser de qualquer átomo que possa funcionar como dopante no diamante. Tim Schroder e seus colegas usaram vacâncias de silício, que emitem luz em uma faixa de frequências mais estreita e não requerem o resfriamento criogênico dos defeitos de nitrogênio - essas vacâncias também são conhecidas como centros de cor.

Ocorre que essas emissões de luz são extremamente tênues. Para seu uso prático como bit quântico é necessário amplificá-las, dirigi-las e então recombiná-las para executar os cálculos. É por isso que é importante posicionar esses defeitos com precisão: é mais fácil traçar os circuitos ópticos no nanodiamante e depois inserir os qubits nos locais corretos do que localizar qubits aleatoriamente posicionados e depois construir os circuitos ópticos ao redor deles.

Para demonstração da técnica, a equipe usou um filme fino de diamante com 200 nanômetros de espessura, no qual foram entalhadas cavidades ópticas para aumentar a luz emitida pelos qubits. Cada cavidade óptica recebeu então de 20 a 30 íons de silício. Um tratamento térmico final deu mobilidade a essas vacâncias, o que deixou os qubits a, em média, apenas 50 nanômetros de distância da posição ideal, mas já dentro de posições válidas para operação do circuito previamente gravado. A equipe espera que novos aprimoramentos da técnica deem resultados ainda melhores.

Radiofone Philips Mod. 06 RF 686

Pessoal, quero agradecer a todos que deixaram comentários a respeito do receptor Philips, em especial ao Eustáquio Antônio(PY4NK) que me enviou o manual do receptor.

Devido a minha pouca experiência não tinha reparado que o modelo estava impresso em um papel colado no dissipador do amplificador, como estava marcado na etiqueta tipo e não modelo achei que fosse algum código interno do fabricante.