Objeto de aprendizagem ....

Para ver acesse o link abaixo:

http://maisunifra.com.br/conteudo/conceitos-basicos-relacionados-a-nanociencia/

VIII Seminário Internacional de Nanotecnologia, Sociedade e Meio Ambiente.

Inscrições abaixo.
http://www.metodistadosul.edu.br/inscricao/inscricao.php?curso=2104&inscricao=439

Bom evento

Nanomaterial híbrido abre caminho para hardware reconfigurável

Hardware flexível

Os íons, ou átomos carregados negativamente (azul) podem ser movimentados entre as nanopartículas positivas (vermelho) que ficam travadas no lugar. As regiões de concentração mais alta de íons se tornam condutoras, enquanto as regiões mais pobres em íons se aproximam de um estado isolante.[Imagem: Northwestern University]

Circuitos eletrônicos especializados são mais eficientes e mais rápidos. Mas custam muito mais caro.

Processadores de uso geral, como os equipam todos os nossos computadores, parecem ser bastante bons, sobretudo quando se leva em conta que eles custam cada dia menos.

Mas tudo poderia ser muito melhor se os processadores fossem capazes de reorganizar sua própria estrutura física, reprojetando seus próprios circuitos, de forma a criar um hardware flexível que se adaptasse a cada tarefa em particular.

Esse sonho parece estar assumindo ares de realidade com uma nova descoberta realizada por Hideyuki Nakanishi e seus colegas da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.

Guiando a eletricidade

Os pesquisadores sintetizaram um nanomaterial híbrido que consegue "dirigir" a corrente elétrica que passa por ele.

"Nossa tecnologia de 'pilotagem' nos permitir dirigir o fluxo de corrente ao longo de um pedaço contínuo de material," garante Bartosz Grzybowski, coordenador da pesquisa.

"Tal como redirecionar um rio, as correntes de elétrons podem ser dirigidas em múltiplas direções através de um bloco do material - mesmo em múltiplas correntes, ou fluindo em direções opostas ao mesmo tempo," acrescenta ele.

O nanomaterial é tão inusitado que resiste à catalogação em qualquer categoria. O jeito foi criar uma nova classe de materiais, já devidamente batizada de eletrônica baseada em nanopartículas.

Essa "nova eletrônica" combina diferentes aspectos da eletrônica baseada no silício e da eletrônica orgânica, geralmente baseada em polímeros.

Eletrônica baseada em nanopartículas

O nanomaterial é composto de nanopartículas eletricamente condutoras, cada uma com cinco nanômetros de diâmetro, feita de ouro e recoberta com um polímero com carregado positivamente.

As nanopartículas, em um agrupamento densamente empacotado, são circundadas por um mar de átomos negativamente carregados, que circulam pelos espaços vazios entre as nanopartículas e equilibram as cargas positivas residentes nas nanopartículas.

Quando uma carga elétrica é aplicada ao material, os átomos carregados negativamente (íons) podem ser movidos e realinhados para formar novas estruturas. Já as nanopartículas, muito maiores do que os átomos, continuam travadas em seus lugares.

Ao movimentar esse mar de íons ao longo do material, os cientistas demonstraram que é possível criar regiões de alta e de baixa condutância.

O resultado é a criação de "fios virtuais", caminhos por onde os elétrons podem fluir ao longo do material.

Usando um sanduíche com dois tipos de nanopartículas, os pesquisadores demonstraram que é possível criar transistores no interior do nanomaterial. [Imagem: Nakanishi et al./Nature Nanotechnology]

Processador reconfigurável

Mas não apenas fios.

É possível também criar análogos de componentes eletrônicos tradicionais, como diodos e transistores, que são a base dos processadores.

Para isso, basta usar diferentes tipos de nanopartículas para fabricar o material - o grupo demonstrou isso fazendo um sanduíche com o nanomaterial composto por dois tipos diferentes de nanopartículas, mas obedecendo ao mesmo princípio de funcionamento.

Quando é necessário reconfigurar o circuito - para formar um circuito totalmente diferente, com outra estrutura e com um número diferente de transistores - basta ajustar com precisão as correntes elétricas aplicadas em cada ponto do material.

"Além de funcionar como uma ponte tridimensional entre as tecnologias atuais, a natureza reversível deste novo material pode permitir que um computador redirecione e adapte seu próprio circuito para a tarefa que for necessário fazer em cada momento," diz David A. Walker, outro membro da equipe.

Material chaveável

Este material chaveável - que pode alterar suas propriedades em resposta a um estímulo externo - pode ser útil também em outras áreas, como em sensores ecatalisadores.

Seu uso para um circuito eletrônico reconfigurável, contudo, vai depender da demonstração efetiva de que múltiplos tipos de nanopartículas permitem a reconfiguração de transistores em tempo real - os cientistas demonstraram uma junção p-n, essencial para a criação do transístor.

Outro desafio significativo de engenharia será prover eletrodos para criar milhões de transistores dentro de um circuito com alguns milímetros quadrados.

Bibliografia:

Dynamic internal gradients control and direct electric currents within nanostructured materials
Hideyuki Nakanishi, David A. Walker, Kyle J. M. Bishop, Paul J. Wesson, Yong Yan, Siowling Soh, Sumanth Swaminathan, Bartosz A. Grzybowski
Nature Nanotechnology
16 October 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2011.165

WORKSHOP - Introdução ao mundo nanométrico.

WORKSHOP  01 – 26/10/2011. 9:30 hs  as 11:00 hs.  Introdução ao mundo nanométrico.

Público. Professores e estudantes do ensino médio. Objetivo: Difundir o interesse e o estudo pela nanociência e nanotecnologia junto a estudantes e professores do ensino médio. 80 vagas. Coordenação: Dra Naira Maria Balzaretti. Vice-Diretora do Centro de Nanociência e Nanotecnologia. UFRGS

Execução: Ms. Anderson Luiz Ellwanger. UFRGS.

WORKSHOP 02 – 27/10/2011. 16:30 as 18:50 hs.  Introdução ao mundo nanométrico.

Público. Professores e estudantes do ensino médio. Objetivo: Difundir o interesse e o estudo pela nanociência e nanotecnologia junto a estudantes e professores do ensino médio. 80 vagas. Coordenação: Dra Naira Maria Balzaretti. Vice-Diretora do Centro de Nanociência e Nanotecnologia. UFRGS

Execução: Ms. Anderson Luiz Ellwanger. UFRGS.

Metamateriais passivos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/10/2011

A tensão aplicada pelos dois eletrodos cria um giro nemático nas moléculas de cristal líquido (azuis) ao redor de um nanobastão de ouro (vermelho). Dependendo da orientação do nanobastão, as moléculas interceptam ou deixam passar a luz polarizada.[Imagem: Link Lab/Rice University]

Os metamateriais permitem essencialmente que se controle as ondas - de luz ou de som - para fazer coisas impossíveis de serem feitas com materiais naturais.

Isso inclui a criação de mantos da invisibilidade, buracos no tempo,expansão do espaço, melhores exames de ultrassom, e uma infinidade de outras artimanhas.

E tudo isso é feito com metamateriais passivos, ou seja, materiais que são construídos de uma forma para fazer determinada tarefa, e só são capazes de fazer aquilo para o que foram projetados.

Isto pode dar a importância da descoberta de uma equipe da Universidade de Rice, nos Estados Unidos.

Metamateriais ativos

Saumyakanti Khatua e seus colegas descobriram uma técnica que vai permitir a construção de metamateriais ativos, que poderão ser configurados em tempo real, ajustando a luz conforme a necessidade.

Isso será possível graças ao uso de cristais líquidos para controlar a luz refletida por nanopartículas de ouro.

Os pesquisadores usam uma variação de tensão para manipular com precisão o alinhamento de moléculas de cristal líquido que, alternadamente, bloqueiam e deixam passar a luz que vem das nanopartículas.

As pequenas partículas de ouro funcionam como antenas ópticas, coletando e refletindo a luz em uma direção específica, que pode ser controlada com precisão com a ajuda do cristal líquido.

• Nanoantenas ópticas levam tecnologia do rádio para a luz

Polarizador ajustável

A equipe afirma que a nova técnica abre a possibilidade de controlar a luz de qualquer nanoestrutura que espalhe, absorva ou emita luz, o que inclui os minúsculos pontos quânticos e os nanotubos de carbono.

"Não achamos que este efeito dependa dos nanobastões de ouro," afirma Stephan Link, coordenador da pesquisa. "Nós poderemos ter outros nano-objetos que reajam com a luz polarizada, e então poderemos modular sua intensidade. [O dispositivo] se torna um polarizador ajustável."

• Fenômeno bizarro altera as leis da óptica

Bibliografia:

Active Modulation of Nanorod Plasmons
Saumyakanti Khatua, Wei-Shun Chang, Pattanawit Swanglap, Jana Olson, Stephan Link
Nano Letters
Vol.: 11 (9), pp 3797-3802
DOI: 10.1021/nl201876r

Nano Gel - Usado em casas do futuro

http://video.br.msn.com/watch/video/eco-renovacao/rubun3bf

http://solar.gatech.edu/home.php

Nanocompósitos podem viabilizar avião-Transformer

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2011

Renderização artística do Avião Morfológico, também conhecido como Veículo Aeroespacial do Século XXI, mostrando os avançados conceitos que a NASA vislumbra para uma aeronave do futuro.[Imagem: AFRL]

Compósitos são materiais híbridos, resultantes da mistura de polímeros com materiais naturais, metais, fibras ou cerâmicas.

Os nanocompósitos são materiais desse tipo, mas cuja estrutura é projetada e sintetizada em nanoescala.

Cientistas ligados à NASA estão agora estudando uma nova série de nanocompósitos capazes de "reagir a estímulos".

Materiais reativos

De forma semelhante a um ser vivo, por exemplo, afastando-se rapidamente de uma fonte de calor, esses nanocompósitos reativos alteram suas propriedades mecânicas quando expostos a campos elétricos, campos magnéticos ou a algum tipo de radiação eletromagnética.

A alteração das propriedades desses "materiais mutantes" deriva de interações sinergísticas entre a matriz de polímero e seu material de preenchimento.

Os pesquisadores agora conseguiram desenvolver um novo material com uma capacidade de reação significativa a um campo elétrico, o que significa que ele pode ser usado como atuador - para exercer uma força, por exemplo - ou sofrer uma deformação.

É um passo gigantesco à frente dos músculos artificiais.

Aviões que mudam de forma

Um dos objetivos primários da pesquisa é o desenvolvimento de aviões que possam se adaptar às condições de voo alterando seu próprio formato - eles são chamados de aviões morfológicos (morphing planes).

Por exemplo, um avião precisa de grande sustentação nas baixas velocidades de decolagem e pouso, mas isso compromete sua aerodinâmica para o voo em alta velocidade.

Hoje, esse equilíbrio é obtido cedendo-se dos dois lados, o que significa que os aviões não são ótimos em nenhuma das duas situações.

Alguns sistemas de asas móveis tentam contornar esse compromisso, mas com um custo e uma complexidade elevados demais para serem usados em aplicações úteis - na aviação civil, por exemplo.

Mas esses materiais adaptativos são promissores para inúmeras outras aplicações, de stents e implantes médicos a automóveis e telescópios.

Do nano ao macro

Os maiores entraves ao uso desses materiais inovadores estão nas restrições de temperatura e no fato de que os protótipos até agora desenvolvidos suportam poucos ciclos de funcionamento - o que significa que eles perdem sua capacidade de se "transformar" com o uso.

Os pesquisadores descobriram que a saída pode estar no uso de nanotubos de carbono no meio dos chamados nanocompósitos poliméricos eletrorrestritivos (PNC:Electrostrictive Polymer Nanocomposites).

De forma surpreendente, os pesquisadores descobriram que as nanopartículas são essenciais para a construção dos materiais eletroativos, mas a capacidade final do material para mudar de forma depende das suas características finais em macroescala.

Os resultados mostraram que a atuação eletrotermal do nanocompósito não depende da composição do material que preenche a matriz de polímero, mas apenas da condutividade final do material pronto - daí a importância dos nanotubos de carbono, com sua excepcional condutividade.

O trabalho estabelece um novo patamar para as pesquisas, permitindo que os cientistas selecionem os melhores materiais de preenchimento, calculem sua quantidade ótima e descubram novas técnicas de processamento - tudo para otimizar o comportamento morfológico final do material.

Criado material mais escorregadio do mundo

Superfície omnifóbica

O comportamento autolimpante do material funciona até mesmo com pó de vidro, como mostrado nesta sequência de imagens.[Imagem: Wong et al./Nature]

Cientistas construíram a superfície mais escorregadia que se conhece.

Inspirando-se nas folhas de uma planta carnívora (Nepenthes pitcher), Joanna Aizenberg e seus colegas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, criaram uma superfície omnifóbica - capaz de repelir quase tudo.

Os testes mostraram que nada consegue aderir ao material, incluindo água, óleo, geleia de frutas e nem mesmo formigas, que saem escorregando como se estivessem patinando.

Segundo os pesquisadores, o material biomimético será útil para a criação de janelas e paredes autolimpantes e tubos para transportar líquidos e gases de forma mais eficiente e mais rápida.

Estratégias escorregadias

Há tempos os cientistas inspiram-se nas folhas de lótus para criar superfícies super-hidrofóbicas, que nunca se molham.

Essas plantas têm em sua superfície uma verdadeira floresta de nanopostes, na extremidade dos quais uma cera sustenta as gotas de água. O resultado é que o peso da gota se divide entre os nanopostes, como um faquir sobre uma cama de pregos.

O inconveniente é que esse princípio só funciona para líquidos com elevada tensão superficial, como a água.

A estratégia da planta carnívora é semelhante, mas, em vez de postes retendo entre si uma camada de ar, a Nepenthes pitcher tem ranhuras cheias de néctar.

• Plantas carnívoras têm material anti-aderente super eficiente

O que parece ser uma diferença sutil torna a superfície eficaz contra uma gama muito maior não apenas de líquidos, mas também de outros materiais.

Revestimento contra grafiteiros

Em vez de néctar, os pesquisadores usaram um líquido lubrificante, no qual o material foi mergulhado depois de ter as ranhuras escavadas em sua superfície.

Além de mais eficiente, o material é também mais resistente e robusto, suportando até mesmo danos mecânicos sem perder seu comportamento escorregadio - o líquido lubrificante escorre para dentro dos defeitos, recobrindo-os e preservando o comportamento do material.

Os cientistas chamaram essa nova classe de materiais omnifóbicos de SLIPs, "escorregar" em inglês, mas também uma sigla para Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces - superfícies escorregadias porosas com infusão líquida.

Os cientistas já começaram a testar seu novo material como um revestimento no interior de tubos para o transporte de fluidos, revestimento antimanchas para materiais ópticas e tintas anti-grafiteiros.

Bibliografia:

Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity
Tak-Sing Wong, Sung Hoon Kang, Sindy K. Y. Tang, Elizabeth J. Smythe, Benjamin D. Hatton, Alison Grinthal, Joanna Aizenberg
Nature Physics
21 September 2011
Vol.: 477, 443-447
DOI: 10.1038/nature10447

Mais unifra

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blog internacional

What is Nanotechnology?

Mais em :

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Nanotubos funcionam como reatores químicos

O nanotubo de carbono funciona não apenas como o reator, como também fornece um dos ingredientes para a reação. [Imagem: Caltech/Tod Pascal]

Nanorreatores

Nanotubos de carbono são pequenos canos, com diâmetros entre 1 e 2 nanômetros.

Os cientistas já sabem que as propriedades físicas e químicas das moléculas se alteram quando elas são inseridas dentro desses tubos - elas se comportam de forma diferente de uma molécula "livre".

Cientistas da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, resolveram tirar proveito dessa alteração de propriedade para transformar os nanotubos de carbono em reatores químicos em nanoescala.

Essa nova técnica para induzir reações químicas e sintetizar novas moléculas tem potencial para ser útil em um grande número de áreas, do desenvolvimento de novos medicamentos e produção de combustíveis renováveis, até a criação de novos mecanismos para armazenamento de dados.

Fitas de grafeno

No experimento, o nanotubo de carbono funcionou não apenas como o reator, mas também forneceu um dos ingredientes para a reação.

Átomos de enxofre se juntaram aos átomos de carbono para formar nanofitas de grafeno - basicamente um nanotubo desenrolado, com as bordas devidamente "alinhavadas" por átomos de enxofre.

"As nanofitas de grafeno têm uma série interessantíssima de propriedades físicas, o que as torna mais adequadas para aplicações na eletrônica e na spintrônica do que o grafeno puro," diz o Dr. Andrei Khlobystov, coordenador da pesquisa.

A aplicação mais imediata das nanofitas seria como chaves, atuadores etransistores, tudo em uma escala nanométrica, menores do que as dimensões obtidas com as técnicas de litografia atuais.

Bibliografia:

Self-assembly of a sulphur-terminated graphene nanoribbon within a single-walled carbon nanotube
A. Chuvilin, E. Bichoutskaia, M. C. Gimenez-Lopez, T. W. Chamberlain, G. A. Rance, N. Kuganathan, J. Biskupek, U. Kaiser, A. N. Khlobystov
Nature Materials
Vol.: 10, Pages: 687-692
DOI: 10.1038/nmat3082

Geradores de oxigênio implantáveis otimizam tratamento anticâncer

Radioterapia e quimioterapia

Há poucos dias, pesquisadores apresentaram o primeiro computador biológico capaz de ativar a apoptose - a chamada morte programada de uma célula - em células de câncer.

Agora, um outro grupo anunciou a criação de minúsculos geradores de oxigênio que poderão ser implantados diretamente nos tumores.

Ao gerar oxigênio localizadamente, eles podem otimizar o efeito da radioterapia e da quimioterapia.

Os tumores sólidos costumam ser "hipóxicos" no centro, ou seja, apresentarem um baixo nível de oxigênio. "Isto não é bom porque a radioterapia precisa de oxigênio para ser eficaz," explica o Dr. Babak Ziaie, da Universidade Purdue, nos Estados Unidos.

O Dr. Ziaie já havia criado uma etiqueta inteligente capaz de monitorar um tumor e transmitir informações para o computador do médico.

Gerador de oxigênio

O novo gerador de oxigênio implantável é um pequeno aparelho eletrônico que recebe sinais de ultrassom e usa a energia dessas ondas para gerar uma pequena corrente elétrica.

A eletricidade separa o oxigênio e o hidrogênio da água presente naturalmente no organismo - uma reação química chamada eletrólise - liberando os dois gases.

Os pequenos dispositivos foram testados em tumores pancreáticos em camundongos. Tanto os animais que receberam o implante quanto o grupo de controle receberam as aplicações de ultrassom.

Tratados com a quimioterapia tradicional, os que receberam o implante responderam ao tratamento de forma significativamente melhor, graças ao oxigênio gerado no ponto onde o elemento é mais necessário.

Agora que o conceito se mostrou eficaz, os cientistas querem miniaturizá-lo ainda mais e fabricá-lo em um desenho que facilite seu implante.

Bibliografia:

An Ultrasonically-Powered Implantable Micro Oxygen Generator (IMOG)
Teimour Maleki, Ning Cao, Seung Hyun Song, Song-Chu Ko, Babak Ziaie
Transactions on Biomedical Engineering
Vol.: PP, Issue: 99
DOI: 10.1109/TBME.2011.2163634

UNIVERSIDADE DE LISBOA

http://www.dqb.fc.ul.pt/1-ciclo/nanoscience.php

Sensor implantado para seguir desenvolvimento de tumores

Uma equipa de investigadores alemães, da Technical University Munich (TUM), liderada por Sven Becker, desenvolveu um sensor que pode ser implantado junto de tumores para monitorizar o seu crescimento. A aplicação capta níveis de oxigénio próximos do tecido para detectar se o tumor se desenvolve.

Os resultados são posteriormente transmitidos por ‘wireless’ à equipa médica – reduzindo a necessidade de scanners e idas frequentes ao hospital para vigiar o crescimento do tecido. Por exemplo, se os níveis de oxigénio descerem demasiado, poderá indicar um crescimento mais agressivo e alertar o corpo clínico.

Os especialistas esperam com isto conseguir tratamentos mais direccionados e menos agressivos. Os engenheiros médicos da TUM pretendem agora desenvolver um aparelho que inclua medicação para que esta possa aplicar directamente doses terapêuticas de quimioterapia na área afectada. Assim, os pacientes serão tratados mais rapidamente e de forma menos tóxica.

O sensor ainda está em fase de desenvolvimento, mas os cientistas consideram que possa estar pronto dentro de dez anos para uso médico.

Extraído de:

http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=50734&op=all

Evento muito interessante.

Grafeno: até os defeitos são belos e funcionais

Defeito ou virtude?

O grafeno parece cada vez mais fazer por merecer o apelido de "material-maravilha" que lhe tem sido dado desde a sua descoberta, em 2004.

Além de propriedades imbatíveis quando puro, o grafeno apresenta alguns defeitos que bem poderiam ser chamados de virtudes: isto porque os próprios defeitos dão ao material novas funcionalidades.

Os defeitos surgem quando a estrutura atômica dessa folha unidimensional de carbono não se estrutura exatamente em uma rede hexagonal.

Por exemplo, quando o defeito se espalha ao longo da folha de grafeno, cria-se uma espécie de fio metálico unidimensional, capaz de conduzir corrente elétrica por vias bem determinadas, permitindo a criação de componentes eletrônicos com a espessura de um átomo.

Flores de grafeno

Uma equipe do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST), dos Estados Unidos agora descobriu que esses defeitos podem também ser complexos, formando estruturas parecidas com flores.

Os pesquisadores verificaram que os arranjos atômicos "defeituosos" levam à criação de sete estruturas diferentes, que tanto podem ocorrer naturalmente quanto serem induzidas no processo de fabricação do grafeno.

"Conforme o grafeno se forma sob alta temperatura, seções da rede atômica podem se soltar e girar", explica Eric Cockayne, coordenador do experimento. "Quando o grafeno esfria, esses seções rotacionadas ligam-se novamente com a rede, mas de forma irregular."

É quase como se um pedaço do grafeno fosse cortado com um tesoura, girado no sentido horário, e novamente costurado de volta no mesmo lugar. Como o remendo não se encaixa perfeitamente, formam-se belas "flores" no meio da cansativa tela de galinheiro original.

Bordas do grafeno

E cortar o grafeno pode ser uma técnica muito prática para estudar as funcionalidades que essas "ligações cruzadas" entre os átomos induzem no material.

Cientistas da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos, descobriram isso ao estudar as bordas do grafeno.

Dependendo do ângulo em que a folha de grafeno é cortada, os átomos compõem uma borda com um recorte diferente.

E isso é suficiente para que a fita resultante tenha propriedades eletrônicas, magnéticas e ópticas diferentes em comparação com a folha de grafeno como um todo - a largura da fita também influencia essas propriedades.

Magnetismo atômico

A equipe do Dr. Miguel Ugeda, da Universidade Autônoma de Madri, na Espanha, quis ir ao extremo: usando um microscópio de tunelamento, eles capturaram um único átomo de carbono no meio da tela de galinheiro, produzindo o menor defeito possível no grafeno.

O efeito foi surpreendente: a ausência de um único átomo reduziu dramaticamente a mobilidade dos elétrons e, mais importante, criou um momento magnético.

Embora o experimento tenha sido feito em alto vácuo e temperatura de 4K, os dados teóricos garantem que será possível produzir um campo magnético a temperatura ambiente.

Isto abre possibilidades em escala macro e em escala nanométrica. No primeiro caso, pode ser possível fabricar ímãs não-metálicos, flexíveis e muito baratos. No segundo, a spintrônica ganha um enorme reforço com momentos magnéticos produzidos literalmente em escala atômica, com a remoção seletiva dos átomos de carbono do grafeno.

Benção ou maldição?

Sendo o material mais forte que se conhece, a presença de defeitos poderia ser um motivo de preocupações.

Mas os cientistas do NIST argumentam que seus remendos dão flexibilidade ao material, impedindo que ele se quebre quando usado em funções estruturais.

Por outro lado, com um simples recorte sendo capaz de alterar totalmente suas propriedades, o material-maravilha parece ser suscetível demais a pequenas variações no processo produtivo, o que faz vislumbrar um caminho bastante árduo à frente.

"O otimista diz: 'Uau, veja só de quantas maneiras nós podemos controlar esses estados eletrônicos, isto pode gerar tecnologias totalmente novas!' O pessimista diz, 'Oh-oh, olha só quanta coisa pode perturbar o comportamento do grafeno'," brinca o Dr. Michael Crommie, da equipe de Berkeley.

Entre defeitos e incertezas, apenas uma coisa parece certa: os otimistas continuarão trabalhando.

Os defeitos do grafeno também estão por trás de um novo campo de pesquisas, chamado Valetrônica,

Bibliografia:

Grain boundary loops in graphene
E. Cockayne, G. Rutter, N. Guisinger, J. Crain, P. First, J. Stroscio
Physical Review Letters
May 2011
Vol.: 83, 195425 (2011)
DOI: 10.1103/PhysRevB.83.195425

Nanotubos fluorescentes simulam transparência de animal vivo

Transparência simulada

Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, criaram uma nova técnica de imageamento que usa nanotubos de carbono fluorescentes para enxergar dentro do corpo de um animal vivo.

Permitindo enxergar até vários centímetros dentro do corpo de um animal de laboratório, a técnica tem um impacto direto no desenvolvimento de novos medicamentos.

Uma fase essencial nas pesquisas de novos medicamentos envolve o teste dos candidatos a fármacos em animais. E, para ver os efeitos dessas drogas é essencial ver o comportamento dos órgãos dos animais vivos.

As técnicas atuais usam contrastes que produzem imagens com profundidade na casa dos milímetros.

A nova técnica alcança vários centímetros com grande precisão - e centímetros, no caso do corpo de um camundongo, significa praticamente ter uma imagem tridimensional de todo o seu interior, quase como se ele fosse transparente.

Rastreador de medicamentos

"Nós já usamos nanotubos de carbono similares para transportar medicamentos para tratar câncer nos testes com animais de laboratório, mas é necessário saber onde o medicamento realmente chegou, certo?" explica o Dr. Hongjie Dai, coordenador da pesquisa.

"Com os nanotubos fluorescentes, nós podemos despachar os medicamentos e gerar imagens simultaneamente, em tempo real, para avaliar a precisão da droga em atingir seu alvo," explica.

Depois de injetados na corrente sanguínea, os nanotubos fluorescem sob a ação da luz de um laser de baixa potência dirigido sobre o animal. Os raios re-emitidos, na faixa do infravermelho próximo, são capturados por um sensor especial.

A vantagem em relação aos contrastes atuais está justamente nessa frequência de fluorescência. Os tecidos biológicos fluorescem naturalmente em um comprimento de onda de 900 nanômetros, que é a mesma faixa dos corantes fluorescentes orgânicos biocompatíveis.

Isso significa que a imagem gerada tem uma fluorescência de fundo, gerada pelos próprios tecidos, que torna a imagem borrada e de pouco uso quando se necessita de alta precisão.

Os nanotubos usados pela equipe fluorescem entre 1.000 e 1.400 nanômetros, praticamente eliminando esse "ruído de fundo".

Parece transparente

A imagem recebe um pós-tratamento em computador, por meio de uma técnica chamada análise de componente principal, que permite um mapeamento muito preciso dos órgãos internos do animal separando as pequenas diferenças de fluorescência entre nanotubos com diversas propriedades, que são misturados na injeção.

"Quando você olha para essas imagens, parece que o animal adquiriu uma espécie de transparência," diz Dai.

Como a medicação está agregada aos nanotubos, a imagem mostra exatamente onde o medicamento está atuando, acelerando muito as pesquisas.

Bibliografia:

Deep-tissue anatomical imaging of mice using carbon nanotube fluorophores in the second near-infrared window
Kevin Welsher, Sarah P. Sherlock, Hongjie Dai
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 108 (22) 8943-8948
DOI: 10.1073/pnas.1014501108

Cientistas descobrem super-átomo com escudo magnético

Uma equipe de cientistas da Universidade da Virgínia, nos Estados Unidos, descobriu uma nova classe de "super-átomos" com características magnéticas absolutamente incomuns.

Os super-átomos são um conjunto estável de átomos que podem imitar os diferentes elementos da tabela periódica.

Sua funcionalidade é tão promissora que os cientistas já falam em criar uma tabela periódica de super-átomos, formada por esses "elementos aglomerados".

Magnésio magnético

O novo super-átomo agora descoberto contém átomos magnetizados de magnésio, um elemento tradicionalmente considerado como não-magnético.

O caráter metálico do magnésio, juntamente com esse magnetismo implantado, tem potencial para ser usado em componentes eletrônicos moleculares para uma próxima geração de processadores mais rápidos, memórias magnéticas de maior capacidade e atécomputadores quânticos.

O magnetismo é implantado formando um aglomerado de oito átomos de magnésio e um átomo de ferro.

O super-átomo tem um momento magnético de quatro magnetons Bohr, o que é quase o dobro de um átomo de ferro em ímãs de ferro maciço. Embora a tabela periódica tenha mais de cem elementos, existem apenas nove elementos que apresentam caráter magnético em forma sólida.

Seletividade do spin

"A combinação dos atributos magnético e de condução é muito atraente. O magnésio é um bom condutor de eletricidade e, portanto, o superátomo combina os benefícios do caráter magnético juntamente com a facilidade de condução de energia através de sua camada exterior," disse ele.

Mas há algo mais no super-átomo, tão ou mais interessante do que seu magnetismo- condutividade: o elemento combinado apresenta uma seletividade quanto ao spin dos elétrons, permitir que elétrons com spins com uma orientação específica se distribuam ao redor do super-átomo.

"Uma combinação como a que nós criamos pode levar a avanços significativos na área da eletrônica molecular, onde esses dispositivos permitem que o fluxo de elétrons com a orientação de spin desejada para aplicações como os computadores quânticos. Espera-se que esses dispositivos moleculares também ajudem a tornar os dispositivos integrados mais densos," disse Jose Ulises Reveles, coautor da pesquisa.

Outra área natural de aplicação desses super-átomos e suas conchas magnéticas é na spintrônica, na qual o spin dos elétrons individuais substitui os fluxos de corrente para representar os 0s e 1s binários.

• Eletrônica molecular e spintrônica convergem em molécula orgânica

Elemento estável

"Um objetivo importante era descobrir qual a combinação de átomos levaria a uma espécie estável, já que combinamos várias unidades diferentes," conta Shiv Khanna, que coordenou a equipe.

Normalmente um átomo é mais estável quando sua camada externa de elétrons está completa e bem separada das camadas não completas, como ocorre com os gases inertes.

Khanna explica que esse fenômeno geralmente ocorre com elétrons emparelhados que são não-magnéticos, mas, neste estudo, o escudo magnético eletrônico mostrou estabilidade. Isto ocorreu porque a concha externa de elétrons do super-átomo ficou separada das camadas não totalmente preenchidas dos átomos individuais.

Em 2009, uma equipe internacional construiu um super-átomo magnético, mas usando césio, e sem as características de filtragem de spin verificadas agora.

Bibliografia:

Hund's rule in superatoms with transition metal impurities
Victor M. Medel, Jose Ulises Reveles, Shiv N. Khanna, Vikas Chauhan, Prasenjit Sen, A. Welford Castleman
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1100129108