Blog Jacy Santana

Vírus transformam roupas em baterias recarregáveis de última geração

2010-08-24T15:36:00.002-03:00

Baterias na roupa

Cientistas do MIT descobriram como usar um vírus comum para desenvolver materiais a serem utilizados em uma nova geração de baterias recarregáveis de íons de lítio de alto desempenho.

A principal vantagem dessa biotecnologia é que as baterias serão flexíveis o suficiente para serem incorporadas na roupa, alimentando equipamentos eletrônicos portáteis e "computadores de vestir".

Segundo Mark Allen, que apresentou o avanço nesta segunda-feira durante a reunião anual da American Chemical Society (ACS), essas "baterias confortáveis" poderão alimentar telefones celulares, tocadores de MP3, GPS e vários outros equipamentos de baixo consumo.

"Nós estamos falando sobre tecidos que também são baterias," disse Allen. "As baterias, uma vez tecidas nas roupas, poderão fornecer energia para uma vasta gama de dispositivos de alta tecnologia, incluindo rádios portáteis, aparelhos de GPS e assistentes pessoais digitais."

Baterias de vírus

As baterias produzem eletricidade convertendo energia química em energia elétrica através de dois eletrodos - um anodo e um catodo - separados por um eletrólito.

O que os pesquisadores fizeram foi desenvolver novos catodos feitos de fluoreto de ferro, um material que poderá em breve permitir a fabricação de baterias leves e flexíveis.

Teoricamente, essas baterias terão perda mínima de potência quando sem uso e suportarão um número de ciclos de carga e descarga muito superior às atuais.

Allen está prosseguindo o trabalho da sua orientadora, Angela Belcher, cujo grupo foi o primeiro a projetar um vírus que serve como uma espécie de molde biológico para a criação dos anodos e catodos para baterias de lítio - veja Baterias feitas com vírus estão a um passo de chegar ao mercado.

O vírus, chamado bacteriófago M13, é um vírus filamentoso, composto de 2.700 cópias de uma proteína externa (pVIII), que é muito fácil de ser modificado genética e quimicamente. O M13 infecta bactérias mas é inofensivo para os seres humanos.

Baterias verdes

"Usar o bacteriófago M13 como um molde é um exemplo de química verde, um método de fabricar baterias que respeita o meio ambiente," disse Allen. "[A técnica] permite o processamento de todos os materiais à temperatura ambiente e na água."

E esses materiais, segundo ele, seriam menos perigosos do que aqueles usados nas atuais baterias de íons de lítio porque eles produzem menos calor, o que reduz os riscos de que peguem fogo - uma boa notícia, uma vez que a ideia é que as pessoas vistam essas baterias.

Segundo Allen, o grupo está nos estágios iniciais dos testes e da fabricação em maior escala das baterias feitas com vírus, incluindo experimentos para a alimentação de aviões robóticos não-tripulados para operações de vigilância.

Brasileiros desenvolvem método inédito para reciclagem de plástico

2010-07-19T15:20:00.001-03:00

Buscando uma forma de minimizar os efeitos ambientais negativos do excesso de plástico descartado, pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (Coppe/UFRJ) desenvolveram uma nova técnica de reciclagem desse material.

Testes realizados no Laboratório de Modelagem, Simulação e Controle de Processos da instituição mostraram que é possível criar resinas plásticas produzidas a partir do reaproveitamento de até 40% de material plástico já utilizado.

Polimerização em suspensão

O método escolhido pela equipe foi a reciclagem com produção in situ, que possibilita incorporar materiais plásticos usados a plásticos virgens no próprio ambiente da reação química.

Por meio da polimerização em suspensão, foram realizadas misturas moleculares de poliestireno reciclado e de poliestireno virgem, usando copos descartáveis.

"A técnica é simples. Basicamente dissolvemos o plástico usado numa solução com reagentes e depois adicionamos o material direto no reator para fazer mais plástico", diz o professor José Carlos Pinto, responsável pelo projeto.

Ao contrário de outras técnicas de reciclagem, como a mecânica, esse método mantém a qualidade do produto final, pois a adição de plásticos reciclados não interfere no andamento da reação química de polimerização.

"O plástico usado foi reincorporado como matéria-prima do processo sem grandes transformações químicas. As propriedades finais do produto são similares às propriedades dos polímeros não-reciclados", assinala.

Reciclagem de isopor

Além de copos descartáveis, a técnica pode ser empregada com outras famílias de materiais à base de poliestireno, de poliacrilatos, de polimetacrilatos e de poliacetatos, como aqueles utilizados para fabricar capas de CD, isopor, interiores de geladeira e carcaças de televisão, entre outros produtos.

"O próximo passo é testar a técnica com cargas de isopor recicladas. O isopor não é biodegradável, mas pode ser facilmente reciclado e utilizado para fabricar isopor novo", adianta José Carlos.

A Coppe já encaminhou ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI) a solicitação de patente para a nova técnica, que poderia ser facilmente incorporada ao setor produtivo para uso em escala industrial, devido ao seu baixo custo. "Para as fábricas se adaptarem a essa tecnologia, precisariam apenas fazer pequenos ajustes, como adicionar na linha de produção um recipiente para misturar o plástico reciclado com os reagentes", explica.

Impactos da reciclagem do plástico

De acordo com o professor José Carlos Pinto, a reciclagem é a melhor resposta diante do debate sobre usar ou não usar o plástico. "A questão maior não é se devemos usar ou não o plástico, mas o que devemos fazer com ele depois do seu ciclo de uso", destaca o engenheiro químico, lembrando que o plástico deve ser tratado como uma matéria-prima potencialmente reutilizável, e não como lixo.

O professor ressalta os impactos ambientais positivos da transformação de plástico em plástico. "A reciclagem contribui para reduzir a quantidade de material descartado no meio ambiente, pois o utiliza como matéria-prima para produzir novos materiais plásticos. Ao ser reciclado, se economiza o petróleo que seria utilizado para fazer plástico novo e isso certamente contribui para a redução da emissão de carbono na atmosfera", diz.

A reciclagem do plástico também pode resultar em consideráveis impactos econômicos e sociais. "A reciclagem pode estimular a valorização econômica dos resíduos plásticos. Eles têm baixo valor agregado, apesar de serem derivados do petróleo, e por isso são facilmente descartados pela população", avalia. "Ela também pode gerar empregos por incentivar a coleta seletiva de plástico por cooperativas de catadores de lixo".

Plásticos

Plásticos são materiais formados pela união de grandes cadeias moleculares chamadas polímeros, que por sua vez são formadas por moléculas menores, chamadas monômeros.

Estima-se que no Brasil pelo menos 2,2 milhões de toneladas de plástico pós-consumo (descartados após o uso) se acumulam anualmente, segundo dados da Plastivida Instituto Sócio-Ambiental dos Plásticos - entidade que representa institucionalmente a cadeia produtiva do setor para divulgar a importância dos plásticos na vida moderna e promover sua utilização ambientalmente correta.

Programa avalia desempenho de jogadores de futebol

2010-06-18T22:31:00.011-03:00

Nota dos craques

Como a maioria dos torcedores, você acha que os melhores jogadores de futebol são os do seu time? E você sempre encontra razões para acreditar que o craque do time rival não é assim tão bom?

Agora você não precisará mais depender da opinião dos comentaristas e especialistas, eles próprios quase sempre torcedores e com suas próprias preferências, para aferir a sua própria.

Cientistas da Universidade de Northwestern, nos Estados Unidos, desenvolveram um programa de computador que mostrou-se capaz de fazer medições objetivas - não dependentes de opiniões - sobre o desempenho dos jogadores de futebol.

Estatísticas do futebol

O programa foi criado por Luis Amaral, um português que, apesar de ser professor de engenharia química e biológica, também é fã de futebol e sabe muito de estatística e programação de computadores.

Segundo ele, enquanto o basquete e o beisebol contam com uma enormidade de dados estatísticos para avaliar o desempenho individual dos jogadores, o futebol não dispõe desses facilitadores.

Para resolver o problema, Amaral e sua equipe debruçaram-se sobre todas as informações coletadas, partida por partida, durante a EuroCopa 2008.

Os dados foram revirados, cruzados e analisados, sempre comparados com os resultados efetivos tanto dos jogadores - gols, passos certos etc. - quanto do time - vitórias.

O mérito não está, obviamente, nos dados brutos, mas na metodologia utilizada para cruzá-los e identificar aqueles que dão informações significativas.

Notas por desempenho

O resultado do programa sai na forma de escores que colocam os diversos jogadores em termos de desempenho individual por posição. A técnica utilizada foi objetivo de um artigo publicado no último exemplar da revista científica PLoS One.

Mas faltava aferir os resultados do programa: até que ponto os escores baseados em estatísticas representam de fato o desempenho dos jogadores?

Para isso, os pesquisadores compararam seus resultados com a opinião demonstrada pelos especialistas - a imprensa especializada na cobertura do futebol e profissionais ligados ao esporte.

Os resultados do programa ficaram muitíssimo próximos das opiniões dos repórteres esportivos que cobriram os jogos, assim como de um grupo de especialistas, técnicos e dirigentes dos clubes que escolheram, subjetivamente, os jogadores que consideravam terem sido os melhores em cada partida e no torneio como um todo.

Desempenho de funcionários

Amaral afirma que esse tipo de análise pode ser usado fora do mundo do futebol. Por exemplo, as empresas poderiam usar o método para medir o desempenho dos funcionários que trabalham juntos em um projeto em equipe.

O trabalho com os dados do futebol é parte de um esforço maior para desenvolver métodos estatísticos transparentes e significativos para avaliar a produtividade de cientistas e instituições de pesquisas, assim como o impacto do seu trabalho.

Mensagem para os namorados e os que procuram um amor.

2010-05-30T20:49:00.006-03:00

Onde o amor nao se contenta e nem se limita ao infinito

Nas entrelinhas da vida, as respostas que buscamos no presenteGeralmente são escritas e passam despercebidas pra gente...

Enquanto nossos olhos se preocupam com o que todo mundo vê,

O melhor de tudo está registrado nos detalhes, no imperceptível.

Do lindo sorriso que uma criança abre pra nós sem um visível ‘porquê’

Até o fato de que quem nos faz sofrer, muitas vezes,é inesquecível...

Como se pode ver, as duas extremidades não possuem explicação,

Pelo menos não pelo que lembramos de ter vivido até então...

Mas quando encontramos alguém que participou como coadjuvante

de nossas vidas e resolvemos dar-lhe um pouco mais de atenção,

descobrimos que nossas respostas não estavam tão distantes...

Mas sim diante de nós, que usávamos os olhos ao invés do coração

Ao decidir quem iríamos privilegiar...

Papo vai,papo vem,até que se descobre que há em comum uma lembrança...

Revelações são feitas e as peças começam a se encaixar.

Aos poucos descobre-se que,na verdade,o sorriso da criança

Nada mais era do que um mínimo de amor a nos abençoar,

Já que uma criança não é artificial em nenhum sentimento.

Justamente naquele dia,em que tudo parecia imperfeito,

A luz emana para nós,mesmo que por apenas um momento,

Fazendo bater aquela sensação gostosa,que toca dentro do peito...

Ainda sem todas as respostas,o diálogo continua...

Enquanto nossos olhos começam a enxergar a verdadeira beleza da pessoa,

Os minutos vão passando.o sol vai dando lentamente lugar a lua,

Ao passo que o prazer da companhia conduz o tempo numa boa...

A mesma “coadjuvante” deixa de ser “coadjuvante”

E suas palavras passam a tocar mais profundamente...

Logo se descobre uma situação em comum,o que,por um instante,

Deixa ambos inertes e se observando concentradamente.

De repente tudo vai começando a ficar escuro,escuro e mais escuro...

Os lábios se tocam e nada mais precisa ser dito...

Nasce um novo caminho,uma nova vida,o primeiro passo de um novo futuro.

Onde o amor não se contenta e nem se limita ao infinito...

Erros de Einstein

2010-05-28T12:17:00.013-03:00

Em 1905, Albert Einstein não publicou apenas a sua Teoria da Relatividade Restrita.

Em um artigo que já bastaria para tê-lo colocado na história da física, ele estudou o chamado movimento Browniano, afirmando ser impossível observar a velocidade instantânea de partículas muito pequenas porque elas se agitam e vibram o tempo todo.

Mas uma equipe de cientistas da Universidade do Texas, nos Estados Unidos, afirma ter provado que Einstein estava errado nessa afirmação - não em sua teoria, mas em sua afirmação de que o experimento não poderia ser realizado.

Aparentemente, Einstein era melhor físico do que profeta.

Medição do movimento Browniano

"Esta é a primeira observação da velocidade instantânea de uma partícula Browniana," afirma Mark Raizen, coordenador da equipe. "Era uma previsão de Einstein que se manteve sem verificação por 100 anos. Ele propôs um teste para observar a velocidade em 1907, mas afirmou que o experimento não poderia ser realizado."

Certamente isso era verdade em 1907. Vale lembrar que as suas teorias já eram inovadoras e bem fundamentadas o bastante para fazer com que os físicos aceitassem definitivamente a existência de átomos e moléculas, algo extremamente controverso na época.

Se propor que essas partículas poderiam ser observadas diretamente no futuro já poderia ser considerado algo próximo a uma alucinação - os céticos da época eram muito tenazes em suas oposições - Einstein teria sido definitivamente internado em um sanatório se tivesse dito que partículas de vidro um dia poderiam ser presas e suspensas no ar por pinças ópticas.

Mas foi justamente isso o que os pesquisadores fizeram agora.

Levitação de partículas

Configuração do experimento que permitiu a medição do movimento browniano de uma partícula. [Imagem: Li et al./Science]

Usando dois feixes de laser para segurar as partículas no ar, os cientistas usaram uma placa - um transdutor - para gerar vibrações ultrassônicas e sacudi-las de forma aleatória e em alta velocidade, simulando a vibração das moléculas.

O ar é um meio menos denso do que um líquido, o que torna as colisões entre as partículas menos frequentes e, portanto, suas variações de direção demoram mais para ocorrer.

Isso permitiu que as variações impostas pelo movimento da partícula na luz do laser pudessem ser medidas com precisão a cada 5 microssegundos.

Teorema da Equipartição

As medições foram suficientes para demonstrar que o chamado Teorema da Equipartição permanece válido para a previsão do movimento browniano de uma partícula. Este teorema é um dos fundamentos básicos da chamada mecânica estatística.

Em seu trabalho de 1907, Einstein previu que a energia cinética de uma partícula é proporcional à temperatura do seu meio - o Teorema da Equipartição - e não de sua massa ou tamanho.

Foi a verificação experimental dessa ideia que ele afirmou ser "impossível", porque o número imenso de colisões que as partículas brownianas sofrem faz com que sua direção e velocidade mudem rápido demais.

Novos problemas e novas soluções

Os cientistas afirmam que o experimento abre o caminho para que as partículas em movimento possam ser levadas até próximo ao seu estado quântico, que poderá ser observado diretamente.

"Nós agora observamos a velocidade instantânea de uma partícula Browniana," diz Raizen. "Em certo sentido, estamos fechando uma porta sobre esse problema na física. Mas nós estamos de fato abrindo uma outra porta muito mais larga para futuros testes do Teorema da Equipartição em nível quântico."

O cientista acredita que, no nível quântico, o Teorema da Equipartição falhará, levando a novos problemas e à busca de outras soluções para a mecânica quântica das partículas muito pequenas, mas compostas de muitos átomos.

Cientista diz ter sido infectado com vírus de computador

2010-05-28T12:14:00.001-03:00

Contaminação humano-digital

O cientista britânico Mark Gasson, da Universidade de Reading, contaminou um chip com um vírus de computador e, a seguir, implantou o chip em sua mão.

Gasson demonstrou em experiências que o chip tem a capacidade de passar o vírus de computador para sistemas de controle externos.

Se outros chips implantados fossem então conectados ao sistema eles também ficariam corrompidos, segundo o cientista.

O artefato, que o permite passar por portas com código de segurança e ativar seu telefone celular, é uma versão sofisticada dos chips de identificação utilizados para marcar animais, as chamadas etiquetas RFID.

Vírus digitais entre humanos

Gasson admite que o teste apenas prova um princípio, mas ele acredita que existam implicações importantes para um futuro em que aparelhos médicos, como marcapassos e implantes cocleares (dispositivos eletrônicos que ajudam a proporcionar uma sensação de som para pessoas surdas) se tornarão mais sofisticados e correrão o risco de ser contaminados por outros implantes humanos.

O cientista prevê que no futuro vá ser feito maior uso de tecnologia implantada.

"Este tipo de tecnologia passou a ser comercializado nos Estados Unidos como um tipo de bracelete de alerta médico, para escanear seu histórico médico no caso de você ser encontrado inconsciente."

Transhumanismo

"Com os benefícios deste tipo de tecnologia vêm os riscos. Nós podemos nos melhorar de alguma forma, mas assim como as melhorias de outras tecnologias, como os telefones celulares, por exemplo, elas se tornam vulneráveis a riscos, como problemas de segurança e vírus de computador", afirmou Gasson.

Gasson está se referindo às propostas do transhumanismo, que pretende incorporar benefícios da tecnologia para criar "humanos melhorados" - veja mais em Você está preparado para conviver com os humanos aprimorados?.

Implantes não-médicos

O professor Rafael Capurro, do Instituto de Ética da Informação Steinbeis-Transfer, na Alemanha, disse à BBC News que a pesquisa é "interessante".

"Se alguém for capaz de obter acesso online a seu implante pode ser algo sério", disse.

Capurro contribuiu para um estudo para a Comissão Europeia em 2005 que analisou o desenvolvimento de implantes digitais e o possível abuso deles.

"De um ponto de vista ético, a vigilância de implantes pode ser positiva e negativa", afirmou.

"Vigilância pode ser parte do tratamento médico, mas se alguém quer te prejudicar pode ser um problema."

Além disso, afirmou Capurro, deve haver cautela se implantes com capacidade de vigilância começassem a ser utilizados fora do campo médico.

Cirurgia eletrônica

Porém, Gasson acredita que vai haver uma demanda para estes aplicativos não-fundamentais, assim como as pessoas pagam por cirurgia plástica.

"Se nós encontrarmos uma forma de melhorar a memória ou o QI de alguém, então há uma possibilidade real de que as pessoas resolvam ter este tipo de procedimento invasivo."

USP cria braço robótico para tetraplégicos

2010-05-26T01:22:00.002-03:00

Pesquisadores brasileiros desenvolveram um sistema híbrido para membros superiores (braço, antebraço e mãos) que auxilia as atividades motoras de pessoas tetraplégicas.

O equipamento permite que o paciente alcance objetos distantes do corpo por comandos de voz. O trabalho foi feito na Escola de Engenharia de São Carlos, da USP.

Exoesqueleto

Renato Varoto, responsável pela pesquisa, explica que o diferencial deste sistema foi a combinação de técnicas utilizadas.

"A técnica mecânica, que inclui a órtese e que possibilita movimentos de flexão e extensão do cotovelo; e uma técnica não convencional, que é a estimulação elétrica neuromuscular, que possibilita os movimentos da mão," diz Varoto.

O protótipo é constituído de uma órtese dinâmica para cotovelo, que funciona como um exoesqueleto, eletrodos de superfície que vão nas mãos e uma luva que contém sensores para indicar ao paciente a força aplicada.

Comando de voz

Todas as partes mecânicas e eletrônicas do equipamento são comandadas por voz.

"Com o comando de voz, cinco palavras são gravadas de acordo com o gosto do paciente: uma para estender o braço, uma para a flexão do cotovelo, uma para parar o movimento, uma para pegar o objeto e uma para soltar o objeto. Se for preciso, é possível controlar o nível de estimulação para o movimento da mão e a velocidade da órtese do cotovelo, cada uma com duas palavras", descreve Varoto.

Segundo o pesquisador, o sistema é indicado para tetraplégicos que possuem movimentos somente do pescoço e do ombro. Desse modo, o comando de voz é essencial para que os tetraplégicos realizem os movimentos voluntariamente.

Braço robótico para tetraplégicos

O braço robótico criado por Varoto foi testado em 15 pacientes do Hospital das Clínicas da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em março e abril deste ano.

O pesquisador ressalta que "o que chama a atenção é o auxílio que o sistema pode trazer aos tetraplégicos".

Nos testes clínicos, os pacientes conseguiram exercer de forma autônoma atividades como beber água e se alimentar. "São atividades simples para nós, mas para os pacientes, que perderam quase todos os movimentos do corpo, traz uma grande satisfação a esperança de poder fazê-las", diz Varoto.

Fisioterapia com robô

O pesquisador pretende continuar as aplicações com os pacientes. O próximo passo será aplicar uma terapia assistida por robô. Nessa terapia, o paciente faz uma série de movimentos repetitivos com o sistema, com a diferença de que, em vez de ser um fisioterapeuta que o auxilia nas atividades, é um robô que exerce essa função.

O objetivo da terapia é tentar fazer o tetraplégico ganhar movimentos naturais com um método artificial.

Varoto explica como isso pode acontecer pelo conceito de neuroplasticidade: "Quando um paciente apresenta paralisia e começa a fazer movimentos repetitivos com a ajuda de aparelhos, ele pode reaprender, ainda que não totalmente, alguns movimentos. O que pode acontecer em termos biológicos é que há um rearranjo dos neurônios no sistema nervoso central."

O pesquisador ressalva que ainda há alguns aspectos do sistema que precisam ser aperfeiçoados: "O sistema pode ser mais leve e pode melhorar esteticamente. Quanto mais atender as expectativas do paciente melhor".

Felipe Maeda Camargo - Agência USP - 25/05/2010

Chips de DNA podem dar nova vida aos "cérebros eletrônicos"

2010-05-21T09:44:00.003-03:00

Automontagem

Em um único dia, um pesquisador solitário em um laboratório é capaz de fabricar circuitos lógicos simples em quantidade superior a toda a produção mundial de chips de silício em um mês.

Isto é o que garante o professor Chris Dwyer, da Universidade de Duke, nos Estados Unidos, que está utilizando porções de moléculas de DNA para criar minúsculas estruturas capazes de executar operações lógicas.

Com a vantagem de que esses chips biológicos podem ser fabricados aos bilhões, de forma totalmente homogênea e sem precisar de máquinas e nem de salas ultralimpas - eles se montam sozinhos.

Chips de DNA

O engenheiro acredita que a próxima geração desses circuitos lógicos, que ainda estão em desenvolvimento, poderá equipar computadores que poderão ser produzidos a baixo custo em quantidades quase ilimitadas.

Parece que outros cientistas concordam com ele, já que a pesquisa mereceu a capa do último exemplar da revista Small, especializada em nanotecnologia.

Para isso, será necessário substituir os tradicionais transistores de silício por blocos de moléculas de DNA, que se juntam sozinhas para formar estruturas complexas, parecidas com os biscoitos waffle.

Para tornar essas bioestruturas capazes de fazer cálculos, é necessário adicionar diferentes tipos de moléculas sensíveis à luz, conhecidas como cromóforos.

Usando uma fonte de luz externa para ativar seletivamente essas moléculas, é possível criar chaves e portas lógicas, os elementos básicos dos chips.

Processamento molecular

À esquerda, um único "chip de DNA", que usa as moléculas fotossensíveis localizadas nas suas saliências para fazer cálculos. À direita, milhares dos mesmos chips em solução. [Imagem: Chris Dwyer]

"Quando a luz incide sobre os cromóforos, eles a absorvem, excitando os elétrons," explica Dwyer. "A energia liberada passa para um tipo diferente de cromóforo próximo, que absorve a energia e emite luz em um comprimento de onda diferente. Essa diferença de frequência significa que a luz que sai pode ser facilmente diferenciada da luz de entrada, usando um detector."

Em vez dos circuitos convencionais, acionados por corrente elétrica, pode-se utilizar a luz para estimular respostas rápidas dessas chaves de DNA, que poderão alternar entre 0s e 1s muito mais rapidamente do que os circuitos eletrônicos.

"Esta é a primeira demonstração desse capacidade de detecção e processamento ativo e rápido em nível molecular," assegura Dwyer. "A tecnologia convencional chegou aos seus limites físicos. A capacidade de produção virtualmente ilimitada e com baixo custo desses circuitos minúsculos parece-me ser o próximo passo lógico."

Quebra-cabeças

O DNA é uma molécula bem conhecida pelos cientistas, constituída de pares de bases de nucleotídeos complementares que têm uma afinidade entre si. Trechos customizados de DNA podem ser sintetizados a custo muito baixo, colocando os pares em qualquer ordem.

Em seus experimentos, os pesquisadores se aproveitaram da capacidade natural do DNA para se ligar em áreas correspondentes e específicas de outros trechos de DNA.

"É como pegar as peças de um quebra-cabeça, jogá-los em uma caixa e, conforme você sacode a caixa, as peças gradualmente encontram os seus vizinhos para formar o quebra-cabeça," disse Dwyer. "O que fizemos foi pegar bilhões dessas peças e juntá-las para formar bilhões de cópias do mesmo quebra-cabeça."

Detectar biomarcadores

Além de sua utilização na computação, Dwyer afirma que estas nanoestruturas são basicamente sensores, o que abre a possibilidade de várias aplicações biomédicas.

Minúsculas nanoestruturas poderiam, por exemplo, ser construídas para responder a diferentes proteínas específicas, indicadoras de doenças. Os sensores poderiam ser usados para detectar esses biomarcadores presentes em uma única gota de sangue.

Batido recorde mundial do menor tempo já medido

2010-05-18T19:11:00.005-03:00

A decomposição do tempo

Acostumados com relógios por todos os lados, parece ser difícil para uma pessoa do século 21 entender porque, há apenas algumas centenas de anos, acreditava-se que o tempo era uma entidade por si só, coesa, impossível de ser decomposta em unidades menores, com a distância ou a temperatura.

O surgimento da ciência moderna, com a necessidade de tudo medir e de tudo aferir, devidamente acompanhada de réguas, barômetros e, finalmente, relógios, jogou esse pressuposto por terra, mostrando que o tempo também podia ser quebrado em unidades menores e medido com precisão.

Recorde do menor tempo

Agora, cientistas alemães levaram essa precisão a um limite inimaginável eventualmente até pelos cidadãos do século 21.

Günter Steinmeyer e seus colegas do Instituto Max Born demonstraram a capacidade de medir o tempo com uma incerteza de 12 attossegundos. Um attossegundo equivale a 10^-18segundos, ou 0,000000000000000001 segundo.

Um piscar de olhos é literalmente uma eternidade para eventos que acontecem nessa escala temporal - 1 attossegundo está para 1 segundo assim como 1 segundo está para a idade do Universo.

Este é o novo recorde mundial para o menor intervalo de tempo já medido.

Escala atômica do tempo

Equivalente a 1/200 do comprimento de onda da luz, a medição representa a metade da escala atômica de tempo, que é de 24 attossegundos.

A escala atômica de tempo marca os processos mais rápidos que ocorrem na camada externa de um átomo, significando que o aumento agora alcançado na precisão da medição de intervalos deverá impactar positivamente na pesquisa dos processos mais rápidos que ocorrem na natureza.

A capacidade para medir tempos cada vez menores tem grande importância prática nos laboratórios, permitindo a observação dos passos intermediários das reações químicas importantes, como a fotossíntese, e para a codificação de um volume maior de informações em um único pulso de luz.

Pulsos ultracurtos de luz

O complexo aparato óptico utilizado para gerar os pulsos de luz mais curtos já feitos. [Imagem: Leitenstorfer Lab/Konstanz]

A luz é uma onda eletromagnética de frequência muito alta. Na faixa do visível, uma única oscilação pode durar entre 1.200 e 2.500 attossegundos. Usando laser, contudo, é possível gerar pulsos ultracurtos, contendo algumas poucas dessas oscilações.

Entra em cena, então, um outro feito de uma outra equipe, também da Alemanha.

Guenther Krauss e seus colegas da Universidade de Konstanz criaram um pulso de luz de apenas 4,3 femtossegundos de duração na faixa do infravermelho - 1 femtossegundo equivale a 1.000 attossegundos.

Enquanto a primeira equipe precisou estabilizar a duração dos seus pulsos de luz para conseguir fazer medições com precisão de attossegundos, o Dr. Krauss afirma que sua equipe já está se aproximando da meta de fazer pulsos individuais nessa escala, o que deverá baixar ainda mais o recorde de tempo mais curto já medido.

Internet e reações químicas

Um pulso de luz normalmente é formado por muitos ciclos de campos elétricos e magnéticos variando suavemente ao longo de uma faixa de frequências.

Usando fibras ópticas especiais, prismas e outros elementos de uma óptica bastante complexa, é possível comprimir um pulso de luz para que ele tenha durações temporais muito curtas - eventualmente chegando a um único ciclo, com somente um comprimento de onda completo.

Uma das razões para se fazer isso é que mais dados podem ser codificados em um sinal com um intervalo de tempo dado. Por exemplo, com pulsos de luz tão curtos quanto os obtidos agora, a taxa de transmissão de dados via internet poderia alcançar 100 terabits por segundo.

Outra aplicação importante dos pulsos ultracurtos de luz é que eles podem servir como uma luz estroboscópica para fazer filmagens de eventos de duração muito curta, como o movimento e as interações das moléculas durante as reações químicas.

Pesquisadores criam som automotivo sem visor e sem botões

2010-05-13T02:41:00.007-03:00

Central Bluetooth

Um produto desenvolvido com o apoio do Programa FAPESP Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE) poderá contribuir para reduzir o furto de aparelhos de som para automóveis.

Lançado em abril no Salão do Carro e Acessórios, em São Paulo, o Moovi é um sistema de áudio que não tem visor nem botões, por isso pode ficar oculto em qualquer lugar do veículo.

Trata-se de uma central que recebe sinais digitais gerados por um tocador de MP3 ou celular, por meio da tecnologia Bluetooth.

O aparelho é ligado às caixas acústicas do veículo por conexões convencionais de cabos. Celulares equipados com tecnologia Bluetooth de transmissão de dados podem reproduzir músicas arquivadas no aparelho e ainda atender ligações em viva-voz por meio do equipamento.

Som automotivo sem interferências

O Moovi começou a ser desenvolvido em 2007 com o projeto "Desenvolvimento de um transmissor e receptor digital sem fio para uso automotivo", que deu origem à empresa Noxt, atualmente incubada no Parque Tecnológico de São José dos Campos.

"Uma das principais vantagens do equipamento é a utilização do Bluetooth, que permite a reprodução de som com qualidade", disse Daniel Kunzler Souza do Carmo, diretor executivo da Noxt. "Além disso, o sinal digital não está sujeito às interferências sofridas por aparelhos que fazem a transmissão por ondas FM."

Tecnologia Bluetooth

Por estar presente em vários modelos de aparelhos celulares e em computadores portáteis, a tecnologia Bluetooth permite que esses equipamentos possam se conectar diretamente com a central de som.

No entanto, tocadores de áudio MP3 com Bluetooth são raros, o que levou os desenvolvedores da Noxt a criar um transmissor digital que pudesse ser acoplado em qualquer aparelho com saída de som.

O transmissor Bluetooth vem com um plugue do tipo P2 para se conectar às saídas de áudio dos tocadores de MP3, tocadores de DVD portáteis e qualquer aparelho que possua essa entrada para fones ou caixas de som - como telefones celulares sem Bluetooth.

Variações sobre o mesmo tema

Com o lançamento, a Noxt montou um catálogo com 18 produtos, 12 dos quais são equipamentos com a tecnologia desenvolvida no PIPE. "São combinações ou variações de quatro equipamentos: um transmissor universal, o Moovi, um transmissor exclusivo para produtos Apple, o iMoovi, um receptor amplificado e um receptor não amplificado, o Moovi Lite", disse Carmo.

O receptor de sinal não amplificado foi pensado para os automóveis que já contam com sistema de som ou para quem quiser instalar um amplificador mais potente. Ele é menor e pode ser conectado aos amplificadores automotivos convencionais ou a tocadores de CD com entrada auxiliar.

Central digital doméstica

O sistema automotivo gerou uma versão para ser utilizada em sistemas domésticos. Qualquer aparelho de som com entrada auxiliar pode ser conectado por um cabo RCA à unidade de recepção do Moovi ou Moovi Lite.

"Esse ramo doméstico foi detectado por meio de um estudo de mercado promovido dentro do PIPE", disse Carmo, que considera a versão doméstica do equipamento um fruto inesperado do projeto de pesquisa.

"A sonorização de ambientes é um mercado menor, mas que permite ter maiores margens de lucro", disse. Segundo ele, o comércio de aparelhos desse gênero para residências não chega perto do mercado nacional de autorrádios, que comercializa cerca de 2,5 milhões de aparelhos por ano.

Como os modelos automotivos, o Moovi para residências tem uma versão sem amplificação para ser conectado às entradas auxiliares de aparelhos de som e um modelo amplificado para ser ligado diretamente às caixas acústicas. Músicas ou filmes em um notebook que possua tecnologia Bluetooth podem ser ouvidos por meio desses equipamentos.

Patentes

O projeto ainda gerou quatro depósitos de patentes referentes aos sistemas de reprodução de som, de transmissão do sinal digital, de transmissão por radiofrequência e de reprodução de áudio e vídeo e recepção móvel de TV digital.

Carmo afirma que o sistema ainda não tem similar no Brasil nem no exterior. "Trata-se de uma tecnologia voltada para evitar o furto de autorrádios, uma necessidade infelizmente comum no Brasil", disse.

Cientistas fazem foto 3D da camada de valência de uma molécula

2010-05-04T22:03:00.003-03:00

Nuvem de valência

Como todo estudante do ensino médio sabe, a química entre os átomos e as moléculas é fortemente determinada pela sua camada externa de elétrons, a chamada camada de valência.

O que poucos deles sabem é que as camadas dos elétrons são melhor representadas por nuvens de elétrons, e não por elétrons-partículas, como mostrado no conhecido modelo de Bohr, no qual um átomo é desenhado como se fosse um sistema solar, com os elétrons girando em órbitas bem definidas ao redor do núcleo.

Imagem 3D da camada de valência

Agora, uma equipe de cientistas japoneses desenvolveu uma técnica que é capaz de detectar a forma tridimensional e a dinâmica de uma nuvem de elétrons - mais especificamente, da camada de valência de uma molécula.

"A forma de uma nuvem de elétrons está no cerne das interações intermoleculares que levam a todas as maravilhas da química," comenta Toshinori Suzuki, do Instituto Riken, que liderou a equipe que reuniu cientistas de três instituições do Japão.

Medir a dinâmica de uma nuvem de elétrons é difícil porque as moléculas nos gases e nos líquidos sempre se movimentam aleatoriamente, o que torna difícil tirar uma foto instantânea do movimento médio de um grande número de moléculas.

Entretanto, a excitação do óxido nítrico (NO) por um feixe de laser polarizado consegue alinhar as moléculas ao longo de um eixo, permitindo a medição precisa de sua nuvem eletrônica externa, justamente a mais interessante para os químicos.

Nuvem de elétrons

Para detectar a forma da nuvem eletrônica externa de uma molécula de NO, alinhadas pelo primeiro pulso de laser, Suzuki e seus colegas liberaram os elétrons da última camada usando um segundo pulso de laser.

Eles então aplicaram um campo elétrico para acelerar e projetar a nuvem de elétrons que se expandia em uma tela fluorescente, onde ela pode ser visualizada como uma representação direta da distribuição eletrônica original.

Os pesquisadores então usaram algoritmos de computador, semelhantes aos utilizados na tomografia computadorizada, para construir uma imagem tridimensional da nuvem de elétrons a partir da representação bidimensional criada na tela fluorescente.

Eliminando os borramentos

Segundo Suzuki, princípios fundamentais da mecânica quântica limitam o grau em que as moléculas podem ser alinhadas pelo pulso de laser. Isto significa que a imagem tridimensional resultante é sempre um tanto borrada. Remover esta indefinição na imagem final foi, segundo ele, a parte mais difícil do processo.

Para gerar uma imagem ainda mais precisa, os cientistas analisaram como a imagem tridimensional muda quando as moléculas saem do alinhamento. Ao corrigir estes efeitos de desalinhamento eles conseguiram melhorar ainda mais a nitidez da imagem.

Danos ao DNA

O algoritmo desenvolvido pela equipe é capaz de visualizar a nuvem eletrônica externa de uma molécula em repouso, mas o desafio agora é mapear as rápidas mudanças que ocorrem durante as reações químicas.

"A molécula de NO foi apenas um teste," explica Suzuki. "Nosso alvo principal são as moléculas mais complexas e suas reações químicas em resposta à incidência de luz de cores diferentes."

A visão de futuro dos pesquisadores é utilizar a técnica para estudar o mecanismo de danos ao DNA induzidos pela radiação, a partir de observações em tempo real dos movimentos dos elétrons em suas moléculas constituintes

Começa na Europa maior estudo sobre como celulares afetam a saúde

2010-04-28T12:23:00.001-03:00

Enxaquecas, câncer, leucemia, esclerose múltipla e problemas mentais podem ser causados por celulares

Existe uma eterna polêmica sobre os verdadeiros males que a radiação de um telefone celular pode causar à saúde, porém, faltava uma pesquisa que estudasse o assunto com profundidade o assunto. Ela finalmente foi iniciada nesta semana simultaneamente em cinco países diferentes da Europa, mas deve durar mais de uma década para ser finalizada.

O Cosmos (Cohort Study on Mobile Communications) é um projeto fundado MTHR (Mobile Telecommunications Health Research Programme) europeu que promete fazer o estudo definitivo sobre o que é verdade e o que é mito sobre a influência da radiação de celulares na saúde humana. O projeto vai estudar 250 mil pessoas entre 18 e 69 anos na Inglaterra, Finlândia, Holanda, Suécia e Dinamarca.

O último estudo mais profundo sobre o tema foi feito há 10 anos, pelo IEGMP (Independent Expert Group on Mobile Phones), mas que não chegou a nenhuma dedução conclusiva sobre como um celular pode afetar o coração e o cérebro de usuário. No entanto, tanto aquele quanto outros estudos posteriores menores, indicam que há sim evidências de possíveis problemas, mas os resultados não são conclusivos.

"O Cosmos vai preencher um importante vácuo nos estudos da relaçoa dos celulares com a saúde humana", disse o professor Paul Elliott, da Universidade Imperial, de Londres, que coordena os estudos na Grã-Bretanha. "Vamos estudar um número muito grande de pessoas pela Europa por um longo período de tempo para poder ter um panorama completo sobre o tema."

Os estudos vão focar na ligação do uso de celulares com dores de cabeça, enxaquecas, depressão, câncer, leucemia, esclerose múltipla, doenças neuro-motoras e problemas mentais.

"Até o momento, não temos evidências científicas conclusivas sobre câncer causado pela radiação de celulares. Porém, a falta de evidências não significa que essa possibilidade não exista", explica o professor Lawrie Challis, da diretoria do MTHR. "Como muitos tipos de câncer levam mais de 10 anos para apresentarem os primeiros sintomas, fica difícil concluir algo sem um estudo de longo termo como o Cosmos, pois ninguém fica tanto tempo assim com o mesmo celular."

Teoria de Einstein derruba dois competidores

2010-04-24T22:35:00.004-03:00

A região estudada pelos cientistas cobre uma área do céu de 29 arcominutos (cerca de 5 milhões de anos-luz).[Imagem: X-ray (NASA/CXC/SAO/A. Vikhlinin; ROSAT), Optical (DSS), Radio (NSF/NRAO/VLA/IUCAA/J.Bagchi)]

Ceteb o final...click aqui para ver mais fotos.

2010-04-13T04:02:00.005-03:00

Acabou o sonho, agora é a realidade.
Tive momentos alegres, tristes, conquistei amores... pessoas q eu ñ gostava e que hj no final do curso adoro, pessoas q eu já adorava amo mais... Ruan q partiu e foi morar com deus, tenho a certeza q ele estaria junto a nós, compartilhando essa felicidade... enfim desejo a todos sucesso nesta caminhada. Técnicos em Automação Industrial 2010

Cientistas criam um "buraco negro" atômico

2010-04-09T19:09:00.002-03:00

Menor acelerador de partículas do mundo

Pense nesse experimento como o menor acelerador de partículas do mundo: átomos espiralam ao longo de um nanotubo de carbono eletricamente carregado, sofrendo uma aceleração dramática, até desintegrarem-se violentamente.

Os físicos da Universidade de Harvard que descobriram o fenômeno afirmam que, além de serem promissores para a área da eletrônica e, eventualmente até mesmo para a construção de um elevador espacial, os nanotubos de carbono podem também ser a base para a geração de buracos negros microscópios.

Eles descobriram que um nanotubo de carbono, eletricamente carregado, pode fazer átomos super frios entrarem em um movimento espiral ao seu redor, acelerando velozmente até se desintegrarem, sem precisarem se chocar uns com os outros.

Buraco negro atômico

O experimento, o primeiro a demonstrar alguma coisa semelhante a um buraco negro em escala atômica, ganhou a capa da última edição da revista Physical Review Letters, a mais importante revista científica de física do mundo.

"Em uma escala de nanômetros, nós criamos uma atração inexorável e destrutiva semelhante à que os buracos negros exercem sobre a matéria em escalas cósmicas," diz Lene Vestergaard Hau, coautora da pesquisa.

A Dra. Lene Hau ficou famosa mundialmente ao criar os primeiros experimentos capazes de parar a luz. Suas experiências também serviram de base para que outros cientistas capturassem o "nada", ou pelo menos o que os físicos chamam de vácuo condensado.

"Além de ser extremamente importante para os cientistas, esta é a primeira fusão entre a física dos átomos frios e a nanociência, abrindo as portas a uma nova geração de experiências de átomos frios e dispositivos em nanoescala," vislumbra ela.

Nanofio de carbono

O nanotubo de carbono de parede única - sua parede é formada por uma única camada de átomos de carbono - foi fabricado sobre uma abertura de 10 micrômetros de largura de um chip de silício por meio de um processo chamado deposição química a vapor.

O chip fornece tanto a sustentação mecânica quanto os eletrodos por meio dos quais o nanotubo de carbono pode ser energizado.

Desta forma, embora seja oco, neste experimento o nanotubo funcionou como um nanofio de carbono, sendo que os átomos não tinham uma rota pela qual pudessem "mergulhar" diretamente por seu interior.

"Do ponto de vista do átomo, o nanotubo é infinitamente longo e fino, gerando um efeito singular sobre o átomo", diz Hau.

Acelerando átomos

Hau e seus colegas usaram raios laser para resfriar nuvens contendo um milhão de átomos de rubídio até uma fração de grau acima do zero absoluto.

Em seguida, elas arremessaram essa nuvem atômica - que tem um comprimento na faixa de milímetros - em direção ao nanotubo de carbono suspenso, que estava localizado a cerca de dois centímetros de distância e carregado com centenas de volts.

A grande maioria dos átomos passou direto pelo nanofio, mas aqueles que se aproximaram a cerca de um micrômetro dele foram inevitavelmente atraídos, entrando em um movimento em espiral ao seu redor e alcançando altíssimas velocidades, acelerados pela tensão do nanotubo.

Apenas cerca de 10 átomos de cada nuvem de um milhão deles espiralou pelo nanotubo.

"De uma velocidade inicial de cerca de 5 metros por segundo, os átomos frios atingiram velocidades de aproximadamente 1.200 metros por segundo, ou quase 4.500 quilômetros por hora, à medida que giravam ao redor do nanotubo," diz Anne Goodsell, coautora da pesquisa.

"Como parte dessa tremenda aceleração, a temperatura correspondente à energia cinética dos átomos passou de 0,1 Kelvin para milhares de graus Kelvin em menos de um microssegundo," complementa Goodsell.

Laser faz água vencer a gravidade e subir pelas paredes

2010-04-03T15:55:00.002-03:00

Laser pulsado

Pesquisadores da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, descobriram uma maneira de fazer um fluxo de líquido subir verticalmente por uma parede de silício, vencendo a força da gravidade, sem usar bombas ou outros dispositivos mecânicos.

O segredo dessa quase mágica está em um raio laser pulsado, um tipo de laser que gera pulsos muito curtos, mas muito potentes, de luz, ao contrário dos lasers tradicionais, que geram luz continuamente.

O laser é utilizado para criar nanoestruturas na superfície de uma pastilha de silício. Dispostas em linha e cuidadosamente projetadas, essas estruturas criam verdadeiras estradas que exercem uma força de atração incrivelmente alta sobre gotas de água.

Água que sobe pelas paredes

Embora pareça que as gotas de água estejam subindo pela placa de silício como se estivessem sendo sugadas por um canudo, não há qualquer pressão mecânica externa empurrando-as ou sugando-as.

O fenômeno ocorre porque as nanoestruturas na superfície do silício tornam o material tão hidrofílico (ou hidrófilo) que sua atração supera a forte atração que as moléculas de água sentem umas pelas outras.

Assim, em vez de simplesmente se juntarem e ficarem quietas, as moléculas de água sobem umas por cima das outras tentando atingir o silício nanoestruturado, puxadas pela sua irresistível atração.

O resultado é que a água sobe chip de silício acima a uma velocidade de 3,5 centímetros por segundo.

Isto pode lembrar um pouco as ideias por trás dos artefatos que buscam obter "energia do nada" - mas, ainda que a água suba, ganhando energia potencial, as ligações químicas que mantêm a água presa ao silício exigem uma energia menor do que a energia que mantém as moléculas de água unidas umas às outras.

Resfriamento de processadores

Dispostas em linha e cuidadosamente projetadas, essas estruturas criam verdadeiras estradas que exercem uma força de atração incrivelmente alta sobre gotas de água. [Imagem: Vorobyev et al./Optics Express]A primeira aplicação da "água que sobe pelas paredes", como vislumbrado pelos cientistas, é no resfriamento dos processadores de computador.

Quase todos os computadores são resfriados com ventiladores. O ar ao redor dos componentes do chip absorve o calor e um ventilador sopra esse ar quente para longe do processador.

Mas líquidos podem absorver muito mais calor do que o ar, o que tem levado à criação de vários sistemas de resfriamento a água para processadores.

E as incisões a laser são tão precisas - virtualmente não-destrutivas - que a superfície de silício parece continuar totalmente lisa, mantendo-se inalterada ao toque, o que abre caminho para seu uso nos chips.

O Dr. Guo afirma que, embora ele ainda não tenha incorporado seu silício nanoestruturado em um protótipo para testar sua capacidade de exaustão, ele acredita que uma pastilha de silício que possa bombear seu próprio líquido refrigerante, dispensando sistemas de bombeamento, poderá contribuir significativamente para viabilizar processadores mais potentes e mais velozes.

Saudades

2010-03-22T10:54:00.001-03:00

Ontem à noite olhei o céu e comecei a dar a cada estrela uma razão pela que te quero tanto.

Faltaram-me estrelas.

Dizem que o tempo cura tudo.
Desde que me apaixonei por você, o tempo se congelou.

É incrível como me rompeste o coração e posso seguir te amando com cada um dos pedacinhos.

A vista mais bela é aquela que compartilho contigo.

- Cientistas descobrem como a eletricidade move-se através das células

2010-03-18T21:09:00.006-03:00

Esta ilustração mostra os detalhes moleculares de uma "bateria" constituída por múltiplas proteínas, e "fios" que geram e conduzem a eletricidade biológica.[Imagem: UMinnesota]

Eletricidade biológica
Cientistas da Universidade de Minnesota, nos Estados Unidos, obtiveram a primeira imagem molecular de um sistema biológico que movimenta os elétrons entre as proteínas nas células.

A conquista é bem mais do que um avanço para a biologia, podendo fornecer informações que poderão ser úteis para minimizar a perda de energia em sistemas elétricos artificiais que vão dos dispositivos em nanoescala, como os transistores eletrônicos, até a transmissão de eletricidade pelas redes nacionais de distribuição de energia.

"A evolução tem ajustado a transmissão de eletricidade nos organismos por muito mais tempo do que os humanos a utilizam," afirma Carrie Wilmot, que coordenou a pesquisa.

"Nós podemos aprender um bocado com a natureza sobre como usar a eletricidade de forma mais eficiente. Esta nova visão de como o corpo usa a energia elétrica poderá permitir que a nanotecnologia reduza ainda mais os circuitos eletrônicos, bem como aumentar a eficiência das redes que fornecem energia para as residências e as empresas," prevê Wilmot.

Bioeletricidade

Embora não dependamos de uma tomada ou de baterias para funcionar, a energia gerada pelo movimento intracelular dos elétrons é a fonte de energia fundamental que permite que os seres humanos existam.

Conforme os elétrons se movem no interior das células, a energia é canalizada para criar moléculas complexas, como proteínas e DNA. A chamada bioeletricidade está na base dos elementos fundamentais que permitem que os organismos cresçam, sobrevivam e armazenem energia.

As imagens feitas pela equipe de Wilmot, obtidas por meio de cristalografia de raios X, garantirão um avanço significativo nos esforços para entender melhor todos esses processos vitais.

"Visualizar a estrutura cristalina do complexo sistema celular de transferência de elétrons é como estar atrás do palco em um show de mágica," comentou Vernon Anderson, do Instituto Nacional de Ciências Médicas dos Estados Unidos. "Nós sempre sabemos que há um truque, mas agora o grupo de Wilmot conseguiu uma visão única de como esta extraordinária façanha química é realizada."

Manipulação de elétrons

A pesquisa apresenta resultados que se enquadram bem na classificação clássica de ciência básica. Contudo, a manipulação de elétrons em sistemas artificiais ocorre em dimensões cada vez menores conforme os circuitos ganham em miniaturização, o que a torna diretamente afeta também à tecnologia.

Os resultados são extremamente interessantes para inúmeras aplicações práticas e com possibilidades de uso imediato nas diversas tecnologias que se unem para formar não apenas o campo altamente interdisciplinar da nanotecnologia, mas mais especificamente, a microeletrônica, a fotônica, a plasmônica e outras.

-Suporte robotizado promete precisão manual para artistas e cirurgiões

2010-03-10T09:20:00.001-03:00

Você gostaria de ser um pintor, mas não consegue dar pinceladas harmoniosas? Gostaria de ser um cirurgião, mas suas mãos parecem ser menos precisas do que o seu cérebro?

A solução pode estar em uma espécie de suporte robotizado para os braços e a mãos. Criado por engenheiros da Universidade de Utah, nos Estados Unidos, o dispositivo promete precisão absoluta no manuseio de bisturis, pincéis e ferramentas manuais.

Háptica

Ao contrário das ferramentas robóticas já disponíveis para o mesmo fim, que ganham precisão controlando os movimentos da mão com a ajuda de um robô, a nova ferramenta, batizada de Handrest Active (apoio ativo para as mãos, em uma tradução livre), dá total liberdade ao movimento das mãos, além de permitir o controle de qualquer ferramenta manual.

O aparelho promete levar o campo da háptica ao seu limite - a háptica está para o sentido do tato assim como a óptica está para o sentido da visão. E faz isso usando elementos facilmente encontrados no comércio - uma mesa coordenada XY, um conjunto de sensores de força e de deslocamento e algumas tábuas, tudo gerenciado por um programa de computador.

"Nós inventamos um novo dispositivo que é útil para ajudar as pessoas na realização de tarefas de precisão com as mãos, como cirurgias, pintura, reparação eletrônica ou outras tarefas que requerem um controle preciso dos dedos," explica o engenheiro William Provancher, um dos criadores do apoio ativo para as mãos.

Espaço de habilidade do trabalho

Para ganhar a destreza de um Ivo Pitanguy ou de um Rembrandt, o usuário coloca seu pulso sobre um suporte que pode deslizar horizontalmente em qualquer direção. O cotovelo repousa sobre um outro suporte ligado ao dispositivo.

O Handrest Active permite que a pessoa mantenha a mão firme detectando a posição e o peso da ferramenta manual que está sendo segurada ou a força exercida pela mão - ou ambos.

Então, o software do aparelho move o apoio de mão de forma "a recentralizar constantemente a ponta dos dedos no centro do espaço de habilidade do trabalho", que Provancher diz ser "o intervalo no qual você pode mover os dedos e ser muito preciso."

Por exemplo, se a pessoa coloca seu braço em uma mesa para escrever, a mão é capaz de mover a caneta cerca de 10 centímetros em qualquer direção, mas a escrita precisa é prática somente dentro de uma área de 2 centímetros, que é o chamado espaço de habilidade do trabalho", diz ele.

Garantia de precisão

O protótipo apresentando, ainda bastante rústico, permite que um usuário mova sua mão precisamente dentro de um espaço de cerca de 10 por 10 centímetros, recentralizando a mão conforme o braço se move para alcançar uma área maior - ou seja, o alcance é maior, mas a precisão será garantida sempre dentro da área de 10 x 10 cm.

Segundo Provancher, as versões futuras, mais aprimoradas, poderão permitir o movimento tridimensional e ainda maiores áreas de trabalho com a mesma precisão.

O inventor afirmou que ainda não sabe se irá licenciar seu invento, que já foi patenteado, para que alguma empresa interessada o coloque no mercado, ou se fundará sua própria empresa para fabricá-lo.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/03/2010

- Máquinas acionadas pelo pensamento avançam com interface neural portátil

2010-03-05T08:56:00.001-03:00

Interfaces cérebro-máquina

Pesquisadores da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, criaram uma técnica aprimorada de leitura dos impulsos cerebrais que permitirá o avanço das interfaces cérebro-máquina e o controle de máquinas e equipamentos apenas pelo pensamento.

Esta é a primeira vez que a técnica, totalmente não-invasiva, instalada apenas sobre a pele, atinge o nível para se tornar portátil, abrindo caminho para o controle cerebral de cadeiras de rodas, braços robóticos, ou mesmo equipamentos comuns do dia a dia, como computadores.

A equipe do Dr. José Contreras-Vidal usou um exame médico comum, a eletroencefalografia, para registrar os sinais elétricos do cérebro a partir de um conjunto de sensores colados sobre a cabeça.

Leitor de movimento 3-D

Os pesquisadores usaram sua nova técnica para reconstruir o movimentos 3-D da mão humana a partir dos sinais cerebrais coletados pelos sensores. Até agora, a reconstrução de movimentos exigia aparatos grandes ou a coleta de sinais de forma invasiva.

Para reconstruir o movimento tridimensional da mão, os pesquisadores construíram um equipamento especial para capturar as rotas dos dedos conforme eles se movimentavam a partir de um botão central até oito outros botões - uma espécie de leitor de movimento 3-D.

Os voluntários tocavam o botão central e, partir dele, tocavam outro botão de forma aleatória, repetindo o exercício 10 vezes. Enquanto isso, os cientistas gravavam seus sinais cerebrais e os movimentos da sua mão.

Depois dos experimentos, os cientistas conseguiram reconstruir os movimentos 3-D das mãos dos voluntários a partir unicamente dos sinais cerebrais registrados.

"Nossos resultados mostraram que a atividade elétrica cerebral coletada a partir da superfície da cabeça contém informação suficiente para reconstruir os movimentos das mãos de forma contínua e natural," diz o Dr. Contreras-Vidal.

As interfaces cérebro-máquina terão novo impulso com a coleta dos sinais cerebrais por meio de um aparato portátil e não-invasivo. [Imagem: José Contreras-Vidal]Sensores especiais

Os pesquisadores descobriram que um sensor em particular, dos 34 utilizados, fornece a informação mais precisa. O sensor estava localizado na direção da parte do cérebro chamada córtex sensoriomotor primário, uma região que já se sabia estar associada aos movimentos voluntários.

O sensor da região do lóbulo parietal inferior também registrou informações úteis para o movimento da mão. Essa região coordena os movimentos de todos os membros. Os autores usaram os registros desses dois sensores para confirmar a validade do seu método.

Jogos controlados pelo pensamento

Este estudo tem implicações importantes para o futuro das tecnologias de interfaces cérebro-computador e cérebro-máquina, inclusive para as já existentes. Se simples acelerômetros fizeram o sucesso do Wii, imagine o que seria possível com jogos totalmente controlados pelo pensamento.

Mas o maior apelo para essas tecnologias cérebro-máquina é a recuperação do controle dos movimentos para pessoas deficientes ou que sofreram doenças neuromusculares graves, como a esclerose lateral amiotrófica, lesão da medula espinhal ou mesmo derrame cerebral.

O aparelho desenvolvido pela equipe para registrar os movimentos tridimensionais também deverá ajudar as outras tecnologias já existentes, que hoje exigem etapas de treinamento inicial do sistema e do operador bastante intensivas.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/03/2010

- Biocélula usa fotossíntese para gerar eletricidade

2010-03-02T11:11:00.002-03:00

Cientistas do instituto de pesquisas CNRS, da França, transformaram a energia química gerada pela fotossíntese de uma planta em energia elétrica.

A pesquisa demonstra uma nova rota para fotossíntese artificial, uma área de pesquisas promissora que pretende desenvolver uma estratégia de conversão da luz solar em eletricidade de forma ainda mais eficiente e mais ambientalmente correta do que as células solares.

Além do campo da energia, a nova biocélula poderá ter aplicações médicas.

O que é fotossíntese

A fotossíntese é o processo pelo qual as plantas convertem a energia do Sol em energia química. Na presença da luz visível, o dióxido de carbono (CO2) e a água (H2O) são transformados em glicose e em oxigênio (O2) por meio de uma complexa série de reações químicas que ainda não são bem compreendidas pelos cientistas.

Em vez de tentar reproduzir toda a fotossíntese de forma artificial, o que é uma meta desejável, mas ainda distante de ser alcançada, os pesquisadores franceses criaram uma célula alimentada por um biocombustível que é justamente o produto da fotossíntese de uma planta viva (glicose e oxigênio).

De desenho aparentemente muito simples, a célula a bicombustível é formada por eletrodos cujas superfícies foram modificadas com a adição de duas enzimas.

Domando a fotossíntese

Os pesquisadores inseriram sua biocélula em uma planta viva - neste experimento eles utilizaram um cacto.

Assim que os eletrodos, que são muito sensíveis tanto à glicose quanto ao O2, foram inseridos na folha do cacto, os cientistas puderam monitorar a fotossíntese em tempo real, in vivo, o que, por si só, já seria um grande feito científico.

Durante os experimentos, os pesquisadores puderam fazer a primeira observação direta dos níveis de glicose durante a fotossíntese, em tempo real.

Ou seja, além das aplicações tecnológicas, a técnica será de grande utilidade para o entendimento pormenorizado da própria fotossíntese, um objetivo longamente perseguido pelos biólogos - "domar" a fotossíntese significaria uma revolução radical na forma de geração de energia e de alimentos para a humanidade.

Diagrama da célula a biocombustível criada pelos pesquisadores franceses queterá aplicações médicas e poderá se tornar uma alternativa às células solares. [Imagem: Mano et al, JACS]Célula a biocombustível

A saída dos eletrodos indica claramente uma elevação da corrente elétrica quando uma lâmpada é acessa nas proximidades do cacto, e um correspondente decréscimo na corrente quando a lâmpada é apagada.

Sob a ação da lâmpada, a biocélula é capaz de gerar 9 Watts por centímetro quadrado de eletrodo. A geração de eletricidade é proporcional à luz que incide sobre a planta, uma vez que, com mais luz, ela pode produzir mais glicose e mais O2, disponibilizando mais combustível para operar a biocélula.

É ainda apenas uma prova de conceito e é ainda difícil visualizar sua aplicação prática em conjunto com as plantas, mas a ideia pode formar a base de uma nova estratégia de geração de energia totalmente renovável e sem produção de gases com efeito estufa ou de qualquer outro resíduo.

Biocélula para aplicações médicas

O objetivo inicial dos pesquisadores não era criar uma competidora para as células solares, mas desenvolver uma biocélula para aplicações médicas.

Ao capturar a energia química de biocombustíveis produzidos pelo corpo humano - a dupla glicose-oxigênio ocorre naturalmente nos fluidos fisiológicos - uma biocélula assim poderá poderá acionar implantes médicos e sensores de monitoramento do estado de saúde dos pacientes, funcionando ininterruptamente, 24 horas por dia.

Além de deixar para o passado a necessidade de troca de baterias desses aparelhos, toda uma gama de novas funcionalidades poderia ser criada, como monitores de glicose para diabéticos, alertas de elevação da pressão sanguínea para hipertensos, dispensadores de medicamentos na dose correta e em horários predeterminados etc.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/03/2010

- Robô anestesista controla sedativos em tempo real durante cirurgias

2010-02-28T15:16:00.004-03:00

Uma equipe de médicos e engenheiros da Universidade das Ilhas Canárias desenvolveu uma técnica e o equipamento necessário para controlar automaticamente a aplicação da anestesia durante as operações cirúrgicas.

O novo sistema, uma espécie de robô anestesista, detecta o estado hipnótico do paciente em tempo real, fornecendo a dose mais adequada de anestésico do início ao fim da cirurgia, mantendo-o sedado na intensidade e no tempo necessários.

Sensores e monitores

O robô anestesista utiliza sensores em conjunto com um aparelho de eletroencefalograma (EEG) e um monitor de índice bispectral (BIS), um parâmetro sem unidades que mede o estado hipnótico, obtendo o nível de consciência do paciente.

O valor do BIS varia entre 100 (o máximo estado de alerta possível) e 0 (ausência total de atividade elétrica cortical, equivalente a um estado de inconsciência profunda). O robô anestesista opera na faixa de BIS entre 40 e 60, utilizado na grande maioria das cirurgias.

"É uma técnica de controle muito eficiente, que controla o anestésico nas salas de cirurgia por computador, adaptando a dose da droga administrada de acordo com as características individuais de cada paciente," diz o Dr. Albino Juan Méndez, que coordenou o desenvolvimento da nova tecnologia.

O equipamento pode ser utilizado também nas cirurgias tradicionais, e não apenas nas cirurgias feitas com a utilização de outros robôs.

Nível de consciência

Os dados coletados pelos sensores e pelos demais aparelhos são enviados à unidade central de processamento, onde um algoritmo especialmente desenvolvido pelos pesquisadores detecta o nível de consciência do paciente continuamente, definindo a dose exata de anestésico necessária.

O programa envia seus comandos para um atuador, uma espécie de seringa automatizada, responsável pela injeção do anestésico no paciente.

O programa utiliza uma técnica conhecida como PID adaptativo (Proportional Integral Derivative), um mecanismo de controle de ciclo de retroalimentação que monitora automaticamente a dose adequada do medicamento comparando os valores medidos com o valor desejado, estipulado previamente pelos médicos.

Monitoramento integral do paciente

O robô anestesista já foi avaliado em 15 pacientes voluntários, com idades entre 30 e 60 anos de idade. "Os primeiros resultados obtidos tanto na cirurgia quanto nas simulações mostram que o sistema funciona de forma muito satisfatória e tem tudo para ter sucesso," diz Albino Méndez.

Segundo os cientistas, a nova técnica vai ajudar a melhorar a dosagem dos anestésicos, melhorando o conforto do paciente e o seu tempo de recuperação, bem como deverá reduzir os custos das cirurgias.

O equipamento também poderá ser utilizado para o controle em tempo real de outras variáveis fisiológicas, como os níveis de glicose no sangue, a temperatura corporal ou a pressão arterial.

O próximo passo da pesquisa, além de aprimorar e testar mais intensamente os algoritmos, para corrigir eventuais bugs de software, será incorporar as variáveis de analgesia e relaxamento muscular, a fim de dar aos anestesistas humanos uma ferramenta realmente completa.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/02/2010

- Criado um biochip capaz de detectar vírus

2010-02-26T20:21:00.003-03:00

Uma equipe de engenheiros e químicos da Universidade Brigham Young, nos Estados Unidos, criou um biochip de silício capaz de detectar vírus de forma confiável, mesmo em concentrações baixas demais para que eles sejam descobertos pelos métodos atuais.

A utilização, para fins biológicos, da mesma tecnologia usada na fabricação dos processadores de computador, é mais um importante passo rumo ao objetivo de permitir que médicos e técnicos de laboratório usem pequenos biochips para testar amostras de seus pacientes na hora, de forma precisa, rápida e barata.

Exame para detectar vírus

"A maioria dos exames disponíveis tem resultados muito imprecisos, a menos que você tenha uma concentração muito elevada do vírus," explica o Dr. Aaron Hawkins, coordenador da pesquisa.

A saída que Hawkins e seus colegas encontraram foi desenvolver uma técnica de detecção dos vírus unicamente pelo tamanho. Desta forma, o dispositivo vai acumulando as partículas que passam pelo detector, fazendo uma contagem final muito precisa.

Quando estão em baixas concentrações, esses vírus individuais se perderiam, não sendo contados porque os exames clínicos atuais não conseguem detectar vírus individuais.

No futuro, quando esses biochips puderem ser usados na prática, a detecção precoce das infecções, ainda no consultório médico, permitirá que os tratamentos se iniciem muito antes que surjam os primeiros sintomas das doenças.

Barreira para os vírus

O biochip detector de vírus funciona como os contadores de moedas usados pelos bancos.

A amostra líquida flui pelos microcanais do chip até bater em uma parede, onde um pequeno furo funciona como filtro, deixando passar as partículas pequenas e retendo as maiores.

Cada um dos furos nos microcanais do biochip é feito com uma dimensão ligeiramente menor do que o tamanho do vírus ou proteína que ele deve detectar.

Depois que as partículas ficam presas na parede, elas formam uma linha visível com uma câmera especial.

Chip dos pobres

O próximo passo da pesquisa será construir séries decrescentes de furos, permitindo que um único microcanal examine a presença de vários vírus, com várias dimensões diferentes. [Imagem: BYU]Se, por um lado, os biochips prometem exames clínicos rápidos e baratos, fabricar as primeiras levas desses microlaboratórios de silício esbarra no custo dos equipamentos.

Como eles são fabricados com a mesma tecnologia usada na fabricação dos processadores de computador, um equipamento de última geração pode ter custos que atingem facilmente a casa das centenas de milhões de dólares.

A equipe do Dr. Hawkins descobriu uma forma de fazer uma espécie de "chip dos pobres", mas sem perder a precisão.

Primeiro, eles usaram uma máquina mais simples para traçar os circuitos do seu biochip com uma precisão na casa dos micrômetros - 1.000 vezes maiores dos que os nanômetros que a indústria de semicondutores utiliza hoje.

A seguir, eles construíram a terceira dimensão do chip colocando uma camada de metal com 50 nanômetros de espessura sobre o chip. Um método de deposição por vapor recobriu todo o chip com uma camada de óxido de silício transparente.

Finalmente, eles usaram um ácido para correr as finas chapas metálicas, deixando a abertura estreita no vidro, que funciona como uma armadilha para os vírus. Com isto, eles construíram estruturas muito menores do que o seu equipamento permite fazer diretamente.

Chips do futuro

O primeiro protótipo do biochip possui os "furos-peneira" de uma única dimensão, o que significa que cada chip é capaz de detectar um único vírus ou proteína.

O próximo passo da pesquisa será construir séries decrescentes de furos, permitindo que um único microcanal examine a presença de vários vírus, com várias dimensões diferentes.

O programa de análise poderá facilmente verificar quais vírus ou proteínas estão presentes na amostra simplesmente verificando as paredes onde eles ficaram presos.

- Rádio sem baterias viabiliza redes de sensores sem fios

2010-02-19T11:24:00.006-03:00

Rádio sem pilhas

O centro de pesquisas em eletrônica IMEC, da Bélgica, apresentou um novo rádio ultra miniaturizado que consome apenas 51 microwatts (µW) de energia para funcionar.

O rádio funciona no modo de espera, como as etiquetas RFID, ficando em stand-by até que seja acordado por um transmissor externo.

Enquanto está "dormente", o rádio não consome nenhuma energia. Como, ao contrário das etiquetas RFID, ele consegue alta potência de transmissão, ele está sendo chamado pelos engenheiros de "rádio sem baterias."

A apresentação foi feita durante Conferência Internacional de Circuitos de Estado Sólido, que está sendo realizada nesta semana em São Francisco, na Califórnia.

Desperdício de energia

Este recorde de baixa potência (51 µW) preenche uma lacuna hoje existente entre as etiquetas RFID, que possuem um alcance extremamente limitado, e os receptores e transmissores de rádio de maior potência, que consomem muita energia - pelo menos o suficiente para impedir que eles sejam usados em várias aplicações em logística, na transmissão de dados de sensores em edifícios inteligentes e no monitoramento ambiental.

A grande limitação dos sistemas de transmissão de dados sem fios atuais é que eles consomem muita energia nos momentos em que o rádio não tem que transmitir ou receber dados.

Isto significa que, na maior parte do tempo, os rádios Bluetooth ou WLAN que equipam celulares e computadores estão consumindo energia da bateria sem acrescentar nenhuma funcionalidade.

O novo receptor, que opera na faixa 2,4 GHz/915 MHz, com consumo de energia ultra baixo e tempo de resposta muito rápido, elimina esse problema ao funcionar como as etiquetas RFID, ficando totalmente dormente quando não está se comunicando. Como somente é ativado externamente, o novo não consome nenhuma energia durante a maior parte do tempo.

Sensores sem fios

"Em nossa pesquisa com sistemas autônomo de sensores sem fios, nosso objetivo é desenvolver sistemas de sensores sem fios alimentados por energia recolhida do meio ambiente, em vez de utilizar baterias," explica Bert Gyselinckx, coordenador da equipe de desenvolvimento.

"O orçamento de energia desses sistemas é de apenas 100 µW para o DSP, o rádio e o sensor. Este rádio com consumo ultra baixo de energia, de apenas 51 µW, e extremamente miniaturizado, é um grande passo para atingir nosso objetivo. Ele abre as portas para muitas aplicações sem baterias, como etiquetas RFID de longo alcance, iluminação inteligente e etiquetas com sensores." diz o pesquisador.

Nova arquitetura de rádio

Na verdade, os engenheiros do IMEC desenvolveram uma nova arquitetura de rádio, baseada em uma amostragem dupla para superar o problema do ruído, conhecido como 1/f - para entender esse problema, veja a reportagem Cientistas descobrem fonte do onipresente ruído 1/f.

Esse ruído afeta a maioria dos rádios de baixa taxa de transmissão de dados - entre 10 e 100 kbps. Como consequência, esses rádios tradicionalmente têm uma demanda de potência maior do que os rádios de mais alta velocidade de transferência para atingir o mesmo desempenho.

Ao usar uma técnica de amostragem dupla, os pesquisadores reduziram o deslocamento (offset) e o ruído 1/f e, por consequência, a sensibilidade do receptor se eleva proporcionalmente conforme aumenta a taxa de transferência.

O chip receptor wake-up foi implementado com tecnologia CMOS digital de 90 nanômetros e ocupa uma área de 0,36 milímetro quadrado. A sensibilidade atinge -75 dBm para o receptor de 915 MHz a 100 kbps com modulação OOK (on off keying). Para o receptor de 2,4 GHz, a sensibilidade é de -64 dBm e -69 dBm para 100 kbps e 10 kbps, respectivamente.
Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/02/2010

- NASA e GM juntam-se para transformar Robonauta em robô operário

2010-02-17T10:04:00.013-03:00

A NASA apresentou uma nova versão do seu Robonauta, que agora está sendo aprimorado com a cooperação da General Motors.

Embora seja chamado de robô humanoide pela agência espacial, o Robonauta imita apenas o dorso humano, não tendo pernas.

Robô operário

Desenvolvido ao longo de mais de 10 anos, o conceito do Robonauta visava inicialmente a construção de uma solução robótica para as caminhadas espaciais e para a exploração da Lua e de outros planetas.

Embora seja chamado de robô humanoide pela agência espacial, o Robonauta imita apenas o dorso humano, não tendo pernas. [Imagem: NASA]Agora, mais com o pé no chão, a NASA voltou o desenvolvimento também para a utilização em fábricas, criando um robô que seja mais flexível, em todos os sentidos, do que os tradicionais robôs industriais.

"Usando sistemas de controle de última geração, novas tecnologias de sensores e visão artificial, estes robôs poderão auxiliar tanto os astronautas durante as missões espaciais mais perigosas, quanto ajudar a GM a construir carros mais seguros," afirma a NASA em um comunicado.

Lado humano

Os controles, sensores e sistema de visão artificial são essenciais para que o robô possa, no futuro, trabalhar lado a lado com trabalhadores humanos. Esse tem sido, na verdade, o foco desta nova etapa de desenvolvimento do Robonauta, que também chamado de R2.

Para trabalhar em uma fábrica ao lado de humanos, o R2 está sendo desenvolvido para usar as mesmas ferramentas que os operários e atender a comandos de voz diretos, evitando a longa e custosa programação dos robôs industriais.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/02/2010