TEMPESTADES EXTREMAS EM URANO INTRIGAM ASTRÔNOMOS

Ultimamente o planeta gasoso Úrano, tem apresentado sinais de algumas tempestades extremas que estão a intrigar os astrônomos. Úrano teve finalmente algumas tempestades de verão, sete anos após o planeta alcançara sua maior aproximação ao sol, deixando os cientistas a querer saber por que as tempestades maciças são tão tardias. O normalmente calmo gigante gasoso tem agora um tempo tão incrivelmente ativo que algumas das características são até visíveis por amadores, disse Imke de Pater, astrônomo da Universidade da Califórnia. Os astrônomos anunciaram pela primeira vez as tempestades extremas em Urano em agosto, e têm vindo a tentar entendê-las desde então. Este é de longe o clima de mais ativo que a equipe Pater viu em Urano. Isso também pinta um quadro diferente do planeta silencioso que a Voyager 2 viu quando a sonda da NASA o sobrevoou em 1986. "Este tipo de atividade teria sido esperada em 2007, quando uma vez a cada 42 anos ocorre o equinócio de Urano ocorre e o sol brilha diretamente sobre o equador", disse Heidi Hammel, da Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia , disse em um comunicado. Mas aqui é onde o mistério surge: Tanto quanto se pode dizer, Urano não tem nenhuma fonte de calor interno. Pensasse que a luz solar é responsável por mudanças na sua atmosfera, como tempestades. Mas a luz do sol está fraca no hemisfério norte de Urano, por isso os cientistas estão intrigados relativamente ao motivo porque essa área está tão ativa agora.

Tempestades enormes em Urano

A equipe de De Pater rastreaou 8 grandes tempestades no hemisfério norte de Úrano ao observar o planeta com o telescópio Keck II entre 5 e 6 de agosto. Uma tempestade se destacou-se do resto. Brilhando em 2,2 microns, um comprimento de onda sensível às nuvens na tropopausa (logo abaixo da estratosfera), é constituído por 30 por cento de toda a luz reflectida a partir Úrano. Outra tempestade, visível a 1,6 microns, poderia até ser vista por astrônomos amadores. Um observador, Marc Delcroix em França, fotografou-a com o seu telescópio de 1 metro. "Fiquei emocionado ao ver tal atividade em Úrano", disse Delcroix em comunicado. "Obter detalhes em Marte, Júpiter ou Saturno é rotina. Mas ver detalhes sobre Úrano e Neptuno é a nova fronteira para nós amadores”.

Condições meteorológicas extremas de Urano

Com base nas cores e estrutura da tempestade, os astrônomos profissionais acreditam que poderia sugerir um vórtice mais profundo na atmosfera - semelhante aos fenômenos de Júpiter, como a Grande Mancha Vermelha. Observações posteriores com o telescópio Keck II revelaram que a tempestade ainda estava no auge, embora tenha mudado a sua forma, e, possivelmente, a sua intensidade. O telescópio espacial Hubble também contribuiu para o esforço tendo analisado todo o planeta a 14 de outubro em vários comprimentos de onda. As observações revelaram tempestades abrangendo várias altitudes, a uma distância de cerca 9.000 quilômetros. FONTE: space.com/27770-extreme-uranus-storms-puzzle-astronomers.html

DESCOBERTO NOVO TIPO DE SILÍCIO

A estrutura porosa do Si24 permite que átomos de sódio (amarelo), lítio (verde) e até moléculas de água se difundam pelo material, abrindo a possibilidade de aplicações em armazenamento de energia e filtragem em escala molecular.

Banda proibida

O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre - o primeiro é o oxigênio - e está para a tecnologia assim como o carbono está para a biologia. Assim, não deixa de ser surpreendente que Duck Young Kim e seus colegas da Instituição Carnegie, nos Estados Unidos, tenham conseguido sintetizar uma forma inteiramente nova de silício. O silício que eles criaram é um chamado alótropo, uma forma física diferente de um mesmo elemento, da mesma maneira que o diamante e o grafite são duas formas alotrópicas do carbono. O novo alótropo do silício, chamado Silício-24 (Si24), possui uma interessante estrutura porosa, similar à das zeólitas, composta por canais com cinco, seis e oito anéis de silício. O grande diferencial do Si24 é que ele possui um hiato de energia (bandgap) mais direto do que o silício comum. Essa bandgap, ou banda proibida, é a energia necessária para que o semicondutor transicione de isolante a condutor. O silício normal possui uma banda proibida indireta, o que impede que ele naturalmente absorva ou emita luz. Isto tem feito com que componentes para aplicações futuras - LEDs, células solares e transistores de alto desempenho, além de componentes para processadores fotônicos - estejam sendo desenvolvidos com outros materiais, a maioria mais exóticos e mais caros. Já existem técnicas para fazer o silício emitir luz, mas usando uma mesclagem com outros materiais.

Materiais energéticos

O novo tipo de silício é estável a temperatura e pressão ambiente, o que abre a possibilidade de sua produção em larga escala. O Si24 possui uma banda proibida "quase-direta", o que significa que ele opera na faixa necessária para a absorção da luz solar, além de potencialmente poder emitir luz. O novo silício é estável a pressão ambiente até pelo menos 450 graus Celsius. O próximo passo será testar experimentalmente o novo silício para verificar se suas potencialidades se transformam em dispositivos práticos e eficientes. A equipe que sintetizou o material, contudo, está mais entusiasmada com seu próprio método de síntese, que poderá ser aplicado para desenvolver outros materiais com propriedades interessantes. "A síntese de alta pressão representa uma fronteira inteiramente nova em novos materiais energéticos," disse o professor Timothy Strobel. "Nós demonstramos propriedades até então desconhecidas para o silício, mas a nossa metodologia é facilmente extensível a classes de materiais inteiramente diferentes. Estas novas estruturas mantêm-se estáveis a pressão atmosférica, de forma que estratégias de escalonamento para volume maiores são inteiramente possíveis." Bibliografia: Synthesis of an open-framework allotrope of silicon. Duck Young Kim, Stevce Stefanoski, Oleksandr O. Kurakevych, Timothy A. Strobel. Nature Materials. Vol.: Published online. DOI: 10.1038/nmat4140. fonte: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=descoberto-novo-tipo-silicio&id=010110141118

ATOMOTRÔNICA PROMETE GPS QUÂNTICO

Os átomos artificiais são guiados com precisão usando pinças ópticas de laser.

Atomotrônica

A mais do que futurística atomotrônica propõe construir circuitos lógicos usando átomos flutuando entre feixes de raios laser, uma espécie de eletrônica sem sólidos. Em vez de átomos comuns, os físicos têm-se interessado por átomos artificiais, condensados ultrafrios de átomos de rubídio que se comportam como um único objeto quântico - eles são mais conhecidos como condensados de Bose-Einstein. O maior entrave para que as propostas teóricas tornem-se realidade é que o estado quântico do condensado é delicado demais, e ele se esfacela facilmente.

Folhas de luz

Changhyun Ryu e Malcolm Boshier, do Laboratório Nacional Los Alamos, nos Estados Unidos, encontraram uma maneira de tornar esses átomos artificiais mais estáveis. Seus circuitos de demonstração foram construídos com dois feixes de laser, que criam uma "folha de luz" horizontal, que funciona como uma placa de circuito impresso, e outra "folha de luz" vertical, que traça o percurso do circuito. O condensado, formado por cerca de 4.000 átomos de rubídio resfriados até próximo do zero absoluto, é aprisionado no interior dos feixes pelas mesmas forças utilizadas para criar pinças ópticas e raios tratores, que podem manipular partículas muito pequenas. Para criar um análogo à corrente elétrica - uma "corrente atômica" - o condensado é posto em movimento criando as folhas de luz ligeiramente inclinadas. A equipe conseguiu fazer seus átomos artificiais trilharem rotas seguindo linhas retas, em um círculo e através de uma junção Y - todos os componentes essenciais de um circuito lógico. Como os circuitos são feitos apenas de luz, eles podem ser reconfigurados à medida em que os átomos se movem, permitindo criar um circuito muito complexo em um espaço muito pequeno, explica Boshier.

GPS quântico

A equipe afirma que, no futuro, circuitos assim poderão ser usados para construir um sistema de navegação capaz de dizer onde você está usando a rotação e a aceleração do condensado para rastrear movimentos a partir de um local anterior conhecido. Isto poderia funcionar como o qubit de um computador quântico ou ser utilizado como um backup para o GPS na ausência de contato com os satélites. O Laboratório de Ciência e Tecnologia de Defesa do Reino Unido já está tentando usar esses átomos artificiais para criar um "GPS quântico" para submarinos, mas os esforços ainda estão limitados pela necessidade inicial de miniaturizar a tecnologia. O emergente campo da atomotrônica possui também algumas propostas de estado sólido, usando qubits no interior de cristais de silício, o que estabelece uma ponte entre a eletrônica e a computação quântica. Bibliografia: Integrated coherent matter wave circuits. Changhyun Ryu, Malcolm G. Boshier. arXiv. http://arxiv.org/abs/1410.8814. FONTE: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=atomotronica-promete-gps-quantico&id=010110141119

DESCOBERTA NOVA CONEXÃO ENTRE ELETRICIDADE E MAGNETISMO

A magnitude da eletricidade gerada e a dependência de um campo magnético externo permitirão o uso do fenômeno para detectar informações armazenadas magneticamente.

Bombeamento de carga

Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu um novo elo entre o magnetismo e a eletricidade que pode ter aplicações em eletrônica. Eles demonstraram que é possível gerar uma corrente elétrica em um material magnético simplesmente rotacionando sua magnetização. O fenômeno, chamado "bombeamento de carga", produz uma corrente alternada de alta frequência. A geração e a modulação de correntes de alta frequência são elementos centrais nos aparelhos de comunicações via rádio, como telefones celulares, redes Wi-Fi, Bluetooth, e também estão sendo incluídas nos radares desenvolvidos para os carros sem motoristas. O novo comportamento é um espelho da magnetoeletricidade, descoberta em 2010, na qual as propriedades magnéticas de um material podem ser controladas por um campo elétrico externo.

Spintrônica

Segundo a equipe, a magnitude da eletricidade gerada e a dependência de um campo magnético externo permitirão o uso do fenômeno para detectar informações armazenadas magneticamente. O fenômeno poderá ser útil na transferência e manipulação de dados na spintrônica, uma tecnologia que armazena e processa dados usando o spin de elétrons individuais como bits. A spintrônica vem sendo explorada no armazenamento de dados desde a descoberta da magnetorresistência gigante, em 1988, premiada com o Nobel de Física em 2007.

Ligação direta entre a eletricidade e o magnetismo

Já se sabe há algum tempo que rotacionar a magnetização em um material magnético pode gerar correntes de spin puras em condutores colocados juntos ao magneto - correntes de spin puras são correntes em direções opostas formadas por elétrons com spins para cima e para baixo, respectivamente. Entretanto, não é possível detectar essas correntes de spin com um voltímetro comum porque elas são canceladas pelo fluxo de carga associado - a corrente comum de cargas elétricas - seguindo na mesma direção. Por isso é necessário um elemento adicional, como um outro ímã ou uma forte interação spin-órbita, o que gera um efeito Hall de spin. O que a equipe descobriu agora é que, em uma classe especial de materiais ferromagnéticos, a conversão spin-carga ocorre dentro do mesmo material, eliminando a necessidade do elemento secundário e viabilizando o aproveitamento prático do fenômeno. Em termos simples, o material ferromagnético funciona como gerador de corrente alternada induzida pela rotação da magnetização - em termos menos simples, o material converte diretamente a corrente de spin em corrente de carga por meio da interação spin-órbita. "O fenômeno é um resultado de uma ligação direta entre a eletricidade e o magnetismo. Ele abre a possibilidade de técnicas de detecção em nanoescala de informações magnéticas e a geração de correntes alternadas de frequências muito altas," disse Arne Brataas, da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia. Bibliografia: Magnonic charge pumping via spin–orbit coupling. Chiara Ciccarelli, Kjetil M. D. Hals, Andrew Irvine, Vit Novak, Yaroslav Tserkovnyak, Hidekazu Kurebayashi, Arne Brataas Andrew Ferguson. Nature Nanotechnology.Published online. DOI: 10.1038/nnano.2014.252. fonte: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=conexao-entre-eletricidade-magnetismo&id=010110141121

CIENTISTAS DESENVOLVEM DROGA PARA SUBSTITUIR ANTIBIÓTICOS

De acordo com o jornal britânico “The Times”, pesquisadores criaram o primeiro medicamento livre de antibióticos para tratar infecções bacterianas. Essa é uma das ações que faz parte de um grande desenvolvimento no combate à resistência aos medicamentos. Um pequeno teste feito com pacientes mostrou que o novo tratamento foi eficaz na erradicação da superbactéria MRSA, que é resistente à maioria dos antibióticos. O medicamento já está disponível como um creme para infecções da pele e os pesquisadores esperam criar uma pílula ou uma versão injetável dentro dos próximos 5 anos. Os antibióticos têm sido um dos medicamentos mais importantes desde a descoberta da penicilina, quase 90 anos atrás, pelo escocês Alexander Fleming. Porém, a Organização Mundial de Saúde tem alertado repetidamente sobre a ameaça da resistência antimicrobiana, dizendo que “uma era pós-antibióticos – em que infecções comuns e pequenas lesões podem matar” é uma possibilidade muito real no século XXI. Segundo os cientistas, no entanto, essa nova tecnologia é menos propensa à resistência do que os antibióticos porque as infecções são atacadas pelo medicamento de uma forma completamente diferente. O tratamento utiliza enzimas chamadas endolisinas, que ocorrem naturalmente em vírus que atacam certas espécies bacterianas, mas não causam mal a micróbios benéficos. Mark Offerhaus, o Chefe do Executivo da empresa de biotecnologia holandesa Micreos, que está liderando a pesquisa, disse que o desenvolvimento das novas marcas de drogas é “uma nova era na luta contra bactérias resistentes a antibióticos”. Offerhaus ainda acrescenta que milhões de pessoas têm a ganhar com a pesquisa. FONTE: http://time.com/3560432/alternative-drug-replace-antibiotics/

CIRCULADOR DE ONDAS PODE REVOLUCIONAR TELECOMUNICAÇÕES

Um circulador é um equipamento com várias portas, que recebe uma onda de rádio ou micro-onda em uma de suas portas e a transmite no sentido de sua rotação apenas para a próxima porta.

Multiplexação nas antenas

Um componente com potencial para dobrar a largura de banda útil nas comunicações sem fios, seja nos telefones celulares, seja em equipamentos de troca de dados. Assim é um novo circulador de ondas de rádio, um equipamento pouco conhecido, mas essencial nas radiocomunicações, que acaba de ser criado por Nicholas Estep e seus colegas da Universidade do Texas em Austin, nos Estados Unidos. Um circulador é um equipamento com várias portas, que recebe uma onda de rádio ou micro-onda em uma de suas portas e a transmite no sentido de sua rotação apenas para a próxima porta. Esse mecanismo é usado como amplificador, como um isolador para evitar sobrecargas e como um duplexador, permitindo a transmissão e a recepção através da mesma antena, mas não simultaneamente. Em lugar de um duplexador, o novo circulador de ondas criado por Estep é um multiplexador com funcionalidade total, o que significa que os aparelhos poderão transmitir e receber sinais na mesma frequência ao mesmo tempo, ampliando muito a largura de banda.

Substituindo o magnetismo

Existem vários tipos de circuladores, tipicamente magnéticos, mas eles não são muito usados por causa de suas dimensões e peso muito grande. O novo circulador de ondas tem apenas 2 centímetros - cerca de 75 vezes menor do que o comprimento de onda com o qual ele opera - graças ao uso de componentes eletrônicos comuns para substituir o comportamento do magnetismo. O dispositivo trabalha imitando o modo como os materiais magnéticos quebram a simetria na transmissão de ondas entre dois pontos no espaço, uma função crítica que permite que os circuladores magnéticos dirijam seletivamente as ondas de rádio. O novo circulador obtém o mesmo efeito, mas substitui a polarização magnética por uma onda circulando pelos componentes do seu circuito. Outra característica única é que o novo circulador pode ser sintonizado em tempo real em uma ampla gama de frequências, algo que não é possível com os circuladores convencionais, que são construídos para operar em frequências específicas.

Um circulador de ondas magnético típico (esquerda), e o novo circulador não-magnético, baseado em componentes eletrônicos que podem ser montados em uma placa de circuito impresso ou integrados.

Circuladores para celulares e wi-fi

Mais importante, como o projeto do novo circulador é expansível e construído com a mesma técnica de fabricação dos circuitos integrados, ele pode ser colocado dentro de aparelhos portáteis. "Nós vislumbramos circuladores micrométricos incorporados em telefones celulares. Quando você considera o tráfego dos celulares durante eventos de alta demanda, como um jogo de futebol ou um show, há enormes implicações abertas pela nossa tecnologia, incluindo menos chamadas que caem e comunicações mais claras," disse Estep. "Nós também estamos trazendo esse paradigma para outras áreas da ciência e tecnologia," acrescentou o professor Andrea Alu, coordenador do trabalho. "Nossa equipe está trabalhando no uso deste conceito para proteger lasers e para criar circuitos integrados nanofotônicos que roteiem sinais de luz em vez de ondas de rádio em direções preferenciais." Bibliografia: Magnetic-Free Non-Reciprocity Based on Parametrically Modulated Coupled-Resonator Loops. Nicholas A. Estep, Dimitrios L. Sounas, Jason Soric, Andrea Alù. Nature Physics. Vol.: Published online. DOI: 10.1038/nphys3134. fonte: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=circulador-de-ondas&id=010110141113

PROPULSÃO A LASER SUPERSÔNICA PARA FOGUETES E AVIÕES

As deficiências dos motores foguetes podem ser superadas com o uso da técnica de ablação a laser.

Aviões e foguetes movidos a laser

Engenheiros e escritores de ficção científica têm sonhado há muito tempo com aeronaves e espaçonaves movidas por feixes de luz, em vez dos combustíveis convencionais. Agora, dois cientistas russos acreditam ter encontrado um meio para melhorar o impulso gerado por um sistema de propulsão a laser, deixando esse sistema inovador a um passo do uso prático. Segundo eles, uma abordagem híbrida pode ajudar a aumentar a potência de foguetes e permitir que futuras aeronaves passem de Mach 10 - 10 vezes a velocidade do som, eventualmente viabilizando os aviões hipersônicos. A ideia é usar a potência de um laser em terra para fornecer uma força propulsora adicional para a aeronave ou espaçonave. Vários sistemas têm sido propostos ao longo dos anos para viabilizar a propulsão a laser. Um dos mais promissores envolve um processo chamado de ablação a laser, no qual um feixe de laser pulsado atinge uma superfície, aquecendo-a e queimando material para criar o que é conhecido como uma pluma de plasma - uma coluna de partículas carregadas que fluem para fora da superfície. Esse efluente é essencialmente um gás de escape, gerando um impulso para o veículo.

Híbrido foguete/ablação a laser

Yuri Rezunkov e Alexander Schmidt idealizaram um novo sistema híbrido que integra um sistema de propulsão por ablação a laser com os bocais cônicos de saída de gases típicos dos motores de foguetes. A combinação dos dois sistemas pode aumentar a velocidade do fluxo de gás para fora do motor. Segundo os cálculos dos dois pesquisadores, a exaustão atinge velocidades supersônicas, além de reduzir a quantidade de combustível queimado. A eficácia das técnicas de propulsão atuais é limitada por fatores como a instabilidade dos gases à medida que eles fluem através do bocal de escape, bem como pela produção de ondas de choque que "estrangulam" a entrada do bocal, reduzindo o impulso. Mas estes efeitos podem ser reduzidos com a ajuda de uma pluma de plasma gerada por laser que seja redirecionada de modo a fluir rente às paredes internas do bocal de escape. Acoplar o jato de plasma com o fluxo de gás normal através do bocal supersônico, garantem os pesquisadores, melhora significativamente o empuxo total gerado pelo motor foguete. "Resumindo os dados obtidos, podemos prever a aplicação das técnicas de propulsão a laser supersônicas não só para o lançamento de pequenos satélites para a órbita da Terra, mas também para a aceleração adicional de aeronaves supersônicas para alcançar Mach 10 ou mais", disse Rezunkov. Bibliografia: Supersonic Laser Propulsion. Yuri Rezunkov, Alexander Schmidt. Applied Optics. Vol.: 53, Issue 31, pp. I55-I62. DOI: 10.1364/AO.53.000I55. FONTE: inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=propulsao-laser-supersonica-foguetes-avioes&id=010170141112