Tapete voador flutua sem usar mágica

O tapete voador, no centro inferior, precisa ficar preso aos fios que o alimentam. Mas os cientistas já estão trabalhando em uma versão wireless.[Imagem: Jafferis et al.]

Transporte sem rodas
Cientistas da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, criaram o primeiro tapete voador autêntico.
Por enquanto, ele não seria capaz de levar ninguém em um passeio pelas arábias, já que tem o tamanho aproximado de um envelope.
Mas Noah Jafferis e seus colegas afirmam que sua criação pode ser o princípio de uma nova forma de transporte sem rodas.
Os cientistas estão pensando nos hovercrafts, ou aerodeslizadores, veículos que flutuam sobre um colchão de ar.
Movido por ondulações
O tapete voador tem 10 centímetros, é transparente e é movido por ondulações de alta frequência em sua superfície.
As ondulações são geradas por fitas piezoelétricas que ondulam sob a ação de uma corrente elétrica.
Essas ondulações "aprisionam" o ar embaixo do tapete voador, carregando essas "bolsas de ar" da parte frontal para a parte traseira do tapete, promovendo a sustentação do material.
"Nós usamos atuadores piezoelétricos e sensores para demonstrar a força propulsora produzida por ondas controláveis viajando em uma folha fina de plástico suspensa no ar acima de uma superfície plana," escrevem os pesquisadores.
Isto mostra que o termo "voador" também precisa ser visto com cautela, uma vez que o tapete voador do Dr. Jafferis se parece mais com um aerodeslizador, que usa um colchão de ar para se manter a alguns centímetros acima da superfície.

O princípio de funcionamento do tapete voador é simples, embora o sistema de controle tenha dado bastante trabalho para ser devidamente ajustado. [Imagem: Jafferis et al./APL]

Frequência e velocidade
O controle das ondulações da folha de plástico é feito dosando-se precisamente a corrente que é disparada em pulsos em cada uma das fitas piezoelétricas coladas ao material.
"Nós geramos ondas com amplitudes de até 500 micrômetros e, a 100 Hz, nós medimos forças acima de 100 microNewtons, resultando em velocidades acima de 1 centímetro por segundo," dizem os pesquisadores.
Este primeiro protótipo é alimentado por fios, o que significa que ele não poderia sair flutuando pelo chão do laboratório, devendo ficar ancorado no equipamento que o controla.
Mas os cientistas afirmam que já estão trabalhando em uma versão alimentada por energia solar, o que permitirá eliminar os fios e observar o "tapete flutuante" em condições reais.
"A força aerodinâmica propulsora que nós demonstramos é teoricamente suficiente para fazer a folha 'voar', desde que ela seja liberada das suas amarras," afirmam.
Partes ondulantes
Se o conceito puder ser ampliado para grandes escalas, ele se tornará uma opção a ser levada a sério para motorizar os aerodeslizadores, que hoje empregam grandes motores e hélices para gerar seu colchão de ar.
Um hovercraft motorizado por um tapete voador seria muito mais leve e mais simples, essencialmente com uma motorização sem "partes móveis" - no sentido tradicional de engrenagens, rolamentos e hélices.

Roupas autolimpantes, auto-remendantes e à prova de insetos

Um composto químico liga-se à celulose do algodão, tornando a proteção mais resistente ao uso e à lavação.

Roupa autolimpante
Uma equipe da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, desenvolveu uma roupa de algodão autolimpante.
Além de quebrar quimicamente produtos químicos e resíduos de pesticidas, quando exposto à luz o tecido é capaz de liquidar também com bactérias que o estejam infestando e produzindo maus odores.
Ning Liu e seus colegas incorporaram nas fibras de algodão um composto chamado 2-AQC (ácido carboxílico 2-antraquinona).
O composto liga-se fortemente às fibras de celulose no algodão, tornando a ligação resistente mesmo a processos fortes de lavagem.
Isto torna o tecido autolimpante mais durável do que soluções similares e uma solução diferenciada em relação ao filtro de algodão que mata bactérias, apresentado anteriormente.
Quando exposto à luz, o 2-AQC produz as chamadas espécies reativas de oxigênio, como os radicais hidroxila e o peróxido de hidrogênio, que matam bactérias e quebram as moléculas de compostos químicos como pesticidas e outras toxinas.

• Algodão que conduz eletricidade tece primeiras roupas multifuncionais

Os cientistas estão realizando bio-ensaios com os insetos que mais afetam os profissionais e os refugiados. [Imagem: Inseplatex]

Roupas com repelentes e inseticidas
A equipe espanhola do projeto Inseplatex está mais concentrada na proteção automática que as roupas podem oferecer à saúde em situações de grande risco.
Em vez de olharem para as bactérias, eles estão desenvolvendo roupas à prova de insetos.
Os pesquisadores estão pensando não apenas em bombeiros, guardas florestais e agentes de combate à dengue e malária, mas também nas pessoas abrigadas em campos de refugiados, durante crises humanitárias ou acidentes naturais, como enchentes, terremotos e vulcões.
Para isso, estão sendo isolados agentes repelentes ou inseticidas, que serão a seguir incorporados nos plásticos e tecidos usados na fabricação das roupas profissionais e de ajuda humanitária.
"O projeto pretende controlar a ativação e a duração das propriedades biocidas em diversos produtos plásticos e têxteis, para então especificar usos concretos, sobretudo em roupas de uso profissional," afirmam eles.
O primeiro passo está sendo dado com a realização de bio-ensaios, quando biólogos e entomólogos isolam os compostos com ação para cada tipo de praga em particular.
A grande dificuldade do trabalho é que os pesquisadores ainda não descobriram uma forma única de incorporação desses agentes nos plásticos e nos tecidos, o que exige uma solução individualizada para cada repelente ou inseticida.

• Roupas inteligentes utilizam biossensores para monitorar estado de saúde

Microcápsulas do material se rompem quando o tecido se rasga, selando o defeito. [Imagem: Sintef]

Roupa que se auto-conserta
A Dra. Susie Jahren e seus colegas noruegueses têm uma preocupação mais local: proteger os pescadores e pessoas que precisam usar roupas para se protegerem da chuva e da água do mar.
Seus primeiros protótipos são tecidos sintéticos capazes de se autoconsertar no caso de serem furados.
Como o trabalho dos pescadores em alto mar é extremamente rude, é comum sofrer esbarrões e contatos com os equipamentos e com o barco, o que por vezes perfura a roupa de proteção.
Como não é possível parar o trabalho para trocar de roupa, o resultado é um pescador molhado e doente.
Enquanto as borrachas que se emendam sozinhas não chegam ao mercado, a solução encontrada foi usar um material à base de poliuretano, disperso no plástico em microcápsulas.
"Se a capa se rasgar ou for perfurada, as cápsulas se rompem na área danificada. O selante é liberado e endurece quando entra em contato com o ar ou com a água. Assim, a roupa se conserta sozinha," diz Jahren.

Cientistas transformam vírus em Legos moleculares

O arranjo das partículas virais resulta em materiais com propriedades únicas, tanto na natureza como, agora, no laboratório.[Imagem: Zina Deretsky/NSF]

Pesquisadores transformaram um vírus benigno em uma ferramenta de engenharia para a montagem de estruturas que imitam o colágeno, uma das proteínas estruturais mais importantes na natureza.
O processo poderá eventualmente ser usado para a fabricação de materiais com propriedades ópticas, mecânicas e biomédicas totalmente ajustáveis.
Colágeno
Vários animais derivam sua coloração não de pigmentos, mas da forma como finas fibras de colágeno em camadas na sua pele refletem a luz - as faces azuis do macaco mandril são um belo exemplo desse fenômeno.
Por outro lado, o alinhamento do colágeno em padrões perpendiculares, semelhantes a grades, gera a transparência, o que é a base do tecido da córnea.
E fibras em forma de saca-rolhas, mineralizadas ao interagir com cálcio e fosfato, podem gerar as partes mais duras do nosso corpo: os ossos e os dentes.
"O bloco de construção básico para todos estes materiais funcionais - córneas, pele e dentes - é exatamente o mesmo. É o colágeno,", explica Lee Seung-Wuk, da Universidade da Califórnia, coordenador da pesquisa.
Manufatura viral
Os pesquisadores escolheram o vírus M13 - inofensivo aos seres humanos - porque o seu longo formato, com uma ranhura helicoidal na superfície, se assemelha às fibras de colágeno.
A técnica consiste em mergulhar uma folha plana de vidro em uma solução com o vírus e, então, puxá-la lentamente para fora, com velocidades precisas.
A velocidade é importante para dar tempo aos vírus para se "automontarem" na superfície de vidro.
Ajustando a concentração de vírus na solução e a velocidade com que o vidro é puxado, é possível controlar a viscosidade do líquido, a tensão superficial e a taxa de evaporação durante o processo de crescimento do biofilme.
Esses fatores determinam o tipo de padrão formado pelos vírus sobre a placa de vidro.
Os pesquisadores criaram três padrões distintos de filmes usando esta técnica.

Diferentes estruturas construídas pela automontagem dos vírus resultam em diferentes propriedades na reflexão da luz. [Imagem: University of California at Berkeley]

Vírus biomédico
A seguir, a equipe demonstrou que o processo de montagem do vírus pode ser usado em aplicações biomédicas.
Eles modificaram geneticamente o vírus para que ele expressasse peptídeos específicos, que influenciam o crescimento dos tecidos moles e duros.
Os filmes virais resultantes foram então usados como modelos para orientar os tecidos para a biomineralização de fosfato de cálcio, formando um compósito similar ao esmalte do dente que, no futuro, poderá ser aplicado como material regenerador de tecidos.
Lento
A simplicidade da técnica torna promissora sua adaptação para uso em larga escala, segundo os pesquisadores: uma vez que os parâmetros são definidos, é possível deixar que o processo de automontagem se realize sozinho.
Antes de chegar a uma fábrica, porém, eles terão que encontrar uma forma de acelerar o processo.
Puxando a placa de vidro a uma velocidade entre 10 e 100 micrômetros por minuto, como demonstrado nos experimentos, pode levar entre 1 e 10 horas para criar cada estrutura.

Origami automático dobra-se com luz ou magnetismo

O processo de transformação de uma folha 2D em uma estrutura 3D é virtualmente instantânea, com a estrutura saltando quase como se fosse uma pipoca

Origami científico
Dobrar coisas e montar estruturas sem contato pode ter inúmeras aplicações.
Já existem microfones de telefones celulares montados com técnicas de origami, mas a arte das dobraduras japonesas entrou definitivamente para a agenda dos cientistas com os chamados origamis de DNA.
Esse interesse está levando ao desenvolvimento de novas técnicas de dobraduras, cuja construção possa ser otimizada e acelerada.
Origami com luz
Pesquisadores da Universidade do Estado da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, criaram uma técnica de dobradura que converte folhas de plástico em estruturas tridimensionais usando apenas luz.
O padrão desejado da dobradura deve ser desenhado nas folhas de plástico por uma impressora jato de tinta. A seguir, corta-se o desenho da folha, deixando apenas o material necessário para a própria estrutura.
Finalmente, coloca-se o desenho sob uma lâmpada infravermelha, como as utilizadas para aquecimento em fisioterapia.
A estrutura 3D forma-se instantaneamente, saltando quase como se fosse uma pipoca.
O princípio é simples: as linhas pretas que formam o desenho absorvem mais energia do que o resto do material, fazendo o plástico contrair, criando um vinco que transforma a folha plana em uma estrutura 3D.
Variando a espessura das linhas do desenho pode-se alterar a inclinação da dobra. Por exemplo, os pesquisadores criaram um vinco que dobra 90 graus para formar um cubo, ou 120 graus, para formar uma pirâmide.
"Você também pode traçar as linhas nos dois lados do material, fazendo as dobras em direções diferentes, para formar padrões mais complexos," explica o Dr. Michael Dickey, coordenador da pesquisa.
Dickey afirma que a primeira aplicação de sua criação deve ser bem trivial: para a montagem de embalagens em lojas de departamento, supermercados e fábricas.

O origami magnético capilar não produz estruturas definitivas, podendo montar e desmontar as peças.

Origami magnético
Timothée Jamin e seus colegas do instituto francês CNRS preferiram uma abordagem magnética.
Em vez de linhas pretas e calor, eles usaram uma gota de ferrofluido, um líquido contendo uma suspensão de partículas de ferro, e um campo magnético, para fazer suas dobraduras.
Eles batizaram sua técnica de origami de capilaridade, uma vez que a tensão superficial da gota de ferrofluido, que se deforma sob a ação de um campo magnético, força a folha a se dobrar.
O controle preciso do campo magnético aplicado permite controlar também a dobradura, variando a inclinação de cada dobra.
Diferentemente da primeira técnica, o origami resultante não é definitivo, sendo mais adequado, portanto, para a manipulação de fluidos ou estruturas.

Novo plástico híbrido é rígido e maleável sob calor

O novo polímero híbrido possui a estabilidade dos termorrígidos, mas pode ser repetidamente reprocessado, bastando para isso aquecê-lo.

Termoplásticos e termorrígidos
Pesquisadores franceses criaram um polímero que é extremamente estável e durável.
Mas, ao contrário dos muitos outros plásticos que também têm essas características, ele pode ser aquecido e ter seu formato alterado.
Os polímeros sintéticos - comumente conhecidos como plásticos - podem ser divididos em dois grandes grupos: os termoplásticos e os termorrígidos.
Os plásticos termorrígidos são processados em forma líquida e então curados - por luz ou quimicamente - no interior de um molde, gerando uma peça rígida com um formato definitivo.
Eles têm maior estabilidade, especialmente em altas temperaturas, e têm muitas aplicações importantes, principalmente na indústria elétrica e aeronáutica.
Rígido, mas maleável
Agora, Damien Montarnal e seus colegas do instituto CNRS criaram um polímero híbrido: ele possui a estabilidade dos termorrígidos, mas pode ser repetidamente reprocessado, bastando para isso aquecê-lo.
Isso abre a possibilidade de reciclagem desses materiais, uma vez que o novo polímero reprocessado mantém as mesmas propriedades mecânicas do polímero original.
Ao contrário dos géis poliméricos, que amolecem quando aquecidos, o novo polímero permanece praticamente sólido.
No entanto, em temperaturas elevadas, algumas das suas ligações químicas são quebradas, de modo que o polímero pode ser moldado e reformatado - as ligações se reconectam quando o material é resfriado.
Os cientistas afirmam que este novo material poderá encontrar aplicações nas indústrias de automóveis e aviões, na construção civil, na eletrônica, ou até mesmo na produção de equipamentos esportivos.

Material mais leve do mundo: metal com 99,99% de ar

A estrutura metálica é feita de vigas ocas, tão leve que não consegue amassar um delicado dente-de-leão. [Imagem: Dan Little/HRL Laboratories]

Fumaça metálica
Cientistas conseguiram o que parecia impossível.
Eles construíram uma espuma metálica que é ainda menos densa do que o aerogel, a até agora substância sólida mais leve do mundo.
Já existem aerogéis de silício, de nanotubos de carbono e até de diamante.
Sua densidade é tão baixa que ele é comumente chamado de "fumaça sólida".
Mas Tobias Schaedler e seus colegas dos Laboratórios HRL, nos Estados Unidos, construíram seu aerogel usando metais.
Ou seja, eles construíram uma "fumaça metálica sólida".
Material mais leve do mundo
A agora nova estrutura mais leve do mundo foi construída com uma liga de níquel e, ainda assim, pesa menos do que uma pena.
Com 0,9 miligrama por centímetro cúbico, ela é 10% menos densa do que o menos denso dos aerogéis.
"A estrutura é tão delicada que ela consiste em 99,99% de ar," afirma Schedler.
Outro resultado surpreendente é que esse aerogel metálico mantém a rigidez, resistência, capacidade de absorção de energia e condutividade da liga metálica maciça.
E tudo isto com a vantagem de não ser quebradiço como a liga original: ele pode ser comprimido a até 50% do seu volume e retornar ao seu estado original sem perda de suas características.
Rede de tubos ocos
Já existem espumas metálicas de diversos tipos, além dos emergentes materiais celulares, mas todos são feitos com arquiteturas aleatórias, além de apresentarem uma relação direta entre a densidade e a resistência.
A nova técnica de fabricação começa com um fotopolímero líquido - uma molécula que altera suas propriedades quando exposta à luz - que é exposto à luz ultravioleta através de uma máscara.
Quando o material curado é retirado, produz-se uma rede tridimensional, que é então recoberta com uma fina película da liga de níquel-fósforo.
O último passo é dissolver o fotopolímero, deixando a estrutura metálica de vigas ocas que compõe o aerogel metálico.
Aplicações dos aerogéis
Os aerogéis têm inúmeras aplicações, tendo sido usados na sonda espacial StarDust para capturar partículas da cauda de um cometa, para remover metais pesada da água contaminada e até para revestir oleodutos.
Os pesquisadores afirmam que o isolamento térmico, a eliminação de vibrações acústicas e a absorção de choques estão entre outras possibilidades de uso.
Como o novo aerogel é metálico, ele tem ainda a possibilidade de ajudar no desenvolvimento de eletrodos mais leves para baterias e catalisadores mais eficientes.

Cerâmica armazena luz para criar iluminação secreta

Zhengwei Pan e Feng Liu em uma sala escura, iluminada apenas pela sua cerâmica armazenadora de luz, e fotografados por uma câmera infravermelha.[Imagem: Zhengwei Pan/UGA]

Luz invisível
Cientistas criaram um novo material capaz de criar áreas inteiras de "iluminação secreta".
O material emite luz na faixa do infravermelho próximo, a faixa do espectro eletromagnético que é vista através dos óculos de visão noturna.
A grande novidade é que o material não consome energia: basta expô-lo à luz do Sol por um minuto para que ele emita a luz infravermelha continuamente, por até 360 horas.
Depois de algumas horas de Sol, o ambiente fica "iluminado" sem que os "visitantes indesejados" percebam - já os vigilantes estarão vendo tudo se estiverem usando os óculos adequados.
Labirinto químico
Materiais que emitem luz visível depois de serem expostos ao Sol já são bastante comuns, usados, por exemplo, em sinalizadores noturnos, nas estradas ou em placas de emergência.
Mas até agora os cientistas não tinham tido sucesso em fazer o mesmo com a luz infravermelha.
O que mais impressiona é o rendimento do novo material: 360 horas de luz infravermelha por apenas 1 minuto de luz, seja do Sol, seja de uma lâmpada fluorescente - ainda que haja uma diminuição sensível do brilho ao longo do tempo.
O segredo está em um "labirinto químico" que aprisiona os fótons, e somente os libera lentamente.
Armazenamento de luz
O ponto de partida são íons de cromo trivalente, um material sabidamente emissor de luz no infravermelho próximo.
Quando exposto à luz, seus elétrons no estado fundamental rapidamente passam a um estado de mais alta energia. Conforme retornam, a energia capturada inicialmente é liberada na forma de fótons infravermelhos.
Essa re-emissão dura muito pouco, na faixa dos milissegundos.
A inovação de Zhengwei Pan e seus colegas da Universidade da Geórgia, nos Estados Unidos, consistiu em criar uma cerâmica de zinco e galogermanato para acomodar os íons de cromo trivalente.
A estrutura química dessa cerâmica cria um labirinto de "armadilhas" que capturam a energia liberada pelo cromo e a retém por longos períodos, liberando pouco a pouco, em um período que vai de uma a duas semanas.
Câncer e células solares
O novo material terá utilidades mais nobres do que a vigilância: por exemplo na fabricação de células solares e no combate ao câncer.
Como a chave para o funcionamento da estrutura é de natureza química, e não física, ela pode ser fabricada na forma de nanopartículas que se liguem a células cancerosas, que poderão ser identificadas por exames de imageamento comum.
Além disso, "este material tem uma capacidade extraordinária para capturar e armazenar energia, o que significa que ele é um bom candidato para fazer células solares significativamente mais eficientes," disse o Dr. Pan.

Laser de raios X é o laser mais puro do mundo

O SLAC é a fonte de raios X mais puro já medida, o que ajudará a desvendar a estrutura atômica dos materiais. [Imagem: SLAC]

O primeiro laser de raios X do mundo não é só mais um laser, é o melhor de todos.
De remédios à arqueologia
Pesquisadores analisaram os primeiros resultados do LCLS (Linac Coherent Light Source), uma fonte de raios X recém-inaugurada na Universidade de Stanford, nos Estados Unidos.
Eles mediram a coerência do laser - o grau em que as ondas de luz são sincronizadas - e descobriram que o LCLS produz a mais coerente radiação de raios X já medida.
Com um feixe de tão alta qualidade, a máquina é capaz de determinar a estrutura atômica de materiais com um nível de precisão sem precedentes.
Isto será útil em campos tão diversos quanto a descoberta de novos medicamentos, a engenharia de materiais e até a arqueologia.
Laser de raios X
Desde a invenção do maser, em 1957 - o antecessor de micro-ondas do raio laser de luz visível - cientistas têm desenvolvido lasers com comprimentos de onda cada vez mais curtos, aplicando-os a uma crescente variedade de propósitos.
Mas fazer lasers com comprimentos de onda muito curtos é um desafio.
Para que uma fonte de luz seja declarada um laser, a maioria dos seus fótons deve ser coerente - eles devem oscilar em sincronia.
Uma alta coerência significa que a luz vai difratar mais precisamente, o que, para um feixe de raios X, significa imagens mais nítidas da estrutura atômica que está sendo estudada.

Um laser tão puro é capaz de gerar uma fotografia da amostra com um grande campo de visão, da largura de milhares de átomos. [Imagem: SLAC]

Feixes de laser também têm vários padrões - ou modos - de oscilação, assim como instrumentos de cordas e tambores, e o feixe ideal tem todos os seus fótons contribuindo para um único modo.
Quando o LCLS começou a operar, a evidência para uma luz verdadeiramente laser foi a presença de pulsos de raios X brilhantes, monocromáticos e altamente focados.
No entanto, até agora, as estimativas da coerência da luz eram baseadas unicamente em simulações.
Melhor laser do mundo
Agora, os cientistas mediram na prática um tempo de coerência de 0,55 femtossegundo, o que significa que o pulso tem efetivamente a mesma cor e intensidade durante esse intervalo de tempo, equivalente a uma distância de cerca de 150 nanômetros ao longo da direção do feixe.
Assim, uma amostra de 150 nanômetros de profundidade pode ser iluminada com luz coerente de uma única vez, gerando uma fotografia da amostra com um grande campo de visão, da largura de milhares de átomos.
Ter este nível de coerência significa que a maioria dos fótons está confinada a um único modo espacial.
Cerca de 78% dos fótons do laser de raios X estavam no modo dominante, em comparação com menos de 1% em uma fonte de luz síncrotron de raios X típica.

Nanotubos separados mostram todo seu potencial

O nanotubo semicondutor é encapsulado pelo polímero, criando uma tinta eletrônica. [Imagem: Francois Gygi and Giulia Galli]

Separação de nanotubos
Nanotubos de carbono parecem ser úteis para qualquer coisa, de telas dobráveis, aparelhos eletrônicos flexíveis e peles artificiais super-sensíveis, até elevadores espaciais.
Mas há um desafio a ser vencido.
Quando os nanotubos de carbono são fabricados, tudo o que se vê é um pó preto que não é ideal para nenhuma dessas aplicações.
O problema crucial é que, com as técnicas atuais, os nanotubos semicondutores e os nanotubos metálicos são produzidos aleatoriamente e ficam misturados - uns são ideais para algumas aplicações e inservíveis para outras, e vice-versa.
Os nanotubos metálicos, por exemplo, são ideais para fios e eletrodos para baterias, enquanto os nanotubos semicondutores são excelentes como material ativo para transistores eletrônicos e células solares.
Sujeira útil
Agora, a Dra. Zhenan Bao e seu grupo da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, descobriram uma forma simples e rápida de separar os nanotubos.
Trata-se de um polímero que tem uma predileção pelos nanotubos semicondutores, envolvendo-os inteiramente e permitindo sua separação. O polímero não adere aos nanotubos condutores.
Já se havia tentado esta técnica antes, mas ela tropeçava na dificuldade para remover o polímero, deixando os nanotubos semicondutores limpos de novo.
O polímero usado pelo Dra. Bao não precisa ser removido. O produto final é uma tinta eletrônica, que pode ser usada diretamente na fabricação de componentes eletrônicos de imprimir.
"Nosso processo simples, em uma única etapa, nos permite construir componentes úteis muito facilmente," disse a Dra. Bao.
O que sobra do processo é um conjunto puro de nanotubos metálicos, que poderão ser usados sobretudo na criação de eletrodos mais eficientes para baterias recarregáveis.

Descobertas revelam um espaço borbulhante ao redor da Terra

As auroras são apenas a face mais visível de um rico conjunto de fenômenos que os cientistas estão descobrindo no espaço ao redor da Terra.[Imagem: Bud Kuenzli]

Vácuo borbulhante
O espaço ao redor da Terra é tudo, menos um vácuo estéril.
A área ao nosso redor possui um verdadeiro "borbulhar" de campos elétricos e magnéticos, que mudam o tempo todo.
Partículas carregadas também fluem constantemente, movimentando energias, criando correntes elétricas e produzindo as auroras.
Muitas destas partículas originam-se do vento solar, mas algumas áreas são dominadas por partículas de uma fonte mais local: a própria atmosfera da Terra, que é lenta, mas continuamente, "sugada" para o espaço.
Nanossatélites
Este novo mundo de partículas e correntes elétricas e magnéticas está sendo revelado pela missão FASTSAT, da NASA, uma plataforma para lançamentos de nanossatélites.
Neste estudo, que ainda não se encerrou, foram usados três experimentos que foram ao espaço a bordo do satélite científico: MINI-ME (Miniature Imager for Neutral Ionospheric Atoms and Magnetospheric Electrons), PISA (Plasma Impedance Spectrum Analyzer) e AMPERE (Active Magnetosphere and Planetary Electrodynamics Response Experiment)
Para cada evento bem definido, os cientistas comparam as observações dos diversos instrumentos.
Os eventos mostram um retrato detalhado desta região que agora se sabe ser muito dinâmica, com uma série de fenômenos inter-relacionados e simultâneos - como o fluxo de partículas e de corrente elétrica.
"Nós estamos vendo estruturas que são bastante consistentes em vários instrumentos", diz Michael Collier no Centro Goddard, da NASA. "Nós colocamos todas essas observações em conjunto e elas estão nos contando uma história que é muito maior do que a soma das partes."

O FASTSAT, além de ter seus próprios instrumentos, é uma plataforma de lançamentos de nanossatélites, como a vela solar NanoSail. [Imagem: NASA]

Perda da atmosfera
Ao contrário do hidrogênio mais quente que vem do sol, a atmosfera superior da Terra geralmente supre íons de oxigênio mais frios, que são ejetados ao longo das linhas de campo magnético da Terra.
Esta "saída de íons" ocorre continuamente, mas é especialmente forte durante períodos em que há mais atividade solar, tais como erupções solares e ejeções de massa coronal, que são expelidas pelo Sol e se movem em direção à Terra.
Essa atividade suga íons de oxigênio da atmosfera superior da Terra, particularmente em regiões onde as auroras são mais fortes.
"Os íons pesados que fluem da Terra podem funcionar como um freio, ou um amortecedor, sobre a entrada de energia do vento solar," explica Doug Rowland, coordenador do instrumento PISA.
"O fluxo também indica modos pelos quais os planetas podem perder suas atmosferas - algo que acontece devagar na Terra, mas mais rapidamente em planetas menores, com campos magnéticos mais fracos, como Marte," diz Rowland.
No decorrer da pesquisa, os dados permitirão aos cientistas determinar de onde vêm os íons que saem da Terra, o que os move e como sua intensidade varia de acordo com a atividade solar.

Trator-robô cuida da lavoura sozinho

Programe o trajeto no computador e o trator-robô faz o trabalho sozinho. [Imagem: KULeuven]

Trator robotizado
Logo, logo, os fazendeiros não precisarão mais acordar de madrugada, pegar seus tratores e começar a cuidar de suas lavouras.
A depender dos engenheiros da Universidade de Leuven, na Bélgica, os tratores do futuro poderão fazer isso sozinhos.
A equipe do Dr. Erik Hostens está desenvolvendo um trator robotizado. O primeiro protótipo já é totalmente automatizado e capaz de andar sozinho por um circuito pré-determinado.
O trator-robô adapta-se automaticamente às variações no terreno, ajustando sua velocidade e até o raio com que deve fazer as curvas, cumprindo o circuito programado com incrível precisão - sem precisar de tratorista.
Controle da direção
O maior desafio da pesquisa, segundo Hostens, veio depois que todo o sistema de condução - aceleração, frenagem, mudança de marchas e controle do volante - já estava instalado no trator: como acionar o volante com uma precisão suficiente para imitar um tratorista.
"Somente tratoristas muito experientes têm a habilidade necessária para cuidar de uma lavoura com precisão. O trabalho de um operador de trator é realmente muito complexo: ele observa a posição atual do trator, avalia as condições do terreno, estima uma rota a ser seguida e, levando tudo isto em conta, decide a velocidade e a orientação do trator," explica Hostens.
Tudo isto teve que ser inserido no sistema de controle, no cérebro do trator robótico.
A leitura da posição foi a única que não exigiu muitos esforços: bastou instalar um leitor de GPS de alta precisão.
Os resultados foram além do esperado: o sistema já é capaz de levar em conta até o deslocamento lateral do trator devido ao movimento de um solo fofo.
Agricultura de precisão
E quais são os benefícios de um trator robotizado e autônomo?
O professor Wouter Saeys, membro da equipe, aponta pelo menos duas.
"A importância da direção precisa nas máquinas agrícolas tem aumentado significativamente, particularmente com o advento da agricultura orgânica," afirma ele.
Outra tendência na agricultura, segundo o pesquisador, é a automação, que reduz os custos, aumenta a produtividade e viabiliza a chamada agricultura de precisão, em que cada metro quadrado da lavoura é "tratada" de acordo com suas necessidades de adubação, irrigação etc.

Nanomaterial brasileiro converte luz ultravioleta em visível

O contato com uma fonte de luz, seja do Sol, dos faróis de um carro ou de qualquer lâmpada comum, pode chegar a ser doloroso. [Imagem: GM]

Evitando a fotofobia
Uma pesquisa franco-brasileira resultou no desenvolvimento de um nanomaterial que possibilita a conversão da luz ultravioleta (UV) em luz visível.
Associado com uma fonte de luz UV, o nanomaterial inibe a emissão dos raios que prejudicam ou incomodam a visão humana.
O contato com uma fonte de luz, seja do Sol, dos faróis de um carro ou de qualquer lâmpada comum, pode chegar a ser doloroso.
Isso acontece porque as células da retina são fotossensíveis em um nível extremamente elevado, podendo ser prejudicadas pela incidência da luz ultravioleta - gerando uma condição conhecida como fotofobia.
A defesa mais comum contra este problema, até agora, era controlar a intensidade das luzes artificiais ou utilizar óculos escuros. Isso nem sempre é eficiente, já que, neste caso, a pupila se mantém dilatada e mais vulnerável à atuação da luz UV (ultravioleta).
É aí que entra o novo nanomaterial, permitindo tratar as lâmpadas para evitar todos esses inconvenientes.
A nova nanotecnologia é resultado de um projeto do professor Antonio Carlos Hernandes, do Instituto de Física de São Carlos, da USP, em colaboração com cientistas do Instituto Néel (CRNS) e da Universidade Joseph Fourier, na França.
Luz quente
A luz branca, que cobre todo o espectro visível, já foi largamente estudada, mas o interessante desta pesquisa é que o novo material tem o centro de comprimento de onda pendendo para o lado do vermelho no espectro - os materiais já desenvolvidos têm o centro da luminescência pendendo para o lado do azul.
"Este tipo de luz é chamada de luz fria, que é aquela luz do farol do carro, por exemplo, que é branca, ou a luz emitida por LEDs, que incomoda um pouco os olhos," explica Hernandes.
O material desenvolvido, ao contrário, emite a chamada luz branca quente, que não incomoda a visão.
O nanomaterial é um pó, à maneira dos que já são utilizados em lâmpadas comuns. Ele deve ser depositado na lâmpada, sendo excitado através de LEDs ultravioleta, para transformar essa emissão em luz branca.
"O princípio é muito simples, o desafio era desenvolver um material que apresentasse uma taxa de conversão eficiente, e nós conseguimos elevar esta taxa a 90%", esclarece o pesquisador.
Conversão de UV em visível
Segundo Hernandes, o objetivo da pesquisa era desvendar cada etapa da conversão UV-visível, procurando os problemas que diminuíam a capacidade de conversão do material e corrigindo-as uma a uma.
Nos sete anos em que a pesquisa foi desenvolvida, todos os mecanismos de processamento deste tipo de luz foram investigados, para se chegar a um material que fosse realmente diferenciado.
A conversão da luz UV em luz branca é, neste estágio do projeto, extremamente eficiente.
Todo o processo tecnológico é, agora, conhecido e dominado, foi patenteado e já está em negociação com uma empresa para sua colocação no mercado.

Físicos disparam 60 raios laser para criar estrela artificial

A câmara azul é o local onde 60 raios lasers de alta intensidade se juntam para criar o plasma de alta densidade.[Imagem: LLNL]

Armas das estrelas
Usando um aparato que em tudo lembra os mais imaginativos cenários de batalhas interestelares, uma equipe de físicos acaba de quebrar um recorde que também só encontra similares nas grandezas espaciais.
Usando 60 raios lasers de alta potência, combinados para atingir uma cápsula minúscula, eles produziram um plasma com condições de densidade de energia extremas.
Essas condições incluem uma pressão de 100 bilhões de atmosferas, uma temperatura de 200 milhões Kelvin e uma densidade 20 vezes maior que a do ouro.
Antes desse super disparo de laser, essas condições só podiam ser encontradas no núcleo de planetas gigantes, como Júpiter e Saturno, ou no interior das estrelas.
Fusão nuclear
O experimento é um dos caminhos rumo à construção de uma "estrela artificial" controlada, onde a fusão nuclear poderá ser explorada para a geração sustentável de energia.
Muitos físicos acreditam que a fusão nuclear a laser seja a melhor saída para essa fonte de energia limpa.
O laboratório Omega Laser Facility, localizado na Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, onde o recorde acaba de ser batido, é um dos que trabalham nesse sentido.

A minúscula cápsula que serve como alvo fica recoberta por um braço triangular que se abre cinco segundos antes do disparo. [Imagem: LLNL]

Estudando as reações nucleares
Os pesquisadores normalmente usam aceleradores para estudar as reações nucleares.
Neste laboratório, a equipe usou uma abordagem diferente, criando um plasma quente e denso, no qual elétrons são arrancados dos átomos para criar uma "sopa" de cargas positivas e negativas - um plasma.
O estado de plasma está presente nas estrelas, nos relâmpagos e até nas lâmpadas fluorescentes - na verdade 99% do universo visível é composto de plasma. Ele é comumente chamado de quarto estado da matéria, depois dos sólidos, líquidos e gases.
Para obter esse plasma, todos os 60 feixes de laser do Laboratório Ômega foram dirigidos simultaneamente para a superfície de uma cápsula de vidro de um milímetro de diâmetro, cheia de isótopos pesados de hidrogênio - deutério e trítio, ou trício.
Os feixes de laser geram um plasma em rápida expansão, de alta temperatura, na superfície da cápsula, fazendo-a implodir.

A extremidade do "canhão", que dispara centenas de kilojoules de laser ultravioleta sobre uma esfera de vidro cheia e trício e deutério. [Imagem: LLNL]

Bilhar atômico
Esta implosão, por sua vez, cria um plasma extremamente quente (100 milhões Kelvin) de íons de deutério e trício, e de elétrons, dentro da cápsula.
Uma pequena fração dos íons de deutério e trício se fundem, um processo que gera um nêutron viajando a um sexto da velocidade da luz, com cerca de 14,1 milhões de elétron-volts de energia - em comparação, a combustão de uma substância química comum, como a madeira ou o carvão, gera cerca de 1 elétron-volt de energia.
Conforme esses nêutrons energizados escapam da cápsula que está implodindo, uma pequena fração colide com os íons de deutério e trício, e dispersa, como bolas de bilhar.
A partir dessas colisões, bastante raras, e da correspondente transferência de energia dos nêutrons para os íons, os pesquisadores podem obter uma medição precisa do processo de fusão nuclear.

Microlâmpadas de plasma superam eficiência dos LEDs

A lâmpada brilha por inteiro, aquecendo menos do que um LED. [Imagem: Eden Park Illumination]

Microplasma
A ideia quase ingênua de um aluno parece ter sido o suficiente para que engenheiros inventassem um novo sistema de iluminação.
Segundo eles, a tecnologia de microplasma produz um novo tipo de lâmpada que é mais eficiente do que tudo o que se conhece até agora, incluindo as lâmpadas fluorescentes compactas e até os LEDs.
"O estudante se aproximou de mim com um pedaço de silício e me perguntou, literalmente, 'Você se importa se eu fizer um pequeno furo nesta placa e tentar produzir um plasma dentro do buraco?'," conta o Dr. Gary Eden, da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos.
Pouco depois, o estudante tinha um plasma dentro de um furo com apenas 400 micrômetros de diâmetro - o precursor da tecnologia que ele e seu agora colega Sung-Jin Park estão tentando comercializar, depois de mais de uma década de aperfeiçoamentos.
Inicialmente a luz emitida era adequada apenas para aplicações médicas. Alguns anos depois, as microlâmpadas de plasma já brilhavam em luz visível, superando as lâmpadas incandescentes.
Agora elas parecem ter superado tudo o que se conhece em termos de iluminação.
Lâmpada de plasma
O plasma, um gás ionizado, frequentemente chamado de quarto estado da matéria, já é utilizado nas lâmpadas fluorescentes e está saindo de moda nas telas de TV, onde está sendo substituído pelos LEDs - os pesquisadores chegaram a demonstrar que sua tecnologia é superior à das telas de plasma no mercado, mas eles parecem ter perdido o "timing" da indústria.
A chave para o desenvolvimento está na relação entre diâmetro e pressão, essencial para se obter plasmas estáveis.
Nos minúsculos furos, feitos em placas de alumínio, a pressão do plasma é muito alta, fazendo com que ele consuma menos energia e aqueça menos a estrutura, ainda assim produzindo luz de alta qualidade - enquanto as telas de plasma das TVs são conhecidas por seu aquecimento e alto consumo de energia, as lâmpadas de microplasma geram menos calor do que os LEDs.

Enquanto as telas de plasma das TVs são conhecidas por seu aquecimento e alto consumo de energia, as lâmpadas de microplasma batem todos os concorrentes. [Imagem: Eden Park Illumination]

Os protótipos até agora desenvolvidos medem 15 x 15 centímetros, por 4 milímetros de espessura, incluindo o vidro para prender o plasma nos microfuros e revestimentos poliméricos extras de proteção contra quebra.
Essas pequenas placas têm 250 mil furos, o que faz com que elas brilhem por inteiro - ao contrário de um refletor de LED, onde você vê as pequenas lâmpadas de estado sólido lado a lado.
Produzir barato para vender barato
As lâmpadas fluorescentes também geram luz por plasma, mas perdem eficiência por causa de seu formato em 360 graus. A lâmpada de microplasma, que é direcional, compara-se a uma lâmpada fluorescente de 80 lumens por watt, mesmo tendo apenas 35 lumens por watt.
Além da vantagem de não conter mercúrio, o alumínio, plástico e vidro usados em sua construção são totalmente recicláveis.
Quando elas chegarão ao comércio? A depender dos pesquisadores, que já fundaram sua empresa - a Eden Park Illumination - para comercializá-las, muito brevemente.
Mas eles terão antes que vencer a difícil etapa de convencer a indústria a fabricar suas microlâmpadas de plasma em grandes volumes para que elas atinjam um custo compatível com a concorrência.

Processador fotônico: nanoLED desbanca lasers

Os pontos quânticos de arseneto de índio são incorporados no semicondutor, que aqui aparece como uma pastilha perfurada, o chamado cristal fotônico.[Imagem: Gary Shambat/Stanford School of Engineering]

Trocando elétrons por fótons
A substituição das conexões metálicas por "linhas de luz" no interior dos processadores aproxima-se cada vez mais da realidade.
A substituição dos sinais elétricos por pulsos de luz tem o potencial para elevar radicalmente a velocidade dos processadores, assim como reduzir seu consumo de energia e, por decorrência, seu aquecimento.
Embora a IBM já tenha anunciado processadores com comunicação por luz, ainda não se sabe exatamente os verdadeiros caminhos para a luz no interior dos chips.
Mas uma questão ainda mais importante acaba de se elucidada.
Engenheiros da Universidade de Stanford demonstraram que LEDs em nanoescala são muito mais eficientes para gerar a luz no interior dos chips do que os lasers usados até agora.
Jelena Vuckovic e seus colegas demonstraram que os nanoLEDs são milhares de vezes mais eficientes em termos de consumo de energia, podendo alcançar taxas de transmissão de dados na faixa dos 10 bilhões de bits por segundo.
Um LED que é quase um laser
No início deste ano, a pesquisadora havia apresentado um nanolaser de estado sólido que parecia adequado para a tarefa - não fosse o fato de que ele só funciona em temperaturas muito baixas.

Este chip experimental contém centenas dos novos nanoLEDs de modo único. [Imagem: Jan Petykiewicz/Stanford School of Engineering]

Por isto ele decidiu estudar os LED, e agora criou um nanoLED que opera a temperatura ambiente e que ainda se mostrou muito mais eficiente do que o esperado.
Trata-se de um "LED de modo único", um tipo especial de diodo que emite luz com um comprimento de onda muito preciso, de forma muito similar a um laser.
"Os engenheiros afirmam que somente lasers podem transmitir dados em altas velocidades com baixa potência," afirma a pesquisadora. "Nosso LED nanofotônico de modo único pode fazer todas as tarefas que um laser faz, mas com uma potência muito menor."
Nanofotônica
A nanofotônica é a chave para a tecnologia.
No coração do seu componente, os pesquisadores criaram ilhas com o material semicondutor arseneto de índio, que produz luz quando excitado com eletricidade - um assim chamado ponto quântico.
Estas ilhas são circundadas por cristais fotônicos, pastilhas com minúsculos furos. O cristal fotônico funciona como um espelho, que devolve a luz para o interior do componente.
Isto confina a luz no interior do nanoLED, forçando-a a assumir uma única frequência, de modo similar a um raio laser.
O nanolaser consome 0,25 femto-Joule por bit de dados, enquanto um laser usado atualmente consome cerca de 500 femto-Joules para transmitir um único bit.
"Nosso componente é entre 2.000 e 4.000 vezes mais eficiente energeticamente do qu

Lente de contato biônica coloca tela dentro dos olhos

Os cientistas estão testando um pixel de cada vez. A maior dificuldade é a alimentação sem fios da lente de contato, vista à direita no olho de um coelho. [Imagem: IOP]

Holografia simulada
Informações mostradas em tempo real, que pareçam flutuar em algum ponto logo à sua frente, sem a necessidade de telas, é algo agora um passo mais perto da realidade.
Cientistas desenvolveram o primeiro protótipo de uma Lentes de contato inteligentes monitoram pressão dos olhos" target="_blank">lente de contato que poderá fazer projeções assim, provendo seu usuário com informações sem que ele precise tirar as mãos do volante ou os olhos do professor.
Como as imagens projetadas simulam a presença de um holograma à frente de quem usa a lente de contato, os cientistas a chamam de "projeção holográfica". Na verdade, não são gerados hologramas - a imagem é projetada diretamente na retina.
Babak Praviz e seus colegas das universidades de Washington, nos Estados Unidos, e de Aalto, na Finlândia, acabam de testar sua lente de contato biônica nos olhos de coelhos, sem registro de efeitos colaterais.
Este é um passo importante de uma pesquisa que começou em 2008:

• Tela é construída em uma lente de contato

Realidade virtual
Por enquanto, trata-se apenas de um conceito: a lente de contato biônica tem um único pixel.
Mas agora estão postas as condições para a adição de mais pixels, até o suficiente para gerar imagens úteis.
Ler emails, mensagens de texto, informações sobre a velocidade do carro, até ambientes de realidade virtual estão entre as possibilidades de uso levantadas pelos pesquisadores - quando a lente biônica tornar-se prática.
Ela poderia também operar em conjunto com biossensores, que captem informações sobre a saúde do usuário e mostrem os resultados em tempo real, enquanto ele pratica seu esporte ou faz sua caminhada.
Lente de contato biônica
A lente de contato biônica é formada por uma antena, para captar a energia enviada por uma fonte externa - sem fios - e um circuito eletrônico responsável por todo o seu funcionamento.
A energia é transferida para um chip transparente de safira, contendo o até agora único LED.
O maior desafio para os pesquisadores foi que a distância focal do olho humano é de no mínimo alguns centímetros, o que faz com que as imagens projetadas pela lente apareçam borradas.
A solução foi implantar lentes de Fresnel sobre a lente de contato. Essas lentes são muito mais finas e planas do que as lentes convencionais, sendo capazes de projetar a imagem gerada pelo pixel diretamente na retina.
Eletricidade sem fios
Um melhoramento ainda a ser feito é o aumento da distância necessária para alimentar a lente de contato: a captura de WiTricity - vem aí a era da transmissão de eletricidade sem fios" target="_blank">eletricidade sem fios exige que a fonte esteja a apenas dois centímetros de distância da lente.
Os pesquisadores almejam aumentar o alcance para um metro, o que permitiria a colocação da fonte de energia na cintura ou no interior de uma mochila. Um outro grupo já conseguiu alimentar um implante cardíaco por eletricidade sem fios a uma distância de 30 centímetros.
"Nosso primeiro objetivo, porém, é incorporar alguns textos predeterminados sobre a superfície da lente", disse do Dr. Praviz.
O Dr. Babak Praviz tem uma longa lista de inovações, mas conta que sua equipe não é a única a desenvolver a tecnologia de lentes de contato biônicas.
Já existe no mercado uma lente de contato inteligente capaz de monitorar a pressão ocular, usada na prevenção do glaucoma:

• Lentes de contato inteligentes projetarão imagens na retina

Tecnologia dobra capacidade da telefonia celular sem novas torres

O novo hardware necessário poderá ser adicionado aos aparelhos atuais, garantindo compatibilidade com o sistema atual de comunicação. [Imagem: Rice University]

Full-duplex
Pesquisadores afirmam ter descoberto uma forma de dobrar a taxa de transferência das redes de telefonia celular sem a necessidade de adicionar nenhuma antena.
A nova tecnologia full-duplex  permite que equipamentos sem fios, como celulares e modems, 3G "falem" e "ouçam" simultaneamente com as torres de comunicação - e na mesma frequência.
Hoje a comunicação full-duplex das redes de telefonia celular usa duas frequências diferentes, uma para que o celular "fale" e outra para que ele "escute".
Com isto, a nova tecnologia permite economizar a metade das frequências utilizadas - na prática, a rede poderá dobrar a capacidade usando apenas as antenas já instaladas.
Sinal 10 vezes melhor
"Nossa solução exige um mínimo de hardware novo, tanto para os aparelhos móveis como para a rede. É por isso que nossos resultados chamaram a atenção de todas as empresas de telecomunicações do mundo," exagera um pouco Ashutosh Sabharwal, professor da Universidade Rice, nos Estados Unidos.
"A principal mudança necessária será o desenvolvimento de novos padrões wireless para full-duplex. Eu acredito que as pessoas poderão começar a ver isto quando as concessionárias começarem a atualizar suas redes para 4,5G ou 5G, em alguns anos," desacelera ele.
Mas os experimentos são realmente entusiasmantes: o grupo conseguiu uma qualidade de sinal 10 vezes melhor do que qualquer demonstração em tempo real feita anteriormente.
Assim, não apenas há um ganho de banda, como também a comunicação é feita de maneira confiável.
Efeito local
A comunicação full-duplex na mesma frequência foi obtida com a adição de mais uma antena ao aparelho móvel e de um circuito adicional.
Segundo os pesquisadores, esse hardware poderá ser simplesmente adicionado aos aparelhos atuais, garantindo compatibilidade com o sistema atual de comunicação.
"Nós enviamos dois sinais de tal forma que eles se cancelam mutuamente na antena de recepção, no dispositivo que ouve," explica Sabharwal. "O efeito de cancelamento é puramente local, assim o outro nó continua ouvindo o que estamos transmitindo."

Capacete high-tech para exames neurológicos

O capacete neural demonstra sem margem a dúvidas que médicos conseguem ver cores, e que nem tudo em um hospital precisa ser branco. [Imagem: IMTEK]

Não precisa ser feio
Por mais entusiasmantes que sejam as pesquisas com chips neurais e equipamentos controlados pelo pensamento, a visão de uma cabeça cheia de eletrodos e uma "cabeleira" de fios não é exatamente um quadro aprazível.
Mas quem disse que os equipamentos médicos e de pesquisas neurológicas precisam ser repulsivos?
O Dr. Jan G. Korvink, da Universidade de Freiburg, na Alemanha, também acha que não.
Por isso, ele e sua equipe projetaram o capacete acima, para a realização de imageamentos por ressonância magnética e outras pesquisas neurológicas.
O design, que acaba de ser premiado em um concurso internacional, também demonstra sem margem a dúvidas que médicos conseguem ver cores, e que nem tudo em um hospital precisa ser branco.
Malha de sensores
Além de ser bonito, o capacete permite o adensamento do número de sensores em um nível sem precedentes - até 500 -, gerando imagens de maior resolução e capturando sinais cerebrais mais sutis.
Os sensores têm o arranjo similar ao do olho de um inseto - são bobinas magnéticas pentagonais ou hexagonais, dispostas em uma estrutura com controle de fase (phased array) sobre uma placa condutora.
Essa estrutura permite que os sensores fiquem muito próximos ao crânio, garantindo um bom nível dos sinais, sem grande desconforto - a propósito, um exame de ressonância magnética dura cerca de uma hora.

Pele artificial super flexível e transparente

Os pesquisadores garantem que sua pele artificial consegue detectar deste o toque de um dedo até a pressão de um elefante equilibrando-se em uma única pata.[Imagem: Steve Fyffe/Stanford]

Sensível, transparente e flexível
Cientistas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, criaram uma das mais versáteis peles artificiais já fabricadas até hoje.
Com um projeto extremamente simples, o material poderá ser usado da área biomédica até a robótica.
O primeiro avanço está em uma flexibilidade incomparável, que permite que o material seja esticado repetidamente até o dobro do seu tamanho e retorne à dimensão original sem apresentar rugas e sem variações em seu funcionamento.
A segunda melhoria está em uma sensibilidade muito maior, capaz de detectar desde um leve toque até pesos na faixa das toneladas - os pesquisadores falam na pressão de um elefante equilibrando-se em uma única pata.
E estas duas características funcionam em conjunto, ou seja, a função de sensor funciona tanto se a pele estiver sendo esticada quanto se ela estiver sendo comprimida como uma esponja.
Finalmente, a nova pele artificial é transparente, permitindo aplicações em próteses artificiais, robótica e até em um novo tipo de tela sensível ao toque, que use materiais mais baratos e mais robustos.
Nanomolas
Darren Lipomi e seus colegas usaram nanotubos de carbono dispostos de forma a funcionarem como molas.
Os nanotubos em uma suspensão líquida são espalhados sobre uma fina camada de silicone. Durante sua pulverização, os nanotubos tendem a se aglomerar em formatos totalmente aleatórios.
Um primeiro puxão faz com que eles se alinhem no sentido do esticamento. Quando o silicone é solto, voltando à sua dimensão original, os nanotubos se contorcem, formando as "nanomolas".
O mesmo procedimento pode ser repetido em qualquer direção.
"Depois de termos feito essa espécie de pré-esticamento dos nanotubos, eles se comportam como molas e podem ser esticados sucessivas vezes, sem qualquer alteração de formato," garante a professora Zhenan Bao, coordenadora da pesquisa.
Funcionamento sensorial
As nanomolas de nanotubos dão à pele artificial a capacidade de esticamento e retorno à dimensão original sem rugas, além da condutividade elétrica.
Mas, para que possa ser chamada realmente de pele artificial, ela precisa se transformar em um sensor totalmente autocontido.
A capacidade sensorial é obtida usando duas camadas do silicone com nanotubos, orientadas para que as camadas pulverizadas de nanotubos fiquem face-a-face, separadas apenas por uma fina camada de um outro tipo de silicone, menos resistente, mas ainda mais flexível.
Essa camada interna armazena cargas elétricas de forma muito parecida com uma bateria. Quando o silicone recebe uma pressão, essa camada interna é comprimida, alterando a quantidade de carga elétrica que ela consegue armazenar.
Essa mudança é detectada pelos dois filmes de nanotubos de carbono, que funcionam como os terminais positivo e negativo de uma bateria. Basta então monitorar esses dois "terminais" para detectar a alteração de pressão.
Aplicações da pele artificial
A equipe da Dra. Bao já havia criado uma "super pele artificial", com sensibilidade superior à da pele humana.
Mas esta nova abordagem é mais simples, dispensando toda a eletrônica e a alimentação elétrica - e, além disso, tem uma capacidade sensorial muito superior.
Entre as possíveis aplicações de sua pele artificial, os pesquisadores listam telas e monitores, interfaces, células solares, bandagens, sensores biomédicos, biofeedback, dispositivos médicos implantáveis e robôs.

Robô de espuma constrói seu próprio corpo

Um robô de espuma transmorfo assume a forma de um quadrúpede. [Imagem: UPenn]

Robô transmorfo
Ele não fica bonito, e não tem nenhuma aparência high-tech.
Em compensação, como qualquer transmorfo, o robô de espuma pode assumir qualquer formato, fabricando seu próprio corpo de acordo com a tarefa que deve cumprir.
A ideia é do professor Shai Revzen, da Universidade da Pensilvânia, nos Estados Unidos.
Ele pretende que seus robôs se construam de acordo com o ambiente, o que permitirá que eles sejam enviados para lidar com situações desconhecidas, em locais desconhecidos.
É caso, segundo eles, de áreas afetadas por desastres naturais, ou de explorações interplanetárias.
Nave-mãe robótica

A "nave-mãe" libera os módulos e coordena o sistema de aspersão da espuma de uretano. [Imagem: UPenn]

O robô é inicialmente uma espécie de "nave-mãe", contendo uma série de blocos básicos, dotados de rodas e capazes de comunicarem-se uns com os outros, de modo a se movimentarem de forma sincronizada.
A nave-mãe tem também uma estação com reagentes químicos que, quando misturados, saem por um bocal na forma de uma espuma de uretano, semelhante à que se compra em lojas de materiais de construção para tapar buracos em casa.
Identificada a situação, a nave-mãe libera os blocos, orientando-os a se posicionar nas posições adequadas para dar origem à forma do corpo adequada à situação.
Em seguida, o bocal dispara a espuma, formando o corpo do robô de espuma.
Outras tarefas
O conceito é incipiente e, embora o software já seja capaz de coordenar os movimentos de cada um dos blocos para que o robô inteiro se mova, ele ainda não é autônomo.
Os pesquisadores já demonstraram o funcionamento de "corpos" em formato de quadrúpedes e cobras.
E o sistema também funciona para tarefas auxiliares, usando a espuma para escorar portas ou recobrir objetos suspeitos ou perigosos.

Aranha-robô ganha super agilidade com pernas hidráulicas

As pernas do robô-aranha têm 20 centímetros de comprimento, e são acionados pneumaticamente.[Imagem: Fraunhofer IPA]

Pernas hidraúlicas
Aranhas são muito ágeis, sendo que algumas conseguem até saltar.
Elas devem essa super capacidade graças a pernas sem músculos, que são acionadas hidraulicamente.
Pesquisadores do Instituto Fraunhofer, na Alemanha, resolveram tirar proveito dessa agilidade com vistas a explorar áreas inalcançáveis por robôs de rodas, lagartas, ou mesmo bípedes.
Para deixar o robô-aranha o mais leve possível, ele foi criado usando um processo de impressão 3-D.
Dotado de uma câmera e de equipamentos de medição, sua missão será fazer um levantamento prévio de áreas assoladas por acidentes, naturais ou não.
Robô biônico
Como uma aranha de verdade, o robô mantém quatro patas no chão durante todo o tempo, enquanto as outras quatro preparam-se para o próximo passo.
Com suas longas extremidades, a aranha-robô também pode saltar.
Isto é possível usando atuadores acionados hidraulicamente, que servem tanto como articulações, como para manter os membros móveis.
Sem músculos para esticar as pernas, as aranhas acumulam altos níveis de pressão no corpo, que é então usada para bombear líquido em seus membros. O disparo rápido do líquido faz com que suas pernas se estendam.
"Nós pegamos esse princípio de mobilidade e o aplicamos ao nosso robô biônico, controlado por computador. Suas oito pernas e seu corpo também estão equipados com atuadores por pressão, que operam por pressão para dobrar e estender seus membros artificiais," explica o engenheiro Ralf Becker, coordenador do projeto da aranha-robô.
Os componentes necessários para a locomoção, tais como a unidade de controle, válvulas e compressor, estão localizados no corpo do robô.
O corpo também pode levar vários dispositivos de medição e sensores, dependendo da aplicação que se tiver em mente.

Jipe-robô Curiosidade pronto para partir rumo a Marte

O guindaste celeste permitirá que o Curiosidade desça suavemente sobre o solo, já pronto para começar a trabalhar.[Imagem: NASA]

Disco voador terrestre
Alimentado por plutônio, do tamanho de um SUV, o robô Curiosidade está pronto para procurar sinais de vida em Marte.
E, ao chegar lá, ele não fará por menos: descerá usando um inédito guindaste espacial, encarregado de colocá-lo mais ou menos suavemente no solo.
Como é muito mais pesado do que o Spirit e o Opportunity, o novo jipe-robô, oficialmente chamado de Laboratório Científico de Marte - MSL (Mars Science Laboratory) - não poderá usar os colchões de ar saltitantes usados anteriormente.
Qualquer marciano que o avistasse chegando ao planeta reconheceria imediatamente o primeiro disco voador terrestre: ao chegar ao planeta, o jipe-robô estará envolvido em um escudo de calor com um desenho caprichosamente lembrando um disco voador.
Guindaste celeste
Já bem mais lento, na atmosfera, a cerca de 10 quilômetros de altitude, as duas metades do disco serão ejetadas e os pára-quedas se abrirão.
Mais um pouco de descida e os pára-quedas serão cortados automaticamente, entrando então em ação o "guindaste celeste" (Sky Crane), que acionará seus retrofoguetes, reduzindo a velocidade da sonda a meros 3 quilômetros por hora.
Mais uma etapa e, a cerca de 20 metros de altitude, o conjunto finalmente se estabilizará em velocidade zero, quando o jipe-robô Curiosidade começará a ser descido suavemente por cabos de aço, até tocar o solo.
Quando o guindaste celeste sentir que o robô está firme no solo, os cabos serão cortados, e a estrutura acionará seus foguetes para se distanciar do robô o máximo possível, caindo no solo quando seu combustível acabar.
Todo este complexo mecanismo funcionando como planejado, começará uma nova etapa na busca por sinais de vida em Marte, presente ou passada.
E a NASA terá testado um novo sistema de aterragem que poderá ser usado em missões ainda maiores e, sobretudo, para a coleta de amostras em outros planetas, luas e asteroides.

Por ser alimentado por energia atômica, o robô Curiosidade terá muito maior autonomia e liberdade de movimentos do que os robôs marcianos anteriores. [Imagem: NASA]

Robô atômico
Por ser alimentado por energia atômica, o robô Curiosidade terá muito maior autonomia e liberdade de movimentos do que os robôs marcianos anteriores.
Ele poderá explorar Marte 24 horas por dia, sem precisar diminuir o ritmo durante o inverno, que afeta a geração de energia pelos painéis solares dos outros robôs.
O trabalho começará pela cratera Gale, o local de pouso do Curiosidade.
A cratera Gale tem 154 km de diâmetro e uma característica inusitada: uma montanha, com quase 5,5 km de altitude, localizada quase no seu centro.
Essa montanha é formada por um material estratificado, semelhante às rochas sedimentares da Terra, provavelmente gerado por uma longa sequência de deposições geológicas.
A parte da cratera onde o Curiosidade irá pousar tem uma formação parecida com o leito seco de um rio, mostrando materiais com características de terem sido depositados por água corrente.
As camadas na base da montanha contêm argilas e sulfatos, dois materiais que se formam na presença de água.
Braço robótico e canhão a laser
O enorme jipe-robô também será o primeiro a portar um canhão a laser - não para destruir marcianos perigosos, mas para "fritar" as rochas, enquanto diversos outros instrumentos analisam a fumaça para descobrir do que elas são constituídas.
O canhão a laser do robô marciano é capaz de vaporizar rochas a uma distância de até 7 metros, evitando deslocamentos necessários e diminuindo o risco do atolamento que vitimou o robô Spirit.
Os cientistas já não têm dúvidas de que Marte teve água corrente durante sua história.
Agora eles querem responder perguntas mais específicas e mais detalhadas sobre a água marciana, incluindo quando, por quanto tempo, e até qual era o pH dessa água.
Seu braço robótico maior e mais forte também irá além da raspagem feita nas rochas pelos seus antecessores: ele será capaz de coletar amostras de até cinco centímetros de profundidade e trazê-las para o seu interior, onde as amostras serão estudadas em detalhes.
Se o lançamento for feito, como previsto, neste sábado, dia 26 de Novembro, o Curiosidade chegará em Marte em Dezembro de 2012. A janela para o lançamento vai até 18 de Dezembro.
A missão inicial do jipe-robô durará um ano marciano, ou 23 meses terrestres, mas sua "usina atômica" tem potência para alimentá-lo por muito mais tempo.

Inseto ciborgue terá gerador de energia e mochila

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/11/2011

O movimento das asas do inseto pode gerar eletricidade suficiente para alimentar pequenos dispositivos, incluindo câmera, microfone e um sensor de gás.[Imagem: Foto de Erkan Aktakka/SIT]

Inseto robô
Equipes de resgate humanas poderão ser precedidas por "batedores" robóticos em áreas de acidentes.
Esta é a proposta de pesquisadores da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.
Segundo eles, as equipes de pronto-atendimento poderão ser substituídas por robôs voadores, mais especificamente, por insetos ciborgues.
Para que isso seja possível, Khalil Najafi e Erkan Aktakka estão desenvolvendo formas de fazer com que os próprios insetos gerem a eletricidade necessária para alimentar os circuitos eletrônicos que eles deverão carregar.
"Com a colheita de energia, nós poderemos alimentar câmeras, microfones e outros sensores, além de equipamentos de comunicação, que o inseto poderá levar a bordo de uma pequena mochila," diz Najafi.
Devidamente equipados, eles poderão ser postos para sobrevoar as áreas de acidente, fazendo levantamentos iniciais para auxiliar as equipes de resgate.

Este é o primeiro exemplar do besouro ciborgue, por enquanto apenas com os aparatos de geração de energia. [Imagem: Aktakka et al.]

Gerador piezoelétrico
Haverá também uma bateria, mas a ideia é converter o calor do corpo do inseto e os seus movimentos em eletricidade, usando materiais piezoelétricos e termoelétricos.
Os dois pesquisadores desenvolveram um nanogerador piezoelétrico em formato espiral, o que o torna capaz de maximizar a potência gerada por área.
Embora ainda não tenha sido testado, as asas poderão ainda ser recobertas com células solares flexíveis, aumentando a geração de energia quando o inseto resolver descansar.
Como a abordagem é bem menos frankensteiniana do que implantar um chip no cérebro de uma mariposa, não deverá ser difícil obter anuência dos órgãos de proteção aos animais.
Controlar o voo dos insetos também não parece ser um problema, o que já foi feito por uma equipe da Universidade de Berkeley:

• Inseto tem voo controlado por eletrodos implantados no cérebro

Robôs partem em jornada épica através do Oceano Pacífico

 Os quatro robôs vão aproveitar a viagem para coletar dados sobre a composição e a qualidade da água do mar.

Movimento autônomo
Quatro robôs marítimos foram lançados para uma jornada épica de 66.000 quilômetros através do Oceano Pacífico.
O objetivo é quebrar o recorde de maior distância já percorrida no mar por embarcações não-tripuladas.
Os robôs conseguem se mover de forma ativa graças à interação entre as duas metades do veículo autônomo.
A metade superior do robô tem o formato de uma prancha de surf e é ligada por um cabo a uma parte menor, que fica submersa, e é dotada de uma série de aletas e uma quilha.
O movimento de subir e descer as ondas, feito pela parte superior, é transmitido pelo cabo até a parte inferior, movimentando as aletas e, por decorrência, o robô.
Robôs de superfície
Criados pela empresa norte-americana Liquid Robotics, os quatro robôs vão aproveitar a viagem para coletar dados sobre a composição e a qualidade da água do mar.
A viagem deve durar cerca de 300 dias, e foi planejada para inspirar pesquisadores a estudar a saúde dos oceanos - e, eventualmente, comprar os robôs da empresa.
Já existem robôs submarinos monitorando todos os oceanos da Terra, praticamente todos eles com capacidade para mergulhar, coletando dados de várias profundidades, voltando à superfície para transmitir as informações via satélite.
O novo conceito apresenta um robô marinho, mas não subaquático, uma vez que sua capacidade de coletar dados está restrita à superfície do oceano.

A parte "surfante" transmite movimento para as aletas na parte submersa, que impulsionam o robô. [Imagem: Liquid Robotics]

Oceano de dados
Lançados da baía de São Francisco, na Califórnia, na última quinta-feira (17), eles viajarão juntos até o Havaí. Daí eles formarão duas duplas, uma em direção à Austrália, e outra rumo ao Japão.
Os sensores e toda a parte eletrônica dos robôs são alimentados por painéis solares instalados sobre a parte flutuante.
Durante a viagem, os quatro coletarão dados a cada 10 minutos, incluindo salinidade, temperatura, fluorescência e oxigênio dissolvido na água, além de dados sobre o clima.
A empresa afirma que irá disponibilizar os dados para quem demonstrar interesse, e aceita sugestões sobre o que fazer com tantas informações.