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

Supercometa poderá brilhar tanto quanto a Lua Cheia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/01/2013

Ainda é cedo para determinar a trajetória do supercometa com exatidão, o que é necessário para calcular seu brilho aparente. [Imagem: Planetary Society/Mario A.Valdez-Ramirez]

Maior cometa já visto da Terra

Se o final do ano de 2012 foi pleno de tensão para muitos crentes em catástrofes, 2013 promete não acabar sem sua própria dose de expectativas no ar - ou no espaço.

Astrônomos descobriram aquele que poderá se tornar o maior cometa já visto da Terra.

O supercometa, chamado ISON - ou C/2012 S1 - foi descoberto em Setembro por Vitali Nevski (Belarus) e Artyom Novichonok (Rússia).

Ainda é cedo para determinar sua trajetória com exatidão, o que é necessário para calcular seu brilho aparente.

Mas os mais entusiasmados afirmam que o supercometa ISON poderá ser tão brilhante quanto a Lua Cheia, podendo até mesmo ser visível a olho nu.

Sua aproximação máxima do Sol ocorrerá no dia 29 de Novembro de 2013, cálculo feito com uma margem de erro de um dia.

Cometa estreante

Os cometas normalmente "se acendem" - começam a reagir ao calor do Sol e refletir sua luz - quando atingem uma distância de 2,5 au (unidades astronômicas, cerca de 375.000.000 de quilômetros).

O ISON atingirá essa distância em Agosto de 2013, quando começará a ser observado pelos astrônomos com a ajuda de telescópios.

Só então as estimativas sobre o seu brilho real começarão a ser dignas de crédito.

Depois de sua aproximação máxima do Sol - pouco mais de 1.000.000 de km - o supercometa terá sua maior aproximação da Terra - algo em torno de 64.500.000 km - no dia 28 de Dezembro.

Isso se ele não for destruído ou mesmo se vaporizar inteiramente na sua passagem perto do Sol.

Os astrônomos acreditam que o ISON é um cometa estreante, sendo esta sua primeira viagem ao interior do Sistema Solar, provavelmente vindo das profundezas da Nuvem de Oort.

Matéria no buraco negro

Mas o supercometa não será a única atração de fogos de artifícios cósmicos que brindará o término de 2013.

Uma nuvem de gás três vezes maior do que a Terra está se aproximando do buraco negro supermaciço que fica no centro da Via Láctea.

Como o buraco negro, chamado Sagittarius A*, está a meros 25 anos-luz da Terra, esta será uma oportunidade sem precedentes para que os astrônomos observem o que acontece quando a matéria é absorvida por um buraco negro.

Neste caso, porém, o espetáculo não será visto a olho nu porque não deverá emitir radiação na faixa visível ao olho humano - os astrônomos esperam observar tudo no comprimento de onda dos raios X.

Relógio atômico conecta diretamente o tempo à matéria

Tempos e relógios

O tempo é algo que todos damos por certo, quase um senso comum.

Mas, há muito tempo, filósofos e cientistas tentam entender o que é o tempo.

Eles falam na seta do tempo, em viajar no tempo, reverter o tempo, fazer buracos no tempo, cristais do tempo que possam sobreviver ao fim do Universo e até mesmo eminfluências escondidas além do espaço-tempo - mas ninguém sabe exatamente o que é o tempo, ou mesmo seo tempo é real ou é uma ilusão.

Por exemplo, quando perguntaram a Einstein o que era o tempo, ele respondeu: "Tempo é aquilo que os relógios marcam, nada mais."

Uma resposta animadora, porque traz uma esperança de saída desse beco na forma de uma nova questão que se coloca imediatamente: "E o que é um relógio?"

Medições do tempo

Ao longo da história, os homens têm medido o tempo contando oscilações de fenômenos que apresentam movimentos regulares, como o Sol, um pêndulo, ou o tiquetaque dos relógios mecânicos, ou as vibrações de um cristal de quartzo.

Mais recentemente, em busca de tiquetaques cada vez mais rápidos - e de um tempo definido com uma precisão cada vez maior - os cientistas se voltaram para as oscilações no interior dos átomos, criando os relógios atômicos.

Einstein ficaria satisfeito de saber que, hoje, são os relógios atômicos que definem o que é o tempo.

No Sistema Internacional de Unidades (SI), um segundo é definido como a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente à transição entre dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio 133.

Ora, se isso é o tempo, Shau-Yu Lan e seus colegas da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, acabam de dar uma outra cara ao tempo.

Interligação entre tempo e matéria

A equipe de Lan construiu um novo tipo de relógio cujos tiquetaques não dependem da frequência de transição de um átomo, mas da massa do próprio átomo de césio.

A equipe e, sobre a mesa, o relógio que unifica matéria e tempo. [Imagem: Damon English]

Ou seja, o tempo acaba de ser definido a partir da matéria propriamente dita, sem nem mesmo ser necessário converter massa em energia.

O grupo demonstrou que a massa e o tempo estão diretamente ligados, e que um relógio atômico de massa pode ser ainda mais preciso do que os relógios atômicos tradicionais, baseados em oscilações, eventualmente sendo o relógio mais fundamental já criado.

Eles fizeram isto usando um "pente de frequências", um dispositivo que emite uma série contínua de pulsos de luz, e um interferômetro onda-matéria, para medir uma propriedade do átomo de césio conhecida como frequência de Compton.

Essa frequência, também conhecida como comprimento de onda de Compton, faz uma associação entre a energia de um fóton e a massa de uma partícula, e estabelece uma limitação fundamental na medição de uma partícula quando se leva em conta tanto a mecânica quântica quanto a relatividade especial de Einstein.

A frequência de Compton é 100 bilhões de vezes mais rápida do que a frequência da luz visível, o que torna sua medição um grande desafio.

Os cientistas valeram-se então do paradoxo dos gêmeos, derivado da teoria da relatividade de Einstein, que afirma que um gêmeo que viaje em uma nave espacial muito rápida envelhecerá menos do que seu irmão que permanecer na Terra.

A equipe usou o interferômetro para dividir a onda de matéria do átomo - o "jeitão" onda do átomo, em contraposição ao seu "jeitão" partícula - de césio em duas - uma permanecendo estacionária, enquanto a outra se movia - e depois recombinando-as novamente.

Isso permitiu medir apenas a diferença entre as duas - o quanto o primeiro gêmeo envelhece mais do que o outro -, algo na faixa dos 100 KHz.

Como essa diferença depende da massa do átomo, ela funciona como o tiquetaque do relógio.

Dessa mistura de massa, relatividade e mecânica quântica, os físicos derivaram uma medição do tempo tão precisa que poderá ajudar reconstruir a própria definição de tempo no SI.

Redefinição de quilograma

Mas o experimento traz implicações adicionais.

A unificação entre tempo e massa significa que o novo relógio também pode funcionar como uma balança, medindo a massa com base na frequência de Compton - com uma precisão de 4 x 10^-9.

Em teoria, isso significa que, em vez de um cilindro de platina e irídio que não se sabe ao certo se fica mais leve ou mais pesado a cada dia, o quilograma poderá ser vinculado ao segundo, usando os já bem definidos valores da constante de Planck e da velocidade da luz.

E tudo isto usando um único átomo.

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"Em conclusão, nós demonstramos um relógio estabilizado para a massa em repouso de uma partícula. Ele evidencia a íntima conexão entre a frequência e a massa. Isso prova que partículas massivas podem servir como uma referência de frequência sem exigir que sua massa seja convertida em energia, como uma ilustração explícita de um princípio fundamental da mecânica quântica," escrevem os pesquisadores.

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Mesclando mecânica quântica e relatividade, físicos demonstraram que a massa pode ser usada para medir o tempo e vice-versa. [Imagem: Pei-Chen Kuan]