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Pele eletronica flexivel monitora saude



Pele eletrônica totalmente flexível
Os voluntários usaram os dispositivos nos braços, pescoço, testa, bocheca e queixo, todas áreas que exigiram bastante da flexibilidade do material. [Imagem: John A.Rogers]
Eletrônica epidérmica
Ela é fina, flexível e pode ser aplicada à pele como se fosse um adesivo.
Assim é a nova pele eletrônica criada pela equipe do Dr. John Rogers, um pioneiro no campo daeletrônica flexível.
O nome técnico da pele eletrônica é sistema eletrônico epidérmico.
O circuito eletrônico, aplicado sobre a pele, monitora o ritmo cardíaco e outros sinais vitais, sem a necessidade dos eletrodos e dos pesados aparelhos usados hoje pelos pacientes.
As possibilidades de aplicação, contudo, vão além: a pele eletrônica pode ser usada como um curativo eletrônico para acelerar a cicatrização e para o tratamento de problemas de pele, além de servir comopele artificial para robôs e para próteses biônicas, como pernas e braços artificiais.
Além do diagnóstico médico, os circuitos eletrônicos incorporados na pele eletrônica podem ser usados para sensoriamento, comunicações e até interfaces homem-máquina, o que amplia suas possibilidades de uso.
Circuitos flexíveis
Os pesquisadores demonstraram uma infinidade de circuitos eletrônicos funcionais, incluindo sensores, LEDs, transistores, capacitores de radiofrequência, antenas, bobinas condutoras e até células solares.
Os circuitos são montados sobre uma fina camada de plástico solúvel em água, que é aplicado à pele como se fosse um adesivo. Como o plástico é transparente, apenas o circuito fica visível.
Pele eletrônica totalmente flexível
Os circuitos são montados sobre uma fina camada de plástico solúvel em água, que é aplicado à pele como se fosse um adesivo. Como o plástico é transparente, apenas o circuito fica visível. [Imagem: John A.Rogers]
Quando aplicada sobre a pele humana, a pele eletrônica dispensa até mesmo os adesivos, grudando por atração, graças às forças de van der Waals. Ainda assim, ela se adapta completamente à pele, não se mexendo durante o uso normal - como se fosse uma tatuagem temporária.
Os testes mostraram que a pele eletrônica funciona por até 24 horas sem causar qualquer irritação. Os voluntários usaram os dispositivos nos braços, pescoço, testa, bochecha e queixo, todas áreas que exigiram bastante da flexibilidade do material.
As medições da atividade elétrica produzida pelos músculos e pelo coração foram as mesmas obtidas com os aparelhos médicos atuais - os voluntários usaram esses aparelhos e a pele eletrônica simultaneamente.
Fronteira entre eletrônica e biologia
A camada ativa da pele artificial - a parte eletrônica propriamente dita - é mais fina do que um fio de cabelo humano, contendo todos os componentes eletrônicos, metálicos e bateria, o que permitiu a construção de sensores, fontes de alimentação e LEDs.
"Nós estamos borrando a fronteira entre eletrônica e biologia. Todos os eletrônicos atuais são duros e rígidos. A biologia é macia, elástica. São dois mundos muito diferentes. Nossa pele eletrônica pode de fato integrar esses dois mundos," diz Yonggang Huang, principal autor da pesquisa.
O próximo passo, no qual os pesquisadores já estão trabalhando, será integrar os diversos circuitos para que eles funcionem como um sistema, em vez de aparelhos isolados, e adicionar a capacidade de comunicação wi-fi para facilitar o controle dos aparelhos e a recepção dos dados coletados.

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Circuitos supercondutores sao escritos com "caneta" de raios X



Circuitos supercondutores são escritos com feixe de raios X
O feixe preciso de raios X pode ser usado como se fosse uma caneta, para escrever os padrões supercondutores em duas dimensões. [Imagem: Pocia et al./Nature Materials]
Quarta revolução industrial
impressão 3D está avançando tanto que já se fala em uma quarta revolução industrial, quando os produtos não serão exatamente fabricados - eles serão impressos.
Também chamada de prototipagem rápida oufabricação aditiva, a técnica já é responsável pela fabricação de aviões,chocolates, e peçasmetálicas, de cerâmica, devidro e até de gelo.
E a mais recente novidade na área é ainda mais impressionante.
Cientistas britânicos e italianos desenvolveram uma técnica para desenhar diretamente padrões supercondutores. A diferença é que, em vez de usarem umacaneta eletrônica ou umaimpressora 3D, eles usaram um feixe de raios X.
Caneta de raios X
A possibilidade de criar e controlar minúsculas estruturas supercondutoras pode impactar inúmeras áreas, incluindo a capacidade para o desenvolvimento de uma nova geração de equipamentos eletrônicos e uma nova arquitetura de processadores.
supercondutividade é um estado especial onde um material conduz eletricidade sem resistência, o que significa, sem desperdício de energia e sem geração de calor.
Os cientistas conseguiram manipular regiões de supercondutores de alta temperatura em um material composto por oxigênio, cobre e pelo elemento de terras raras lantânio.
A projeção de raios X causa um reposicionamento dos átomos de oxigênio no material, resultando na supercondutividade de alta temperatura, do tipo originalmente descoberto há mais de 25 anos.
A seguir, um feixe preciso de raios X pode ser usado como se fosse uma caneta, para escrever os padrões supercondutores em duas dimensões.
Os cientistas desenvolveram até mesmo uma "borracha" para seus fios supercondutores, que podem ser apagados com um tratamento de calor.
Circuitos supercondutores são escritos com feixe de raios X
No futuro, feixes de raios X poderão ser usados para escrever circuitos lógicos supercondutores diretamente. Aqui, as linhas sólidas indicam as conexões elétricas, enquanto os semicírculos indicam junções supercondutoras, cujos estados são indicados pelas setas. [Imagem: UCL]
Novo paradigma na computação
Além de criar circuitos simples, como bobinas e resistores, a técnica permite também a criação do super componente eletrônico memristor, que se acredita ser a chave para a construção de computadores cognitivos, que usem sinapses artificiais, em vez de transistores e porta lógicas.
"É incrível que, com alguns poucos passos simples, nós agora podemos adicionar 'inteligência' supercondutora diretamente para um material formado praticamente apenas com elementos comuns, como cobre e oxigênio," disse o Dr. Antonio Bianconi, da universidade italiana de Sapienza.
"Esta pode ser a chave para a solução doproblema do caixeiro-viajante, um dos maiores desafios da computação. Nós queremos criar computadores sob demanda para resolver esse problema, com aplicações da genética até a logística. Uma descoberta como essa significa que uma mudança de paradigma na tecnologia da computação está um pouco mais próxima," comemora o Dr. Gabriel Aeppli, da Universidade College London.
Possibilidades na prática
A técnica usa apenas raios X e o próprio composto supercondutor, que é quimicamente simples, dispensando todos os agressivos químicos empregados hoje pela indústria de semicondutores.
Os circuitos podem ser tão finos quanto um fio de cabelo humano, e os cientistas acreditam poderem usá-los para projetar circuitos computacionais de uma forma totalmente nova.
E mais: segundo os cientistas, a técnica tem largas possibilidades de aplicação, uma vez que ela poderá ser aplicada a compostos químicos similares contendo oxigênio e átomos metálicos - isso inclui desde catalisadores até células a combustível.
Antes disso, porém, os cientistas terão que demonstrar o funcionamento dos seus componentes supercondutores ativos em circuitos reais. E, ainda que se chamem supercondutores de alta temperatura, seu funcionamento exige aparatos criogênicos, muito abaixo da temperatura ambiente.

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Sapatos usam nova tecnica para gerar energia para aparelhos portáteis



Sapatos ganham nova técnica de geração de energia
São cerca de 20 watts de potência gerados pelo dispositivo instalado nos sapatos de um homem adulto, durante uma caminhada em ritmo normal. [Imagem: Krupenkin/Taylor]
Sapatos energéticos
Há poucos dias, pesquisadores apresentaram um sapato-gerador, capaz de produzir energia usandomúsculos artificiais.
O Dr. Tom Krupenkin e seu colega J. Ashley Taylor, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, também estão de olho nos sapatos, mas adotaram uma técnica diferente.
Krupenkin e Taylor trabalham há bastante tempo com a manipulação de gotas de líquido em nanoescala, o que os levou a desenvolver um material anti-congelante e outro capaz de repelir virtualmente qualquer líquido.
Em outra linha, pesquisadores vêm trabalhando há bastante tempo com um fenômeno chamado eletroumectação, a capacidade de controlar eletricamente como os líquidos interagem com superfícies sólidas, o que tem rendido bons frutos na área de papel eletrônico e telas flexíveis.
O que os dois pesquisadores fizeram foi inverter esse processo, criando a "eletroumectação reversa".
Eletroumectação reversa
Em vez de usar a eletricidade para a manipulação das gotas, como na eletroumectação, os dois cientistas estão usando as gotas para gerar eletricidade.
A energia mecânica é convertida em energia elétrica usando um dispositivo microfluídico - fluidos circulando no interior de microcanais.
As microgotas no interior do dispositivo interagem com um substrato feito com múltiplas camadas nanométricas de um material dielétrico, gerando uma carga eletrostática.
Sapatos ganham nova técnica de geração de energia
A energia mecânica é convertida em energia elétrica usando um dispositivo microfluídico - fluidos circulando no interior de microcanais. [Imagem: Krupenkin/Taylor]
"Em sua essência, o processo de eletroumectação reversa é conceitualmente simples. A gota e os eletrodos são conectados a um circuito elétrico externo que fornece uma tensão de polarização constante entre a gota e o eletrodo.
"O acionamento mecânico externo é usado para mover a gota de forma a forçar uma diminuição da sua sobreposição com o eletrodo revestido com o filme dielétrico. Isto resulta na diminuição da carga total que pode ser mantida na interface líquido-sólido da gota.
"A carga elétrica excessiva, então, flui de volta através do circuito elétrico que conecta a gota e o eletrodo, gerando uma corrente elétrica que pode ser utilizada para alimentar uma carga externa," explicam os pesquisadores em seu artigo.
Colheita de alta densidade
A grande vantagem dessa abordagem é a alta densidade energética alcançada, de até 103 W m-2.
Isso se traduz em cerca de 20 watts de potência gerados pelo dispositivo instalado nos sapatos de um homem adulto, durante uma caminhada em ritmo normal.
Esta é a primeira solução no campo da chamada colheita de energia que oferece potência nessa faixa.
Embora já existam diversos sensores e equipamentos menores sendo alimentados por micro e nano-geradores, há uma demanda crescente por um dispositivo capaz de alimentar aparelhos maiores, incluindo o recarregamento de baterias de tablets e netbooks.
Krupenkin e Taylor estão entusiasmados com os resultados obtidos, já tendo fundado sua própria empresa, a InStep NanoPower, para tentar comercializar a tecnologia.
O maior desafio agora é encontrar uma forma prática de ligar os sapatos aos aparelhos a serem alimentados ou recarregados.

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Uma nova forma de armazenar o calor do Sol



Uma nova forma de armazenar o calor do Sol
Nanotubos de carbono são combinados com um composto chamado azobenzeno para criar um sistema que captura e armazena o calor do Sol. [Imagem: Grossman/Kolpak]
Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), anunciaram o desenvolvimento de uma tecnologia que usa nanotubos de carbono para armazenar a energia solar "indefinidamente", de forma química.
Este é um objetivo longamente perseguido pelos cientistas, uma vez que a energia solar poderá ser captada e armazenada para uso quando o Sol não estiver brilhando.
O armazenamento em baterias não é viável em larga escala, devido aos elevados custos e à capacidade limitada das baterias atuais.
Armazenamento termoquímico
Jeffrey Grossman e Alexie Kolpak partiram então para o armazenamento do calor captado do Sol de forma química - além de não apresentar um "limite de carregamento", como as baterias elétricas, ao contrário dessas, o material químico não se descarrega ao longo do tempo.
O problema com essa abordagem é que, até agora, os compostos químicos usados para converter a energia solar em energia química e armazená-la degradam-se depois de alguns poucos ciclos de carga e descarga, ou usam o raro e caro metal rutênio. E, ainda assim, não são nada eficientes.
Os dois pesquisadores criaram uma solução alternativa usando nanotubos de carbono, combinados com um composto chamado azobenzeno.
As moléculas resultantes, sintetizadas dentro de nanomoldes para dar-lhes formato e ajustar sua estrutura física, "ganha novas propriedades que não estão presentes nos materiais separados," afirmam os pesquisadores.
Bateria de calor recarregável
O armazenamento termoquímico da energia solar utiliza uma molécula cuja estrutura se altera quando exposta à luz do Sol, podendo permanecer estável nessa nova estrutura de forma praticamente indefinida.
Uma nova forma de armazenar o calor do Sol
Esquema de funcionamento do sistema de armazenamento de calor do Sol na forma termoquímica. [Imagem: Kolpak/NanoLetters]
Quando a energia é necessária, a molécula é forçada a voltar ao seu estado natural, seja por um catalisador, uma alteração de temperatura ou mesmo um disparo de luz. Ao retornar à sua estrutura anterior, a energia armazenada é liberada na forma de calor.
Ou seja, os pesquisadores criaram uma bateria de calor recarregável, combinando a captura da energia e seu armazenamento em um mesmo material.
Densidade energética
O novo material não apenas é muito mais barato - ao substituir o rutênio por carbono - como também é muito mais eficiente no armazenamento de energia por volume, mostrando-se 10.000 vezes mais eficiente do que os materiais desenvolvidos até agora.
Isso faz com que o armazenamento termoquímico atinja uma densidade energética similar à das baterias de íons de lítio.
Ainda assim, o material não é eficiente para qualquer uso.
O processo parece promissor para aplicações onde o calor é necessário diretamente, uma vez que, para a geração de eletricidade, seria necessário o uso de outro processo de conversão, usando materiais termoelétricos ou produzindo vapor para acionar um gerador.
Isso diminuiria bastante a eficiência geral do sistema.

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Flexoeletricidade: cristal sintético é produzido para gerar energia




Efeito flexoelétrico é produzido em filme fino de cristal
A posição de um microscópio de força atômica é controlada por um "motor" piezoelétrico. Mas os dispositivos flexoelétricos poderão ser ainda mais importantes no posicionamento em nanoescala agora que os cientistas descobriram como fabricá-los com precisão. [Imagem: Wikimedia Commons]
Flexibilidade incorporada
Alguns materiais produzem um campo elétrico quando você os dobra - um fenômeno chamado efeito flexoelétrico.
Mas esse efeito era pequeno demais para que se pensasse em aplicações tecnológicas para ele.
Agora, uma equipe coreana descobriu como gerar um grande efeito flexoelétrico a partir de uma fina película fabricada com uma "flexibilidade incorporada".
Eles também descobriram como variar o grau dessa capacidade de flexão e, portanto, a força do campo elétrico gerado.
O efeito pode ser surpreendentemente forte, o bastante para ser útil em sensores e atuadores em nanoescala, como os necessários para movimentar MEMSmicro e nano robôs.
Efeito piezoelétrico
O efeito flexoelétrico é o primo mais novo do já bem conhecido efeito piezoelétrico, em que determinados sólidos desenvolvem um campo elétrico interno quando são comprimidos ou esticados.
O fenômeno tem-se mostrado útil em inúmeros dispositivos, de microscópios eletrônicos de tunelamento e nanogeradoresa isqueiros e acendedores de fogão.
Mas ele só ocorre em 20 das 32 classes de simetria de cristais que os cientistas usam para classificar os materiais sólidos.
Materiais que geram um campo elétrico ao serem dobrados, por outro lado, podem ter qualquer classe de simetria.
Efeito flexoelétrico
Flexionar um cristal estica cada uma das suas camadas atômicas em uma intensidade ligeiramente diferente, sendo a camada externa da superfície curvada a que mais se estica.
Esse "gradiente de tensão" pode movimentar alguns íons no cristal o suficiente para gerar um campo elétrico.
O efeito tem sido observado em materiais flexíveis, como os cristais líquidos, ografeno e até mesmo no cabelo, mas nunca forte o suficiente em um sólido comum para ser útil.
Em vez de começar com um material flexível e dobrá-lo, Tae Won Noh e seus colegas da Universidade Nacional de Seul, na Coreia, construíram o gradiente de pressão diretamente em seu cristal.
A equipe cresceu filmes finos de óxido de manganês e hólmio (HoMnO3), um material que é ferroelétrico, o que significa que ele pode manter um campo elétrico permanente, assim como um material ferromagnético mantém um campo magnético.
Efeito flexoelétrico é produzido em filme fino de cristal
Os átomos de cada camada sucessiva, que se condensaram a partir do vapor, ficaram ligeiramente mais próximos uns dos outros do que a camada abaixo. [Imagem: Lee et al./PRL]
Configurando o material
A forma padrão para construir um gradiente de tensão em um filme é fazê-lo crescer camada por camada sobre uma superfície, com os átomos espaçados de forma ligeiramente diferente do cristal "nativo", sobre o qual o material está sendo crescido.
A equipe usou uma superfície de safira, cujo espaçamento atômico é 3,5 por cento maior do que no HoMnO3. Os átomos de cada camada sucessiva, que se condensaram a partir do vapor, ficaram ligeiramente mais próximos uns dos outros do que a camada abaixo, mas esse "relaxamento" em relação ao espaçamento natural variou drasticamente, dependendo da quantidade de oxigênio presente na câmara.
Com baixo teor de oxigênio, o filme formou-se com muitos pontos sem esse elemento, o que reduziu sua capacidade de "apertar" seu espaçamento atômico com a crescente espessura do filme. Assim, o espaçamento da camada superior foi muito maior do que nos filmes gerados com alto teor de oxigênio.
Usando difração de raios X, a equipe detectou gradientes de tensão 10 milhões de vezes maiores do que já havia sido detectado em tiras macroscópicas de materiais semelhantes. Este gradiente de pressão gigantesco produziu um grande campo elétrico através do efeito flexoelétrico.
Normalmente, o campo elétrico dentro de um material ferroelétrico não é uniforme - o material se divide em zonas, cada uma com um campo em uma direção específica.
A equipe capturou imagens destes domínios, que mostraram que o efeito flexoelétrico era forte o suficiente em altas temperaturas, nas amostras com alto teor de oxigênio, para gerar um único domínio no filme.
Mas filmes cultivados em ambiente mais pobre de oxigênio - portanto, com menores gradientes de tensão - apresentaram um efeito menor sobre os domínios e outras propriedades ferroelétricas. Assim, controlar o nível de oxigênio, é a chave para "ajustar" as propriedades do material.
"Você pode usar este campo elétrico para controlar as propriedades físicas do seu sistema", diz Noh. "Ninguém tinha usado o efeito flexoelétrico para controlar esses tipos de propriedades."
Flexoeletricidade
Noh afirma que filmes tensionáveis já existem há décadas, mas ninguém havia prestado atenção no seu efeito flexoelétrico: "Nós estamos dizendo a quem trabalha na área: 'Olhe para eles. Prestem atenção nessas propriedades'."
O principal resultado é que as condições atmosféricas durante o crescimento dos filmes afetam sua flexoeletricidade, comenta Gustau Catalan, do Centro de Pesquisas em Nanociência e Nanotecnologia da Espanha.
"A flexoeletricidade pode, portanto, ser controlada por meio de uma escolha cuidadosa das condições de crescimento, permitindo o ajuste de uma propriedade física importante," diz ele.
Noh afirma que a expectativa é que a piezoeletricidade seja importante nos futuros motores em nanoescala e em memórias para computador. Igualmente, nas magnitudes agora alcançadas, os filmes flexoelétricos também poderão ser importante nesses dispositivos.

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Laser imprime depósito de energia



Laser imprime depósito de energia
O "depósito de energia", o supercapacitor, pode adicionalmente receber um eletrólito externo, o que eleva sua capacidade. [Imagem: Gao et al./Nature]
Pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica para criar supercapacitoresescrevendo com um laser em uma folha flexível de grafite.
Imprimindo capacitores
Supercapacitores são dispositivos de armazenamento de energia elétrica capazes de liberar uma grande quantidade de energia em um curto período de tempo, ao contrário das baterias, que liberam sua energia lentamente.
Hoje, sua construção exige que dois eletrodos condutores sejam separados por um material isolante, que contém o eletrólito.
Mas a equipe do Dr. Pulickel Ajayan descobriu como fazer isso usando apenas uma folha de óxido de grafite e um raio laser, dispensando qualquer processo de montagem.
Os cientistas já sabiam que o calor de um laser pode converter o óxido de grafite, que é isolante, em óxido de grafite reduzido, que é um condutor.
O que ninguém havia pensado até agora era em usar o laser para "desenhar" o supercapacitor diretamente em uma folha de óxido de grafite, criando os componentes de óxido de grafite reduzido em um único passo.
Condutor iônico
Eventualmente alguém tenha pensado nisso, mas não tenha descoberto que o óxido de grafite, quando hidratado, pode aprisionar íons e funcionar tanto como um eletrólito sólido quanto como uma camada separadora isolante.
"Isto é muito fácil de fazer, já que o óxido de grafite absorve a água como uma esponja, e consegue assimilar até 16% do seu peso," explica Wei Gao, principal autor da pesquisa.
"A descoberta fundamental aqui é que o óxido de grafite, quando contém água, funciona como um condutor iônico," complementa o Dr. Ajayan.
Isto permite que o supercapacitor seja inteiramente construído em um único passo, usando o laser para escrever o componente sobre uma folha de óxido de grafite hidratado.
O "depósito de energia" pode adicionalmente receber um eletrólito externo, o que eleva sua capacidade.
Vantagens e desvantagens
Um supercapacitor tem várias vantagens em relação a uma bateria, incluindo ciclos de carga/descarga virtualmente infinitos, baixa perda elétrica e grande capacidade de armazenamento.
Mas tem também uma grande deficiência: sua energia é liberada praticamente de uma só vez, o que o torna inadequado para alimentar equipamentos que devem funcionar por longos períodos.

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Menor bateria de lítio do mundo é um único nanofio



Menor bateria de lítio do mundo é um nanofio
As dimensões minúsculas são suficientes para tirar o título de menor bateria do mundo da versão construída há menos de um ano por pesquisadores dos Laboratórios Sandia. [Imagem: Ajayan Lab/Rice University]
Pesquisadores conseguiram miniaturizar uma bateria de íons de lítio ao que parece ser seu limite final.
Em conjunto com células solares ou sistemas de colheita de energia - as vibrações do ambiente, por exemplo - uma bateria recarregável amplia as possibilidades de uso das redes de sensores, equipamentos nanoeletrônicos e mesmo das atuais etiquetas RFID.
Menor bateria do mundo
Pulickel Ajayan e seus colegas da Universidade Rice, nos Estados Unidos, já haviam construído uma nanobateria 3D, feita com vários nanofios superpostos.
Agora eles levaram o conceito ao limite e demonstraram que é possível construir uma nanobateria de lítio em um único nanofio.
Os pesquisadores afirmam não ver como uma bateria possa ficar menor do que um nanofio e continuar totalmente funcional sem depender de aparatos externos. Ou seja, para eles, esta seria não apenas a menor bateria do mundo, como também a menor bateria de lítio que se pode construir.
Nanofio recarregável
A nanobateria é, a rigor, um dispositivo híbrido, uma mistura de bateria esupercapacitor.
Os cientistas construíram duas versões dela.
A primeira é um sanduíche formado por um anodo de níquel/estanho, um eletrólito de óxido de polietileno (PEO), e um catodo de polianilina.
Esse protótipo foi construído para provar que os íons de lítio movem-se de forma eficiente do anodo até o eletrólito e, em seguida, para o catodo.
O catodo é uma espécie de supercapacitor, que armazena os íons e dá ao dispositivo a capacidade de carga e descarga rápida.
A segunda versão coloca todos esses recursos em um único nanofio, medindo cerca de 150 nanômetros de diâmetro.
Os pesquisadores construíram milhares dessas nanobaterias em conjuntos cujas dimensões chegam à casa dos centímetros.
Ciclos de carga e recarga
Os testes foram feitos em conjuntos das baterias de nanofios medindo 50 micrômetros de comprimento.
Isto é suficiente para tirar o título de menor bateria do mundo da versão construída há menos de um ano por pesquisadores dos Laboratórios Sandia, também baseada em nanofios, mas que depende de um catodo externo para funcionar.
O protótipo ainda não é muito robusto, suportando apenas 20 ciclos de carga e recarga. É nisso que o grupo planeja trabalhar agora.
"Há muito a ser feito para otimizar esses dispositivos em termos de desempenho," afirmou Sanketh Gowda, que fez os experimentos. "A otimização do polímero separador e sua espessura, além do uso de eletrodos diferentes, poderá levar a novos melhoramentos."

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IBM bate recorde de acesso a dados


A IBM bateu todos os recordes de acesso a grandes conjuntos de dados.

O sistema leu 10 bilhões de arquivos em um único sistema em apenas 43 minutos.
O recorde anterior era de 1 bilhão de arquivos em 3 horas.
Sistema de arquivos paralelo
A solução é proprietária da IBM, um sistema de arquivos de acesso paralelo chamado GPFS (General Parallel File System ).
O recorde foi alcançado em um cluster de 10 computadores dotados de processadores de oito núcleos e drives de armazenamento de estado sólido - em substituição aos discos rígidos - com uma capacidade de 6,8 terabytes.
O algoritmo do GPFS permite a utilização plena de todos os núcleos dos processadores, em todas as máquinas, em todas as fases da tarefa - leitura dos dados, classificação e avaliação de regras.
Os aplicativos mantêm de forma sustentada - e não apenas picos - centenas de milhões de operações de entrada e saída de dados, enquanto o GPFS continuamente identifica, seleciona e classifica o conjunto correto de arquivos entre os 10 bilhões acessáveis no sistema.
Armazenamento unificado
A escala de crescimento obtida - um fator de 37 - aponta para a possibilidade de unificação dos ambientes de dados em uma única plataforma, em vez de sua distribuição por diversos sistemas, que precisam ser gerenciados separadamente.
Além do aumento na velocidade de acesso, o crescimento também aponta para a redução de custos no armazenamento de dados, evitando a aquisição de um número crescente de equipamentos.
Esse sistema de arquivos foi projetado para aplicações que exigem alta velocidade de acesso a grandes volumes de dados.
Entre essas aplicações estão mineração de dados, para determinar os comportamentos de compra de clientes, processamento de dados sísmicos, gestão de risco e análise financeira, modelagem do tempo e pesquisas científicas.
Novos negócios
As empresas estão continuamente sob pressão para transformar rapidamente seus dados em insights para novos e melhores negócios, mas não é nem simples e nem barato lidar com tantos dados.
Conforme surgem novas aplicações para a tecnologia da informação, do sistema financeiro aos serviços de saúde, os sistemas tradicionais de gerenciamento de dados precisam de aumentos contínuos em sua capacidade, velocidade e segurança.
Estima-se que o repositório de dados digitais em todo o mundo tenha crescido 47% no ano passado.

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Internet permite cálculo da inflação em tempo real



Internet permite cálculo da inflação em tempo real
Ajustando um programa de pesquisa de preços pela internet, similar ao usado por sites de cotação, os pesquisadores já estão monitorando 5 milhões de itens de consumo a cada dia - em 70 países diferentes.[Imagem: MIT]
Dois cientistas do MIT, nos Estados Unidos, acreditam ter encontrado mais uma utilidade para a internet: medir a inflação em tempo real.
Um bilhão de preços
Manipulações à parte, o fato é que medir a inflação é um trabalho difícil, que emprega centenas de pessoas pesquisando preços em milhares de lugares diferentes.
Segundo Roberto Rigobon e Alberto Cavallo, isto pode ser feito muito mais facilmente, e com maior precisão, usando a internet. Para isso eles criaram o "Projeto Um Bilhão de Preços".
Ajustando um programa de pesquisa de preços pela internet, similar ao usado por sites de cotação, os pesquisadores já estão monitorando 5 milhões de itens de consumo a cada dia - em 70 países diferentes.
O projeto começou coletando preços de supermercados. A seguir foram incluídos produtos eletrônicos, roupas e móveis. Agora a lista de itens pesquisados é enorme, incluindo inclusive imóveis.
Índice de inflação da internet
A aferição do "índice de inflação da internet" está sendo feito por meio de comparações com os índices oficiais, e os resultados se mostraram muito próximos e de forma consistente, ao longo dos três últimos anos.
"A tentação é dizer que isto está se tornando um substituto para o Índice de Preços ao Consumidor," diz Cavallo. "Mas nós preferimos pensar nele como uma abordagem complementar."
Segundo o pesquisador, o governo está fazendo um bom trabalho na medição da inflação, mas o Projeto Bilhão de Preços pode revelar tendências inflacionárias mais rapidamente, abranger uma amostra de produtos maior e tornar os resultados disponíveis mais prontamente - em tempo real.
Manipulação da inflação
Cavallo, que é argentino, contou que a inspiração para a criação do projeto veio da manipulação que o governo do seu país fez com os índices de inflação nacionais, para fazer parecer que a inflação não era tão alta quanto era na realidade.
"As pessoas iam ao supermercado e viam que a inflação era muito mais alta do que o que o governo estava dizendo," conta ele. "Eu pensei que devia haver uma forma melhor de fazer isso."
Se o projeto for adotado de forma mais ampla, poderá ser o fim da capacidade dos governos de manipularem os índices, algo bastante comum em vários períodos da também na história do Brasil.
Mas há outros benefícios: "Um dos grandes benefícios que um projeto como este oferece é que você pode capturar uma dinâmica de maior frequência, que pode ser mascarada nos dados mensais", diz Neiman Brent, professor de Economia na Universidade de Chicago, que não está envolvido no projeto.
Brent acrescenta que a iniciativa se aplica à pesquisa sobre os preços em geral e não apenas aos itens que compõem a cesta de bens usada para calcular a inflação.
Ajustes necessários
O trabalho, contudo, ainda não está terminado.
Enquanto é fácil usar a internet para coletar preços de produtos eletrônicos e listas de supermercados, o mesmo não acontece, por exemplo, com os serviços de saúde, incluindo consultas e medicamentos, que dificilmente têm seus preços anunciados na internet.
Outra área na qual o Projeto ainda não é eficaz é no custo da mão-de-obra, uma vez que a remuneração dos trabalhadores vai além de um simples salário publicado em anúncios de emprego.

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Chip sequenciador decodifica DNA próton por próton



Chip sequenciador decodifica DNA próton por próton
A expectativa é que um chip sequenciador permita que um genoma humano seja decodificado a um custo abaixo dos US$1.000,00. [Imagem: Ion Torrent]
Um chip capaz de sequenciar um genoma inteiro.
A nova tecnologia foi apresentada pela empresa Ion Torrent, em um artigo de seus pesquisadores, publicado na revista Nature.
Lei de Moore para a genética
Além de três bactérias, o chip foi testado para sequenciar o genoma de um humano. Especificamente, de um humano chamado Gordon Moore, autor da famosa Lei de Moore, que estabelece que o número de transistores dentro de um chip dobra a cada 18 meses.
Nenhuma outra jogada de marketing conseguiria atrair tamanha atenção, mesmo com a importância de uma tecnologia de sequenciamento genético baseada em um chip.
A Ion Torrent afirma que sua tecnologia permitirá que o sequenciamento do genoma humano custe US$1.000,00 nos próximos dois anos.
Tudo baseado na Lei de Moore: se a capacidade do chip sequenciador seguir o mesmo ritmo dos microprocessadores, a empresa calcula que bastará uma única geração de melhorias para que o sequenciamento genômico fique ao alcance de qualquer bolso.
Hoje, o chip sequenciador já custa apenas US$99,00. Mas o equipamento completo para fazer o sequenciamento, chip incluído, custa cerca de US$50.000,00.
Chip sequenciador decodifica DNA próton por próton
Quando a base coincide com o molde no nanofuro (em cima), é liberado um próton, e o sensor a registra diretamente no formato de digital. Caso contrário (embaixo), nenhum próton é liberado. [Imagem: Ion Torrent]
Tecnologias de sequenciamento genético
O fato é que a tecnologia baseada em semicondutor representa um avanço substancial em relação às atuais tecnologias de sequenciamento genético, ainda que não tenha atingido o mesmo nível de precisão das máquinas muito mais caras.
Os sequenciadores genéticos atuais usam detecção óptica. Uma fita única de DNA é convertida em uma fita dupla fazendo com que a segunda fita cresça base por base. Com o uso de marcadores, essas bases podem ser detectadas por tecnologia óptica, resultando na sequência genética.
O chip sequenciador é muito mais simples. Em vez dos reagentes para marcar as bases, o chip detecta uma elevação no pH que ocorre conforme cada nucleotídeo se junta à fita em crescimento e libera um próton (H+) no processo.
O chip contém uma malha de nanofuros, cada um contendo um modelo diferente de DNA, uma espécie de gabarito. Abaixo desses furos vem uma camada capaz de detectar os prótons e, abaixo, o sensor principal do chip. É por isto que a empresa afirma que seu chip lê o genoma próton por próton.
"Se um nucleotídeo, por exemplo um C, é adicionado a um dos gabaritos [nos nanofuros] e então incorporado à fita de DNA, será liberado um íon de hidrogênio. A carga do íon altera o pH da solução, o que pode ser detectado por nosso sensor de íons. Nosso sequenciador - essencialmente o menor peagâmetro de estado sólido do mundo - vai nomear a base, passando diretamente da informação química para a informação digital," explica a empresa.
Uma comparação bastante elucidativa pode ser feita com um sensor CCD de uma câmera digital. Enquanto o CCD capta fótons para registrar as imagens, o sensor do chip sequenciador de DNA "capta uma reação química". Como o nucleotídeo já está identificado, a informação do genoma é registrada diretamente em formato digital.
Há outras técnicas de sequenciamento genômico mais futurísticas, ainda em fase de desenvolvimento, como o sequenciamento eletrônico do DNA.
Chip sequenciador decodifica DNA próton por próton
Cada nanofuro contém uma gota de polímero com uma fita única de DNA, onde cada nucleotídeo é identificado. [Imagem: Ion Torrent]
Maior resolução
Outros pesquisadores, não envolvidos no desenvolvimento do chip sequenciador, afirmam que sua precisão ainda deixa a desejar.
A empresa parece saber bem disso, e demonstra esperar o concurso da Lei de Moore para resolver o problema: ocorre que, grosso modo, a densidade dos nanofuros, onde ficam as fitas individuais de DNA que servem de modelo, define a precisão da medição - quanto mais nanofuros, maior será a precisão.
Continuando com a analogia com o sensor de uma máquina digital, é como se o sequenciamento de DNA mais preciso dependesse agora de alguns "megapixels" a mais - na verdade, de um adensamento da malha de nanofuros e das respectivas fitas-modelo de DNA.
Agora é só esperar para ver se a Lei de Moore aplica-se também ao mundo da biologia.

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