Novo material captura CO2 na chaminé da fábrica

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Cientistas anunciaram o desenvolvimento de um cristal sintético tridimensional capaz de  capturar emissões de dióxido de carbono diretamente das chaminés e dos escapamentos dos automóveis.

De acordo com o artigo, publicado na revista Science, a descoberta poderá abrir o caminho para o desenvolvimento de tecnologias que, aplicadas a carros ou fábricas, por exemplo, seriam capazes de absorver o dióxido de carbono emitido antes que ele chegasse à atmosfera.

Estudante brasileiro

Além do interesse científico e industrial, a descoberta tem um outro elemento interessante em seu histórico. Ricardo Barroso Ferreira, estudante de graduação do Instituto de Química da Unicamp, faz parte da equipe que desenvolveu o novo cristal.

O feito raro, de um estudante de graduação ser coautor de um artigo científico, aconteceu quando Ricardo foi enviado à Universidade da Califórnia como bolsista de iniciação científica de um programa de intercâmbio que envolve a FAPESP e a Divisão de Química da National Science Foundation (NSF), nos Estados Unidos.

De acordo com Ricardo, embora a experiência de intercâmbio tenha sido enriquecedora e produtiva, a publicação em uma revista internacional de alto impacto foi uma conquista inesperada. "Fiquei muito surpreso. Ninguém acha que vai ser coautor de um artigo na Science antes de terminar a graduação", disse ele.

Cristais esponja

Nos Estados Unidos, Ricardo participou da equipe de pesquisa coordenada por Omar Yaghi, que criou, no início da década de 1990, uma nova classe de materiais, conhecidos como "estruturas metal-orgânicas", ou MOF (Metal Organic Frameworks).

Eventualmente descritos como "cristais esponja", esses materiais têm poros em nanoescala, nos quais é possível armazenar gases que normalmente são difíceis de confinar e transportar.

Baseado na estrutura do DNA, os cristais concebidos por Yaghi combinam unidades orgânicas e inorgânicas - veja Cristais menos densos já fabricados terão aplicação em energia limpa.

Captura de dióxido de carbono

O princípio dos cristais esponja é potencialmente aplicável para a criação de um material que possa converter dióxido de carbono em combustível ou quebrar a molécula com grande eficiência.

E os pesquisadores agora demonstraram que os MOFs podem incorporar um grande número de funcionalidades no mesmo material. Eles demonstraram em laboratório até oito grupos funcionais diferentes em um mesmo material. Segundo eles, isto significa que as propriedades do material final poderão ser mais do que simplesmente a soma linear das propriedades dos seus componentes puros.

Segundo o estudo, um dos modelos da série de materiais sintetizados teve desempenho de captura de dióxido de carbono 400 vezes maior do que um material sem a mesma estrutura - veja Material super poroso captura CO2 da atmosfera.

"Meu objetivo no intercâmbio foi tentar aprender sobre esse novo ramo da química, com o qual ninguém trabalha ainda no Brasil. Essa nova classe de materiais, criada pelo meu orientador na UCLA, consiste em sólidos porosos constituídos de ligações de coordenação, que apresentam alta estabilidade e capacidades absortivas de catálise muito especiais", explicou.

Peneiras moleculares

O foco da linha de pesquisa consistia em fazer modificações na estrutura desses materiais para investigar o que aconteceria com as aplicações. "No estudo que gerou o artigo, sintetizamos vários materiais diferentes. Eu me encarreguei da síntese e da análise de alguns deles. Esses materiais são muito promissores, com inúmeras possibilidades de aplicações", disse.

No Brasil, Ricardo trabalhava com peneiras moleculares baseadas em silício. "São materiais igualmente porosos, mas não são sólidos formados a partir de ligações de coordenação - isto é interações entre átomos desprovidas de ligações covalentes", disse.

Bibliografia:
Multiple Functional Groups of Varying Ratios in Metal-Organic Frameworks
Hexiang Deng, Christian J. Doonan, Hiroyasu Furukawa, Ricardo B. Ferreira, John Towne, Carolyn B. Knobler, Bo Wang, Omar M. Yaghi
Science
12 February 2010
Vol.: 327. no. 5967, pp. 846 - 850
DOI: 10.1126/science.1181761

Menor motor da vida movimenta-se como uma serra dentro das células

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Cientistas desvendaram finalmente o funcionamento do menor motor biológico existente na natureza, descrevendo não apenas como ele "queima" o seu próprio biocombustível, mas  também o mecanismo do seu movimento.

A compreensão desse "motor da vida" abre caminho para a sua reprodução sintética, seja para acionar nanomotores e nanomáquinas, seja para o desenvolvimento de novas drogas capazes de ligá-lo e desligá-lo, interferindo com o funcionamento das células para fins terapêuticos.

Motor biológico

O motor biológico é uma proteína que funciona como um caminhão de carga dentro das células e as ajuda em seu processo de divisão. A pesquisa demonstrou que ela faz isso movimentando-se para cima e para baixo, imitando o movimento de um serrote ao cortar um pedaço de madeira.

Os pesquisadores tiraram fotografias de altíssima resolução desse motor-proteína, chamada quinesina, conforme ela se movimentava ao longo de um microtúbulo, uma estrutura em forma de tubo que forma o "esqueleto" das células. As imagens permitiram a observação precisa das mudanças estruturais sofridas pela quinesina conforme ela transporta moléculas dentro das células.

"Nós vimos pela primeira vez, em escala atômica, como as partes móveis da quinesina permitem que ela puxe a si mesma e a sua carga ao longo de um microtúbulo", diz Ken Downing, um biofísico Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, dos Estados Unidos. Ele fez a pesquisa juntamente com seu colega Charles Sindelar, da Universidade de Brandeis.

Cremalheira

O mecanismo de funcionamento do motor biológico lembra uma cremalheira, como as utilizadas pelos trens nas subidas das montanhas - partes da quinesina apoiam-se nas moléculas das paredes dos microtúbulos, o que a permite mover-se para cima e para baixo conforme a função que estiver desempenhando.

Para se movimentar, a quinesina utiliza como combustível um composto chamado ATP. Até agora, porém, os cientistas não tinham uma ideia clara do que acontece quando o ATP se liga com a quinesina e, especialmente, como este processo desencadeia mudanças estruturais na quinesina que impulsionam a proteína ao longo dos microtúbulos.

Microscópio crioeletrônico

Imagens geradas por cristalografia de altíssima resolução permitiram que os cientistas reconstruíssem a estrutura tridimensional da proteína. Mas essas imagens estáticas não revelam como ela funciona.

"O problema é que as alterações estruturais que viabilizam a hidrólise do ATP, o processo que transfere energia do ATP para a quinesina, só ocorrem quando o motor proteico se liga a um microtúbulo," diz Downing.

Para flagrar a quinesina nessa fase crítica, Downing e Sindelar usaram um microscópio crioeletrônico, um tipo de microscopia eletrônica na qual a amostra é estudada em temperaturas extremamente baixas.

Esta tecnologia é utilizada pelos biólogos para obter imagens de proteínas e outras moléculas como elas aparecem em condições reais - neste caso, uma proteína quinesina ligada a um microtúbulo.

O microscópio crioeletrônico gerou imagens da quinesina conforme ela se movia ao longo do microtúbulo, revelando que seu motor funciona em ciclos de quatro fases - o menor motor biológico da natureza é também um motor de "quatro tempos", como os motores dos carros.

Desligando o motor do câncer

Usando essas imagens como guia, os pesquisadores então capturaram imagens cristalográficas de resolução ainda maior de cada um dos componentes da quinesina, o que lhes permitiu criar modelos estruturais em nível atômico da quinesina em ação.

Além de elucidar um processo biológico fundamental, a pesquisa poderá ajudar no desenvolvimento de drogas para o combate de doenças.

Uma das principais tarefas da quinesina é mover os cromossomos durante a divisão celular. Qualquer coisa que bloqueie esse processo irá levar a célula à morte, o que pode ser algo muito desejável no caso de uma célula cancerosa.

Fotossíntese artificial gera hidrogênio para células a combustível

Fonte: Site Inovação tecnológica

Fontes de energia do futuro

Células de combustível alimentadas por hidrogênio e energia solar são as duas maiores esperanças para as fontes de energia do futuro, que sejam mais amigáveis ambientalmente e, sobretudo, sustentáveis.

A combinação das duas então, é considerada como particularmente limpa: produzir hidrogênio para alimentar as células a combustível quebrando moléculas de água com a luz solar seria de fato o melhor dos mundos.

Esta é a chamada fotossíntese artificial, que vem sendo alvo de pesquisas de vários grupos de cientistas ao redor do mundo, com diferentes abordagens.

Eletrodo fotocatalítico

Agora, uma equipe liderada por Thomas Nann e Christopher Pickett, da Universidade de East Anglia, no Reino Unido, criou um fotoeletrodo eficiente e robusto e que pode ser fabricado com materiais comuns, de baixo custo.

O novo sistema consiste de um eletrodo de ouro que é recoberto com camadas formadas por nanopartículas de fosfeto de índio (InP). A seguir, os pesquisadores adicionaram um composto de ferro-enxofre [Fe2S2(CO)6] sobre as camadas.

Quando submerso em água e iluminado com a luz do Sol, sob uma corrente elétrica relativamente fraca, este sistema fotoeletrocatalítico produz hidrogênio com uma eficiência de 60%.

"Esta eficiência relativamente elevada é um avanço", diz Nann.

Fotossíntese artificial

Que o sistema funciona os pesquisadores já comprovaram. Mas como ele funciona? Entender os mecanismos da reação é essencial para aprimorá-lo e levá-lo até aplicações práticas.

Os pesquisadores teorizam o seguinte mecanismo para a reação: as partículas de luz são absorvidas pelo nanocristais de InP, excitando os elétrons em seu interior. Nesse estado excitado, os elétrons podem ser transferidos para o composto de ferro-enxofre.

Em uma reação catalítica, o composto de ferro-enxofre então transfere seus elétrons para os íons hidrogênio (H+) na água em volta, que são então liberados sob a forma de moléculas de hidrogênio (H2). O eletrodo de ouro fornece os elétrons necessários para repovoar os nanocristais de InP.

Hidrogênio industrial

Em contraste com os processos de fotossíntese artificial já divulgados até agora, o novo sistema funciona sem moléculas orgânicas. Estas moléculas precisam ser convertidas para um estado excitado para que possam reagir, o que faz com que se degradem ao longo do tempo.

Este problema limita o tempo de vida de sistemas de fotossíntese artificial com componentes orgânicos.

O novo sistema agora descoberto é puramente inorgânico e tem, portanto, uma vida útil muito maior.

"Nosso novo sistema de eletrodo fotocatalítico é robusto, eficiente, barato e livre de metais pesados tóxicos," afirma Nann. "Ele pode ser uma alternativa altamente promissora para a produção de hidrogênio industrial."

Embora sejam promissoras, o hidrogênio para as células a combustível atuais é fabricado a partir do gás natural, um "primo" do petróleo.

Bibliografia:
Water Splitting by Visible Light: A Nanophotocathode for Hydrogen Production
Thomas Nann, Saad K. Ibrahim, Pei-Meng Woi, Shu Xu, Jan Ziegler, Christopher J. Pickett
Angewandte Chemie International Edition
5 Feb 2010
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/anie.200906262

Animais e plantas sobrevivem 18 meses no vácuo do espaço

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Às vésperas de nos depararmos com outros planetas semelhantes à Terra, os cientistas continuam usando um conceito absolutamente impreciso.

"Vida como a conhecemos" é a expressão utilizada para se referir à possibilidade de encontrar vida em outros planetas.

À parte o fato de conhecermos muito pouco sobre a vida em si, o problema maior é que a vida presente na Terra abrange um leque tão grande de possibilidades que está se tornando cada vez mais difícil estabelecer fronteiras que delimitem as condições ambientais necessárias para sustentar a variedade de organismo vivos conhecidos.

A mais recente demonstração disso veio do experimento Expose-E, feito pela Agência Espacial Europeia (ESA). Depois dele, talvez fosse melhor os cientistas passarem a usar o termo, bem mais razoável, "vida até onde a conhecemos."

Vida no espaço

O espaço sempre foi considerado um ambiente absolutamente hostil para os seres vivos. Para os seres humanos certamente o é.

No entanto, os pequenos organismos da experiência Expose-E, colocados na parte externa do laboratório europeu Columbus, na Estação Espacial Internacional, sobreviveram à radiação solar ultravioleta, aos raios cósmicos, ao vácuo e às variações extremas de temperatura durante 18 meses. Um certo tipo de liquen pareceu mesmo estar especialmente feliz no espaço exterior!

Na Terra, pode-se encontrar organismos vivos praticamente em qualquer lugar, desde as profundezas dos oceanos até o cume das montanhas mais altas, dos desertos extremamente secos às geleiras mais frias, das confortáveis zonas temperadas até o ambiente sem oxigênio e altamente corrosivo dos vulcões submarinos. Literalmente, há vida em toda parte - veja Bactérias vivem sem oxigênio e sem luz do Sol.

Análises recentes em amostras de meteoritos marcianos apontam indícios cada vez mais convincentes de que também terá existido vida no nosso planeta vizinho - veja Meteorito revela um dos segredos da vida. Mas Marte tem sua atmosfera, e gostamos de pensar que a vida - "até onde a conhecemos", pelo menos - só gosta de viver em planetas.

Mas o novo experimento da ESA demonstra que pode haver formas de vida que sobrevivam até mesmo às condições extremas do espaço, por mais inóspitas que elas sejam para um ser humano.

O experimento Expose-E foi instalado no lado de fora do laboratório Columbus, da Estação Espacial Internacional. [Imagem: ESA/NASA]

Astrobiologia

Verificar como é que os organismos terrestres se comportam, e se sobrevivem, às condições do espaço, sempre entusiasmou os cientistas - os animais precederam o homem no espaço, e continuam sendo enviados para lá para novas pesquisas.

O interesse é tamanho que hoje esses esforços têm seu próprio campo de pesquisa, chamado astrobiologia.

"O objetivo é compreender melhor a origem, a evolução e as adaptações da vida e poder acrescentar uma base experimental às recomendações para a proteção planetária", explica René Demets, biólogo da ESA.

A experiência mais recente estava a bordo do Expose-E, levado para a Estação Espacial Internacional (ISS), em Fevereiro de 2008, a bordo do ônibus espacial Atlantis, e trazido de volta pelo Discovery, em Setembro de 2009.

No total, o experimento expôs às condições do espaço 664 amostras biológicas e bioquímicas, durante 18 meses contínuos.

Simulando a atmosfera de Marte

O Expose-E é uma caixa do tamanho de uma mala de viagem, dividida em dois níveis com três tabuleiros de experiências, cada um com quatro espaços quadrados. Dez dessas caixas carregavam diferentes amostras biológicas e bioquímicas, separadas em pequenos compartimentos.

Dois dos três tabuleiros foram expostos diretamente ao vácuo do espaço, enquanto o terceiro continha um gás no seu interior que simulava a fina atmosfera marciana, composta basicamente por dióxido de carbono.

A janela que protegia estas "amostras marcianas" também estava equipada com um filtro óptico que imitava o espectro da radiação do Sol na superfície de Marte.

A experiência estava dividida em dois níveis com amostras similares, de forma que o nível superior esteve exposto à luz solar e o inferior permaneceu à sombra.

Um outro conjunto de experiências, quase idêntico, o Expose-R, ficou dentro da ISS, instalado no segmento russo da Estação, para funcionar como referência.

O liquen Xanthoria elegans pouco se importou com as condições inóspitas do espaço, sobrevivendo durante 18 meses. [Imagem: Wikipedia]

Liquens espaciais

As amostras no interior do Expose-E foram selecionadas por oito equipes científicas internacionais, num projeto coordenado pela Agência Espacial Alemã, a DLR.

Agora, as equipes de cientistas que prepararam as amostras começaram a publicar alguns resultados preliminares dos experimentos.

"Estes liquens de Xanthoria elegans voaram a bordo de Expose-E e são os melhores sobreviventes que conhecemos", explica Demets. Os liquens são organismos macroscópicos formados pela simbiose entre um fungo e um organismo fotossintético, em geral uma alga ou uma cianobactéria.

"Os liquens costumam ser encontrados nos lugares mais extremos da Terra. Quando são colocados num ambiente que não lhes agrada, passam para um estado latente e esperam que as condições melhorem. Devolvidos a um ambiente próprio e com um pouco de água, retornam à vida anterior," explica Demets.

Animais que sobrevivem no espaço

O fator crítico para a "vida como a conhecemos" no espaço é a água: ela vaporiza-se quase instantaneamente no vazio espacial.

Os tardígrados, ou ursos d'água, podem sobreviver sem água por 10 anos e suportar temperaturas entre -272 e +150 graus Celsius. [Imagem: Willow Gabriel/Bob Goldstein]

Só os organismos anidrobióticos, que são secos e capazes de aguentar longos períodos em condições de secura extrema, conseguem sobreviver ao espaço.

Além dos liquens, alguns outros animais e plantas também suportaram o vazio espacial: os ursos d'água ou Tardígrados, as artêmias e as larvas do díptero africano Polypedilum vanderplank são os únicos animais conhecidos capazes de sobreviver ao vazio espacial.

Algumas sementes de plantas também são suficientemente secas para sobreviver a estas condições extremas.

Mutações espaciais

Outros riscos envolvidos na exposição ao espaço são os ciclos de temperaturas extremas e a radiação.

"A radiação é um grande perigo para a vida no espaço", comenta Demets. "Os raios cósmicos são muito energéticos e ionizantes. No entanto, o mais prejudicial é a radiação ultravioleta que recebemos do Sol. Aqui na Terra, a radiação UV-C é usada em aplicações em que é necessário matar bactérias, como a esterilização de instrumentos cirúrgicos."

A longo prazo, os efeitos das partículas de alta energia, dos raios X e da radiação gama são mais importantes, já que destroem o DNA e provocam mutações genéticas.

René Demets, que também participou de um experimento anterior de menor duração, o Biopan, que confirmou a capacidade dos ursos d'água sobreviverem ao espaço. [Imagem: ESA/René Demets]

Panspermia

O fato de os organismos vivos sobreviverem às condições hostis do espaço parece apoiar a teoria da panspermia, que defende que formas de vida disseminam-se de um planeta para outro, ou até mesmo entre sistemas solares.

"As pontas soltas desta teoria estão agora na chegada ao planeta, porque nenhuma forma de vida pode sobreviver a uma reentrada numa atmosfera", explica Demets.

Será mesmo? Antes deste experimento não seria fácil encontrar cientistas que defendessem a sobrevivência desses seres que participaram do Expose-E.

"No entanto, é possível que as condições sejam mais favoráveis no interior de um meteorito. Por este motivo, estamos considerando a possibilidade de realizar uma experiência astrobiológica durante o regresso à Terra," conclui Demets.

Microscópio 4-D revoluciona a forma como vemos o mundo nano

Fonte: Site Inovação Tecnológica

Acostumados com o cinema e a televisão, poucos se dão conta da revolução que representou  a sua criação, quando, pela primeira vez, as pessoas puderam ver o passado gravado para sempre em um rolo de filme.

Agora, em um feito similar, cientistas do Instituto Tecnológica da Califórnia criaram um microscópio 4-D, capaz de capturar as três dimensões espaciais mais o tempo - uma descrição pomposa para um filme em escala atômica.

Filmando átomos e moléculas

Apesar dos contínuos avanços na microscopia, esta é a primeira vez que se consegue a gravação de um filme em tempo real, no espaço real, das fugazes alterações na estrutura e na forma da matéria em uma escala de bilionésimos de metro.

A nova técnica, batizada de microscopia eletrônica 4-D, foi desenvolvida pela equipe do professor Ahmed Zewail, ganhador do Prêmio Nobel de Química em 1999 pelo uso de pulsos de laser ultra-curtos para a observação de reações químicas fundamentais, como os átomos se unindo em moléculas e depois se dividindo novamente em átomos. Um fenômeno como este ocorre em uma escala de um femtosegundo, o equivalente a um milionésimo de bilionésimo de segundo.

A dimensão do espaço

As imagens das moléculas em movimento "nos dão a dimensão do tempo, mas o que nós não tínhamos era a dimensão do espaço, a estrutura. Meu sonho desde 1999 era descobrir uma forma de olhar não apenas no tempo mas também no domínio espacial, para ver a arquitetura de um sistema complexo em escala atômica, à medida que ele muda ao longo do tempo, seja da matéria física ou biológica," diz Zewail.

Os microscópios eletrônicos são a melhor ferramenta atualmente para se observar a matéria em escala molecular e atômica, mas eles não são capazes de capturar o comportamento dos átomos simultaneamente no espaço e no tempo.

Controlando elétrons individuais

O que a equipe do professor Zewail fez foi controlar com precisão, no tempo e no espaço, a trajetória de cada elétron emitido pelo microscópio eletrônico. Com isto eles criaram um "imageamento de elétron único" ultra-rápido, introduzindo a quarta dimensão - a espacial - na microscopia eletrônica.

A imagem resultante produzida por cada elétron representa uma fotografia de um femtosegundo num dado momento no tempo. Da mesma forma que os quadros em um filme, as imagens geradas seqüencialmente podem ser montadas em um filme digital mostrando o que acontece em escala atômica.

"Com esta técnica de imageamento 4-D, os movimentos em escala atômica que levam aos fenômenos estruturais, morfológicos e nanomecânicos agora podem ser visualizados diretamente e, quiçá, compreendidos," diz Zewail.

Bibliografia:
Nanoscale Mechanical Drumming Visualized by 4D Electron Microscopy
Oh-Hoon Kwon, Brett Barwick, Hyun Soon Park, J. Spencer Baskin, Ahmed H. Zewail
Nano Letters
November, 2008
Vol.: 8 (11), pp 3557-3562
4D Imaging of Transient Structures and Morphologies in Ultrafast Electron Microscopy
Oh-Hoon Kwon, Brett Barwick, Hyun Soon Park, J. Spencer Baskin, Ahmed H. Zewail
Science
21 November 2008
Vol.: 322. no. 5905, pp. 1227 - 1231
DOI: 10.1126/science.1164000

Cientistas filmam fótons usando elétrons

Fonte: Site Inovação Tecnologica

Vendo a luz

Os fótons são as partículas elementares da luz. Estudá-las isoladamente está se tornando  cada vez mais importantes não apenas para a ciência básica, mas também para a tecnologia, sobretudo com os crescentes avanços da fotônica e da óptica em geral, e da computação quântica.

Mas como acompanhá-los para conhecer seu comportamento e como eles interagem com a matéria e com os campos eletromagnéticos? Afinal, observar a matéria é fácil: nossos olhos captam os fótons que se refletem sobre a matéria e criam uma imagem. Mas como fazer uma imagem de um fóton?

Foi justamente isto o que os cientistas conseguiram agora: eles literalmente filmaram fótons, utilizando elétrons para visualizá-los.

Microscópio 4D

Em 2008, cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, apresentaram sua revolucionária tecnologia de microscopia quadrimensional.

O microscópio eletrônico 4D tornou possível, pela primeira, a visualização em tempo real, no espaço real, de mudanças extremamente sutis na estrutura da matéria em nanoescala.

Agora, os mesmos inventores do microscópio 4D descobriram que ele pode ser usado para gerar imagens dos campos elétricos evanescentes produzidos pela interação de elétrons e fótons, e para acompanhar as mudanças nessas estruturas em escala atômica.

Campos evanescentes são ondas superficiais que decaem muito rapidamente - veja Superlente de prata irá revolucionar os microscópios ópticos.

Femtoquímica

A pesquisa foi dirigida por ninguém menos do que Ahmed Zewail, Prêmio Nobel de Química em 1999, e consistiu, na verdade, de dois avanços em sequência.

Zewail ganhou o Prêmio Nobel pelo seu trabalho no campo agora conhecido como femtoquímica, que usa pulsos de laser ultra curtos para observar reações químicas fundamentais que ocorrem na escala de tempo dos femtossegundos - um milionésimo de um bilionésimo de segundo.

O trabalho da femtoquímica "capturou os átomos e as moléculas em movimento", diz Zewail, mas, enquanto instantâneos dessas moléculas fornecem a "dimensão tempo" das reações químicas, eles não dão a dimensão do espaço dessas reações, isto é, a sua estrutura ou arquitetura.

Microscopia 4D

Zewail e seus colegas conseguiram visualizar a arquitetura que faltava por meio da microscopia 4D, que usa elétrons individuais para introduzir a dimensão do tempo na microscopia eletrônica de alta resolução tradicional, proporcionando assim uma forma de ver, em tempo real, as mudanças na estrutura de sistemas complexos em escala atômica.

Nessa técnica, um objeto é iluminado com um feixe de elétrons. Os elétrons refletem-se nos átomos do objeto, espalham-se e são detectados por um sensor. Os padrões gerados no detector fornecem informações sobre o arranjo dos átomos no material. No entanto, se os átomos estiverem em movimento, os padrões saem borrados, obscurecendo detalhes sobre variações em pequena escala no material.

Filmes de átomos

Esta é a difração obtida do silício pelo microscópio 4D. A escala, em décimos de nanômetros, pode ser calculada pelos padrões na superfície. [Imagem: Zewail/Science/AAAS]

Zewail e seu colaborador Aycan Yurtsever então desenvolveram uma nova técnica que lida com o problema da borradura usando pulsos de elétrons, em vez de um feixe constante de elétrons.

A amostra em estudo, uma pastilha de silício cristalino, é primeiro aquecida com um curto pulso de luz laser. A amostra é então atingida com um pulso de elétrons com duração de femtossegundos, que rebatem nos átomos, produzindo um padrão de difração no detector.

Como os pulsos de elétrons são incrivelmente breves, os átomos aquecidos não têm tempo de se movimentar muito. Esse "tempo de exposição" extremamente curto produz uma imagem nítida.

Ajustando o intervalo entre o aquecimento da amostra e a captura da imagem, os cientistas montam uma coleção de imagens fixas que podem ser depois juntadas em sequência para formar um filme.

"Basicamente, todos as amostras com que lidamos são heterogêneas, com composições que variam em áreas muito pequenas," explica Zewail. "Esta técnica fornece um meio para examinar pontos localizados em materiais e estruturas biológicas, com uma resolução espacial de um nanômetro ou menos, e resolução temporal de femtossegundos."

Ou seja, esta técnica aprimorada permite que as estruturas dos materiais sejam mapeadas e filmadas em escala atômica.

Filmando fótons

Entra em cartaz a segunda técnica, desenvolvida em colaboração com Brett Barwick e David Flannigan.

Nesta, a luz produzida por aquelas mesmas nanoestruturas que estão sendo observadas podem ser analisadas, mapeadas e filmadas.

O conceito desta nova técnica envolve a interação entre os elétrons e os fótons. Os fótons geram um campo evanescente em nanoestruturas, e os elétrons podem ganhar energia a partir desses campos, o que os torna visíveis no microscópio 4D.

A técnica foi batizada de PINEM (Photon-Induced Near-field Electron Microscopy - microscopia eletrônica de proximidade de campo induzida por fótons.

Determinados materiais, depois de serem atingidos por pulsos de laser, continuam a "brilhar" durante uma fração extremamente pequena, mas mensurável, de tempo - da ordem de dezenas a centenas de femtossegundos.

O poder desta nova técnica de microscopia é que ela oferece um meio de visualizar o campo evanescente quando os elétrons que ganharam energia são seletivamente identificados, e de gerar imagens das próprias nanoestruturas quando os elétrons que não ganharam energia são selecionados.

"O que é interessante do ponto de vista da física fundamental é que agora somos capazes de filmar fótons usando elétrons. Tradicionalmente, por causa do descompasso entre a energia e o momento dos elétrons e dos fótons, nós não esperávamos a intensidade [agora verificada] do efeito PINEM, ou a capacidade de visualizá-lo no espaço e no tempo," diz Zewail.

DOZE CONSELHOS PARA TER UM INFARTO FELIZ !!!

Nota do autor do blog: Recebi estes conselhos por e-mail do meu primo Rudolfo.

Dr. Ernesto Artur - Cardiologista
Quando publiquei estes conselhos 'amigos-da-onça' em meu site, recebi uma enxurrada de e-mails, até mesmo do exterior, dizendo que isto lhes serviu de alerta, pois muitos estavam adotando esse tipo de vida inconscientemente.

1. Cuide de seu trabalho antes de tudo.  As necessidades pessoais e familiares são secundárias.

2 Trabalhe aos sábados o dia inteiro e, se puder também aos domingos.

3. Se não puder permanecer no escritório à noite, leve trabalho para casa e trabalhe até tarde.

4... Ao invés de dizer não, diga sempre sim a tudo que lhe solicitarem.

5. Procure fazer parte de todas as comissões, comitês, diretorias, conselhos e aceite todos os convites para conferências, seminários, encontros, reuniões, simpósios etc.

6. Não se dê ao luxo de um café da manhã ou uma refeição tranqüila. Pelo contrário, não perca tempo e aproveite o horário das refeições para fechar negócios ou fazer reuniões importantes.

7. Não perca tempo fazendo ginástica, nadando, pescando, jogando bola ou tênis. Afinal, tempo é dinheiro.

8. Nunca tire férias, você não precisa disso. Lembre-se que você é de ferro. (e ferro , enferruja!!. .rs)

9. Centralize todo o trabalho em você, controle e examine tudo para ver se nada está errado.. Delegar é pura bobagem; é tudo com você mesmo.

10. Se sentir que está perdendo o ritmo, o fôlego e pintar aquela dor de estômago, tome logo estimulantes, energéticos e anti-ácidos. Eles vão te deixar tinindo.

11. Se tiver dificuldades em dormir não perca tempo: tome calmantes e sedativos de todos os tipos. Agem rápido e são baratos.

12. E por último, o mais importante: não se permita ter momentos de oração, meditação, audição de uma boa música e reflexão sobre sua vida. Isto é para crédulos e tolos sensíveis. Repita para si: Eu não perco tempo com bobagens.

OS ATAQUES DE CORAÇÃO
Uma nota importante sobre os ataques cardíacos..
Há outros sintomas de ataques cardíacos, além da dor no braço esquerdo(direito). Há também, como sintomas vulgares, uma dor intensa no queixo, assim como náuseas e suores abundantes.
Pode-se não sentir nunca uma primeira dor no peito, durante um ataque cardíaco. 60% das pessoas que tiveram um ataque cardíaco enquanto dormiam, não se levantaram... Mas a dor no peito, pode acordá-lo dum sono profundo.
Se assim for, dissolva imediatamente duas Aspirinas na boca e engula-as com um bocadinho de água. Ligue para Emergência (193 ou 190) e diga ''ataque cardíaco'' e que tomou 2 Aspirinas. Sente-se  numa cadeira ou sofá e force uma tosse, sim forçar a tosse pois ela fará o coração pegar no tranco; tussa de dois em dois segundos, até chegar o socorro.. NÃO SE DEITE!

Grafeno produzido industrialmente vira padrão de referência da eletrônica

Fonte: Inovação Tecnológica

Uma tecnologia para o futuro

Há poucos dias, a indústria apresentou o primeiro protótipo de um chip de grafeno, o promissor material que promete não apenas substituir o silício, como levar a miniaturização a novas fronteiras, além de abrir fronteiras totalmente novas em outras áreas de aplicação.

O grafeno é uma folha de carbono, a mais fina que pode existir, com apenas um átomo de de espessura, na qual os átomos formam uma estrutura parecida com uma tela de galinheiro. Entre suas propriedades inusitadas está o fato de ser o material mais forte que existe.

Como fabricar grafeno

Então, o que os cientistas estão esperando para usar esse material e criar chips e novos materiais com desempenho muito superior aos atuais?

O problema é que não é fácil fabricar folhas com um átomo de espessura. Os experimentos feitos até agora - à exceção do método desenvolvido pela Fujitsu para criar o primeiro chip com o novo material - utilizam folhas de grafeno fabricadas artesanalmente, geralmente colocando colando uma fita adesiva sobre uma folha de grafite e removendo-a cuidadosamente.

E, enquanto não for fácil obter o grafeno, as pesquisas não avançarão no ritmo que se espera.

Agora, cientistas do Laboratório Nacional de Física, do Reino Unido, desenvolveram uma técnica que permite a criação de folhas homogêneas de grafeno de dimensões macroscópicas, com qualidades muito próximas do ideal.

A técnica possibilitará, pela primeira vez, colocar de fato as folhas de grafeno nas mãos dos pesquisadores e engenheiros - com o detalhe de que eles conseguirão vê-las a olho nu.

Grafeno em escala industrial

As amostras de grafeno foram produzidas por crescimento epitaxial, um processo usado para o crescimento de cristais, em que uma camada de cristal cresce sobre outra. A base utilizada foi o carbeto de silício, em cima da qual foram criadas as folhas com um átomo de carbono de espessura.

Segundo os pesquisadores, eles já conseguem fabricar amostras de grafeno com 50 milímetros quadrados, o que já é suficiente para a fabricação de um grande número de dispositivos eletrônicos - os núcleos dos processadores mais modernos não são muito maiores do que isso.

Contar com uma amostra de dimensões significativas demonstra que o grafeno pode ser fabricado de forma prática, escalável e em ritmo industrial, algo que não foi conseguido até hoje com os bem mais famosos nanotubos de carbono - que nada mais são do que folhas de grafeno enroladas.

Rumo às aplicações práticas do grafeno

O feito também está permitindo que os cientistas meçam e entendam melhor as propriedades do promissor material.

Este foi o segundo passo dado pelos pesquisadores britânicos: a amostra de grandes dimensões permitiu que eles medissem as propriedades elétricas do grafeno com uma precisão sem precedentes, abrindo o caminho para o estabelecimento de normas práticas e precisas para essa nova geração da nanoeletrônica.

Para que produtos delicados como os transistores usados nos computadores funcionem adequadamente e sejam comercialmente viáveis, os fabricantes devem ser capazes de fazer tais medições com incrível precisão, usando um padrão internacional como referência.

A norma internacional de resistência elétrica é fornecida pelo Efeito Hall Quântico, um fenômeno pelo qual as propriedades elétricas em materiais bidimensionais podem ser determinadas com base apenas em constantes fundamentais da natureza.

Avanços práticos

Até hoje esse efeito só havia sido demonstrado com precisão suficiente em um pequeno número de semicondutores. Além disso, tais medições exigem temperaturas próximas do zero absoluto, combinadas com campos magnéticos muito fortes. O resultado, pouco prático, é que apenas alguns poucos laboratórios especializados em todo o mundo podem atingir essas condições.

Há muito se fala que o grafeno poderia fornecer um padrão ainda melhor, mas as amostras disponíveis eram insuficientes para provar isso. Ao produzir amostras de tamanho e qualidade suficientes, e demonstrar com precisão sua resistência Hall, a equipe comprovou que o grafeno tem de fato o potencial de substituir os semicondutores convencionais em uma escala maciça.

Além disso, o grafeno apresenta o Efeito Hall Quântico em temperaturas muito mais elevadas do que seus colegas semicondutores. Isto significa que o padrão de resistência do grafeno poderá ser muito mais amplamente usado, já que o número de laboratórios ao redor do mundo que conseguem atingir essas condições mais amenas é muito maior.

Embora tudo possa parecer demasiadamente teórico, o significado desse avanço é muito prático, comprovando que, além de suas vantagens já conhecidas de velocidade e durabilidade, o grafeno agora conta com condições plenas para ser produzido industrialmente, com a consequente redução dos custos dessa promissora tecnologia eletrônica.

"É verdadeiramente sensacional que uma grande área de grafeno epitaxial tenha demonstrado não apenas continuidade estrutural, mas também o grau de perfeição exigido para as medições elétricas precisas, similares às dos semicondutores convencionais, que têm uma história de desenvolvimento muito mais longa," comemora o Professor Alexander Tzalenchuk, do Laboratório Nacional de Física do Reino Unido.

E agora?

A equipe de pesquisadores está comemorando os resultados, mas não pretende dar o trabalho por encerrado. Eles planejam demonstrar medições ainda mais precisas, assim como elevar ainda mais a temperatura na qual essas medições podem ser feitas.

Mas a bola agora está também com a indústria. "O desafio para a indústria nos próximos anos será ampliar a escala de fabricação do grafeno de forma prática para atender as demandas por novas tecnologias. Nós demos um passo gigantesco e, assim que esses processos produtivos estiverem disponíveis, nós esperamos que o grafeno ofereça ao mundo uma alternativa mais rápida e mais barata do que os semicondutores convencionais," concluem eles.

O que é Efeito Hall Quântico?

O Efeito Hall Quântico surge onde uma corrente elétrica flui através de um material bidimensional em um campo magnético perpendicular e a tensão elétrica no material é medida perpendicularmente aos dois - tanto ao fluxo da corrente quanto ao campo magnético.

Dentro de determinados intervalos periódicos no campo, a taxa dessa tensão transversal à corrente, conhecida como resistência Hall, é determinada somente por uma combinação conhecida de constantes fundamentais - a constante de Planck (h) e a carga do elétron (e).

Devido a essa universalidade, o Efeito Hall Quântico fornece a base para o padrão de resistência, em princípio independente de cada amostra particular de material e das condições da medição.

Até agora, o Efeito Hall Quântico somente havia sido demonstrado com precisão suficiente em um pequeno número de semicondutores, como o silício e o grupo de heteroestruturas III-V da tabela periódica.

Devido às suas propriedades únicas, o grafeno vinha sendo apontado como candidato para fornecer um padrão ainda melhor, mas as amostras de grafeno até então produzidas eram pequenas demais e de qualidade inadequada para permitir a execução das medições.

A pesquisa foi resultado de um esforço conjunto que reuniu cientistas do Laboratório Nacional de Física e Universidade de Lancaster (Reino Unido), universidades de Chalmers e Linkoping (Suécia) e da Escola Politécnica de Milão (Itália).

Bibliografia:
Towards a quantum resistance standard based on epitaxial graphene
Alexander Tzalenchuk, Samuel Lara-Avila, Alexei Kalaboukhov, Sara Paolillo, Mikael Syväjärvi, Rositza Yakimova, Olga Kazakova, T. J. B. M. Janssen, Vladimir Fal'ko, Sergey Kubatkin
Nature Nanotechnology
17 January 2010
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2009.474