Cientistas descobrem como ligar e desligar um ímã

Cientistas conseguiram ligar e desligar um magneto. Alterando as propriedades do material magnético, agora é possível fazer com que ele alterne entre a condição de material magnético duro e material magnético mole. A descoberta deverá ter largas implicações sobre o controle de equipamentos eletromagnéticos.

Materiais magnéticos duros e moles

Os materiais magnéticos são classificados em duros e moles, estes últimos também referidos como macios ou doces. Os magnetos duros, também chamados ímãs, são aqueles “permanentes” – o que significa que exigem um forte campo externo para levar sua magnetização a zero. Já os magnetos moles possuem um magnetismo facilmente reversível.

O uso dos materiais magnéticos depende justamente de que eles sejam duros ou moles. Ou, dito de outra forma, algumas aplicações exigem materiais duros e outras aplicações exigem materiais moles. Um ímã de geladeira, por exemplo, deve ser feito de um material magnético duro, para que possa permanecer grudado por muito tempo. Já os motores elétricos exigem materiais magnéticos moles, para que eles possam se adaptar rapidamente às alterações da corrente elétrica alternada.

A característica de material magnético duro ou mole depende do domínio – a menor unidade do material que mantém uma orientação magnética própria. No caso dos materiais magnéticos moles, quando o campo magnético externo é retirado, a orientação magnética dos domínios desaparece.

Ligando e desligando um ímã

O que os cientistas conseguiram fazer foi utilizar um campo magnético externo para fazer com que os domínios de outro material passassem de duros para moles e vice-versa.

“No processo, nós demonstramos uma nova rota para aplicações de magnetos a altas temperaturas e mostramos como a desordem química na escala do nanômetro pode ter um efeito gigantesco sobre as propriedades macroscópicas do magneto,” diz o professor Gabriel Aeppli, do London Centre for Nanotechnology.

Da mesma forma que os semicondutores utilizados na fabricação dos chips de computador têm seu comportamento eletrônico ditado por alguns poucos átomos de “impurezas”, os cientistas descobriram que os materiais magnéticos também podem ser “dopados” com uma variação mínima em sua constituição, resultando em um comportamento magnético totalmente diferente do material original.

Bibliografia: A ferromagnet in a continuously tunable random field D. M. Silevitch, D. Bitko, J. Brooke, S. Ghosh, G. Aeppli, T. F. Rosenbaum1 Nature 2 August 2007 Vol.: 448, 567-570 DOI: 10.1038/nature06050

Descoberto um novo tipo de galáxia

Um novo tipo de galáxia ativa acaba de ser descoberto por um grupo internacional de cientistas, a partir de dados obtidos pelos observatórios espaciais Suzaku, do Japão, e Swift, dos Estados Unidos.

Núcleo das galáxias

O núcleo galáctico ativo (NGA) encontrado é de uma classe que até agora não havia sido detectada, por estar em uma região envolta por gases e poeira tão densos da qual, virtualmente, nenhuma emissão de luz consegue escapar.

NGA é uma região no centro de uma galáxia com luminosidade muito acima do normal em uma ou mais ondas do espectro eletromagnético. Estima-se que a radiação emitida pelo NGA seja resultado da acreção para o buraco negro supermassivo no centro da galáxia. Uma galáxia com um NGA é conhecida como galáxia ativa.

Tipos de galáxias

NGAs, como quasares, blazares ou galáxias Seyfert, estão entre os objetos mais luminosos no Universo, freqüentemente despejando a energia de bilhões de estrelas a partir de uma região menor do que o Sistema Solar.

“Essa é uma descoberta muito importante, pois nos ajudará a compreender melhor por que alguns buracos negros supermassivos brilham e outros não”, disse Jack Tueller, do Centro de Vôo Espacial Goddard, da Nasa e um dos autores da descoberta, que será publicada no periódico Astrophysical Journal Letters.

Telescópio de raios X

Evidências desse novo tipo de NGA surgiram nos últimos dois anos. Por meio de instrumentos contidos no Swift, a equipe liderada por Tueller encontrou centenas de NGAs relativamente próximos do Sistema Solar que nunca haviam sido observados por estar escondidos em meio a gases e poeira. Diferentemente da luz visível, raios X de alta energia conseguem passar por tal barreira, tornando possível a identificação por telescópios como o Swift.

Em seguida, o trabalho contou com a colaboração de astrônomos japoneses coordenados por Yoshihiro Ueda, da Universidade de Kyoto. Junto com os colegas norte-americanos, o grupo de Ueda examinou os objetos encontrados para determinar quais eram de tipos já conhecidos.

Os NGAs analisados residem nas galáxias ESO 005-G004 e ESO 297-G018, que estão, respectivamente, a 80 milhões e a 350 milhões de anos-luz da Terra.

Galáxias escondidas

De acordo com modelos tradicionais, os NGAs estão envoltos por um disco de material que cobre parcialmente o buraco negro. O ângulo de observação dos instrumentos com relação ao disco determinaria o tipo de objeto que seria identificado. Mas os responsáveis pela nova descoberta apontam que o NGA agora identificado está totalmente envolto por uma capa de material.

“Conseguimos identificar luz visível de outros tipos de NGA, mas, nessas duas galáxias, a luz que vem dos núcleos é totalmente bloqueada”, disse Richard Mushotzky, também do Centro Goddard. “Os resultados de nosso estudo implicam que deve haver um grande número de galáxias ativas obscurecidas e ainda desconhecidas no Universo local”, destacou Ueda.

“Achamos que esses buracos negros têm tido um papel fundamental no controle da formação das galáxias. Não se pode compreender o Universo sem entender os buracos negros gigantes e o que eles estão fazendo”, disse Tueller.

Bibliografia: Suzaku Observations of Active Galactic Nuclei Detected in the Swift BAT Survey Yoshihiro Ueda, Satoshi Eguchi, Yuichi Terashima, Richard Mushotzky, Jack Tueller, Craig Markwardt, Neil Gehrels, Yasuhiro Hashimoto, Stephen Potter Astrophysical Journal Letters 2007 August 1 Vol.: Vol. 664:L79-L82

Dedo mecânico criado por inventor independente supera todas próteses existentes

Daniel Didrick, um inventor independente norte-americano, venceu a primeira etapa sonhada por qualquer inventor: ele recebeu reconhecimento internacional pela criação de uma prótese de dedos não-robótica – um dedo mecânico, – acionável pela porção restante dos dedos amputados.

Prótese de dedo

A simplicidade do invento esconde sua versatilidade e o benefício que ele pode trazer para pessoas que sofreram acidentes, principalmente de trabalho. O X- Finger – uma homenagem aos personagem da série X-Man – tem a mesma capacidade motora de um dedo humano, inclusive a capacidade para se curvar naturalmente e cruzar uns com os outros.

O dedo prateado e azul, feito de plástico e aço, consegue suportar o mesmo peso de um dedo de verdade, além de ser capaz de fazer os mesmos movimentos.

Dedo mecânico

Para acionar o dedo mecânico, tudo o que o usuário precisa fazer é usar a porção restante do dedo amputado. O movimento aciona uma alavanca que movimenta o dedo artificial. Não há necessidade de nenhum treinamento especial e nem de fisioterapia.

O problema agora é que Didrick precisa vencer a segunda etapa com a qual se defrontam todos os inventores: o financiamento necessário para que seu dedo mecânico possa chegar ao mercado. “Eu tenho a tecnologia. Eu tenho o produto que pode ajudar, mas eu simplesmente não tenho todos os recursos que eu preciso. Pelo menos por enquanto,” diz ele.

A produção dos protótipos foi terceirizada para uma empresa que consegue fabricar 100 dedos mecânicos a cada 45 dias. Para atender a toda a demanda, Didrick estima que precisará de um investimento de US$11 milhões.

Inventor propõe domar tornados e utilizar sua força para gerar eletricidade

Que tal domar um tornado e utilizar sua força para gerar eletricidade para milhões de pessoas? Parece absurdo? Não é o que pensa Louis Michaud, um inventor independente que acaba de demonstrar que o conceito é viável e que pode ser realizado.

Motor de vórtex

Michaud construiu o que ele chamou de motor de vórtex, um motor que aproveita o movimento circular de uma coluna de gases – o conhecido redemoinho. Segundo ele, um motor desses em escala industrial pode gerar energia suficiente para abastecer 200.000 casas.

O princípio é extremamente simples e consiste em um cilindro vertical, tendo um aquecedor na base e com a extremidade superior aberta. Para demonstrar o funcionamento, o inventor produz fumaça na chama de aquecimento que, a princípio começa a sair da boca superior do cilindro sem qualquer forma. Aos poucos, porém, o vórtex vai ficando visível.

“O ar está sendo movimentado por si próprio. Não há ventilador ou qualquer outro mecanismo envolvido,” diz Michaud. “Isto é o que acontece na atmosfera. O ar é aquecido próximo ao solo, sobe, então se resfria e desce novamente.”

Reaproveitamento de calor

Ao subir ao longo de um duto extremamente alto, o ar quente girando rapidamente pode ser utilizado para movimentar turbinas, que farão girar os geradores, da mesma forma que uma usina termelétrica tradicional.

Michaud já patentou o seu motor-tornado e criou a empresa AVEtec Energy Corp., que agora está procurando financiamento para a construção de uma planta-piloto.

Sua proposta é aproveitar o calor desperdiçado nas usinas termelétricas tradicionais. Ao invés de ser exaurido na atmosfera, o calor das turbinas a gás ou da queima de petróleo e carvão poderá ser utilizado para gerar um vórtex gigantesco ao longo de um cilindro também de proporções impressionantes.

Usina sem combustível

“Eu estou falando de um equipamento de 200 Megawatts, que deverá ter 200 metros de diâmetro,” diz o inventor. O grande desafio fica por conta da engenharia, que deverá descobrir formas de construir estruturas que deverão se estender por quilômetros rumo ao céu.

Mas o conceito é sólido. Tanto que o desafio de testar a proposta foi aceita por pelo menos duas universidades, que estão avaliando o funcionamento e as estruturas civis necessárias para viabilizar um teste em escala piloto. A favor da proposta de domar tornados está o fato de que uma usina de geração destas não precisaria de nenhum combustível – ela apenas reaproveitaria calor que já é gerado hoje e desperdiçado.

Robôs com pernas são melhores para missões espaciais?

Depois de anos de pesquisas e aperfeiçoamentos, os cientistas afirmam que os robôs com pernas permitem uma melhor mobilidade em ambientes desconhecidos, como a superfície de Marte ou da Lua, do que os robôs com rodas. Os robôs com pernas são mais complexos e por isso sempre foi considerado mais arriscado enviá-los para missões espaciais.

Robôs com pernas

Foi então que entrou a biomimética – a ciência que procura imitar a natureza. E, se a natureza dotou a quase totalidade dos animais terrestres com pernas, porque andar com rodas seria melhor?, perguntam os cientistas.

Pensando assim, engenheiros da Universidade de Bremen, na Alemanha, desenvolveram o Scorpion, um robô que imita o andar do escorpião. Os escorpiões são totalmente adaptados aos ambientes áridos, como os desertos terrestres. Assim, é de se presumir que eles sejam extremamente hábeis para andar nas secas dunas da Lua e de Marte.

Robô-escorpião

O Scorpion é capaz de subir em dunas a uma velocidade de 1,2 km/h, aí computado o tempo que ele gasta para colher amostras do solo. O robô-escorpião anda com a ajuda de 24 motores independentes e possui juntas articuláveis, que o permitem adaptar-se aos mais diversos tipos de terreno. O movimento é auxiliado por 60 sensores de diversos tipos.

Seus criadores afirmam que ele está pronto para desembarcar na Lua e em Marte. Agora só falta convencer os responsáveis pelas missões espaciais, que consomem milhões de dólares cada uma e que não podem correr riscos com tecnologias que não estejam suficientemente comprovadas. Mas haveria alguma outra forma de comprovação que não enviar um destes para o espaço?

Brasil quer desenvolver novo processo para produção de bioetanol

Um projeto financiado pelo governo brasileiro pretende desenvolver e aperfeiçoar a produção de etanol a partir do bagaço da cana-de-açúcar por meio do processo de hidrólise enzimática. O Projeto Bioetanol reúne cerca de 150 pesquisadores de 14 universidades brasileiras, além de outros centros de pesquisa nacionais e estrangeiros.

Hidrólise enzimática

Segundo a coordenadora científica do projeto, Elba Bon, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), já existe um pedido de planta piloto feito pelo Ministério da Ciência e Tecnologia para calcular os custos da produção de etanol por esse processo.

Segundo a pesquisadora da UFRJ, o conhecimento sobre a hidrólise enzimática está bastante avançado no Brasil, tanto pelos resultados de pesquisas como por particularidades do país. Sabe-se, por exemplo, que um pré-tratamento do bagaço otimiza a hidrólise. “Esse pré-tratamento é feito há tempos na produção de ração animal”, disse. Os fabricantes de ração animal utilizam o processo de explosão a vapor, em que o bagaço é aquecido a altas temperatura e pressão e explode.

Microorganismos e enzimas

Também são conhecidos os microrganismos responsáveis pela produção de enzimas usadas na hidrólise do bagaço da cana. De acordo com Elba, um dos principais pontos para reduzir os custos de produção do etanol seria fabricar enzimas na própria empresa. O custo da enzima importada é de US$ 7 por litro, ou US$ 2 por litro de etanol produzido, um valor inviável comercialmente. “Nós colocamos o limite de custo de US$ 0,17 por litro de enzimas, ou de US$ 0,05 por litro de etanol produzido”, disse ela.

Outra possibilidade seria unir a produção de etanol do bagaço de cana com o obtido pela fermentação alcoólica convencional, produzindo etanol de melhor qualidade. Segundo a pesquisadora, toda a cadeia do processo convencional existe há anos no Brasil.

Hidrólise ácida

Segundo Jaime Fingerut, pesquisador do Centro de Tecnologia Canavieira (CTC), o uso de enzimas na conversão de biomassa em açúcar é muito recente e tem grande potencial de desenvolvimento. Ele apresentou algumas das principais pesquisas sobre o assunto, comparando a hidrólise enzimática com a ácida. “A hidrólise ácida tem elevados custos para resolver problemas de corrosão e aumentar a resistência dos materiais”, disse.

A hidrólise enzimática, segundo ele, também não tem todas as características ideais, o que ressaltaria a necessidade de mais pesquisas na área. “O processo precisa ter baixo custo, baixo impacto ambiental, flexibilidade do uso de matérias-primas e baixo gasto de energia”, disse à Agência FAPESP.

Entra em operação o maior telescópio do mundo

Entrou em operação na última sexta-feira o maior telescópio óptico do mundo. O Grande Telescópio das Canárias, instalado na ilha La Palma, que é parte das Ilhas Canárias, tem um espelho de 10,4 metros de diâmetro, o que o tornará capaz de observar galáxias extremamente distantes, nascidas quando o universo ainda estava nascendo.

Maior telescópio do mundo

Até agora, o título de maior telescópio do mundo pertencia aos telescópios gêmeos Keck, instalados em Mauna Kea, no Havaí, que possuem espelhos de 10 metros de diâmetro.

Os telescópios Hobby-Eberly, nos Estados Unidos e SALT, na África do Sul, têm espelhos maiores, mas a arquitetura dos dois permite um aproveitamento útil apenas de um círculo de imagem de 9,2 metros de diâmetro.

Óptica adaptativa

O Telescópio das Canárias, por sua vez, utiliza uma arquitetura de óptica adaptativa, na qual espelhos capazes de alterar sua própria forma compensam a distorção da luz causada pela atmosfera da Terra.

A operação inicial, que começou na última sexta-feira, vai envolver o ajuste final dos equipamentos. As observações científicas propriamente ditas deverão começar dentro de um ano.

Células a combustível ficam mais frias que motor de carro graças a um cristal parecido com diamente

As células a combustível são uma aposta realmente quente: se, de um lado, elas são a grande promessa para a geração de energia limpa no futuro, sua temperatura de funcionamento é quase um impeditivo para que esse futuro se torne presente. Agora, cientistas descobriram que pequenos cristais cúbicos de zircônia podem torná-las mais frias do que um motor de um carro.

Células de óxidos

As células a combustível combinam moléculas de hidrogênio e oxigênio para gerar eletricidade, liberando apenas água como sub-produto. Mas sua alta temperatura de funcionamento ainda é um entrave sério à sua utilização em inúmeras aplicações.

Células de óxidos químicos (SOFC) funcionam em temperaturas que chegam facilmente aos 1.000º C. Recentemente uma versão miniaturizada bateu o recorde, operando a “meros” 550º C, mas esta ainda não é regra geral.

Cristais de zircônia

Agora, cientistas da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, descobriram que cristais de zircônia poderão ser utilizados para resfriar as células a combustível, baixando sua temperatura de funcionamento para algo entre 50 e 100º C, o que é menos do que o calor gerado pelo motor de um automóvel.

A zircônia tem inúmeros usos na indústria, mas é mais conhecida porque seus cristais são tão belos que são utilizados para fazer cópias de diamantes. Se você já visitou um museu na Europa e viu um diamante famoso em uma vitrine, provavelmente estava admirando uma cópia do verdadeiro, feita de zircônia. É virtualmente impossível para um leigo distinguir entre o diamante verdadeiro e seu sósia de zircônia.

Condução protônica

Mas os cientistas estavam mais interessados em outra característica singular da zircônia. Seus cristais conduzem eletricidade por meio do movimento de prótons e não de elétrons. Essa condução protônica é ampliada pelo ambiente de umidade do interior da célula e pela dimensão dos cristais. Existem outros materiais condutores protônicos, mas nenhum com a resistência mecânica e a estabilidade química da zircônia.

A equipe do Dr. Zuhair Munir descobriu como produzir nanocristais cúbicos de zircônia – que é um óxido do elemento zircônio – que possuem diâmetros de cerca de 15 nanômetros. É nessa escala que a condução protônica da zircônia funciona com força total.

Os pesquisadores registraram uma patente para a descoberta, embora não tenham estipulado prazos para que as novas células a combustível de baixa temperatura possam começar a ser produzidas.

Bibliografia: Enhanced low-temperature protonic conductivity in fully dense nanometric cubic zirconia Zuhair Munir, Umberto Anselmi-Tamburini, Sangtae Kim Applied Physics Letters Vol.: 89, 163116 DOI: 10.1063/1.2360934

Pássaro-robô tem asas capazes de se ajustar como as das aves

Os homens sempre sonharam em voar como os pássaros. Já voamos muito mais rápido e mais alto do que eles. Mas, na verdade, nós nunca voamos como os pássaros voam. Seus movimentos e a geometria super-flexível de suas asas são complicados demais de se reproduzir.

Pássaro-robô

Só que esta não parece ser a opinião de um grupo de estudantes de engenharia e biologia da Universidade Wageningen, na Holanda, que resolveu tentar se aproximar um pouco mais do objetivo de Ícaro. Baseando-se no andorinhão-de-coleira-branca, um pássaro muito conhecido dos leitores do Pequeno Príncipe (o Swift), eles estão construindo o RoboSwift, um micro-avião que tenta imitar o vôo super-eficiente dos pássaros.

O micro-avião tem asas com características sem precedentes entre os aparelhos humanos de voar: a geometria e a superfície de suas asas podem ser ajustadas continuamente, dando ao pequeno pássaro-robô um capacidade de manobra incomparável. O RoboSwift tem uma envergadura de 50 centímetros e o primeiro protótipo não deverá pesar mais do que 80 gramas.

Comportamento das aves

Com três micro-câmeras a bordo, o aparelho poderá ser utilizado para vigilância. Mas os cientistas estão mais interessados em utilizar o seu robô-pássaro para observações biológicas. Suas baterias de lítio permitirão que o RoboSwift siga um bando de andorinhões verdadeiros por cerca de 20 minutos, permitindo, além de filmagens e observações de comportamento das aves, que os cientistas aprimorem o projeto de futuras versões de seu robô-pássaro.

O RoboSwift consegue curvar suas asas para frente e para trás, alterando o formato e a área superficial, permitindo que ele voe de forma mais eficiente e ágil do que os aviões de asas fixas. Até a hélice, que é virada para trás, é dobrada quando o avião está planando, para minimizar o arrasto.

Bibliografia: How swifts control their glide performance with morphing wings David Lentink, U. K. Müller, E. J. Stamhuis, R. de Kat, W. van Gestel, L. L. M. Veldhuis, P. Henningsson, A. Hedenström, J. J. Videler, J. L. van Leeuwen1 Nature 26 April 2007 Vol.: 446, 1082-1085 DOI: doi:10.1038/nature05733

Wireless Multi-Gigabit: rede sem fios do futuro já chega a 15 Gbps

Três anos. Esse é o prazo que os cientistas da Universidade da Georgia, Estados Unidos, acreditam ser necessário para acabar de vez com a conexão de computadores e periféricos por meio de fios. As conexões sem fios já estão por todo lado, mas os cientistas acreditam que a pá de cal nos cabos virá quando os equipamentos wireless forem imbatíveis em termos de velocidade de transmissão de dados – a famosa largura de banda.

Redes wireless multi-gigabit

Trabalhando com freqüências de rádio extremamente altas, na faixa dos 60 gigahertz (GHz), os cientistas conseguiram transmitir dados sem fios a estonteantes 15 gigabits por segundo. E não se demoraram em cunhar um novo termo técnico: redes wireless multi-gigabit. A largura de banda é tão grande que dá prá transferir um DVD inteiro em poucos segundos.

Os pesquisadores acreditam que essa nova geração de redes sem fios deve ter como pré-requisito o atendimento a todas as necessidades da transmissão de vídeo de alta definição. “O objetivo aqui é maximizar a transferência de dados para tornar possível uma gama de novas aplicações sem fios, de dados e vídeo,” diz o cientista Stephane Pinel.

As pesquisas terão que continuar: a taxa de 15 Gbps ainda se mantém apenas a uma distância de 1 metro. A dois metros de distância, a taxa de transferência alcançada foi de 10 Gbps e de 5 Gbps a 5 metros.

Protocolos

Os cientistas estão tendo que reprojetar os circuitos integrados responsáveis pela transmissão de dados. Sua principal aposta é em um conceito de rádio- freqüência chamado entrada única/saída única (SISO: “single-input-single-output”) e entrada múltipla/saída múltipla (MIMO: “multiple-input-multiple-output”).

Mesmo sendo um conceito novo, eles trabalham para manter a compatibilidade com o protocolo 802.11, no qual se baseiam as redes WiFi atuais. O IEEE, entidade internacional que reúne engenheiros eletricistas de todo o mundo, está analisando a criação de um protocolo para a freqüência de 60 GHz, que deverá ser chamado 802.15.3C.