PLASMÔNICA: CHIPS À VELOCIDADE DA LUZ

Os plásmons propagam-se na superfície dos nanofios a uma velocidade próxima à da luz no ar.

Plásmons luminais

Pedaços de metal muito pequenos conseguem de certa forma aprisionar a luz. Na superfície desses nanocomponentes, a luz se transforma em uma ondulação dos elétrons do metal, conhecida como plásmons de superfície. Há tanto interesse na exploração desses plásmons que eles deram origem a uma nova área de pesquisas na física, a plasmônica, com grande interesse na computação, sobretudo na substituição dos processadores eletrônicos por processadores de luz.

Viajando longe

Esse objetivo agora se tornou mais factível e mais prático com a descoberta de que os plásmons de superfície conseguem viajar por distâncias muito maiores do que se calculava. Yu Gong, do laboratório PNNL, nos Estados Unidos, demonstrou que os plásmons de superfície podem viajar sem se dispersar por até 250 micrômetros, o que é uma distância enorme em comparação com as dimensões dos nanofios utilizados e com o próprio comprimento de onda da luz.

Computadores próximos à velocidade da luz

Isto demonstra que a plasmônica poderá viabilizar circuitos computacionais operando próximo à velocidade da luz, com base em nanocomponentes cuja construção já é dominada pela tecnologia atual. A expectativa mais imediata é que os plásmons de superfície sejam usados como interconexões dentro dos chips, substituindo as correntes elétricas que viajam através dos fios de cobre. Futuramente, espera-se que a plasmônica consiga reunir processador e memória em um único dispositivo, acelerando muito os computadores. Bibliografia: Ultrafast imaging of surface plasmons propagating on a gold surface. Yu Gong, Alan G. Joly, Dehong Hu, Patrick Z. El-Khoury, Wayne P. Hess. Nano Letters. Vol.: 15, 3472-3478. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00803. FONTE: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=plasmonica-chips-velocidade-luz&id=010110150826

DESCOBERTA DA STANFORD DEVE PRODUZIR CHIPS MAIS BARATOS E RÁPIDOS

Pesquisadores da Universidade Stanford descobriram uma nova forma mais econômica de fazer chips e painéis solares usando arseneto de gálio, um composto químico sintético que atua como semicondutor e cujas propriedades se comparam ao silício. Durante muitas décadas, o silício tem sido o semicondutor para eletrônicos ideal. É abundante e barato e seu processo de manufatura é bem compreendido, mas nem sempre ele é a melhor escolha. A ideia é que eletrônicos ganhariam muito mais velocidade se usarem ao invés do silício o arseneto de gálio. O que torna o composto uma opção melhor para chips que lidam com dados em uma velocidade alta, ou seja, resultariam em computadores mais velozes e eficientes. A opção também beneficiaria a produção de painéis solares, uma vez que o gálio é muito mais eficiente em converter a luz solar em eletricidade. No entanto, o composto sintético é muito mais caro. Para se ter uma ideia, um disco de 8 polegadas custa cerca de 5 mil dólares comparado aos 5 dólares de um feito com silício. O novo método de manufatura desenvolvido pela Stanford não tornará a pastilha de gálio mais barata. Porém permitirá que ele seja reusado de 50 a 100 vezes, o que significa uma redução dramática por custo de chip e a abertura para o uso do material em larga escala.

Como é feito

No processo, aparelhos são feitos em cima de uma pastilha de gálio, assim como acontece com outros materiais. Mas depois, os dispositivos são separados da pastilha usando um laser, o que permite a pastilha seja reusada. O processo então reduziria dramaticamente os custos de um aparelho feito com o material. E como umn benefício extra, as pastilhas de gálio são mais flexíveis. A universidade submeteu a pesquisa para obtenção de patente e já fala com produtores de chips semicondutores sobre licenciar para testes e eventual uso para sua produção comercial. Um vídeo divulgado pela própria Stanford revela como é a manufatura do chip: fonte: idgnow.com.br/ti-corporativa/2015/03/25/descoberta-da-stanford-deve-produzir-chips-mais-baratos-e-rapidos/

CIENTISTAS APRESENTAM CHIPS PARA MELHORAR RENDIMENTO INTELECTUAL

A estimulação cerebral com elétrodos aplicada sem dor será uma prática habitual daqui a dez anos para melhorar o rendimento intelectual, e a implantação de chips no cérebro permitirá que deficientes escrevam com a mente e se curem de algumas doenças neurológicas. Esses são alguns dos avanços nos quais trabalham os neurocientistas, que na quarta-feira expuseram essas novidades na apresentação do evento sobre estimulação cerebral B•Debate, realizado em Barcelona. Segundo os especialistas, a estimulação cerebral sem dor através de eletrodos poderá melhorar o rendimento mental das pessoas, assim como o café ou outras bebidas energéticas, e poderão inclusive estimular com padrões personalizados. Entre os avanços próximos para pacientes com paralisias estão «poder escrever mensagens de texto e controlar outros dispositivos com o implante de um chip no cérebro», explicou a neurocientista Mavi Sanchez Vives. Além disso, os chips «poderão registar a atividade cerebral, analisá-la em linha e escrever pensamentos e até mesmo navegar online». De acordo com Sanchez, a neuroestimulação elétrica de determinadas regiões do cérebro já mostrou benefícios ao tratar os sintomas de uma depressão, bloquear os ataques de uma epilepsia, induzir a recuperação de um acidente vascular cerebral (AVC) e controlar os tremores da doença de Parkinson. Ao longo dos próximos dez anos também haverá o avanço das próteses sensoriais e visuais, que gerarão estímulos na crosta cerebral e poderão proporcionar informação visual a cegos. A cientista mostrou-se a favor do uso de aplicações móveis para controlar atividades cerebrais como o sonho, mas alertou que «é preciso ir com cuidado em relação às estimulações no cérebro, já que não se sabem os efeitos a médio e longo prazo». Na opinião de Sanchez, a vida dos pacientes com paralisias ou doenças que não os permitem comunicar com o exterior «pode melhorar muito ao longo destes anos». A especialista diferenciou dois tipos de tecnologia aplicáveis: a não invasiva, que pode ser utilizada para uso lúdico, já que não envolve afetação do cérebro; e a invasiva, que requer neurocirurgia e «só é justificada no caso de pacientes». Fonte: diariodigital.sapo.pt/news.asp?id_news=771034

DESCOBERTA SOBRE ELETROMAGNETISMO VIABILIZA ANTENAS DENTRO DOS CHIPS

Hoje os chips são menores do que os conectores das antenas - agora a antena inteira cabe dentro do chip.

Descoberta sobre eletromagnetismo

Se a onda tecnológica atual dava a impressão de que já sabíamos tudo sobre o eletromagnetismo e a transmissão de dados por meio de antenas, ficou claro agora que essa era uma suposição ilusória. Uma nova descoberta não apenas complementa e estende as teorias atuais, como também tem implicações práticas imediatas para a melhoria da própria tecnologia, com grande impacto no campo das transmissões via rádio, hoje mais conhecidas pelo termo wireless (sem fios). Físicos acabam de apresentar uma nova descrição da natureza mais íntima do eletromagnetismo que torna possível a construção de antenas pequenas o suficiente para serem inseridas dentro dos chips de computadores, tablets e celulares. E, no nível mais fundamental, a nova descrição alinhava uma ponte entre as teorias da física clássica e da mecânica quântica.

Dimensões das antenas

O entendimento atual das ondas eletromagnéticas vem do trabalho de James Clerk Maxwell, feito há mais de 150 anos, que estabelece que as ondas eletromagnéticas são geradas pela aceleração dos elétrons. Impulsionados por uma corrente elétrica, os elétrons aceleram e geram a radiação eletromagnética, ou ondas de rádio, que podem então ser dispersas pelo espaço através das antenas - a chamada radiação eletromagnética. Ocorre que, para emitir e captar essas ondas, as antenas precisam ter dimensões que são determinadas pelo comprimento das ondas usadas nas transmissões - dimensões estas que são incompatíveis com as dimensões dos circuitos eletrônicos ultraminiaturizados da atualidade. Dhiraj Sinha e Gehan Amaratunga, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, descobriram agora que não precisa ser assim.

Teoria incompleta

Além de permitir fabricar antenas dentro dos próprios chips, a descoberta pode ser o elemento que faltava na teoria eletromagnética. Os físicos sabiam que a teoria de Maxwell era incompleta há várias décadas, desde que foram descobertos materiais conhecidos como sólidos dielétricos, que normalmente agem como isolantes, nos quais os elétrons não estão livres para se mover - mas esses materiais dielétricos geram e emitem radiação eletromagnética. Além disso, o fenômeno da radiação devido à aceleração dos elétrons não tem uma contrapartida na mecânica quântica, onde se assume que os elétrons saltam entre estados discretos de energia. Apesar da incompletude da teoria, isso não impediu que esses materiais fossem usados na prática: os ressonadores dielétricos são a base das antenas dos telefones celulares, por exemplo. Os dois pesquisadores descobriram agora que o fenômeno da radiação eletromagnética não precisa ser gerado apenas pela aceleração dos elétrons: ele é gerado também por um processo chamado quebra de simetria.

Quebra de simetria do campo elétrico

A nova teoria elucida a geração de ondas que se espalham para o ambiente a partir de materiais dielétricos. Em física, a simetria é uma indicação de uma característica constante de um aspecto particular de um sistema. Neste caso em particular, quando os elétrons estão em movimento no material, há uma simetria do campo elétrico. Usando uma película muito fina de material piezoelétrico, a dupla demonstrou que é possível quebrar a simetria do campo elétrico aplicando um tensão assimétrica ao material. Isto gerou uma radiação eletromagnética que se espalha pelo espaço livre ao redor, demonstrando que o material pode funcionar como uma antena mesmo em escalas nanométricas. Assim, a radiação eletromagnética emitida pelos materiais dielétricos é gerada tanto pela aceleração dos elétrons nos eletrodos metálicos conectados a eles, como Maxwell previu, quanto pela quebra de simetria do campo elétrico gerada pela chegada desses elétrons no material isolante. Além de permitir fabricar antenas dentro dos próprios chips, a descoberta pode ser o elemento que faltava na teoria eletromagnética. "Eu não estou sugerindo que nós tenhamos descoberto alguma grande teoria unificadora, mas esses resultados vão ajudar a entender como o eletromagnetismo e a mecânica quântica se cruzam e se juntam. Eles abrem um enorme conjunto de possibilidades a serem exploradas," disse Amaratunga.

Aplicações práticas

A descrição deste novo fenômeno terá efeitos práticos imediatos, não apenas para os telefones celulares e para as redes sem fios, mas também para tecnologias que estão dependendo de um impulso de miniaturização para decolar, como a Internet das Coisas, que depende de transmissores e receptores sem fios muito pequenos - algo limitado pela atual dimensão das antenas. Os materiais piezoelétricos usados no experimento podem ser fabricados na forma de filmes - ou películas muito finas - usando semicondutores como o niobato de lítio, o nitreto de gálio ou o arseneto de gálio, todos bem conhecidos da indústria eletrônica e totalmente integráveis no interior dos chips. Bibliografia: Electromagnetic radiation under explicit symmetry breaking. Dhiraj Sinha, Gehan A. J. Amaratunga. Physical Review Letters. Vol.: Accepted Paper. fonte: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=descoberta-eletromagnetismo-antenas-dentro-chips&id=010110150420

NANOTECNOLOGIA: NOVA DESCOBERTA PODE REVOLUCIONAR CHIPS

Largamente usado na produção de chips de computador, o silício pode estar com seus dias de “favorito” contados: pesquisadores estão cada vez mais próximos de criar grandes avanços na eletrônica usando outros materiais – algo essencial, já que a evolução propiciada pelo silício está atingindo seu limite. Para entender a importância de novos materiais nessa indústria, é preciso lembrar que a capacidade de um chip (que é um dos componentes vitais dos computadores) depende do número de transistores que ele tem; quanto menores eles forem, mais deles caberão no chip. Há décadas, o silício tem permitido a produção de transistores cada vez menores, mas há um limite chegando; logo, o silício terá de ser substituído para evitar que a evolução dos eletrônicos fique “empacada”. Recentemente, cientistas da IBM conseguiram produzir um chip “híbrido”, usando silício e nanotubos de carbono. Este material, segundo os pesquisadores, é duplamente promissor, uma vez que poderá permitir não somente a produção de chips com mais transistores, mas também de equipamentos com velocidade de processamento maior. “Estes dispositivos [transistores de nanotubos de carbono] superam os feitos de qualquer outro material”, destaca Supratik Guha, do Centro de Pesquisa T. J. Watson da IBM (EUA). “Vimos um desempenho cinco ou mais vezes melhor do que o de dispositivos de silício convencionais”. Usando um processo conhecido como auto-arranjo químico, os cientistas fizeram com que os nanotubos de carbono se organizassem seguindo um padrão específico – a precisão é fundamental para que os chips funcionem. Para aperfeiçoar o procedimento, será necessário usar amostras mais puras de carbono, já que as formas menos puras não conduzem eletricidade tão bem – o que prejudicaria o desempenho dos chips. Além dos nanotubos de carbono, o grafeno (folha de grafite com um átomo de espessura) também está sendo explorado como possível sucessor do silício. Pesquisadores também buscam aprimorar os chamados transistores de efeito de campo para substituir os convencionais. A Lei de Moore Em 1965, um dos cofundadores da Intel, Gordon Moore, previu que a evolução da indústria de eletrônicos seguiria um ritmo específico: a cada 18 meses, seria possível dobrar o número de transistores em chips, tornando computadores e outros eletrônicos cada vez mais poderosos. Desde então, empresas do ramo seguem a chamada Lei de Moore – contudo, acredita-se que sem um substituto para o silício, só será possível manter esse ritmo até 2015.FONTE: http://bits.blogs.nytimes.com/2012/10/28/i-b-m-reports-nanotube-chip-breakthrough

CIENTISTAS DESENVOLVEM CHIPS PARA RELIGAR NEURÔNIOS

As nossas faculdades mentais, em um cérebro saudável, dependem de um delicado equilíbrio: a boa ligação entre os neurônios entre os axônios, que transmitem os impulsos elétricos. Em acidentes físicos de grande impacto, por uma variedade de razões, podem prejudicar essa comunicação entre as células nervosas, criando uma demência quase sempre irreversível. Mas pesquisadores da Universidade Case Western Reserve, em Cleveland (Ohio, EUA), estão trabalhando para torná-la reversível. Como? A partir de um chip que estimula a religação entre os axônios. Este trabalho nasceu de uma necessidade: fazer algo pelos soldados americanos nas tropas instaladas no Iraque e no Afeganistão. Quando se há uma lesão cerebral violenta, um traumatismo, como acontece em guerras, a tendência é que a pessoa em questão perca seus movimentos. E foi na busca por retomar tais movimentos que nasceu a ideia do chip. Apesar de os desenvolvedores terem pensado em retomar movimentos de soldados, em primeiro lugar, um chip restaurador pode servir para uma série de funções. Sintomas de grande consequência, como a perda de equilíbrio, coordenação e raciocínio, por exemplo. O novo chip é um dispositivo microeletrônico, que estimula os axônios a se reconectarem. Isso acontece através de pequenos impulsos elétricos que simulam atividade neural. Deve ser aplicado em um paciente pouco tempo depois do referido traumatismo (os cientistas falam em um mês, no máximo), para amplificar a potência do cérebro danificado. Este aparelho, menor do que uma moeda de 25 centavos, é chamado de “Interface cérebro-máquina-cérebro”. O dispositivo, na teoria, é concebido para ficar instalado fora do corpo, possivelmente colocado sobre a nuca. Em ratos, já foi testado com sucesso: os camundongos que tiveram atividades cerebrais danificadas foram recuperados com o aparelho. O próximo passo, segundo os cientistas, é testar em primatas não-humanos. Se tudo correr bem, eles avaliam que a máquina estará pronta para uso humano dentro de 10 anos. FONTE: [Daily Tech]

NOVOS CHIPS ELETRÔNICOS SE CONSERTAM SOZINHOS

De acordo com uma equipe americana de pesquisadores, a ideia de chips eletrônicos que se autoconsertam está mais próxima. O processo toma pouco mais do que um segundo para trazer o circuito de volta. O grupo afirma que seu trabalho pode eventualmente levar a equipamentos com maior duração, assim como resolver um dos maiores problemas das viagens interplanetárias. O processo de cura acontece usando o estresse gerado no dano ao material para quebrar pequenos reservatórios, que contém um material especial que preenche os buracos, restaurando o circuito elétrico. Para testar a teoria, a equipe criou sistemas com linhas de ouro em vidro, formando um circuito. Eles então colocaram microcápsula de 0,01 milímetros diretamente nas linhas, ou uma pequena lâmina com microcápsulas maiores, de 0,2 milímetros. Em ambos os casos, as cápsulas continham gálio-índio eutético – um material escolhido pela alta condutividade e ponto de fusão baixo. O dispositivo então foi colocado entre outra cama de vidro e acrílico, e conectado à eletricidade. O circuito foi usado até que quebrou, passando para voltagem zero. Segundo os cientistas, as microcápsulas quebradas consertaram o circuito na maior parte dos testes em apenas um milissegundo, restaurando quase toda a voltagem. As cápsulas menores consertaram o sistema todas às vezes, mas eram menos condutivas do que as maiores, que apresentaram um nível de sucesso um pouco menor. A equipe sugere que o uso de ambas no mesmo sistema daria um melhor resultado. Os dispositivos foram então monitorados por quatro meses, sem apresentar perda de condutividade. O líder do grupo afirma que a teoria pode provocar uma grande mudança na indústria espacial. “Hoje em dia, quando algo quebra no espaço, a única maneira de concertá-lo é remover o circuito e trocá-lo – não há forma de ir manualmente até lá para consertá-lo”, afirma o professor de engenharia espacial Scott White. “Penso que a real aplicação da nova tecnologia é em eletrônicos que são incrivelmente difíceis de consertar ou trocar – pense em satélites ou viagens interplanetárias, onde é fisicamente impossível trocar algo”, complementa. As razões pela qual os sistemas atuais falham após o uso repetido são microdanos internos, que atrapalham a condutividade dos elétrons de uma bateria para outra. A equipe afirma que se conseguir resolver o problema, baterias elétricas de carros podem durar muito mais anos do que hoje, tornando a manutenção dos veículos mais barata. O grupo também afirma que a técnica tem o potencial de oferecer sistemas eletrônicos mais sustentáveis. O professor White dá o exemplo de botões de celular, que param de funcionar após o uso repetido, por causa de danos no circuito interno. Sistemas de “autoconserto” iriam estender a vida desses objetos. “Basicamente, o que vemos é que os eletrônicos são dispensados para oferecer mais funcionalidade desenvolvida. Talvez a forma de fazer isso não seja fabricar novos circuitos e sistemas toda hora, mas ter alguns que durem mais”, diz White. FONTE:[BBC]