Material do futuro é encontrado em mina de ouro desativada

O mineral kawazulita é um isolante topológico natural, um material com aplicações na spintrônica e na computação quântica.[Imagem: ACS]

Isolante topológico natural

Imagine um material plano que seja isolante em toda a sua área, mas eletricamente condutor nas suas bordas.

Esses são os isolantes topológicos, uma classe de materiais que fora prevista teoricamente em 2005, e sintetizada nos laboratórios pela primeira vez em 2008.

• Material bizarro abre fronteiras na spintrônica e na computação quântica

A grande vantagem de circunscrever a condução elétrica à borda do material é que isso possibilita manipular o spin dos elétrons com muita precisão, um fenômeno que está sendo explorado pelaspintrônica, além da criação de qubits para a computação quântica.

Com sua movimentação restrita, o elétron passa a ter o spin atrelado ao seu movimento, o que faz com que ele circule ao redor de um ponto, não entrando para dentro do material, que permanece isolante em todo o seu interior.

Isso permite criar correntes de spin, filtrando os elétrons segundo seu momento magnético - o grande objetivo é tirar proveito desse spin dos elétrons individuais, em vez da enxurrada de elétrons característica das cargas elétricas exploradas pelos transistores.

Devido às suas características inusitadas, até agora se acreditava que esses materiais só poderiam ser fabricados artificialmente.

Mineral extraterrestre

A grande surpresa veio quando Pascal Gehring e seus colegas do Instituto Max Planck, na Alemanha, examinavam amostras de minerais coletados em uma mina de ouro abandonada na República Tcheca.

Eles identificaram um mineral até agora desconhecido, batizado de kawazulita, que se desmancha em folhas muito finas, que são isolantes topológicos naturais.

Embora sejam mineralogicamente complexas, as folhas muito finas são muito mais puras do que os isolantes topológicos sintetizados até agora.

Além de facilitar - e baratear - as pesquisas com essa classe emergente de materiais spintrônicos, a descoberta levanta a possibilidade de que as mesmas propriedades sejam encontradas em outros minerais.

Algo semelhante ocorreu com os quasicristais, materiais que renderam o Prêmio Nobel de Química ao seu descobridor e que se acreditava serem uma curiosidade na qual o homem teria a primazia da invenção em relação à natureza.

A diferença é que todos os quasicristais descobertos na natureza até agora têm origem extraterrestre.

• Quasicristais que renderam Nobel podem ser extraterrestres

Bibliografia:

A Natural Topological Insulator
Pascal Gehring, H. M. Benia, Y. Weng, R. Dinnebier, C. R. Ast, M. Burghard, K. Kern
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nl304583m

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Telescópio ALMA é inaugurado com descobertas questionadoras

O ALMA é um telescópio redimensionável. Suas antenas são carregadas por um gigantesco caminhão, que as reposiciona em espaçamentos que variam entre 150 metros e 16 quilômetros. [Imagem: Clem/Adri Bacri-Normier/ESO]

Uma alma no deserto

O telescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) foi inaugurado oficialmente ontem no deserto chileno, a mais de 5.000 metros de altitude.

O evento, que contou com a participação do presidente do Chile, Sebastián Piñera, marcou o final da construção da maior parte dos principais sistemas do telescópio gigante e a transição para a fase científica.

Como os cientistas já vinham trabalhando com as primeiras antenas instaladas, a inauguração foi regada a artigos científicos - pelos cinco estudos foram publicados no mesmo dia, nas revistas Nature e Astrophysical Journal.

O trabalho de montagem das antenas do ALMA terminou recentemente, com o último grupo de sete antenas, do total das 66, estando em fase de testes, antes de ficarem completamente operacionais.

As antenas parabólicas da rede ALMA - 54 de 12 metros de diâmetro e 12 de 7 metros - trabalham em conjunto como se fossem um único telescópio. Os sinais recolhidos pelas antenas são combinados e processados por um supercomputador especializado, chamado correlacionador ALMA.

As 66 antenas dessa "alma no deserto" podem ser dispostas em diferentes configurações, com a distância máxima entre antenas variando entre 150 metros e 16 quilômetros.

Capaz de observar o Universo detectando luz que é invisível ao olho humano, o ALMA mostrará pormenores nunca antes observados sobre a formação de estrelas e galáxias no Universo primordial e planetas em formação em torno de sóis distantes.

Também será possível detectar e medirá a distribuição de moléculas - muitas delas essenciais à vida - que se formam no espaço entre as estrelas.

Já nestes primeiros estudos, sem o telescópio estar totalmente pronto, os astrônomos detectaram a presença de moléculas de água, o que marca as observações de água mais distantes no cosmos publicadas até hoje.

Esta figura esquemática mostra como é que a luz emitida por uma galáxia longínqua é distorcida pelo efeito gravitacional de uma galáxia mais próxima, que atua como uma lente, fazendo com que a fonte distante apareça distorcida mas mais brilhante e formando característicos anéis de luz, os chamados anéis de Eisntein. Uma análise cuidadosa desta distorção revelou que algumas destas galáxias com formação estelar intensa apresentam um brilho equivalente a 40 trilhões de sóis, sendo que as lentes gravitacionais amplificaram até 22 vezes este valor. [Imagem: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ)/L. Calçada/Y. Hezaveh et al.]

Modelo cosmológico

Os artigos científicos divulgados pela equipe do ALMA mostram que a formação estelar mais intensa no cosmos ocorreu muito mais cedo do que o que se supunha anteriormente.

Acredita-se que os episódios de formação estelar mais intensos ocorreram no Universo primordial, em galáxias brilhantes de grande massa. Estas galáxias com formação estelar explosiva convertem enormes reservatórios de gás e poeira cósmica em novas estrelas a uma taxa impressionante - muitas centenas de vezes mais depressa do que a formação estelar que ocorre nas galáxias em espiral tranquilas, como a nossa Galáxia, a Via Láctea.

No modelo da cosmologia mais aceito atualmente, os cientistas acreditam que, quanto mais distantes da Terra estão as galáxias, mais antigas elas são.

"Quanto mais distante estiver uma galáxia, mais longe no tempo a estamos vendo, por isso ao medir distâncias podemos reconstruir a linha cronológica de quão vigorosa é a formação estelar no Universo nas diferentes épocas da sua história de 13,7 bilhões de anos," confirma Joaquin Vieira, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, e autor de um dos estudos publicados hoje.

Os cientistas ficaram surpresos ao descobrir que muitas destas galáxias longínquas e poeirentas que estavam formando estrelas se encontram ainda mais longe do que o esperado.

Isto significa que, em média, os episódios de formação estelar intensa ocorreram há 12 bilhões de anos atrás, quando o Universo tinha menos de 2 bilhões de anos - um bilhão de anos mais cedo do que o que se pensava anteriormente.

Duas das galáxias observadas são as mais distantes deste tipo já observadas - elas estão tão distantes que, se o modelo cosmológico estiver correto, sua luz começou a sua viagem quando o Universo tinha apenas um bilhão de anos.

Juntamente com observações anteriores, esses dados reforçam questionamentos sobre os cálculos atuais da idade do Universo - já se conhece pelo menos uma estrela (HD 140283) cuja idade aparente é maior do que a idade calculada do Universo.

Partícula descoberta no LHC é "um" bóson de Higgs

 

A definição sobre o bóson de Higgs terá que esperar até que o LHC volte a funcionar, em 2015 - mas há a possibilidade de que o LHC não consiga responder definitivamente a questão. [Imagem: Fermilab]

Cientistas responsáveis pelos detectores ATLAS e CMS do LHCapresentaram uma nova rodada de resultados para tentar elucidar exatamente do que se trata apartícula descoberta no ano passado, então apresentada como um "bóson do tipo Higgs".

Tendo agora analisado duas vezes e meia mais dados do que estava disponível no ano passado, eles acreditam que a nova partícula está se parecendo cada vez mais como "um" bóson de Higgs - mas não necessariamente com "o" bóson de Higgs.

Por isso, eles decidiram tirar a especificação "tipo" - até agora era um "bóson tipo Higgs", passando a ser "um bóson de Higgs".

Contudo, continua aberta a questão se é ou não o bóson de Higgs do Modelo Padrão da física de partículas, responsável por dar massa a todas as demais partículas.

A partícula possivelmente seria o mais leve de vários bósons previstos por algumas teorias que vão além do Modelo Padrão.

Chegar a uma resposta definitiva para essa questão vai levar tempo.

Ser ou não um bóson de Higgs é demonstrado pela forma como a partícula interage com outras partículas, e pelas suas propriedades quânticas.

Por exemplo, postula-se que um bóson Higgs não tem spin e, no Modelo Padrão, sua paridade - uma medida de como a sua imagem-espelho se comporta - deve ser positiva.

Os grupos do CMS e do ATLAS compararam várias opções de spin/paridade para a nova partícula observada, e todas "preferem" a situação sem spin e paridade positiva.

Isso, juntamente com as interações da nova partícula com outras partículas, indica fortemente tratar-se de um bóson de Higgs.

"Os resultados preliminares com o conjunto completo de dados de 2012 são magníficos e, para mim, está claro que estamos lidando com um bóson de Higgs, embora ainda haja um longo caminho a percorrer antes de sabermos que tipo de bóson de Higgs ela é," disse Joe Incandela, porta-voz da colaboração CMS.

Além da nanotecnologia: vêm aí os sub-nanofios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/01/2013

O segredo dos sub-nanofios está na ligação entre os átomos a um ângulo de 60º, o que as torna metálicas e, portanto, condutoras de eletricidade.[Imagem: Yakobson Group/Rice University]

Picotecnologia

Físicos demonstraram que é possível construir fios condutores de eletricidade com dimensões menores do que aquelas com que lida a nanotecnologia.

Nano é um prefixo equivalente a 10^-9 metros. Logo abaixo vem o prefixo pico - e a emergente picotecnologia - com seus 10^-12metros.

Mas a unidade mais usada hoje para medir comprimentos abaixo do nano, sobretudo no campo da óptica, é o angstrom, equivalente a 10^-10 metro.

Boris Yakobson e Xiaolong Zou, da Universidade Rice, nos Estados Unidos, preferiram generalizar, e estão chamando suas estruturas condutoras de sub-nanofios.

Decepção com o grafeno

Segundo Yakobson, tudo começou com uma certa decepção com o grafeno, um material extremamente promissor, mas que não possui bandgap - diferença entre as bandas de condução e de valência - o que está impedindo seu uso como semicondutor.

Ele e seu grupo partiram então para estudar as propriedades de outros materiais bidimensionais, que possuem bandgaps naturais, tendo-se interessado sobretudo pelos dissulfetos - sobretudo combinações de enxofre e tungstênio ou enxofre e molibdênio.

Quando estudavam os arranjos desses materiais em escala atômica os pesquisadores se depararam com uma estrutura atômica em particular que cria uma rede metálica - e, portanto, condutiva - com apenas uma fração da largura de um nanômetro.

Tecnicamente é um material bidimensional, mas os átomos se arranjam em ângulos que mudam a propriedade do filme. [Imagem: Yakobson Group/Rice University]

Isso é inusitado porque, tecnicamente, são materiais bidimensionais, mas as energias atuantes entre os átomos geram um arranjo escalonado, no qual os átomos se conectam em ângulos precisos, capazes de alterar as propriedades do material.

Era pós-silício

"É mais complexo do que o grafeno," disse Yakobson. "Há uma camada de metal no meio, com átomos de enxofre acima e abaixo, mas todos estão totalmente conectados por ligações covalentes em uma rede tipo colmeia."

São as conexões entre os grupos de átomos que criam interfaces entre o que passa a funcionar como um grânulo cristalino, afetando a propriedade elétrica do material.

"Os dissulfetos metálicos são promissores para a fabricação de futuros componentes eletrônicos baseados em materiais com dimensões reduzidas," disse Zou. "É importante entender os efeitos dos defeitos topológicos sobre suas propriedades eletrônicas se quisermos caminhar rumo a aparelhos da era pós-silício."

Programa faz conversão de filmes 3D para TVs que dispensam óculos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/01/2013

Uma nova tecnologia promete "tirar o elefante da sala" das novas tecnologias autoestereoscópicas: o programa converte automaticamente os filmes 3D atuais para as TVs 3D que dispensam os óculos.[Imagem: Heinrich-Hertz Institute]

Questões comerciais

Já existem vários protótipos de TVs 3D que dispensam os óculos especiais.

Por estranho que possa parecer, o maior entrave para que essas novas tecnologias passem dos laboratórios para as lojas não é técnico, é comercial.

Os estúdios e produtoras só há pouco começaram a migrar seus equipamentos para criar conteúdos para a tecnologia 3D atual - com óculos - e não estão muito inclinados a abrir mão desse investimento para começar tudo de novo.

Sobretudo na desconfiança de uma ou outra tecnologia que ainda não se firmou no mercado.

Telas autoestereoscópicas

Mas talvez esse problema possa ser contornado mais facilmente sem mexer no bolso de ninguém.

Foi o que demonstraram engenheiros do Instituto Heinrich-Hertz, na Alemanha.

Christian Riechert e seus colegas criaram um programa que consegue converter, em tempo real, o conteúdo criado para as TVs 3D atuais para que ele possa ser exibido nas novas telas autoestereoscópicas - que dispensam os óculos.

Os filmes em 3D disponíveis atualmente em Blu-ray são baseados em duas perspectivas diferentes, ou seja, em duas imagens, uma para cada olho.

Entretanto, as telas autoestereoscópicas precisam de cinco a 10 visualizações da mesma cena. No futuro, esse número provavelmente será ainda maior.

Isto porque estas telas precisam apresentar uma imagem tridimensional de tal maneira que ela possa ser vista com a mesma qualidade de ângulos diferentes, qualquer que seja o lugar no sofá onde você está sentado.

Conversor de filmes 3D

"Nós pegamos as duas imagens e geramos um mapa de profundidade, ou seja, um mapa que atribui uma determinada distância da câmera para cada objeto," explica Riechert.

"A partir daí, calculamos todos os pontos de vista intermediários aplicando técnicas de renderização. E aqui está a coisa verdadeiramente interessante: o processo funciona de forma totalmente automatizada, e em tempo real," completou.

É como uma tradução simultânea: o usuário insere seu Blu-ray 3D comum no aparelho, senta-se e pode desfrutar de todos os benefícios da última tecnologia 3D, sem precisar esperar uma nova versão do filme.

Os pesquisadores já terminaram o software que faz a conversão dos dados. Agora eles estão trabalhando em colaboração com parceiros da indústria para inserir o programa em um hardware específico, de modo que ele possa ser integrado nos televisores.

Maior galáxia já vista é identificada por astrônomas brasileiras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/01/2013

Embora se acredite que as galáxias cresçam engolindo vizinhas menores, a interação entre a NGC 6872 e a IC 4970 parece estar agindo no sentido oposto, espalhando estrelas (no sentido noroeste na imagem) que poderão formar uma nova galáxia de pequeno porte. [Imagem: NASA/ESO/JPL-Caltech/DSS]

Coroamento

Uma equipe internacional, integrada por três astrônomas brasileiras, coroou a galáxia NGC 6872 com o título de maior galáxia espiral que se conhece.

Duília de Mello, atualmente na Universidade Católica de Washington, e Fernanda Urrutia-Viscarra e Claudia Mendes de Oliveira, da USP (Universidade de São Paulo), integram a equipe, que conta ainda com cientistas da NASA e do ESO (Observatório Europeu do Sul).

O trabalho ganhou destaque no site da NASA nesta quinta-feira.

Medida de ponta a ponta de seus dois braços espirais, a NGC 6872 se estende por mais de 522.000 anos-luz, o que a torna mais de cinco vezes maior do que a Via Láctea.

Maior galáxia conhecida

A NGC 6872 é conhecida há décadas, e sempre figurou entre os maiores sistemas estelares conhecidos, mas o título de maior galáxia espiral conhecida só veio depois que a equipe analisou os dados da sonda espacial GALEX (Galaxy Evolution Explorer: Exploração da Evolução das Galáxias).

"Sem a capacidade da GALEX de detectar a luz ultravioleta das estrelas mais jovens e mais quentes, nós nunca teríamos reconhecido a extensão total desse sistemaintrigante," disse Rafael Eufrasio, do Centro Goddard da NASA.

O tamanho fora do comum e a aparência peculiar dessa supergaláxia derivam de sua interação com uma outra galáxia muito menor, uma galáxia em formato de disco chamada IC 4970, que tem apenas um quinto da massa total da galáxia gigante.

O que é mais intrigante é que, embora se acredite que as galáxias cresçam engolindo vizinhas menores, a interação entre a NGC 6872 e a IC 4970 parece estar agindo no sentido oposto, espalhando estrelas que poderão formar uma nova galáxia de pequeno porte.

O estranho par e seu filhote estão localizados a 212 milhões de anos-luz da Terra, na Constelação do Pavão.

17 bilhões de Terras derrotam conservadorismo científico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/01/2013

A Via Láctea pode abrigar pelo menos 17 bilhões de planetas do tamanho da Terra, com condições para manter água em estado líquido em sua superfície.[Imagem: PHL/UPR Arecibo]

Conservadorismo científico

Há alguns meses, a renomada revista Nature Geoscience causou desconforto na comunidade científica ao defender uma posição ultraconservadora.

Em um editorial intitulado One and only Earth - Uma, e uma única Terra, em tradução livre - a revista usou dados do telescópio espacial Kepler, que pesquisa planetas fora do Sistema Solar, para defender uma posição tipicamente geocêntrica, vencida séculos atrás pela própria ciência.

"Relatórios da missão Kepler aumentaram as esperanças de encontrar um planeta como a Terra. No entanto, a nossa Terra é provavelmente única - não apenas por causa de sua distância do Sol, mas também porque tem coevoluído com as formas de vida que tem hospedado," diz a revista.

Muitos afirmaram que a posição da revista era a defesa do conservadorismo científico contra a chamada Hipótese de Gaia, proposta por James Lovelock.

De qualquer forma, menos de um ano depois do controverso editorial, a própria equipe do telescópio espacial Kepler anunciou resultados que, se fosse necessário, varreriam de vez para debaixo do tapete quaisquer saudosistas geocêntricos.

Segundo os dados mais recentes, até uma em cada seis estrelas pode ter em sua órbita um planeta do tamanho da Terra.

Com base nesse dado, os astrônomos fizeram uma extrapolação e chegaram a uma estimativa de que podem existir nada menos do que 17 bilhões de planetas parecidos com a Terra apenas na nossa própria galáxia, a Via Láctea.

A chance de que a Terra seja um planeta absolutamente único dentre 17 bilhões, como defende a Nature Geoscience, é de 0,0000001%.

Para comparação, os físicos aceitaram o bóson tipo Higgs como uma descoberta científica genuína com uma chance de 0,0001% de estarem errados, o que é uma chance de erro três ordens de grandeza maior.

É fato que o número 17 bilhões está repleto de incertezas, e deverá ser recalculado muitas vezes antes que possamos ter qualquer coisa mais próxima do que se poderia chamar de um censo planetário galáctico. Mas o que importa aqui é a tendência apresentada pelos dados, uma tendência que foge do "um", ou do "único", e caminha tranquilamente, sem medo, entre o "muitos", para a diversidade e para a multiplicidade.

Ou seja, os próprios dados mostram uma vez mais, e sempre mostrarão, que o conservadorismo - a tentativa de "conservar" tudo como está, sobretudo o conhecimento - é incompatível com a ciência, e que, mais dia, menos dia, cai por terra, ou se dilui pelo espaço.

Os dados mostraram mais uma vez que o conservadorismo - a tentativa de "conservar" tudo como está, sobretudo o conhecimento - é incompatível com a ciência, e cai por terra mais dia, menos dia. [Imagem: C. Pulliam/D. Aguilar (CfA)]

Planetas em trânsito

A estimativa do número de planetas parecidos com a Terra foi anunciada durante o mesmo evento que apresentou a descoberta de vários novos planetas na zona habitável.

O astrônomo François Fressin, do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica, queria descobrir não somente quais candidatos detectados pelo Kepler podem não ser planetas, mas também quantos planetas podem não ser visíveis pelo Kepler.

"Temos que corrigir duas coisas. Primeiro, a lista de candidatos do Kepler é incompleta", disse ele em uma entrevista à BBC.

"Nós somente vemos os planetas que estão em trânsito pelas suas estrelas hospedeiras, estrelas que por acaso têm um planeta que está bem alinhado para que nós o vejamos. Para cada um deles, há dezenas que não estão nessas condições", explica.

"A segunda grande correção é na lista de candidatos - há alguns que não são planetas verdadeiros transitando sua estrela hospedeira, são outras configurações astrofísicas", diz.

Isso pode incluir, por exemplo, estrelas binárias, nas quais uma estrela orbita outra, bloqueando parte da luz conforme as estrelas "transitam" umas à frente das outras.

"Nós simulamos todas as possíveis configurações em que podíamos pensar - e descobrimos que elas poderiam representar apenas 9,5% dos planetas Kepler, e que todo o resto são planetas genuínos", explicou Fressin.

Um mundo de Terras

Os resultados sugerem que 17% das estrelas hospedam um planeta com tamanho até 25% superior ao da Terra, com órbitas fechadas que duram apenas 85 dias ou menos - semelhante ao do planeta Mercúrio.

Isso significa que a galáxia abrigaria pelo menos 17 bilhões de planetas do tamanho da Terra.

William Borucki, um dos líderes da missão do Kepler, se disse "encantado" com os novos resultados - apenas os resultados concretos anunciados no mesmo evento, e não as estimativas.

"A coisa mais importante é a estatística - não encontramos somente uma Terra, mas cem Terras, que é o que veremos com o passar dos anos com a missão Kepler - porque ele foi desenvolvido para encontrar várias Terras", disse.

• O Universo está repleto de outras Terras, dizem astrônomos