quarta-feira, 28 de setembro de 2011

O Mundo do Futuro, hoje (63): Dando nó na luz

A galera de antanho tinha uma expressão muito peculiar para definir alguém com grande capacidade de resolver problemas: dar nó em fumaça. Claro que era apenas um eufemismo, mas o que vou mostrar a seguir é real, por mais incrível que pareça.






Cientistas dão nó na luz
Cientistas conseguiram pela primeira vez dar um nó na luz. E não um nó em uma fibra óptica ou qualquer meio por onde a luz esteja passando, mas um nó em um feixe livre e puro de luz.  A proeza parece mais notável em razão do senso comum de que a luz sempre viaja em linha reta. De fato é isso o que acontece na maior parte das vezes. Mas frequentemente não significa sempre.

"Em um raio de luz, o fluxo de luz que viaja através do espaço é semelhante ao fluxo da água que flui em um rio. Embora ela frequentemente flua em uma linha reta - saindo de uma lanterna, de uma fonte de laser etc. - a luz também pode fluir em turbilhões e redemoinhos, formando estruturas no espaço chamadas vórtices ópticos," explica o Dr. Mark Dennis.

Dennis, da Universidade de Bristol, na Inglaterra, foi um dos responsáveis pelo feito de dar nós na luz, que contou ainda com a participação de seus colegas das universidades de Glasgow e Southampton. O experimento foi publicado neste domingo na revista Nature Physics.
A compreensão precisa das propriedades da luz, permitindo seu controle a ponto de lhe dar nós, tem implicações importantes para a tecnologia dos raios laser, usados em uma ampla gama de indústrias, na medicina, nas telecomunicações e em outras pesquisas científicas.  Mas, para entender os nós na luz, é preciso retornar aos vórtices óticos. Ao longo dessas "linhas" - desses redemoinhos de luz - a intensidade da luz é zero, o que significa que não há iluminação, fica tudo escuro. Toda a luz ao nosso redor é repleta dessas linhas escuras - porém, por serem escuras, nós obviamente não podemos vê-las.

É possível criar vórtices óticos artificialmente e de forma controlada usando hologramas, que direcionam o fluxo de luz.  Os pesquisadores britânicos empregaram a Teoria dos Nós, um ramo da matemática inspirado nos nós que amarram e embaraçam cordas e cadarços de sapato, para criar hologramas especialmente projetados para dirigir os vórtices ópticos, fazendo-os criar nós não de cordões, mas de luz.
Com isto, além dos interesses na área do laser e da fotônica em geral, a nova pesquisa demonstra uma aplicação física de um ramo da matemática anteriormente considerado completamente abstrato.

"O sofisticado holograma necessário para este experimento de 'amarrar' a luz demonstra uma capacidade de controle óptico extremamente avançada, que sem dúvida poderá ser usada em dispositivos a laser no futuro," diz o Dr. Miles Padgett, que coordenou os estudos.  "O estudo dos vórtices ópticos começou com o Lord Kelvin por volta de 1867, em sua busca por uma explicação dos átomos", acrescenta Dennis. "O nosso trabalho abre um novo capítulo nessa história".

Aí você pode me perguntar qual aplicações práticas tal malabarismo pode nos trazer. E eu respondo: leia o texto a seguir e ponha a sua imaginação para funcionar...



Processador de luz fará cálculos simultâneos usando cores diferentes
Do outro lado do Atlântico norte, pesquisadores da Universidade de Toronto, no Canadá, descobriram novos comportamentos da luz no interior de cristais fotônicos que poderão ser explorados para a construção de processadores ópticos que superam largamente os atuais processadores eletrônicos. E com a vantagem de não superaquecerem.

"Descobrimos que, ao esculpir um vácuo artificial específico no interior de um cristal fotônico, podemos controlar inteiramente o estado eletrônico dos átomos artificiais dentro desse vácuo", diz Xun Ma, que fez a descoberta sob a orientação do Dr. Sajeev John.  "Esta descoberta poderá viabilizar a construção dos computadores fotônicos, que são [potencialmente] mais de cem mais rápidos do que seus equivalentes eletrônicos, sem os problemas de dissipação de calor e outros gargalos atualmente enfrentados pela computação eletrônica," diz Ma.

Os pesquisadores estavam tentando entender o chaveamento óptico, uma etapa fundamental para a construção de um transístor que funcione inteiramente com luz, em contraposição aos transistores atuais, que funcionam com base na passagem de corrente elétrica.  Vários grupos de cientistas já demonstraram a viabilidade dos transistores ópticos. No início de 2009, pesquisadores suíços apresentaram um transístor totalmente óptico com excelentes perspectivas.  Mas, como a área é de fronteira, ainda não está claro qual será a solução tecnológica que sairá vencedora. Outros avanços recentes incluem a comunicação nanofotônica no interior de um chip e até um mais versátil transístor a laser, que possui uma saída elétrica e outra óptica.

Ao tentar construir sua própria versão de uma chave liga-desliga que funcione inteiramente com luz, os pesquisadores canadenses depararam-se com um novo e inesperado mecanismo de chaveamento óptico. A descoberta exigiu a correção de uma das mais fundamentais equações da óptica quântica, conhecida como Equações de Bloch.

Usando rotas com poucos nanômetros de largura, os pesquisadores fizeram com que a luz passasse por um ponto de "vácuo."  "Um vácuo para a luz não é completamente vazio e pode até mesmo ser esvaziado ainda mais. Não se trata de um vácuo no sentido tradicional," explica John.  Ao passar por esse vácuo óptico, os pesquisadores verificaram que o comportamento da luz depende do seu comprimento de onda - da sua cor - variando abruptamente de uma cor para outra.

Neste vácuo, o estado de cada átomo - ou ponto quântico - pode ser manipulado com feixes de laser, cujas funções são determinadas pela sua cor. A variação nas cores permite a mudança do átomo de um estado excitado para um estado de baixa energia em um trilionésimo de segundo.

"Estes pontos quânticos podem, por sua vez, controlar outros feixes de pulsos ópticos, permitindo o processamento óptico de informações," diz Ma - tudo o que é necessário para que os feixes ópticos cruzados funcionem como um transístor.  Esse novo mecanismo permite que transistores ópticos totalmente integrados, na escala dos micrômetros, executem operações lógicas, usando canais de múltiplas frequências, em trilionésimos de segundo, com níveis de potência na faixa dos microwatts, cerca de um milionésimo da energia necessária para alimentar uma lâmpada comum", resume John.

A operação com múltiplas frequências de luz, referidas pelo pesquisador, significa que, ao contrário dos circuitos eletrônicos atuais, que têm seu funcionamento baseado na passagem de um único "canal de energia" - o próprio fluxo da corrente elétrica - um processador fotônico baseado no fenômeno agora descoberto poderá operar simultaneamente com inúmeros canais de luz, com cores diferentes, elevando exponencialmente a capacidade de cálculo.

A demonstração é, por enquanto, apenas uma prova de conceito, realizada em condições de laboratório. Os cientistas não se arriscam a prever quanto tempo levará para que os "computadores de luz" tornem-se uma realidade. 

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Depois que, no ano retrasado, os cientistas conseguiram criar uma espécie de processador usando gotas d'água, fico na expectativa das próximas novidades, sempre imaginando como integrá-las nas linhas de pesquisa de meu interesse. E aí, designers, vamos inovar?

Crise de enxaqueca faz britânica falar com sotaque chinês

Crise de enxaqueca faz britânica falar com sotaque chinês
Uma mulher britânica está sendo tratada por fonoaudiólogos por ter passado a falar inglês com sotaque chinês depois de sofrer uma grave crise de enxaqueca.  Sarah Colwill, técnica em informática de 35 anos, foi diagnosticada com a chamada Síndrome do Sotaque Estrangeiro, um mal raríssimo que resulta de danos na parte do cérebro que controla a fala e a pronúncia.

O médico John Coleman, especialista em fonética da Universidade de Oxford, que está acompanhando Colwill, disse que, em geral, a síndrome é provocada por derrames ou lesões cerebrais.
Mas ela acredita que seu problema começou após uma fortíssima dor de cabeça, que a obrigou a chamar uma ambulância.  "A telefonista e os paramédicos que me atenderam comentaram que eu estava com um sotaque chinês, apesar de eu nunca ter ido à China e ter vivido toda a minha vida no sul da Inglaterra", contou Cowill a jornais britânicos.

Cowill, que mora em Plymouth com o marido e duas enteadas, agora está fazendo tratamento de fonoaudiologia para tentar perder o sotaque chinês e recuperar o seu timbre original.  "Estou falando em um tom muito mais agudo, desafinado. Quando ligo para meus amigos, muitos batem o telefone na minha cara pensando que estou passando trote", afirmou. "É muito frustrante." "Quero minha voz de volta, mas não sei se vou conseguir", disse.

Especialistas acreditam que existam menos de 20 pessoas em todo o mundo sofrendo do mesmo problema.  O primeiro caso registrado foi o de uma mulher atingida durante um bombardeio na Noruega, em 1941, que passou a falar com norueguês com sotaque alemão.

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Taí uma boa explicação para as crendices que afirmam que certas pessoas "falam línguas" (e o que falariam, rins?)...

domingo, 18 de setembro de 2011

It's Music (64): September

É Terra, é Vento, é Fogo!  Em mais um domingo setembrino vamos agora apresentar prá vocês Earth, Wind & Fire com September.  Manda ver no Hi-Fi!







domingo, 11 de setembro de 2011

It's Music (63): September Morn

Dando continuidade às músicas setembrinas e primaveris de todos os matizes, o Mestre Neil Diamond nos brinda hoje com o seu talento cantando September Morn.  Corações apaixonados, cheguem mais perto e compartilhem desta energia maravilhosa que é o Amor!




sábado, 10 de setembro de 2011

Novos materiais (1)

Para nós, designers (principalmente os de produto), os diferentes tipos de suporte podem proporcionar uma miríade de soluções e inovações até. Neste post, fiz um resumo de várias notícias sobre novos materiais (ou novos usos) que estão gerando inovações.







Super concha de molusco inspira novos materiais mais resistentes

Nas profundezes das fontes hidrotermais Kairei, quatro mil metros abaixo da superfície do Oceano Índico, cientistas descobriram um molusco gastrópode cuja armadura poderá ajudar a melhorar equipamentos de carga e materiais de proteção usados em quase tudo, de aviões a equipamentos esportivos.
Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estão estudando as propriedades físicas e mecânicas do molusco. Os primeiros resultados foram publicados esta semana na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences.

O chamado "gastrópode de pé escamoso" (Crysomallon squamiferum) possui uma concha única, construída em três camadas, que poderá fornecer ideias valiosas para novos princípios de desenho mecânico.
Especificamente, ele tem uma camada altamente calcificada interna e uma camada de espessura média orgânica. Mas é a extraordinária camada externa, fundida com sulfeto de ferro granular, que está entusiasmando os pesquisadores.

As fontes hidrotermais Kairei consistem em uma série de cortes profundos na superfície do planeta ao longo de uma cadeia montanhosa vulcânica abaixo do Oceano Índico. Foi lá que os pesquisadores descobriram o caracol nunca antes visto, em uma expedição realizada em 1999. "O fluxo de fluidos hidrotermais possui uma alta concentração de sulfetos e metais, mas este molusco é único na medida que incorpora esses materiais na estrutura de sua concha," afirma Christine Ortiz, o líder do projeto no MIT.

"Nós estamos interessados na estrutura e nas propriedades das camadas individuais e vendo como eles se comportam mecanicamente," disse ela, salientando que a camada orgânica interior do molusco também é interessante.  Em particular, os pesquisadores queriam descobrir quais são as vantagens que a estrutura oferece na proteção contra o ataque e a penetração de predadores.  Entendendo isto eles poderão ter novas ideias sobre materiais ultra resistentes que poderão ser usadas em carros, caminhões, aviões e em várias outras aplicações.

Uma série de potenciais predadores foram encontrados na mesma região do gastrópode de pé escamoso. Um deles, o caracol do cone, usa um dente parecido com um arpão para tentar penetrar na concha e injetar um veneno paralisante.  Além disso, caranguejos do mar costumam agarrar os gastrópodes com as garras e tentar perfurar suas conchas ou espremê-los, às vezes por dias, até que as conchas dos moluscos se quebrem.

Para testar as propriedades da concha, os pesquisadores realizaram experimentos que simularam ataques genéricos de predadores, utilizando modelos de computador e testes de perfuração.  Os testes de perfuração consistiram em atingir a superfície das conchas com a ponta afiada de uma sonda, medindo a dureza da casca e sua rigidez.  Os testes levaram à conclusão de que "cada camada do exoesqueleto do molusco é responsável por funções distintas e por papéis multifuncionais na proteção mecânica," escrevem Ortiz e seus colegas no artigo.

O teste revela que o escudo é "vantajoso para a resistência à penetração, dissipação de energia, redução de fraturas e interrupção de trincas e resistência a cargas de flexão e tração."





Vidro metálico de titânio supera ligas tradicionais do metal

Cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia, nos Estados Unidos, criaram uma nova classe de compósitos estruturais baseados no titânio.  Os novos materiais, classificados como vidros metálicos, são mais leves e mais baratos, além de manterem a tenacidade e a ductilidade - a capacidade para ser deformado sem quebrar - do caro metal original.

No início deste ano, o mesmo grupo descobriu uma nova forma para criar compósitos dos chamados metais líquidos, um novo tipo de material metálico estrutural com características similares às dos plásticos. Então, eles estavam trabalhando principalmente com o zircônio.  "São ligas com tenacidade e resistência sem comparações. Elas estão entre os materiais sintéticos mais resistentes que existem atualmente," conta Douglas Hofmann, que coordena o grupo de pesquisadores.

Mas havia algumas limitações para essas super ligas.  Como elas foram criadas para uso na indústria aeroespacial - entre outras aplicações estruturais - elas precisavam ter densidades muito baixas. Idealmente, as ligas deveriam ter densidades semelhantes à das ligas de titânio cristalino, que se situam entre 4,5 e 5 gramas por centímetro cúbico (g/cc).  As ligas originais, feitas predominantemente de zircônio, ficaram entre 5,6 e 6,4 g/cc, o que as colocava em uma espécie de "terra-de-ninguém das densidades de estruturas aeroespaciais," diz Hofmann.

Para levar as promissoras ligas para áreas mais habitáveis, Hofmann e seus colegas começaram a ajustar os componentes usados na fabricação dos compósitos.  O resultado foi um grupo de ligas metálicas com um elevado percentual de titânio, mas que mantém as propriedades das ligas de zircônio criadas anteriormente, muito mais parecidas com uma cerâmica do que com uma liga de titânio tradicional.  "Apesar de serem baseadas no titânio", observa Hofmann, "essas ligas apresentam as mesmas propriedades impressionantes das ligas de zircônio. Elas ainda são resistentes a trincas e rachaduras - e continuam sendo dúcteis. Na verdade, eles são ainda mais dúcteis do que as ligas que criamos inicialmente."

EDITAR Novos materiais (02)

Continuando com os novos materiais que estão sendo desenvolvidos, hoje temos duas notícias muito interessantes, vindas da NASA e de dentro da sua boca (!).







NASA fabrica fibras de um dos materiais mais duros do mundo


Imagine um material virtualmente tão duro quanto o diamante, só que mais resistente a altas temperaturas, e que esteja disponível na forma de fios flexíveis, que possam ser tecidos na forma de roupas para proteção, para revestir naves espaciais ou para recobrir qualquer peça, em qualquer formato.
Essa possibilidade acaba de ser demonstrada, com o desenvolvimento de uma técnica que permite fiar um dos materiais mais duros disponíveis atualmente.
Nitreto de boro
Procure por materiais duros, daqueles que se aproximam da dureza do diamante, e certamente você encontrará o boro entre eles. Mais especificamente, o nitreto de boro.
O nitreto de boro é um composto onde boro e nitrogênio se unem somente por ligações covalentes. Ele não conduz eletricidade, mas conduz calor tão bem quanto os metais. É um pouco menos duro do que o diamante, mas mais estável, mantendo a dureza até 2.000 ºC, enquanto o diamante desfaz-se em grafite a cerca de 900 ºC.
Fios ultraduros
O nitreto de boro, ao ser sintetizado, tem a forma de um pó branco, que pode ser usado para fabricar cerâmicas extremamente duras, com várias aplicações industriais.
Materiais ultraduros são importantes para fabricação e revestimento de ferramentas, como proteção em escudos e roupas à prova de balas, no revestimento de peças industriais sujeitas a forte abrasão, como protetores contra radiação e contra o choque de micrometeoritos no espaço, apenas para citar algumas aplicações.
Agora, imagine dispor desse mesmo material, com as mesmas propriedades, na forma de fios. Fios podem ser tecidos nos mais diversos formatos e com total flexibilidade. Eles podem ser incorporados em resinas para formar peças complexas. Enfim, as aplicações industriais são incontáveis.
Nanotubos de nitreto de boro
Foi justamente isso o que conseguiram cientistas de vários laboratórios, trabalhando sob a coordenação do Centro de Pesquisas Langley, da NASA.
Os cientistas desenvolveram uma técnica para sintetizar nanotubos de nitreto de boro de alta qualidade. Os nanotubos são altamente cristalinos, sem impurezas, extremamente finos e muito resistentes.


"Eles são grandes e macios, parecidos com tecido," explica Kevin Jordan, um dos responsáveis pela pesquisa. "Isto significa que você pode usar as técnicas comuns de tecelagem para uni-los em fibras e tecidos, para fabricar coisas como coletes à prova de balas e células solares."
Embora sejam nanotubos, eles são grandes o suficiente para serem tecidos em fibras macroscópicas. Neste primeiro experimento, os cientistas produziram fibras de alguns centímetros de comprimento e 1 milímetro de diâmetro.
Método vapor/condensador pressurizado
Para fabricar os nanotubos de nitreto de boro, os cientistas dispararam um feixe de laser sobre uma amostra de boro no interior de uma câmara de pressão cheia de nitrogênio. O laser vaporiza o alvo, formando uma nuvem de gás de boro.
Um condensador, um fio de metal resfriado, é inserido no meio da nuvem de boro, resfriando-o e causando a formação de gotas. Essas gotas combinam-se com o nitrogênio e formam os nanotubos de nitreto de boro espontaneamente, sem necessidade de nenhuma manipulação adicional.
A técnica de fabricação foi chamada de método vapor/condensador pressurizado (PVC - pressurized Vapor/Condenser).
Estudos práticos
Os pesquisadores afirmam que o próximo passo será testar as propriedades das fibras de nitreto de boro para determinar os melhores usos potenciais para o novo material. Eles também estão trabalhando para otimizar o processo de produção e aumentar a quantidade produzida em cada lote.
"A teoria nos garante que esses nanotubos de nitreto de boro têm aplicações no campo da energia, das aplicações biomédicas e, obviamente, aplicações aeroespaciais," disse Jordan.
Como somente agora começarão as pesquisas voltadas às aplicações práticas, é normal que algumas dessas possibilidades sejam descartadas conforme o material seja mais conhecido. Mas outras possam surgir.
"Algumas aplicações valerão a pena o esforço, outras não," afirma Mike Smith. "Mas nós não saberemos disso até que possamos colocar o material em boas quantidades nas mãos de outros pesquisadores."







Esmalte dos dentes inspira novos materiais para indústria aeroespacial
Parte mais dura do corpo humano
Você já deve ter ouvido falar que o esmalte dos dentes é a parte mais dura do corpo humano. Contudo, do ponto de vista da sua composição, o esmalte é uma espécie de cerâmica mineral que não é mais dura do que um vidro comum.
Se o segredo da sua resistência estivesse unicamente na sua composição mineral, não seria necessário morder uma castanha para que o esmalte se quebrasse inteiramente.
Mas isto não acontece e a razão pela qual o dente suporta quantidades gigantescas de pressão tem sido um mistério para os cientistas.
Estrutura dos dentes
Agora, um grupo internacional de pesquisadores utilizou ferramentas sofisticadas de imageamento e testes exaustivos com dentes extraídos de pacientes para tentar desvendar a estrutura cristalográfica do esmalte dos dentes - a forma como suas moléculas se organizam para suportar enormes pressões, em busca de uma resposta para esse mistério. E a busca parece ter sido frutífera.
A resposta está na estrutura altamente sofisticada dos dentes, que é a responsável por mantê-los íntegros. "Os dentes são feitos de um material compósito extremamente sofisticado que reage de forma extraordinária quando submetido a fortes pressões," explica o professor Herzl Chai, principal autor do estudo.
Fibras sintéticas
Uma curiosidade é que o professor Chai não é dentista - ele é engenheiro aeronáutico. E ele tampouco começou a pesquisar o esmalte dos dentes por acaso - seu interesse está no desenvolvimento de materiais que sejam mais leves e mais resistentes, superiores aos compósitos e fibras de carbono atualmente utilizados nos aviões mais modernos.
A indústria aeroespacial e automotiva usa materiais sofisticados para suportar grandes pressões e evitar que as peças se quebrem sob impacto. Por exemplo, os aviões mais modernos estão sendo fabricados com materiais compósitos formados pela justaposição de camadas de fibras de vidro e fibras de carbono, coladas por uma resina.
Apesar do apelo high-tech desses aviões e da estrutura dos carros de Fórmula 1, esses materiais de última geração não se comparam com o esmalte dos nossos dentes quando o assunto é a resistência. Mas os resultados da pesquisa do grupo do professor Chai poderão ajudar a diminuir a distância que os separa.
Tecido em forma de onda
Nos dentes, as "fibras" não são dispostas na forma de uma rede, como nos compósitos de fibra de carbono - elas são tecidas na forma de ondas. Há hierarquias de fibras e matrizes arranjadas em diversas camadas, ao contrário das camadas de espessura fixa dos compósitos usados nos carros e nos aviões.
Quando é submetida à pressão mecânica, essa arquitetura ondulada não oferece um caminho óbvio para que o estresse se espalhe, o que resultaria na sua quebra imediata naquela direção. Em vez disso, o estresse se espalha de forma mais ou menos aleatória, criando microfissuras que absorvem a pressão em conjunto, evitando rachaduras maiores e quebras.
Os pesquisadores afirmam que, ao desvendar essa estrutura, assim como entender o seu funcionamento, eles agora terão condições de projetar materiais sintéticos muito mais resistentes do que os atuais, incluindo compósitos para uso aeronáutico, que serão mais resistentes e poderão ainda mais leves do que os atuais.
Autocicatrizante
O dente tem uma vantagem adicional difícil de equiparar: ele é capaz de se recuperar das microfissuras. Mas os engenheiros estão trabalhando também nesse caminho - outras pesquisas já demonstraram que é possível incluir a autocicatrização até em metais.
Embora a criação de carros e aviões autocicatrizantes seja um objetivo distante no futuro, esta pesquisa permitirá que os engenheiros comecem já a desenvolver materiais significativamente mais resistentes do que os atuais, ainda que não tão duráveis quanto o esmalte dos nossos dentes.

domingo, 4 de setembro de 2011

It's Music (62): Sol de Primavera

E para darmos as boas vindas ao mês da Primavera, vamos fazer uma sessão dominical com canções românticas e setembrinas.  Abrindo o cardápio, o fabuloso Beto Guedes com Sol de Primavera.  Deixem o coração bater mais forte e a mente volitar nas ondas do Amor!!!






SEM LIMITES PARA ENSINAR / MOYA - ESCOLA DE AVENTURA

CRIATIVO E INQUIETO (uma combinação muito interessante...) Quando eu me mudei do Rio de Janeiro para Brasília, em 2016 , imaginava ...