sexta-feira, 29 de julho de 2016

Brasileiros controlam interações da luz que atrapalham chips fotônicos


Nas figuras à esquerda, nanofio de silício com diâmetro menor do que o comprimento de onda da luz. Na figura da direita, a luz está confinada no interior do nanofio.



Chips fotônicos

Físicos brasileiros conseguiram um avanço importante no controle da interação entre a luz e as vibrações "mecânicas" no interior dos materiais, um passo importante para o desenvolvimento de chips que integram a eletrônica com a fotônica, além de sensores ópticos e outros dispositivos. O desenvolvimento dessa nova tecnologia - que promete aumento de velocidade e redução no consumo de energia dos aparelhos - depende, contudo, do avanço no conhecimento sobre a forma como a luz interage com a matéria - os componentes eletrônicos e fotônicos - e como é possível controlar essa interação.

Um dos desafios é fazer com que a luz possa viajar sem ser importunada pelas vibrações naturais, ou induzidas por ela própria, no interior do material usado para fabricar os componentes - são essas vibrações, atômicas, acústicas etc, que os físicos chamam de mecânicas. A equipe brasileira descobriu agora que é possível cancelar essa interferência. "A ideia é que, em um futuro breve, os chips tenham não só elétrons, como também fótons, que seriam guiados por nanofios de silício equivalentes às fibras ópticas," explica o professor Paulo Dainese, da Unicamp.


Ondas vibracionais

Nesses nanofios de silício citados pelo pesquisador, a luz fica muito mais comprimida do que nas fibras ópticas convencionais, o que significa que ela passa a ser afetada pelas ondas geradas pela interação entre os fótons e as partículas e quasipartículas do material, como os fônons, ondas vibracionais envolvidas na propagação do calor e dos sons.

Essas vibrações mecânicas alteram a elasticidade do interior do material, que se expande e retrai sucessivamente, e de sua superfície, que se move de acordo com as vibrações, alterando a forma geométrica do componente. Os dois efeitos, chamados respectivamente de efeito fotoelástico e efeito de movimento da superfície, ocorrem concomitantemente e alteram a propagação da luz pelo componente fotônico.

Anulando as vibrações

O que a equipe brasileira descobriu é que o efeito das vibrações de superfície na propagação da luz no nanomaterial não apenas é importante e comparável ao das vibrações no interior do material, mas também que, se forem controlados, ambos podem se anular mutuamente. Dessa forma o novo efeito, que batizaram de "autocancelamento do Espalhamento Brillouin", permite "apagar" a interação entre a luz e os fônons acústicos.

"Mostramos que, se a interação entre a luz e as ondas elásticas for minuciosamente controlada, é possível que, mesmo na presença de vibrações de altíssimas frequências, a luz viaje através do nanofio sem sofrer nenhuma perturbação. Isso abre a perspectiva de desenvolver, no futuro, chips que integram eletrônica e fotônica, ou mesmo sensores ópticos com mais liberdade de engenharia," avaliou Dainese.

Fonte: Inovação Tecnológica

segunda-feira, 18 de julho de 2016

segunda-feira, 11 de julho de 2016

Criado músculo artificial para nanorrobôs


O óxido de grafeno possui "colunas" de átomos de oxigênio (vermelho), que se dobram e retornam ao formato original sob ação de um campo elétrico.


Memória de forma

O grafeno anda meio sumido, talvez porque tenham feito promessas demais em seu nome, promessas que não têm sido tão fáceis de pagar como se esperava. Mas, nos laboratórios, ele continua bombando e mostrando que não será fácil tirar dele o título de "material do futuro". Pesquisadores australianos descobriram que o óxido de grafeno - que também tem um único átomo de espessura, assim como o grafeno puro - funciona como um material com memória de forma extremamente eficaz.

Materiais com memória de forma são também conhecidos como músculos artificiais porque podem ser deformados e, sob ação da eletricidade ou do calor, retornam ao seu formato original. Até agora os efeitos de memória só haviam sido observados em materiais com dimensões acima dos 10 nanômetros - o óxido de grafeno tem aproximadamente 1 nanômetro de espessura.

Músculo para nanorrobôs

O efeito de memória no óxido de grafeno emerge de uma "chave atômica", um rearranjo em uma única coluna de átomos, o que permite que ele tenha uma resposta super-rápida, retornando instantaneamente ao formato original quando é submetido a uma corrente elétrica. "Além de ser capaz de se transformar em altas velocidades, o óxido de grafeno tem muitas outras vantagens em relação aos materiais com memória de forma existentes. Ele é extremamente leve, tem uma elevada razão entre densidade e tensão, é muito estável e é capaz de sofrer uma alteração no tamanho relativo de 15%, em comparação com os 4% das ligas com memória de forma," disse Zhenyue Chang, da Universidade Monash.

Olhando bem para o futuro, a equipe prevê que esses músculos artificiais em escala tão pequena poderão ser úteis para a construção de nanorrobôs, sobretudo com fins medicinais. "Como no filme de ficção científica Viagem Fantástica, nossa pesquisa deixa um passo mais próximos os nanorrobôs biomédicos inteligentes que poderão ser depositados em células vivas para as cirurgias celulares do futuro", disse o professor Jefferson Liu, coordenador da equipe.


Fonte: Inovação Tecnológica