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.


sábado, 25 de março de 2017

Interruptor molecular mecânico e elétrico






Nanochave

Uma equipe da Alemanha e da Suíça projetou e sintetizou um interruptor molecular que não apenas permanece estável depois de posto em uma posição - ligado ou desligado -, mas que também pode ser acionado qualquer número de vezes, um feito em se tratando de mexer com moléculas individuais.

Como transistores funcionam essencialmente como chaves, a equipe acredita que, no futuro, a nanochave poderá se tornar um componente-chave da eletrônica molecular, que permitirá uma miniaturização em um nível inalcançável pelos componentes semicondutores tradicionais. Como a nanochave pode ser ligada e desligada tanto mecânica quanto eletrostaticamente, ela poderá ser útil também em outros mecanismos, como os NEMS (sistemas nanoeletromecânicos).

Interruptor mecânico e elétrico

A equipe compara a chave molecular com uma espaçonave parecida com o robô Philae, que recentemente pousou de forma um tanto desajeitada em um cometa. Os três "pés" têm grupos de ancoragem que formam ligações firmes com a superfície - neste caso um substrato de ouro. Um grupo nitrilo - o corpo do robô - aponta para o espaço, portanto sem qualquer conexão com o solo. Um segundo eletrodo, na verdade a ponta de um microscópio de tunelamento, é usado para se conectar ao interruptor e ligá-lo ou desligá-lo, fazendo com que a corrente elétrica flua ou não através da molécula.

O momento dipolo elétrico do grupo nitrilo torna possível que a nanochave, além de acionamento mecânico pela ponta do microscópio, seja ligada e desligada por meio de um campo elétrico aplicado entre os dois eletrodos. A precisão do microscópio de tunelamento tornou possível pela primeira medir o valor de condutância em uma molécula tão complexa, em cada posição acima do grupo nitrilo. Isso exigiu uma precisão no movimento da ponta do microscópio na faixa dos picômetros - 10-12 metros, ou um milésimo de nanômetro.


segunda-feira, 20 de março de 2017

Aniversário do blog

Quero aproveitar essa data e mais uma vez agradecer a todos os leitores pelas visitas e contribuições, ainda tem muita gente que não conhece meu blog e mesmo completando 8 anos de existência esse mês sinto que tem muita coisa a se fazer, por isso estou pensando na possibilidade de voltar ao Facebook para continuar o trabalho de divulgação do blog.

Infelizmente ainda estou com o problema de acesso ao Mediafire que não consegui resolver por isso vou tentar colocar as edições que tenho no 4shared até que o problema do Mediafire seja resolvido.

Também não vou poder continuar a digitalização por enquanto pois meu outro pc deu problema, pra variar, por isso continuo trabalhando no meu canal no Youtube, mas qualquer dúvida ou problema é só deixar um comentário aqui no blog, no Youtube ou pelo e-mail que está no blog.


domingo, 19 de março de 2017

Potência

A potência consumida por um aparelho receptor é diretamente proporcional ao produto da tensão aplicada a seus terminais, pela intensidade de corrente que por ele circula.



Interruptor de DNA liga e desliga a luz dentro de uma molécula


Uma molécula chamada antraquinona permite controlar o fluxo elétrico das moléculas de DNA, transformando-as em interruptores.



DNA elétrico

Está pronta a primeira chave de DNA totalmente controlável, capaz de ligar e desligar o fluxo de eletricidade dentro de uma única molécula. "É bem sabido que o transporte de cargas é possível no DNA, mas, para fazer um dispositivo útil, deve ser possível ligar e desligar o transporte de carga. Nós atingimos esse objetivo modificando quimicamente o DNA," disse o professor Nongjian Tao, da Universidade

"E não foi só isso, nós também podemos adaptar o DNA modificado como uma ponta de prova para medir reações ao nível de moléculas individuais. Isso fornece uma maneira única para o estudo de reações importantes envolvidas em doenças, ou reações de fotossíntese para novas aplicações de energia renovável," completou.

Interruptor elétrico de DNA

O interruptor elétrico de DNA foi construído modificando apenas uma das letras do DNA - adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C) - com outro grupo químico, chamado antraquinona (Aq).

A antraquinona é uma molécula com uma estrutura de três anéis de carbono que pode ser inserida entre dois pares de base. Ela contém também o que os químicos chamam de grupo redox - uma referência a "redução", ou ganho de elétrons, e "oxidação", ou perda de elétrons. Com isto, a hélice modificada DNA-Aq pode deslizar livremente entre os degraus que compõem a escada da hélice dupla do DNA, dando-lhe uma nova capacidade de ganhar ou perder elétrons de forma reversiva.

Biocomputadores

A equipe pretende agora trabalhar rumo ao uso do interruptor de DNA para criar nanodispositivos. "Nós estamos particularmente entusiasmados porque o DNA modificado fornece uma ferramenta ótima para examinar a cinética de reações redox e a termodinâmica ao nível de moléculas individuais," disse Tao.

E oferece também uma peça adicional para os circuitos lógicos e os computadores de DNA, capazes de identificar doenças.

sábado, 18 de março de 2017

Variação da resistencia com a temperatura

A resistência de um condutor varia conforme a temperatura a que esteja submetido. Estas variações de temperatura ficam determinadas por um coeficiente de temperatura que depende da natureza do material.







Coeficiente de Temperatura de alguns Materiais

Alumínio - 0,0039
Bronze fosforoso - 0,002
Carvão - 0,0005
Chumbo - 0,0037
Cobre - 0,00382
Estanho - 0,0042
Ferro - 0,0052
Latão - 0,002
Mercúrio - 0,00089
Nicromo - 0,00013
Níquel - 0,0047
Ouro - 0,0034
Prata - 0,0038
Platina - 0,0025
Tungstênio - 0,0041
Zinco - 0,0038

sexta-feira, 17 de março de 2017

Resistência de um condutor

A resistência de um fio condutor depende de seu comprimento, de sua seção e da natureza do condutor.






Resistividade de alguns Materiais

Alumínio - 0,0292
Bronze - 0,067
Bronze fosforoso - 0,094
Cádmio - 0,076
Carvão - 50
Chumbo - 0,22
Cobalto - 0,096
Cobre puro - 0,0162
Cobre duro - 0,0178
Cobre recozido - 0,0172
Estanho - 0,115
Grafite - 13
Ferro puro - 0,096
Ferro em fios - 0,132
Latão - 0,067
Níquel - 0,087
Ouro - 0,024
Prata - 0,0158
Platina - 0,106
Tungstênio - 0,055
Zinco - 0,056

terça-feira, 14 de março de 2017

Chips de grafeno são fabricados em meio líquido


A microfábrica produz chips de grafeno de alto desempenho.



Processo microfluídico

Uma nova técnica para produzir circuitos integrados pode não apenas dar versatilidade à fabricação dos circuitos integrados, mas também permitir a construção de chips melhores usando materiais ainda não totalmente aproveitados pela indústria eletrônica. Além disso, a técnica tem tudo para ser muito barata porque se baseia na tecnologia da microfluídica, a mesma usada para fabricar os biochips.

Os canais minúsculos de um chip microfluídico são usados para controlar o fluxo e a direção de quantidades ínfimas de líquido, normalmente para realizar exames biomédicos. O que Benjamin Hogan e seus colegas fizeram foi diluir flocos de óxido de grafeno no fluido, o que permitiu aplicar o material em locais e quantidades precisas. Embora os flocos de óxidos de óxido de grafeno sejam basicamente bidimensionais - consistindo apenas em comprimento e largura - a equipe usou um sistema sofisticado baseado em luz para dirigir a montagem das estruturas depositadas pelos microcanais, o que permitiu construir chips tridimensionais.

Optoeletrônica

Depois de verificar que sua técnica de fabricação produz chips funcionais, a equipe decidiu publicar o projeto detalhado de sua microfábrica para que outras equipes explorem a técnica para fabricar seus próprios processadores. A expectativa é que a fabricação microfluídica possa dar um novo impulso à produção de materiais optoeletrônicos - componentes que produzem, detectam e controlam a luz - que são vitais para a próxima geração de tecnologias não apenas de computação, mas também de energias renováveis.

"Esperamos que este avanço conduza a uma revolução no desenvolvimento de novos materiais vitais para a eletrônica computacional. O trabalho fornece uma plataforma sólida para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos de próxima geração. Além disso, os materiais e os métodos usados são extremamente promissores para uma ampla gama de outras aplicações potenciais além dos dispositivos atuais," disse a professora Anna Baldycheva, da Universidade de Exeter, no Reino Unido.


domingo, 12 de março de 2017

Lei de Ohm

A diferença de potencial entre os terminais de um circuito é igual ao produto da resistência desse circuito pela intensidade da corrente elétrica que passa pelo circuito.



sexta-feira, 10 de março de 2017

Ionotrônica: a eletrônica movida a íons


O material, conhecido como LSMO, exigiu a fabricação de uma estrutura especial para a análise do transporte iônico, incluindo uma ponta de prova em nanoescala, que pudesse detectar as variações locais geradas pelo controle elétrico.



Íons em vez de elétrons

O interesse em construir computadores com um funcionamento mais parecido com o nosso cérebro - os chamados processadores neuromórficos - pode necessitar de uma abordagem ligeiramente diferente daquele permitido pela eletrônica. Ocorre que nosso cérebro não é eletrônico, ele é mais "ionotrônico" - nossos neurônios se comunicam por sinapses, cujos sinais químicos são trocados por meio de íons, e não de elétrons.

E pesquisadores finlandeses já estão dando os primeiros passos rumo à construção de dispositivos de computação ionotrônicos sintéticos. Eles estão começando pela criação das memórias, uma parte fundamental de qualquer computador. Para isso, a equipe desvendou como a migração de um íon de oxigênio em um material cerâmico faz com que o material altere sua estrutura cristalina de uma maneira uniforme e reversível, apresentando fortes modulações da resistência elétrica - essencialmente um processo de troca de resistência que pode ser a base de uma memória de acesso aleatório (RAM).

Ionotrônica

A migração dos íons de oxigênio para longe da área onde os eletrodos aplicam a tensão elétrica resulta em uma mudança abrupta na estrutura atômica do material, fazendo com sua resistência elétrica aumente. Invertendo a polaridade da tensão aplicada, as propriedades do material original são restauradas completamente. Simulações eletrotérmicas mostram que esse efeito de comutação, ou chaveamento, é produzido por uma combinação do aquecimento da amostra, induzida pela corrente, com a migração dos íons, dirigida pelo campo elétrico.

"O material que investigamos neste estudo é um óxido complexo. Os óxidos complexos podem exibir muitas propriedades físicas interessantes, incluindo magnetismo, ferroeletricidade e supercondutividade, e todas essas propriedades variam sensivelmente com o estado de oxidação do material. Apesar de termos demonstrado correlações diretas entre o conteúdo de oxigênio, a estrutura cristalina e a resistência elétrica, o mesmo conceito ionotrônico poderia ser utilizado para controlar outras propriedades materiais," disse o professor Sebastiaan van Dijken.

Trônicas

A equipe pretende agora aplicar esses conhecimentos e, principalmente, os equipamentos que eles desenvolveram para obtê-lo, para analisar materiais como as perovskitas e outros compostos usados na optoeletrônica. Não se espera que a ionotrônica comece a produzir frutos antes de vários anos de pesquisas, mas ela vem se juntar a um conjunto de campos emergentes, como a atomotrônica, a piezoeletrônica e a valetrônica. Somente esses anos de pesquisa à frente dirão se algum deles despontará como uma alternativa mais eficiente à eletrônica, ou se cada um encontrará seu próprio nicho de aplicações.