Sensor de antimatéria mais preciso já construído

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/11/2015

É um componente único, construído com silício mil vezes mais puro do que o utilizado nos transistores dos processadores de computador. [Imagem: L. Andricek/HLL@MPG]

Sensor de antimatéria

Antimatéria não é algo que se encontre por aí facilmente - felizmente -, ainda que os físicos não saibam exatamente porquê.

Como a antimatéria aniquila-se com matéria assim que as duas se encontram, produzindo uma emissão de raios gama, os cientistas atualmente estão mais interessados em construirgarrafas para aprisionar a antimatéria e, assim, mantendo-a afastada de tudo o mais, poder estudá-la.

Jelena Ninkovic e seus colegas do Instituto Max Planck, na Alemanha, contudo, estão mais interessados em rastrear a antimatéria, seguindo seus passos para descobrir de onde ela veio e para onde ela poderia ter ido.

Para isso, a equipe acaba de construir o sensor mais preciso já fabricado para medir com precisão a trilha seguida pelas partículas de antimatéria.

O sensor será instalado no experimento Belle II, que deverá começar a operar em 2017 no Acelerador Kek, no Japão.

Colisões de matéria e antimatéria

Quando o acelerador Kek começar a colidir elétrons e antielétrons - ou pósitrons -, o novo sensor seguirá com precisão a rota e o padrão de decaimento das partículas e das antipartículas produzidas na colisão, para ver se há alguma diferença nos padrões de cada uma.

"Nós estamos procurando diferenças extremamente pequenas. Por isso, detectar com precisão o local do decaimento - também conhecido como vértice - é crucial. Essas medições serão executadas por este sensor que acabamos de construir, que tem características que o tornam inigualável em todo o mundo," disse o professor Christian Kiesling, membro da equipe.

É um componente único, feito de silício mil vezes mais puro do que o utilizado nos transistores dos processadores de computador. Em uma superfície de oito centímetros quadrados, cada módulo integra 200.000 células de píxeis DEPFET - DEPFET é a sigla em inglês para transistor de efeito de campo com canal p empobrecido.

Ele pode ser comparado ao sensor de uma câmera digital, mas com píxeis muitíssimo menores e mais precisos, capazes de registrar até 50.000 eventos por segundo.

Com os dados obtidos nas colisões, os físicos esperam ter alguma pista sobre onde estaria a antimatéria que teria sido criada em igual proporção à matéria, segundo a teoria do Big Bang.

Divulgação do Programa de Pós-graduação em Nanociências.

http://www.youtube.com/watch?v=q4pAR2p-mIY

Nanotubos de carbono incrementam a fotossíntese de plantas.

Nanotubos de carbono incrementam a fotossíntese de plantas.

Em artigo publicado na revista Nature Materials, pesquisadores explicaram como conseguiram estimular a absorção de energia luminosa em plantas graças ao uso de nanotubos de carbono. Para o professor do MIT (EUA) Michael Strano e autor do artigo, trata-se de uma vasta área de pesquisa que está nascendo: "O potencial é verdadeiramente sem fim". As plantas são particularmente interessantes ao mesmo tempo que formam uma plataforma tecnológica: elas são capazes de se auto-reparar, de sobreviver em ambientes difíceis e de fornecer sua própria fonte de energia.

Além de aumentar a fotossíntese, os pesquisadores também mostraram que eles podem transformar as plantas graças ao uso de nanomateriais visando detectar o monóxido de nitrogênio (NO), um poluente produzido pela combustão. Ao adaptar os minúsculos detectores das plantas a outros alvos, os pesquisadores esperam desenvolver plantas que possam "seguir" diferentes poluições ambientais.


Superfotossíntese que vem das nanotecnologias
As plantas produzem energia por fotossíntese através de organelas celulares: os cloroplastos. A fotossíntese tem lugar em duas etapas. Inicialmente, pigmentos tais como a clorofila, absorvem as radiações luminosas, que faz com os elétrons sejam excitados e se desloquem no interior dos cloroplastos. A planta utiliza em seguida esta energia elétrica para a fabricação de açucares. Ou seja, os cloroplastos utilizam somente a radiação visível que é uma parte da radiação solar. Como os nanotubos de carbono podem absorver a radiação ultravioleta, o visível e o infravermelho próximo, os pesquisadores tiveram a idéia de utilizá-los como "antenas" para captar os comprimentos de onda longos habitualmente não utilizados pelos cloroplastos.

É possível, graças aos nanomateriais melhorar a absorção de energia luminosa das plantas.
Créditos: Juan Pablo Giraldo

A primeira etapa desta pesquisa consistiu assim, inserir as nanotecnologias no interior dos cloroplastos. Através de uma técnica desenvolvida em seus laboratórios, os pesquisadores mostraram que os nanotubos de carbono se inseriam no interior dos cloroplastos através de uma montagem espontânea. Esse movimento dos nanotubos de carbono através das membranas dos cloroplastos se faz via mecanismos passivos, por difusão e por uma reação superficial espontânea. A atividade fotossintética dos cloroplastos pode assim ser estimulada: o transporte de elétrons aumentou 49% graças aos nanotubos. As folhas infiltradas com soluções de nanotubos com concentrações de 2,5 e 5mg/l levaram a um aumento no transporte de elétrons de 27% e 31%, respectivamente. Desta maneira, os nanotubos de carbono são capazes de estimular a conversão de energia solar pelos cloroplastos, in vivo e ex vivo.

Outra vantagem desses nanomateriais: eles permitem limitar os danos causados pelos radicais livres. De fato, os cloroplastos isolados das plantas podem realizar a fotossíntese ex vivo, porém eles param de funcionar ao fim de algumas horas devido os danos ocasionados pela luz e pelo oxigênio. As plantas são capazes de repará-los, todavia os cloroplastos por si mesmos não podem fazê-lo. As nanopartículas antioxidantes podem capturar os radicais livres e desta forma aumentar a produtividade dos cloroplastos.

Futura Science (Tradução - MIA/OLA).

Nota do Scientific Editor - O trabalho "Plant nanobionics approach to augment photosynthesis and biochemical sensing", que deu origem a esta notícia, é de autoria de Juan Pablo Giraldo, Markita P. Landry, Sean M. Faltermeier, Thomas P. McNicholas, Nicole M. Iverson, Ardemis A. Boghossian, Nigel F. Reuel,Andrew J. Hilmer, Fatih Sen, Jacqueline A. Brew and Michael S. Strano, tendo sido publicado no periódico Nature Materials, vol. 13, págs. 400-408 (2014), DOI:10.1038/nmat3890.