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Archive for the ‘Ciência’ Category

Criadas imagens quânticas, rumo ao computador quântico

Fibras ópticas transmitem gigantescas quantidades de informação, utilizando fótons individuais. Agora imagine se for possível transmitir uma imagem inteira, formada por bilhões de fótons. E que, se você alterar a cópia dessa imagem que fica na origem, a cópia que chegou ao destino também seja imediatamente alterada, sem necessidade de nenhuma nova transmissão.

Conectadas pela física quântica

São assim as imagens quânticas, demonstradas pela primeira vez por físicos da Universidade de Maryland e do instituto NIST, ambos nos Estados Unidos. Imagens quânticas são pares de padrões visuais complexos, contendo grande quantidade de informação, e que são inextrincavelmente conectadas pelas leis da física quântica.

As duas imagens de cada par são unidas pelo fenômeno conhecido como entrelaçamento quântico. Depois de entrelaçadas, uma das imagens pode ser levada para o outro extremo do Universo, que ela sofrerá as mesmas alterações que forem induzidas na sua “irmã gêmea”. Mesmo sendo duas imagens, elas existem como uma individualidade, não sendo possível falar delas separadamente.

Para fazer as imagens quânticas os cientistas precisaram antes criar dois feixes de luz idênticos que interagem por meio de uma técnica conhecida como mixagem de quatro ondas. Ao contrário de tentativas anteriores, o experimento foi considerado pelos especialistas como extremamente simples, versátil e eficiente.

Aplicações práticas

“As imagens sempre foram o método preferido para a comunicação porque elas carregam muitas informações em seus detalhes,” afirma Vincent Boyer, um dos autores da pesquisa. “Até agora, porém, as câmeras e outros detectores ópticos têm ignorado um monte de informações úteis nas imagens. Tirando vantagem dos aspectos de mecânica quântica das imagens, nós podemos melhorar aplicações que vão desde tirar fotografias de objetos difíceis de se ver até armazenar dados nos futurísticos computadores quânticos.”

“Incertezas” da luz

As fotografias convencionais guardam apenas a cor e a intensidade da luz que incide sobre os sensores (ou sobre os antigos filmes fotográficos). Já a holografia guarda uma informação adicional: a fase da onda, os pontos precisos dos picos e dos vales das ondas de luz.

Só que uma onda de luz é muito mais rica e possui muito mais propriedades do que essas. Mesmo os mais precisos feixes de raios laser apresentam variações sutis porque, como demonstra a mecânica quântica, a luz possui algumas “incertezas” inerentes à sua estrutura. Essas incertezas se apresentam como flutuações nas propriedades do feixe de luz ao longo do tempo – o chamado “ruído”.

É o controle dessas flutuações que permitirá aos cientistas detectar objetos de luz muito fraca, produzir imagens ampliadas de melhor qualidade e produzir raios laser muito mais precisos do que os atuais.

Imagens quânticas congeladas

Vislumbrando futuras aplicações também no campo da computação quântica, os cientistas agora querem “congelar” a luz de suas imagens, produzindo imagens quânticas com luz que viaja a velocidade menores do que a velocidade normal da luz.

Essas imagens quânticas congeladas poderão ser úteis para o armazenamento e processamento de informações em futuros computadores quânticos ou ópticos (veja Cientistas aprisionam arco-íris no interior de um metamaterial).

Fonte: Inovação Tecnológica

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Criada memória não-volátil de plástico de baixíssimo custo

Pesquisadores da Universidade de Groningen, na Holanda, desenvolveram um componente eletrônico ferroelétrico que permitirá a construção de memórias não-voláteis de baixíssimo custo, com potencial para substituir as memórias Flash.

O componente é um diodo orgânico flexível, que pode ser fabricado por impressão, em vez dos tradicionais métodos de fotolitografia, o que o tornará muito mais barato.

Memória para etiquetas RFID

Segundo os pesquisadores, as novas memórias serão ideais para equipar etiquetas RFID, que começam a ser utilizadas na substituição dos códigos de barras para monitoramento e rastreamento de produtos. Hoje essas etiquetas possuem memórias muito pequenas, na maioria das vezes suficiente para armazenar apenas um código numérico único de 128 bits.

O desenvolvimento do diodo foi feito em parceria com a empresa Philips e é um avanço em relação a um desenvolvimento anterior, feito em 2005 (veja Philips desenvolve nanomemória não volátil).

Transístor plástico

Em 2005 os pesquisadores criaram a nanomemória não-volátil integrando um polímero ferroelétrico sobre um transístor orgânico, feito de material plástico, criando uma memória conhecida como memória por alteração de fase.

Quando tentaram levar sua nanomemória para a linha de produção, contudo, os pesquisadores descobriram que os três terminais do transístor tornavam o processo produtivo muito complicado, anulando os ganhos de eficiência do material.

Diodo ferroelétrico

Então eles passaram a pesquisar como construir a mesma memória, com a mesma funcionalidade, mas utilizando um componente mais simples do que o transístor. Esse componente é o diodo, que tem apenas duas conexões.

A descoberta veio quando o pesquisador Kamal Asadi deixou de lado a idéia de empilhar as camadas semicondutoras e ferroelétricas e resolver fazer uma “sopa” com os dois materiais. O comportamento da parte ferroelétrica do composto mostrou-se totalmente suficiente para controlar a corrente contínua que flui através da parte semicondutora do material híbrido.

Célula de memória

O novo diodo, que é uma célula de memória, pode ser programado rapidamente, retém os dados na ausência de energia e funciona a temperatura ambiente.

As tensões necessárias para a gravação dos bits nos diodos de memória são baixas o suficiente para viabilizar a utilização comercial em conjunto com as etiquetas RFID, mas sem se limitar a essa aplicação em particular, podendo potencialmente serem utilizados em todas as aplicações que hoje utilizam as memórias Flash.


Bibliografia:
Organic non-volatile memories from ferroelectric phase-separated blends
Kamal Asadi, Dago M. de Leeuw, Bert de Boer, Paul W. M. Blom
Nature Materials
15 June 2008
Vol.: Advance online publication
DOI: 10.1038/nmat2207

Fonte: Inovação Tecnológica

Novo “metal” é criado pela junção de dois plásticos

Cientistas holandeses descobriram que basta juntar dois tipos específicos de plásticos, ambos naturalmente isolantes, para que surja em sua interface uma camada capaz de conduzir eletricidade de forma tão eficiente quanto um metal.

Juntando plásticos

A descoberta lança as bases para uma nova área de pesquisas com importantes aplicações tecnológicas, que vão da possibilidade de se construir circuitos eletrônicos utilizando materiais não-condutores até a criação de novas famílias de supercondutores.

A equipe do Dr. Alberto Morpurgo, da Universidade de Tecnologia de Delft, simplesmente juntou um pedaço do plástico TTF (tetratiofulvaleno) com outro pedaço de um plástico conhecido como TCNQ (tetracianoquinodimetano). Os cristais dos dois plásticos conformam-se uns aos outros e se mantêm unidos pela força de Van der Waals.

Interface condutora

Essa interface, que tem uma espessura de apenas dois nanômetros, não apenas conduz eletricidade, como conduz com mesma eficiência observada em metais. Não há qualquer alteração química nos dois plásticos, que podem ser separados e unidos inúmeras vezes, com o efeito sempre aparecendo em sua interface.

Supercondutividade em plásticos?

A seguir os cientistas resfriaram o conjunto, esperando que o efeito de condução desaparecesse, uma vez que a capacidade de isolamento de cada um dos plásticos individualmente aumenta com a queda da temperatura – quanto mais frio, mais eles resistem à passagem da corrente elétrica.

Para sua surpresa, porém, a condutividade elétrica aumentou com a queda na temperatura, da mesma forma que acontece com os metais. Em temperaturas próximas ao zero absoluto algumas ligas metálicas tornam-se supercondutoras, o que faz os cientistas acreditarem que novas pesquisas poderão levar à observação do fenômeno da supercondutividade também nas interfaces entre materiais orgânicos.

Migração de elétrons e lacunas

Os cientistas acreditam que a camada condutora que surge na interface entre os dois materiais nasce em decorrência da oportunidade que os elétrons livres no TTF, que não conseguem se mover dentro do próprio material, passam a ter de saltar para as lacunas presentes no TCNQ. Esse intercâmbio contínuo permite que os elétrons fluam ao longo da interface.

Física das interfaces

A maior parte dos materiais semicondutores – a base da eletrônica atual – também funciona graças a fenômenos físicos na interface entre diferentes tipos de materiais. Para isso, esses semicondutores são dopados com minúsculas quantidades de elementos – como germânio, gálio e outros – para que o silício atinja as propriedades eletrônicas desejadas.

Já a camada condutora entre o TTF e o TCNQ surge sem que nenhum material precise ser adicionado, simplificando um processo que poderá levar ao desenvolvimento de uma nova classe de materiais orgânicos com propriedades eletrônicas ainda desconhecidas.


Bibliografia:
Metallic conduction at organic charge-transfer interfaces
Helena Alves, Anna S. Molinari, Hangxing Xie, Alberto F. Morpurgo
Nature Materials
15 June 2008
Vol.: 7 No 6 pp 419-509
DOI: 10.1038/nmat2205

Fonte: Inovação Tecnológica

Cientistas constroem nanoestruturas utilizando moléculas de DNA

Em um feito que muitos afirmam ser o “cálice sagrado” das nanociências, pesquisadores do Laboratório Nacional Brookhaven, nos Estados Unidos, conseguiram pela primeira vez utilizar moléculas de DNA para montar estruturas tridimensionais complexas, construídas a partir de nanopartículas.

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Nanoestruturas tridimensionais

A capacidade de construir essas estruturas cristalinas tridimensionais é essencial para se conseguir aproveitar as propriedades únicas dos materiais em nanoescala. Entre essas propriedades estão forças magnéticas mais intensas, atividade catalítica mais eficiente e uma série de propriedades ópticas.

A técnica de fabricação das nanoestruturas utiliza as forças atrativas entre fitas complementares de DNA – a molécula feita de pares bases conhecidos pelas letras A, T, G e C e que carrega o código genético de todos os seres vivos.

Usando as moléculas de DNA

Primeiro os cientistas ligaram as nanopartículas às extensões das moléculas de DNA com “seqüências de reconhecimento” específicas de bases complementares. Depois que eles misturaram as nanopartículas cobertas pelas moléculas de DNA em uma solução, as seqüências de reconhecimento puderam encontrar-se, juntando-se e ligando as nanopartículas.

Processamento termal

Para conseguir que as nanopartículas formassem cristais altamente ordenados, os pesquisadores alteraram as propriedades das moléculas de DNA e utilizaram uma técnica semelhante à têmpera utilizada para a formação de cristais tradicionais, que se estruturam a partir de átomos.

O aquecimento e posterior resfriamento da solução criou uma espécie de processamento termal, no qual as nanopartículas puderam se desligar do formato original alcançado depois que os filamentos de DNA se uniram e assumir arranjos mais estáveis.

Baixa densidade

As estruturas tridimensionais formadas têm uma baixíssima densidade, com as nanopartículas ocupando 5% da rede cristalina e as moléculas de DNA ocupando outros 5%.

“Essa estrutura aberta deixa uma enorme quantidade de espaço para futuras modificações, incluindo a incorporação de diferentes nano-objetos ou biomoléculas, que poderão levar a propriedades melhoradas em nanoescala e novas classes de aplicações,” diz o pesquisador Mathew Maye.

Fonte: inovacaotecnologica 

Memórias multi-core terão acesso paralelo aos dados

Agora que você já se acostumou com os processadores “multi-core”, prepare-se para as memórias formadas por vários núcleos. Embora o acesso a cada célula individual de memória seja maior, o rendimento total das memórias não-voláteis poderá aumentar em até 30 por cento, graças ao acesso paralelo aos dados.

Memórias multi-core

A nova arquitetura de memória de acesso paralelo, criada pelo especialista em criptografia Joseph Ashwood, quebra o gargalo do acesso serial aos bits gravados nas células das memórias atuais.

As memórias multi-core integram um circuito de controle próximo ao conjunto de células do próprio chip de memória, permitindo acesso paralelo aos dados para centenas de processos executados simultaneamente. Assim, o processador não precisa ficar esperando que um programa termine de consultar ou escrever seus dados para utilizar a memória.

Design rápido e compacto

“Nós temos uma nova forma de montagem da memória, com alguns poucos novos elementos que eu vislumbrei graças à minha experiência com criptografia. Eu estou basicamente aplicando técnicas muito avançadas de criptografia para a arquitetura das memórias, resultando em um novo design único que é muito rápido e compacto,” disse Ashwood em uma entrevista à revista EE Times.

Memórias não-voláteis

O maior interesse da nova técnica de fabricação de memórias está nas memórias não-voláteis, como as memórias Flash utilizadas em máquinas fotográficas, pen- drives e outros equipamentos portáteis. Como o acesso aos dados nessas memórias é serial, o aumento da capacidade de armazenamento tem competido com a miniaturização, impedindo a melhoria da sua velocidade de operação.

Memória de acesso paralelo

O processamento extra representado pelo circuito de gerenciamento paralelo faz com que o tempo de acesso aos bits individuais passe da faixa atual de 20 a 50 nanosegundos, para até 50 a 70 nanosegundos. Por outro lado, centenas de processos estarão rodando simultaneamente, significando que uma quantidade efetiva de dados muito maior estará sendo acessada.

A nova arquitetura de memória paralela multi-core por enquanto é apenas um projeto. Ashwood está negociando o licenciamento da tecnologia para que empresas possam fabricar os protótipos e testar as novas memórias na prática.

Fonte: inovacaotecnologica

Ciberluva mapeia movimentos da mão humana para construção de mão robótica

Como a mão humana se movimenta parece ser algo que qualquer pessoa seja capaz de descrever. Mas tente duplicar esses movimentos em uma mão robótica e logo você verá que esse movimento aparentemente simples e intuitivo é extremamente complexo, resultante da interação simultânea de inúmeros nervos e músculos.The image “https://i1.wp.com/www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/imagens/010180080122-ciberluva.jpg” cannot be displayed, because it contains errors.

Entendendo a mão humana

Esta é uma das razões pelas quais é tão difícil projetar uma mão robótica que seja capaz de replicar com precisão as capacidades da mão humana.

Tão difícil que a equipe do Dr. Honghai Liu, da Universidade de Portsmouth, na Inglaterra, concluiu que o trabalho de mapeamento preciso dos movimentos da mão humana somente poderia ser feito por meio de um outro equipamento, especificamente projetado para essa tarefa.

Ciberluva

Para isso, ele e seus colegas criaram uma “ciberluva”, uma luva especial recoberta com uma densa malha de minúsculos sensores que capturam cada detalhe do movimento da mão. A luva opera de forma parecida com as roupas utilizadas por atores de filmes em realidade virtual, só que é muito mais precisa (veja Sensores capturam movimentos e trazem realidade virtual para videogames).

Oito câmeras digitais de alta resolução e capazes de filmar em alta velocidade capturam as imagens dos movimentos da luva, que é iluminada com luz infravermelha. O resultado é um mapeamento dos movimentos com precisão milimétrica, feita com a ajuda de um software de inteligência artificial.

Próteses e controle de equipamentos

“Os humanos se movem de forma mais eficiente e efetiva em um fluxo contínuo, algo que nós aperfeiçoamos ao longo de gerações de evolução e que todos nós aprendemos quando ainda somos bebês. Os desenvolvimentos na ciência significam que nós vamos ensinar os robôs a se mover da mesma forma,” diz Liu.

Mãos robóticas com movimentos precisos, além de um impacto imediato no campo das próteses, poderão ter um papel importante na indústria e na medicina, permitindo o controle preciso de equipamentos à distância.

Fonte: inovacaotecnologica

Imagem: University of Portsmouth

Professor de 71 anos vira “guru” internacional

Walter Lewin, 71, professor de física, sempre foi um dos docentes mais populares do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). E agora se transformou em guru internacional na Internet, graças a uma sala de aula mundial criada pela instituição a fim de difundir conhecimento no ciberespaço. 

As aulas de física de Lewin, gravadas em vídeo, estão disponíveis gratuitamente no OpenCourseWare do MIT e lhe valeram adeptos em todo o país e em outras nações, que mantêm sua caixa de mensagens permanentemente lotada de elogios.

“Por meio de suas inspiradoras aulas em vídeo, consegui perceber como a física é BELA, simples e espantosa a um só tempo”, escreveu um garoto indiano de 17 anos em recente mensagem de e-mail ao professor.

Steve Boigton, 62, florista em San Diego, afirmou que “passei a caminhar com passo mais firme, e agora encaro a vida pelas lentes da física”.

Lewin leciona com a elegante e convicta desenvoltura que Julia Child ostenta ao ensinar culinária francesa aos amadores, e com um senso excêntrico de teatralidade que nos acostumamos a ver nos vídeos que se tornam sucesso no YouTube. Ele é parte de uma nova geração de astros acadêmicos que tomam o ciberespaço como palco, nos sites de suas instituições e até no serviço iTunes U, que oferece vídeos educativos a custo zero desde maio, em uma seção da loja online iTunes, da Apple.

Em suas aulas, disponíveis em http://ocw.mit.edu, Lewin bate em um estudante com uma pele de gato para demonstrar a eletricidade estática. Usando calção, sandálias, meias e um capacete, como uma espécie de nerd perdido em um safári, ele dispara uma bola de golfe com um canhão contra um alvo formado por um macaco de pelúcia equipado com colete a prova de balas, a fim de demonstrar a trajetória de objetos em queda livre.

Para demonstrar como um foguete decola, ele atravessa a sala de aulas em um triciclo acionado por um extintor de incêndio.

Por algum tempo, Lewin liderou a lista de popularidade nos downloads de aulas da iTune U, mas o panorama muda constantemente. Os astros desta semana incluem Hubert Dreyfus, professor de Filosofia na Universidade da Califórnia em Berkeley, e Leonard Susskind, professor de mecânica quântica na Universidade Stanford.

Na semana passada, a Universidade de Yale colocou alguns dos cursos e aulas de graduação de seus professores mais procurados na Internet, para acesso gratuito. A lista inclui “controvérsias na astrofísica”, com Charles Bailyn; “poesia moderna”, com Langdon Hammer; e “introdução ao Velho Testamento”, com Christine Hayes.

O MIT recentemente decidiu estender o sucesso de suas aulas universitárias online, criando um site especialmente dirigido a professores e alunos de segundo grau.

A julgar pelos e-mails que recebe dos fãs, Lewin, que também está entre os palestrantes do novo site, atrai estudantes de todas as idades. Alguns de seus alunos o comparam a Richard Feynman (1918-1988), físico premiado com o Nobel e conhecido por sua liberdade de espírito e por seu apego ao bongô. Feynman popularizou a física por meio de seus livros, palestras e participações em programas de televisão.

Com seus cabelos grisalhos e revoltos, óculos de aros grossos e intensidade ao falar, Lewin é um resumo perfeito da imagem que as pessoas fazem quanto a um cientista brilhante. Mas, como Julia Childs, ele é ao mesmo tempo grandioso e completamente acessível.

“Temos aqui a mãe de todos os pêndulos”, ele declara, ao se pendurar de uma bola de aço de 15 quilos que se estende como um pêndulo do teto da sala de aulas. O professor de 1,85 metro e 78 quilos oscila pela sala de aula como se voasse, e os cabelos dele flutuam na brisa criada por seu movimento.

O ponto da demonstração é provar que o período de oscilação de um pêndulo independe da massa ¿ a bola de aço, mais um professor – que seja sustentada por ele. “Oi, professor Lewin”, escreveu um fã chinês de 17 anos. “Adoro suas aulas inspiradoras, e adoro o MIT!”

Um fã que diz ser professor de física no Iraque dispara elogios ainda mais intensos: “O senhor é meu Pai Científico. A despeito da má ocupação e da guerra contra meu adorado IRAQUE, o senhor me fez amar os EUA porque o senhor vive aí e o MIT fica aí”.

Lewin se diverte com a correspondência dos fãs e com a idéia de que está difundindo o amor pela física. “Lecionar é minha vida”, diz. O professor, nascido na Holanda, disse que ensinar num curso obrigatório de introdução à física, para alunos do MIT, o fez compreender que “¿o que realmente importa é convencê-los a amar a física, amar a ciência”.

Ele diz que passa cerca de 25 horas preparando cada uma de suas novas aulas, coreografando todos os detalhes e podando o texto. “Clareza é a virtude dominante”, diz.

A diversão também importa. Em outra palestra sobre pêndulos, ele se encosta à parede, segurando bem sob o queixo uma bola de aço presa a um pêndulo. Lewin havia acabado de demonstrar como a energia potencial se transforma em energia cinética, enviando a bola em um vôo através da sala para arrebentar uma placa de vidro presa à parede.

Agora, o plano é demonstrar a conservação de energia. “Acredito tanto em conservação de energia que estou disposto a arriscar minha vida pela causa”, ele diz. “Se eu estiver errado, esta terá sido minha última aula”.

O professor fecha os olhos dramaticamente e deixa a bola cair. A bola oscila de um lado para outro, mas não atinge seu queixo. “A física funciona!”, grita Lewin, “e eu continuo vivo!”
The New York Times

fonte: tecnologia.terra

Categorias:Ciência, Tecnologia