Novo tecido pode ser moldado sem costuras

Cientistas descobrem como surge a matéria

Super laser poderá criar matéria do nada

Moisés de Freitas - 20/08/2010

Vácuo quântico

Cientistas acreditam que o projeto ELI será suficiente para gerar 10²⁶ Watts por centímetro quadrado, o suficiente para tornais reais as partículas virtuais. [Imagem: ELI]

Você decididamente não encontrará um cientista querendo falar sobre "energia extraída do nada".

Mas alguns já estão dispostos a falar sobre extrair matéria do nada. Ou, pelo menos, do espaço "aparentemente" vazio.

Se o feito pode se assemelhar a alguma espécie de "criação" é coisa que ficará para os filósofos discutirem.

De qualquer forma, como parece ser bem adequado ao tema, é necessário começar do começo.

O princípio de incerteza de Heisenberg, um dos pilares da mecânica quântica, implica que nenhum espaço pode estar verdadeira e inteiramente vazio. De fato, e para desespero final dos materialistas, a ciência já demonstrou que a matéria é resultado das flutuações do vácuo quântico.

Em termos absolutamente singelos, vácuo quântico é o "nada" visto por um físico. "Visto" pode parecer força de expressão, mas não é: na verdade, os físicos já conseguiram capturar e armazenar o seu "nada".

É desse vazio que nunca é vazio que emerge a matéria. Flutuações aleatórias do vácuo quântico geram constantemente uma multiplicidade de partículas, as chamadas partículas virtuais, entre elas elétrons e pósitrons.

Assim, caso ainda não estivesse a par, saiba que a física quântica, a meros cento e poucos anos, decretou que o nada é uma impossibilidade. "Não há nada" passou a ser uma proposição intransitiva, que não exige complemento.

Antimatéria

Flutuações aleatórias do vácuo quântico geram constantemente uma multiplicidade de partículas, as chamadas partículas virtuais. [Imagem: ELI]

Elétrons são bem conhecidos, deram nome à eletrônica. Os pósitrons também já estão sendo úteis na maioria dos laboratórios clínicos e hospitais, nos famosos exames de tomografia por emissão de pósitrons, PET-Scan para os "sigla-maníacos".

Menos sabido é que os pósitrons são partículas de antimatéria - mais especificamente, são antielétrons. Como elétrons e pósitrons surgem aleatoriamente do vácuo quântico, eles se encontram e se aniquilam quase com a mesma rapidez com que surgem. E esse equilíbrio de matéria e antimatéria garante que não fique jorrando matéria do nada o tempo todo.

O que os físicos querem fazer agora é tornar reais essas partículas virtuais, fazê-las romper o limiar de sua vida efêmera e trazê-las à existência real.

A possibilidade de que isso aconteça foi prevista por Fritz Sauter, em 1931. Segundo ele, um campo elétrico forte o suficiente pode transformar as partículas virtuais em partículas reais de tal forma que possam ser detectadas.

A dificuldade sempre esteve justamente nesse "campo elétrico forte o suficiente".

Super laser

Esquema da produção de pares de elétrons-pósitrons. [Imagem: ELI]

Alexander Fedotov e seus colegas da Rússia, França e Alemanha, acreditam que o experimento, finalmente, começará ser viabilizado por volta de 2015, quando será inaugurada a primeira etapa do Extreme Light Infrastructure (ELI).

O ELI, um projeto conjunto de 13 países europeus, será o laser de maior potência já construído, cerca de seis vezes mais forte do que os mais fortes atualmente. Ele deverá gerar pulsos ultra curtos de radiação de alta energia - cerca de 100 GeV - suficientes para fazer com que partículas acelerem até próximo da velocidade da luz.

Fedotov e seus colegas acreditam que o ELI será suficiente para gerar 10²⁶ Watts por centímetro quadrado. Segundo seus cálculos, isso será o bastante para dar vida às partículas virtuais.

Em 1997, uma equipe do acelerador SLAC, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, conseguiu criar pares de elétrons-pósitrons. Mas a potência do ELI poderá permitir uma reação em cadeia, criando os pares aos milhões.

Segundo Fedotov e seus colegas, o primeiro par de elétron-pósitron criado será acelerado pelo laser, gerando luz. Estes fótons, juntamente com os demais fótons do laser, vão criar mais pares, que gerarão mais fótons para se juntar ao laser, e assim por diante, fazendo finalmente a matéria jorrar do nada. Ou melhor, jorrar do vácuo quântico.

Impensável

Enquanto esperam até que os engenheiros façam o seu trabalho, o físicos continuarão procurando pela quarta propriedade do elétron, que também poderá lançar alguns fótons sobre o paradeiro de toda a antimatéria que teria sido criada no Big Bang.

Ou sonhando com o super colisor de partículas linear, que deverá ser o sucessor do LHC, e que promete não apenas responder a algumas dessas questões eterealmente imateriais, como lançar outras exponencialmente mais impensáveis.

Bibliografia:
Limitations on the attainable intensity of high power lasers
A.M. Fedotov, N.B. Narozhny, G. Mourou, G. Korn
Physical Review Letters
August 18, 2010
Vol.: 105, 080402 (2010)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.080402
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1004/1004.5398v1.pdf

Intel investe em fotônica

Intel apresenta chip fotônico a laser para substituir fios de cobre

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/07/2010

A Intel anunciou um avanço importante rumo à utilização de feixes de luz para substituir o uso da eletricidade no transporte dos dados nos computadores.

A empresa desenvolveu um protótipo de chip fotônico que realizou, pela primeira vez, uma transmissão óptica de dados com lasers integrados em um chip de silício.

O link óptico é capaz de transmitir dados a distâncias maiores e em velocidades muito mais rápidas do que é possível com a tecnologia atual, chegando a até 50 gigabits de dados por segundo - isso equivale a transferir um filme inteiro em alta definição a cada segundo.

Chip fotônico

O feito é a primeira demonstração prática de um chip fotônico criado pela empresa em 2006 - veja Chip que emite e dirige luz poderá levar fotônica aos computadores.

Os chips dos computadores atuais são interligados por fios de cobre ou por trilhas metálicas nas placas de circuito impresso. Devido à degradação do sinal gerada quando metais são utilizados para transmitir dados, esses cabos têm que ser muito curtos.

Isso limita o projeto dos computadores, porque exige que processadores, memória e outros componentes sejam colocados a poucos centímetros uns dos outros.

O novo chip fotônico é um passo importante para substituir essas conexões - que usam elétrons para transferir dados - por finíssimas fibras ópticas - que usam fótons para transferir muito mais dados a distâncias muito maiores.

A grande vantagem do novo chip fotônico é a sua construção baseada no silício, que é muito mais barato e fácil de lidar do que outros materiais pesquisados na área, como o arseneto de gálio.

Super telas 3D e datacenters

O impacto da fotônica à base de silício vai além do interior dos computadores. Com as taxas de transmissão de dados alcançadas com esta tecnologia é possível imaginar telas 3D gigantescas, ocupando paredes inteiras, com uma resolução tão alta que será difícil distinguir o ambiente da sala do ambiente do filme.

Os datacenters também terão muito a ganhar, podendo ficar espalhados por vários locais diferentes, em vez de ficarem restritos a espaços pequenos, limitados pelos grossos cabos de cobre que interligam os diversos servidores.

O link de 50Gbps é estabelecido por dois chips fotônicos de silício, ambos com lasers integrados, um funcionando como transmissor e outro como receptor. [Imagem: Intel]

A tecnologia ainda não está pronta para chegar ao mercado. Justin Rattner, chefe do Intel Labs, afirma que o link de 50 Gbps pode ser comparado a um "veículo conceito", que permite que os engenheiros da empresa testem novas ideias e aprimorem as tecnologias para transmitir dados a velocidades crescentes.

O campo das telecomunicações já utiliza lasers para transmitir informações opticamente, mas essas tecnologias, em seu nível atual, são caras e volumosas demais para serem usadas dentro de um computador pessoal.

Um HD inteiro em um segundo

O link de 50Gbps é estabelecido por dois chips fotônicos de silício, ambos com lasers integrados, um funcionando como transmissor e outro como receptor.

O chip transmissor é composto por quatro lasers, cujos feixes de luz são dirigidos a um modulador óptico, responsável por codificar os dados a 12,5 Gbps. Os quatro feixes são então combinados e injetados em uma única fibra óptica, alcançando a taxa de transferência total de 50Gbps.

Na outra ponta do link, o chip receptor faz o inverso, separando a luz da fibra óptica nos quatro feixes individuais e enviando-os para os fotodetectores, que convertem os dados de volta em sinais elétricos.

Os pesquisadores já estão trabalhando para aumentar a taxa de transferência de dados. Para isso eles pretendem acelerar o modulador e aumentar o número de lasers por chip, abrindo caminho, segundo eles, para os links ópticos do futuro, na faixa dos terabits por segundo - o suficiente para transferir todos os dados de um laptop típico em um segundo.

Carro Solar - Marcelo da Luz

Olá Agilberto, Quando estava fazendo o tour até o Ártico e atravessando a América do Norte, espero que tenha gostado das fotos. Pois é, recentemente o XOF1 conquistou um grande desafio, atravessou a estrada de gelo mais longa do planeta. Anexado estão algumas fotos abaixo e um link da cobertura da CBC sobre o desafio do gelo. Estou planejando a continuação do tour do Ártico até Argentina, terminando no Brasil. Abraços. Marcelo da Luz The Power of One, solar car project Ph. E-Mail: mdaluz@xof1.com Website: www.xof1.com _______________________________________ e-mail enviado pelo Marcelo.

Links relacionados O projeto do Carro XOF1 The National Blog do Planeta --- Vídeos Sob o Sol do Ártico No interior do carro solar Sob o Sol do Ártico - promo ---

Como é o carro

O XOF1 leva apenas uma pessoa e pesa 300 kg (incluindo o peso do motorista). Tem cinco metros de comprimento, 1,8 metro de largura e 90 centímetros de altura. Tem três rodas, duas na dianteira e uma na parte traseira. Placas instaladas na carroceria com fotocélulas captam a energia solar e a transmitem para uma bateria do motor em forma de energia elétrica. O motor capaz de fazer o veículo acelerar a 120 km/h.

Em tempo: o nome XOF1, de acordo com o brasileiro, representa as iniciais da frase 'The power of one' (ou seja, 'o poder de um'). "Este nome reflete a idéia do efeito dominó, onde uma peça pode não mudar o mundo, mas insipirar as outras a ajudar a fazer as coisas acontecerem", escreve Da Luz em seu site.

O brasileiro Marcelo da Luz já viajou mais de 36.200 km a bordo do Carro Solar.
Agora Marcelo da Luz procura patrocínio e se prepara para mais uma grande aventura, em abril de 2010  o roteiro deve ser esticado para o Brasil.

As Fotos:

Ice Road Challenge 2010 from XOF1 on Vimeo.

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Cientista diz ter sido infectado com vírus de computador

Rory Cellan-Jones - BBC - 26/05/2010

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."

Material fotorreversível põe 500 Blu-ray em um único disco

Os pesquisadores usaram um material baseado em nanocristais de pentóxido de titânio (Ti3O5), que eles criaram sinterizando o óxido de titântio (TiO2) com hidrogênio.[Imagem: Ohkoshi et al./Nature Chemistry]

Jon Cartwright - RSC - 28/05/2010

Um grupo de químicos japoneses criou o primeiro material capaz de sofrer uma transição fotorreversível de metal para semicondutor.

Segundo eles, a descoberta terá aplicação direta no armazenamento óptico de dados em ultra-alta densidade, com discos capazes de conter até 500 vezes a densidade de um disco Blu-ray.

Alterar a matéria com luz

Nos últimos anos tem havido um interesse crescente na busca de formas de alterar as propriedades físicas da matéria.

A temperatura e a pressão podem transformar materiais, digamos, de isolantes para condutores ou de não-magnéticos para magnéticos - mas os dois parâmetros são de difícil controle no interior de complexos dispositivos de memória em nanoescala.

Em vista disso, os pesquisadores começaram a procurar por formas de alterar a matéria usando luz - as chamadas transições de fase fotoinduzidas - cujo "estímulo" para a alteração da matéria é dado por um laser.

Recentemente, o laser foi usado para criar magnetismo artificial, para permitir que físicos enxergassem através de materiais opacos, para retorcer estruturas rígidas e até para criar um fenômeno quântico conhecido como transparência induzida por luz.

Transição fotoinduzida

Agora, Shin-ichi Ohkoshi e seus colegas da Universidade de Tóquio produziram o que pode ser a transição fotoinduzida - a passagem de um material de uma fase para outra pela ação da luz - mais prática e mais útil já demonstrada.

Segundo os pesquisadores, a transição de metal para semicondutor satisfaz os três requisitos principais para o armazenamento óptico de dados:

1. ela funciona a temperatura ambiente;
2. o estímulo é dado por luz na faixa do ultravioleta - o que é essencial para as memórias de alta densidade;
3. e a luz necessária para gravar os dados na memória é de baixa potência.

Cristais de titânio

Os pesquisadores usaram um material baseado em nanocristais de pentóxido de titânio (Ti3O5), que eles criaram sinterizando o óxido de titântio (TiO2) com hidrogênio.

Os nanocristais de Ti3O5 estão normalmente em um estado de mínima energia, conhecido como "lambda", no qual o material é um condutor metálico.

No entanto, a irradiação dos nanocristais com luz ultravioleta faz com que eles saltem para um outro nível mínimo de energia, o estado "beta", no qual as cargas ficam deslocalizadas, como em um semicondutor.

Para colocar os nanocristais de volta para o estado lambda, basta irradiá-los novamente com luz ultravioleta de um comprimento de onda um pouco menor.

500 Blu-Ray em um disco

"O que eu acho mais interessante para as potenciais aplicações é o fato de que o material obtido é nanoestruturado - isto é, ele possui intrinsecamente uma resolução muito alta e, portanto, pode ser apropriado para armazenamento de dados de ultra alta densidade," diz Alex Kolobov, um especialista em mudança de fase de materiais do Instituto Nacional de Ciências e Tecnologias Avançadas do Japão.

Na verdade, o grupo de Ohkoshi acredita que um sistema de memória baseado nos novos nanocristais seria capaz de acomodar uma densidade de dados de 1 terabit por polegada quadrada, ou 500 vezes mais do que um disco Blu-ray.

Eles agora estão planejando criar um protótipo de sistema desse tipo usando a luz de "campo próximo" de um microscópio eletrônico de varredura.

Bibliografia:

Synthesis of a metal oxide with a room-temperature photoreversible phase transition

Shin-ichi Ohkoshi, Yoshihide Tsunobuchi, Tomoyuki Matsuda, Kazuhito Hashimoto, Asuka Namai, Fumiyoshi Hakoe, Hiroko Tokoro

Nature Chemistry

23 May 2010

Vol.: Published online

DOI: 10.1038/nchem.670