Aquecimento de processadores resolvido com material com expansão termal zero

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Os tradicionais coolers são necessários para evitar que a temperatura dos chips atinja um ponto no qual o material de que são feitos comece a se expandir. Uma expansão mínima seria suficiente para interromper os delicados circuitos em seu interior, fazendo com que o processador pare de funcionar.

Expansão termal zero

Agora, pesquisadores do Instituto de Pesquisas Argonne, nos Estados Unidos, descobriram um material semicondutor com expansão termal igual a zero. O chamado semicondutor ZTE ("Zero Thermal Expansion") não resolve o problema da excessiva dissipação de calor do chips, ele torna os chips mais resistentes ao calor.

O novo semicondutor com expansão termal zero poderá ser utilizado para a fabricação de microprocessadores que suportarão temperaturas muito mais elevadas do que os atuais, sem o risco de ficarem danificados.

Híbrido orgânico-inorgânico

Os materiais ZTE não são exatamente uma novidade e têm estado na agenda de engenheiros que lidam com óptica, componentes de motores automotivos e até utensílios de cozinha. Já os ZTE com aplicações na eletrônica são bem mais raros porque em sua grande maioria eles são materiais vítreos, que não funcionam bem em aplicações eletrônicas.

Já o novo material com expansão termal zero descoberto pelos pesquisadores é uma estrutura híbrida orgânica-inorgânica com propriedades eletrônicas e ópticas, o que o coloca na classe dos semicondutores multifuncionais. O trabalho também sugere técnicas para o projeto de materiais sintéticos com qualquer índice de expansão termal desejado, seja ele positivo ou negativo.

Estabilidade termal e química

Os materiais híbridos normalmente têm problemas de estabilidade termal e química, mas o novo ZTE é excepcionalmente estável no ar ambiente, mesmo sob a ação de um laser ultravioleta.

"Ele é uma mistura de materiais orgânicos e inorgânicos," explicou Zahirul Islam, um dos participantes do projeto, em um comunicado do Instituto, "que forma um cristal ordenado tridimensionalmente e totalmente coerente. Normalmente os materiais orgânicos e inorgânicos não funcionam bem juntos, mas aqui eles estão trabalhando juntos para apresentar essas incríveis propriedades."

Múltiplas aplicações

O novo material híbrido tem potencial para ser utilizado em lasers semicondutores de alta eficiência, células solares ultrafinas e flexíveis, LEDs e sensores. Ele também pode ser "dopado" - dopagem é o processo de adição de quantidades mínimas de outros elementos - para formar materiais condutores transparentes.

Bibliografia: Zero Thermal Expansion in a Nanostructured Inorganic-Organic Hybrid Crystal Y. Zhang, Z. Islam, Y. Ren, P. A. Parilla, S. P. Ahrenkiel, P. L. Lee, A. Mascarenhas, M. J. McNevin, I. Naumov, H.-X. Fu, X.-Y. Huang, J. Li Physical Review Letters 19 November 2007 Vol.: 99, 215901 DOI: 10.1103/PhysRevLett.99.215901

Legislação sobre partículas inaláveis precisa ser atualizada

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Uma questão de saúde pública. É como Moacir Ferreira da Silva, engenheiro e pesquisador da USP, define a emissão de partículas inaláveis por veículos automotores. "Partículas sólidas menores que 10 micrômetros (ou seja, 0,0001 centímetros) são potencialmente perigosas porque penetram e se alojam no sistema respiratório. Atualmente elas representam 65% das emissões veiculares.", afirma o pesquisador.

Emissões veiculares

A pesquisa de Moacir consistiu na análise das emissões veiculares por meio de experiências em laboratório. O estudo, realizado no Laboratório de Emissão Veicular da Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (Cetesb), foi o primeiro do tipo no Brasil.

De acordo com o pesquisador, os resultados obtidos sugerem a necessidade de mudanças na legislação brasileira sobre o assunto. No Brasil, esse tipo de regulação só existe para veículos movidos a óleo diesel. Em outros lugares, como nos Estados Unidos, ela existe para veículos de todas as categorias.

Qualidade do ar

"Nós temos apenas 500 mil ônibus rodando. Os automóveis são 6 milhões. É necessário controlar as emissões deles também", diz o pesquisador, que é gerente da Divisão de Programas e Fiscalização de Veículos da Cetesb. Para ele, é necessário impor limites para emissão de partículas finas para definir políticas públicas que melhorem a qualidade do ar respirado nos grandes centros urbanos.

"Nós utilizamos um dinamômetro de chassi para imitar a circulação de um carro numa situação de tráfego real. Isso significa simular congestionamentos, paradas em semáforos e outras situações comuns para o motorista", conta. Pela preocupação em reproduzir as condições reais de tráfego, o estudo levou em conta também a qualidade do combustível disponível no mercado.

Poluição Premium

"Trabalhamos com as gasolinas premium, adulterada, aditivada. O mesmo vale para o álcool combustível", afirma Ferreira. Nos veículos a gasolina, a pesquisa constatou que as emissões são maiores quando o veículo é abastecido com gasolina premium.

"Isso se deve, provavelmente, à característica desse tipo de gasolina de impedir a acumulação de resíduos no motor", diz Ferreira. Na simulação com veículos movidos a etanol não houve variação significativa entre os tipos de álcool testados.

Metais particulados

Outro ponto destacado pelo especialista é a presença de metais particulados. Segundo Ferreira, a toxicidade desses elementos não foi totalmente estabelecido mas os estudos apontam sua nocividade. "Sabe-se, por exemplo, que o mal de Alzheimer está relacionado de alguma forma com a presença de alumínio no organismo. E o alumínio foi um dos metais com maior ocorrência durante os nossos testes", diz.

Questionado sobre o rodízio adotado na cidade de São Paulo, Ferreira afirma se tratar de uma ferramenta ineficiente para resolver o problema ambiental. "Na maioria das vezes, o cidadão que não pode rodar compra um carro antigo, mais barato, e acaba emitindo muito mais partículas sólidas, gases estufa e outros poluentes", conclui.

Tela 3D gera imagem ativando nanocristais fluorescentes com laser

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Pesquisadores da Universidade de Oklahoma, nos Estados Unidos, anunciaram ter dado dois passos fundamentais rumo à criação de telas 3D verdadeiras, capazes de projetar imagens tridimensionais no interior de uma tela cúbica sem partes móveis.

Tela 3D

A nova tela 3D, tecnicamente conhecida como tela de volume estático e comercialmente batizada de CSpace, faz a projeção em um cubo de polímero transparente disparando feixes de raios laser em nanopartículas fluorescentes incorporadas na matriz de polímero.

Os pesquisadores conseguiram, primeiro, sintetizar cristais nanoparticulados que apresentam fluorescência na cor verde e, segundo, dispersar de maneira uniforme os nanocristais no interior do material polimérico.

Nanocristais acionados por laser

"A criação dos nanocristais no tamanho necessário e com características dispersíveis é um feito muito difícil, e a subseqüente dispersão física do nanomaterial no material hospedeiro é ainda mais desafiadora," diz o Dr. Gerard Newman, um dos pesquisadores e fundadores da empresa emergente 3DIcon, que pretende comercializar as telas 3D no futuro.

O projeto da 3DIcon é criar uma tela tridimensional na qual as nanopartículas fluorescentes sejam acionadas individualmente por meio de raios laser precisamente coordenados, excitando as nanopartículas para que elas emitam as três cores primárias - vermelho, verde e azul - para criar uma imagem volumétrica em cores reais.