domingo, 26 de abril de 2015

Descoberta sobre eletromagnetismo viabiliza antenas dentro dos chips

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/04/2015

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. [Imagem: Dhiraj Sinha/Gehan Amaratunga/UCam]
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.
Descoberta sobre eletromagnetismo viabiliza antenas dentro dos chips
Além de permitir fabricar antenas dentro dos próprios chips, a descoberta pode ser o elemento que faltava na teoria eletromagnética. [Imagem: Dhiraj Sinha/Gehan Amaratunga/UCam]
Teoria incompleta
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
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.
Descoberta sobre eletromagnetismo viabiliza antenas dentro dos chips
A nova teoria elucida a geração de ondas que se espalham para o ambiente a partir de materiais dielétricos. [Imagem: Dhiraj Sinha/Gehan Amaratunga/UCam]
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 dasantenas.
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: Inovação Tecnológica

sábado, 18 de abril de 2015

Edital UVA 2015-2


Acesse o edital completo em:
http://www.uvanet.br/ceps/documentos/edital_df1732da5876706044440be3c8c642f4.pdf

Câmera digital funciona sem gastar energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/04/2015

Câmera digital filma continuamente sem gastar energia
Este é o sensor CCD customizado, que captura imagens em um ciclo e gera eletricidade em outro. [Imagem: Computer Vision Laboratory/Columbia Engineering]
Sensor híbrido
Engenheiros usaram componentes comuns encontrados em câmeras digitais para criar uma filmadora totalmente auto-alimentada - ela mesma gera a energia necessária ao seu funcionamento.
O protótipo produz uma imagem a cada segundo, por tempo indeterminado, bastando que a cena esteja razoavelmente iluminada - ela funciona mesmo em ambientes internos.
Isto é possível porque cada pixel da câmera não apenas detecta e mede a luz incidente que irá formar a imagem, como também converte essa luz incidente em energia elétrica.
"Uma câmera que pode funcionar como um dispositivo desplugado para sempre - sem qualquer fonte de alimentação externa - será incrivelmente útil. Esperamos que as imagens digitais viabilizem muitos campos emergentes, incluindo dispositivos portáteis, redes de sensores, ambientes inteligentes, a medicina personalizada, bem como aInternet das Coisas," disse o professor Shree Nayar, da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos.
Câmera e painel solar
Embora as câmeras digitais e os painéis solares tenham finalidades distintas - os sensores CCD das câmeras medem a luz, enquanto as células solares convertem a luz em energia - ambos são construídos essencialmente com os mesmos componentes.
Para captar a imagem de uma cena, cada pixel de uma câmera tem um fotodiodo, que produz uma corrente elétrica quando exposto à luz. O fotodiodo capta a luz, mede sua intensidade e passa a informação para que o circuito da máquina construa a imagem.
Uma célula solar é também um fotodiodo que faz o mesmo trabalho de converter a luz incidente em energia elétrica, só que, em vez de enviar a informação para compor uma imagem, simplesmente disponibiliza a corrente para uso externo.
Câmera digital filma continuamente sem gastar energia
Protótipo da câmera, capaz de fazer imagens razoáveis com seu sensor experimental de 1.200 pixels. [Imagem: Computer Vision Laboratory/Columbia Engineering]
Em outras palavras, o fotodiodo do pixel da câmara é usado no modo fotocondutor, enquanto o fotodiodo da célula solar é utilizado no modelo fotovoltaico.
O que Nayar e seus colegas fizeram foi construir um circuito que alterna o funcionamento dos fotodiodos entre o modo fotovoltaico e o modo fotocondutor. Em um ciclo os pixels são usados para captar a imagem; no ciclo seguinte eles geram energia, e assim sucessivamente, fazendo com que a câmera capture imagens continuamente, gerando sua própria energia.
Câmera eterna
O protótipo, construído com componentes disponíveis comercialmente, possui um sensor de imagem com apenas 30x40 pixels, suficientes para fazer imagens reconhecíveis de uma pessoa.
Quando a câmera não está sendo utilizada para captar imagens, ela pode ser ajustada para gerar energia para outros dispositivos - para recarregar um celular ou um relógio, por exemplo.
"Acreditamos que nossos resultados são um passo significativo rumo ao desenvolvimento de uma geração inteiramente nova de câmeras que podem funcionar por um longo período - idealmente, para sempre - sem serem alimentadas externamente," finalizou Nayar.

Fonte: Inovação Tecnológica

quinta-feira, 9 de abril de 2015

Albert Einstein, em suas próprias palavras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/04/2015

Albert Einstein é um dos poucos cientistas conhecidos pelo público, juntamente com sua famosa fórmula E = mc2, que revolucionou a física com a teoria conhecida como relatividade geral.
Mas será possível conhecer o homem por trás das grandes ideias e dos mitos que se formaram em torno dele?
Agora é, graças ao enorme volume de trabalhos escritos e correspondências que Einstein deixou e que o Projeto Documentos de Einstein, atualmente abrigado no Instituto de Tecnologia da Califórnia, recolheu, editou, traduziu e agora está publicando.
Documentos de Einstein
São milhares de páginas de cartas, discursos e equações manuscritas por Einstein que fornecem um vislumbre da forma como ele trabalhava e se relacionava.
Os textos cobrem praticamente todos os aspectos de sua vida, desde seus cadernos de infância e suas tentativas para ser aceito na academia - quando fez seus trabalhos mais famosos Einstein era funcionário público - até os rascunhos do princípio da relatividade, que ele elaborou com apenas 26 anos de idade.
Os escritos revelam detalhes pessoais, como o seu humor, suas posturas políticas, suas irritações e um gosto profundo pela música.
Projeto Documentos de Einstein levou cerca de 40 anos para catalogar tudo e traduzir a maior parte do alemão para o inglês.
Agora, esses papéis estão disponíveis em uma edição digital completa anotada - e melhor de tudo, com acesso gratuito.
Os documentos, em inglês, podem ser acessados pelo endereço http://einstein.caltech.edu.

Fonte: Inovação Tecnológica

Seis questões sobre os ETs e os sinais de rádio detectados

Com informações da New Scientist - 07/04/2015

Seis questões sobre os ETs e os sinais de rádio detectados
Com milhões de planetas habitáveis apenas na nossa galáxia, parece altamente improvável que estejamos sozinhos. [Imagem: PHL@UPR Arecibo/NASA/Richard Wheeler]
Rajadas de rádio
Um artigo científico relatando adescoberta de rajadas de ondas de rádio com um padrão matemático estranho, e vindas de algum ponto do universo distante, aumentou as esperanças de que ETs possam estar nos enviando sinais.
Mas o que há de real por trás disso e o que são apenas expectativas infladas? Veja o nosso FAQ-ET.
1. Esta é a primeira vez que pensamos ter encontrado alienígenas?
Não, tem havido alguns alarmes falsos. O mais famoso foi um sinal com duração de 72 segundos, batizado de Wow! (Uau!) porque um astrônomo que analisou os dados escreveu a interjeição ao lado dos dados, captados pelo telescópio Big Ear, em 1977. O sinal não parece ter origem terrestre, mas nunca mais foi captado.
Poucos anos antes, a astrônoma Jocelyn Bell pensou ter encontrado sinais de outras civilizações, quando na verdade havia acabado de descobrir os pulsares, restos de estrelas que giram muito rapidamente emitindo um feixe de radiação, como se fossem um farol.
Os softwares do projeto SETI agora eliminam falsos alarmes já na fonte, o que talvez explique a inexistência de quaisquer sinais suspeitos nos últimos 10 anos - até este novo caso anunciado agora.
2. As emissões de rádio podem ter causas naturais não-vivas?
Rajadas rápidas de rádio podem ter várias fontes, incluindo o choque entre duas anãs brancas, gerando uma supernova, ou a aproximação de duas estrelas de nêutrons, que emitem uma rajada de ondas de rádio antes de se fundirem em uma só.
Contudo, nenhum desses eventos apresenta o padrão temporal das rajadas de rádio rápidas detectadas agora.
Seis questões sobre os ETs e os sinais de rádio detectados
Para visitar qualquer primo cósmico que esteja nos mandando notícias, primeiro teremos que desenvolver a velocidade de dobra. [Imagem: NASA]
3. Como é que vamos descobrir se o padrão matemático 187,5 é real ou não?
Com estatística. Primeiro, os astrônomos terão que descobrir mais rajadas de rádio usando vários telescópios diferentes.
Com base no tempo que os radiotelescópios estiveram funcionando e na área do céu que eles cobriam até descobrir as 10 emissões detectadas, estima-se que devem ocorrer 10 mil dessas rajadas rápidas de rádio todos os dias.
Observar todo o céu o tempo todo seria uma alternativa cara demais. Assim, dependemos de que os telescópios estejam apontados para o lugar certo, na hora certa.
As novas ocorrências poderão apresentar o mesmo padrão temporal ou não. Se não, caso encerrado. Mas, supondo que se encaixem no cabalístico 187,5, será necessário então procurar quaisquer padrões terrestres que apareçam nas mesmas regiões ou nos mesmos horários.
Isto já pode estar jogando um pouco de água sobre a descoberta: os pesquisadores publicaram uma atualização do seu artigo na qual eles sugerem que os sinais detectados podem seguir o padrão temporal UTC/GMT, que os alienígenas eventualmente não conhecem.
4. Se for realmente um sinal de ETs, como é que vamos saber o que eles estão dizendo?
Para as rajadas de rádio já detectadas, será necessário tentar encontrar padrões e ver se alguma coisa está codificada, além do número 187,5.
A detecção de novos sinais poderá ajudar, mas alguns cientistas do SETI acreditam que poderia levar séculos para decodificar qualquer mensagem que recebamos.
Seis questões sobre os ETs e os sinais de rádio detectados
Uma esfera de Dyson, proposta por Freeman Dyson, seria uma "capa" em volta de uma estrela para capturar toda a sua energia. [Imagem: Wikipedia]
5. Que outras formas temos para encontrar ETs?
Os astrônomos têm procurado alienígenas ouvindo sinais de rádio basicamente porque são os mais fáceis de detectar.
Também poderíamos procurar pulsos de laser, uma vez que, tanto quanto sabemos, o universo não cria emissões de laser naturalmente, coisa que os seres humanos - e talvez os aliens - podem fazer.
Outra possibilidade seria procurar por sinais de poluição atmosférica e de luz artificial nos exoplanetas, embora a tecnologia para isso ainda esteja em desenvolvimento.
Finalmente, ETs suficientemente evoluídos podem ter desenvolvido uma versão super-evoluída de energia solar, na qual a energia da sua estrela seria coletada por uma esfera Dyson, que deixaria uma assinatura de calor que poderíamos captar.
6. Em resumo, qual é a explicação mais provável para os sinais já detectados?
A única coisa que sabemos com certeza sobre as 10 rajadas rápidas de rádio e seu padrão temporal é que elas estão nos dizendo que nós não entendemos alguma coisa sobre o universo.
O que não sabemos pode ser que temos primos cósmicos, ou que existe algum evento natural ainda desconhecido.
O mais provável é que nossas teorias ainda não cobrem algum aspecto do funcionamento dos pulsares ou dos nossos próprios satélites, sejam espiões ou não.
Desta forma, investigando esse fenômeno nós vamos aprender ou algo sobre astrofísica, ou algo sobre civilizações interestelares. É um jogo no qual ninguém perde.
Bibliografia:

Discrete steps in dispersion measures of Fast Radio Bursts
Michael Hippke, Wilfried F. Domainko, John G. Learned
arXiv
http://arxiv.org/abs/1503.05245
Fonte: Inovação Tecnológica

segunda-feira, 6 de abril de 2015

Maior acelerador de partículas do mundo voltou a funcionar

A próxima tarefa do LHC será procurar decifrar o mistério da matéria escura, o material invisível e indetectável de que é feito cerca de 27% do Universo.
CERN 
 
O Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN), em Genebra, anunciou neste domingo a reabertura do LHC (Large Hadron Collider), uma enorme máquina subterrânea onde dois feixes de partículas de altas energias colidem a velocidades próximas da da luz para tentar reproduzir o que se passou a seguir à criação do Universo, há 13.800 milhões de anos. Esteve dois anos parado, para obras de manutenção e renovação .
O LHC tinha reabertura prevista para o mês passado, mas um curto-circuito num dos electro-magnetos principais, detectado a 21 de Março, adiou a operação. Esta manhã, os engenheiros do acelerador enviaram dois feixes de protões (partículas subatómicas com cargas positivas, que se encontram no núcleo atómico) nos tubos do túnel a 100 metros de profundidade, sob fronteira entre a Suíça e a França, com 27 quilómetros de circunferência do LHC .
Nestes tubos, os protões são lançados em sentidos opostos para colidirem uns contra outros, guiados pelos ímanes supercondutores, que produzem um campo magnético que conduz as partículas. Atingem altíssimas velocidades e, logo altas energias. Nestas colisões são criadas novas partículas, que são detectadas por sensores e analisadas pelos cientistas.
No primeiro período de funcionamento, entre 2010 e 2013, foi ali detectado o bosão de Higgs - a muito procurada partícula que permite explicar porque é que todas as outras adquirem massa. Detectá-la era o principal objectivo da construção do LHC. Era a última peça que faltava para confirmar o Modelo Standard, a teoria que descreve as partículas fundamentais e as forças que exercem entre elas. A descoberta foi anunciada a 4 de Julho de 2012
Um dos esforços nesta fase que vem aí é tentar investigar a natureza da matéria escura e da energia escura, que juntas constituem 95% do Universo (os 5% restantes correspondem à matéria que conhecemos, os átomos que formam as estrelas, os planetas e as pessoas). No entanto, a matéria e a energia escuras só são detectadas pela influência que têm na matéria normal.
Após as obras de renovação, o acelerador de partículas do CERN funcionará com uma energia muito maior, produzindo colisões de 13 TeV (teraeletrões-volt), em vez dos 8 TeV que alcançou na primeira fase. Este aumento permitirá aos cientistas alargar o seu campo de investigação para procurar novas partículas subatómicas e validar ou pôr de parte certas teorias, como as relativas à matéria e energia escuras, explica o CERN, em comunicado.

Correcção: velocidades próximas da da luz, nunca superiores à da luz

Disponível em: http://publico.uol.com.br/ciencia/noticia/maior-acelerador-de-particulas-do-mundo-retoma-actividade-1691407