Rumo aos ciborgues: componente eletrônico é feito com sangue humano

A interligação de componentes eletrônicos ao corpo humano é um trabalho em andamento - ainda não é uma realidade prática, mas tampouco pode ser classificada como um sonho.

Os chips neurais representam a face mais avançada desse conceito, que também já conta com próteses biônicas e com todos os avanços da biomecatrônica.

Agora, um grupo de cientistas indianos acaba de dar um verdadeiro salto nesse campo florescente de pesquisas: eles descobriram como fabricar um memristor usando células do sangue humano.

Memristor

Um memristor é uma espécie de elo perdido da eletrônica, um quarto componente que possui características que não podem ser reproduzidas com os três componentes tradicionais - resistores, capacitores e indutores.

Um memristor é um componente passivo de dois terminais. Ele funciona de forma parecida com um resistor mas, em vez de ter uma resistência fixa à passagem da corrente elétrica, sua capacidade de conduzir corrente depende da tensão que lhe foi aplicada anteriormente - em outras palavras, ele retém uma memória da corrente que circulou por ele previamente.

Como seu funcionamento lembra muito o comportamento de organismos vivos muito simples, os cientistas comparam os memristores a "sinapses artificiais", que poderão ser usadas para criar computadores capazes de aprender: eles já o estão utilizando para tentar reproduzir o cérebro de um gato.

Contudo, apesar de todas as comparações, um memristor tradicional continua sendo um componente inorgânico, feito com nanofios de dióxido de titânio.

Componente eletrônico biológico

Agora, S.P. Kosta e seus colegas do Education Campus Changa, na Índia, criaram um memristor líquido a partir do sangue humano - e eles já estão estudando a viabilidade de construírem diodos e capacitores também a partir de outros fluidos orgânicos humanos.

Eles construíram o memristor biológico usando um tubo de ensaio de 10 mililitros cheio de sangue humano, mantido a 37 graus Celsius. Dois eletrodos foram inseridos no tubo de ensaio e devidamente ligados a equipamentos de controle e medição.

O bio-memristor mostrou uma variação na sua resistência elétrica em função da magnitude e da polaridade de uma tensão aplicada previamente - seu efeito memória foi mantido por até cinco minutos.

Depois de demonstrar o funcionamento do memristor no tubo de ensaio, os cientistas queriam saber se o mesmo comportamento poderia ser observado em um dispositivo no qual o sangue estivesse fluindo, e não parado.

E a resposta foi positiva: o memristor funcionou no fluxo de sangue.

Lógica biológica

O próximo passo da pesquisa será desenvolver uma versão miniaturizada do memristor biológico, usando um chip microfluídico onde uma quantidade ínfima de sangue percorra microcanais escavados em uma pastilha de vidro.

Isto permitirá a conexão de vários memristores para formar um circuito lógico, capaz de processar informações.

Mais no futuro, o desafio será conectar o biochip ao corpo de um animal para que as computações possam ser feitas usando os fluidos orgânicos que mantêm o animal vivo.

Fonte: Inovação Tecnológica

Transístor de grafeno bate recorde mundial de velocidade

Transístor de grafeno

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, nos Estados Unidos, superaram algumas das dificuldades técnicas para lidar com o material mais promissor do momento, o suficiente para construir o transístor de grafeno mais rápido já fabricado até agora.

Detentor do recorde de mobilidade de cargas elétricas entre todos os materiais conhecidos - a velocidade na qual a informação eletrônica é transmitida através de um material - o grafeno é um excelente candidato para a fabricação de equipamentos eletrônicos de alta velocidade.

Mas as técnicas tradicionais para fabricar transístor a partir das folhas de grafeno geralmente produzem um material de qualidade bastante aquém do seu potencial teórico.

Auto-alinhamento

A equipe do professor Xiangfeng Duan melhorou significativamente a qualidade dos transistores de grafeno criando um novo processo de fabricação que usa um nanofio como guia para o alinhamento das "pernas" do transístor.

O auto-alinhamento é um elemento chave na criação de nanotransistores porque, com a diminuição das dimensões do componente, é cada vez mais difícil fazer com que as portas do componente não fiquem desalinhadas - as portas são os conectores que permitem interligar os transistores ao restante do circuito.

"Esta nova estratégia supera duas limitações encontradas anteriormente em transistores de grafeno", explica Duan. "Primeiro, ela não gera quaisquer defeitos significativos no grafeno durante a fabricação, de forma que a mobilidade das portadoras de carga se mantém. Em segundo lugar, usando uma abordagem de auto-alinhamento com um nanofio como porta superou as dificuldades de alinhamento anteriormente encontradas, permitindo fabricar componentes com canais muito curtos, com um desempenho sem precedentes."

Transístor de grafeno mais rápido do mundo

Os avanços permitiram a fabricação de transistores de grafeno que operam com uma frequência de corte de até 300 GHz - comparável à velocidade dos melhores transistores do momento, feitos de arseneto de gálio ou fosfeto de índio.

A diferença é que, como o grafeno tem uma mobilidade de cargas muito superior à destes materiais semicondutores de alto desempenho, há muito espaço para sua otimização - os pesquisadores acreditam ser possível chegar na faixa dos terahertz.

Para se ter uma ideia do avanço, em 2008 a IBM ganhou as manchetes dos jornais ao apresentar um transístor de grafeno que chaveava a uma velocidade de 26 GHz - veja IBM constrói transístor de grafeno mais rápido do mundo.

Fonte: Inovação Tecnológica

Nasce o primeiro transístor molecular

Eletrônica molecular

Cientistas conseguiram fabricar experimentalmente o primeiro transístor feito com uma única molécula, levando a miniaturização da eletrônica ao seu limite e começando a tornar realidade as promessas de uma eletrônica molecular.
Exatamente ontem, dia 23 de Dezembro, o transístor original completou

Outros cientistas já haviam feito propostas teóricas para a criação de um transístor de benzeno e, há cerca de dois meses, uma equipe demonstrou o funcionamento do primeiro diodo molecular, uma junção semicondutora essencial para a construção dos transistores.

Transístor molecular

Agora, os pesquisadores da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, e do Instituto de Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul, apresentaram o primeiro transistor molecular que funciona na prática, ainda que em escala de laboratório.

Eles demonstraram que, conforme haviam sugerido cientistas da Universidade do Arizona, uma molécula de benzeno ligada a contatos de ouro comporta-se como um transistor de silício.

Os pesquisadores conseguiram manipular os diferentes estados de energia da molécula variando a tensão aplicada através dos eletrodos de ouro. Ao manipular os estados de energia, eles foram capazes de controlar a intensidade da corrente elétrica que passa através da molécula. Exatamente o mesmo comportamento de um transístor eletrônico de silício.

"É mais ou menos como rolar uma bola colina acima, onde a bola representa a corrente elétrica e a altura da colina representa os diferentes estados de energia da molécula," tenta explicar o Dr. Mark Reed. "Fomos capazes de ajustar a altura da colina, permitindo que a corrente passasse por ela quando ela era mais baixa, e interrompendo a corrente quando ela se elevava."

Ferramentas moleculares

A parte mais desafiadora da construção do transístor molecular foi justamente conectar os eletrodos metálicos à molécula, uma técnica que o Dr. Reed e sua equipe vêm aprimorando há quase 20 anos.

O feito somente foi alcançado graças ao desenvolvimento de novas técnicas e equipamentos que permitem a medição das correntes super tênues e a "visualização" do que está ocorrendo em nível molecular.

O desafio pode ser visualizado na imagem, que contrasta as dimensões dos contatos elétricos, construídos com a tecnologia atual de litografia, e a molécula individual que funciona como transístor.

Uma década de trabalho

Há um grande interesse em utilizar moléculas em circuitos de computador porque os transistores tradicionais, feitos de silício, não são viáveis em escalas tão pequenas.

Contudo, embora represente um marco importante para a criação da eletrônica molecular, este transístor é ainda um dispositivo em escala de laboratório. Mesmo sua reprodução por outros grupos de pesquisadores será difícil. A fabricação em escala industrial terá que esperar ainda muitos anos de novos aprimoramentos e de novos equipamentos.

"Ainda não estamos prestes a criar a próxima geração de circuitos integrados," afirma Reed. "Mas, depois de muitos anos de trabalho nos preparando para isto, terminamos um trabalho de uma década de duração, conseguindo demonstrar que as moléculas de fato podem funcionar como transistores."

Fonte: Inovação Tecnologica

Dívida das eléctricas europeias ascende a 213 mil milhões

A queda no consumo de electricidade e gás e a descida dos preços fizeram com que a dívida das eléctricas tenha crescido 113%. A EDP, que registou um aumento de 50%, está já a refinanciar a sua dívida.

As principais eléctricas europeias estão a enfrentar a crise com cortes de investimento e venda de activos, depois de a sua dívida ter registado um aumento de 113% de 2006 a 2008. O total das 10 maiores companhias deste sector ascende a 213 mil milhões de euros, segundo a décima primeira edição do Observatório Europeu de Mercados de Energia da consultora Capgemini.

No caso português, a EDP, a dívida aumentou 50% no período analisado, atingindo no final de 2008 os 13,9 mil milhões. No entanto, a eléctrica nacional está já a abater a sua dívida (ver caixa), que no final do terceiro trimestre deste ano chegou aos 14,4 mil milhões de euros, segundo dados da empresa liderada por António Mexia.

Mesmo assim, a EDP não é a eléctrica com a maior dívida, já que a alemã E.on finalizou o ano passado com 45 mil milhões e a Iberdrola com 29 mil milhões. O estudo da consultora conclui que a crise económica internacional está a colocar o sector da energia "sob pressão" e obrigou as empresas tomar medidas extraordinárias, perante quebras no consumo global de electricidade e de gás, de 3,5% e 3%, respectivamente.

A Capgemini acredita que a actual queda nos preços e o cenário resultante dos grandes investimentos em aquisições no sector criaram "uma percepção de risco financeiro e uma descida nos ratings", diz a consultora.

As soluções para que estas empresas diminuam a sua dívida passam por, a curto prazo, melhorar a eficiência operacional. Já a médio e longo prazo, a Capgemini recorda a necessidade de as eléctricas adaptarem a regulamentação europeia, os planos para reduzir emissões de CO2 e operacionalizarem as redes inteligentes.

Com a queda nos preços e no consumo devido à crise económica, muitas empresas do sector da energia atrasaram e até cancelaram investimentos, que tiveram impacto no crescimento das energias renováveis nos últimos anos.

Segundo o estudo, os investimentos das eléctricas europeias nesta matéria subiram 2% em 2008, uma diminuição significativa, considerando que a taxa anual de crescimento nos últimos cinco anos foi de 56%.

Só no segundo semestre de 2008, o investimento em renováveis decresceu 14%, para 21 mil milhões de euros. No documento, a Capgemini recorda que o Parlamento Europeu e o Conselho Europeu aprovaram em Maio um plano de quatro mil milhões de euros para o desenvolvimento das infra-estruturas energéticas. No entanto, os efeitos destes investimentos não se- rão significativos antes do próximo ano.

Fonte: DN 

Circuito híbrido marca chegada da eletrônica orgânica aos processadores

Uma equipa de químicos chineses e dinamarqueses desenvolveu contactos eléctricos fabricados por uma junção de nanofios feitos de materiais orgânicos e inorgânicos, demonstrando o funcionamento integral de um circuito electrónico híbrido que poderá ser uma alternativa aos processadores feitos à base de silício.

Os nanofios foram cruzados entre si, criando uma sequência ordenada de contatos que forma os circuitos eletrônicos básicos, incluindo inversores e portas lógicas AND, OR e NAND - nos computadores atuais, esses blocos lógicos são construídos com díodos e transístores de silício. Neste experimento, eles foram construídos com materiais orgânicos - polímeros à base de carbono.

Alternativa aos computadores de silício
"Nós conseguimos colocar vários transístores feitos de nanofios orgânicos juntos para formar um nanocircuito electrónico. Este é o primeiro passo rumo à viabilização futura dos circuitos electrónicos feitos de materiais orgânicos - um possível substituto para as actuais tecnologias baseadas em silício," resume o Dr. Thomas Bjornholm, da Universidade de Copenhague.
Os transístores funcionam basicamente como chaves liga-desliga - a conexão de várias dessas chaves permite a construção de todos os blocos lógicos com que são construídos os processadores de computador e todos os demais circuitos electrónicos - veja mais detalhes na reportagem Criado microprocessador que funciona com ar.
Já existem dispositivos electrónicos orgânicos no mercado, principalmente as telas feitas com LEDs orgânicos (OLEDs). Embora promissor, permitindo a construção de transístores do tamanho de moléculas, o enfoque da electrónica orgânica ainda não chegou integralmente aos processadores.
A viabilização dos blocos lógicos em materiais à base de carbono, agora demonstrada, dá mais uma prova do potencial da electrónica orgânica e do novo patamar de dimensões que ela permitirá alcançar. Enquanto isso, os transístores de silício estão cada vez mais próximos dos limites físicos de sua miniaturização. Ver notícia completa-->

Fonte: Inovação Tecnológica

Chips que não geram calor

Pesquisadores suíços criaram um transístor óptico que consegue fazer com luz o que os transístores da electrónica actual fazem utilizando a electricidade.

O transístor é o bloco básico de toda a electrónica e de todos os processadores. No interior de um processador ele normalmente funciona como uma chave - a tensão aplicada a um dos seus três eléctrodos controla a quantidade de corrente que flui pelos outros dois, podendo variar entre passagem total de corrente (estado ligado) até a interrupção total da corrente (estado desligado).

Um dos grandes inconvenientes é que essa passagem contínua de electricidade gera um calor descomunal - um chip estado da arte pode dissipar até 125 watts por centímetro quadrado, mais de 10 vezes o calor gerado pela chapa de um fogão eléctrico.

Se a luz puder ser usada, o chips não apenas ficarão muito mais rápidos, porque a luz viaja mais rapidamente do que os electrões, como também estará resolvido o problema da dissipação de calor.

Transístor óptico

Um passo importante nessa direcção foi dado agora pela equipe do Dr. Vahid Sandoghdar, do Instituto ETH de Zurique. Utilizando uma única molécula, os pesquisadores conseguiram fabricar um transístor óptico, que funciona usando fotões, e não electrões.

Os cientistas tiraram proveito do fato de que a energia de uma molécula é quantificada, ou seja, apresenta valores discretos. Quando a luz de um laser atinge a molécula em seu estado natural, ela absorve a luz. Como resultado, a luz do laser é consumida.

O sentido inverso da operação também é possível - um segundo raio laser atinge a molécula de forma a fazê-la liberar a energia absorvida anteriormente e retornar ao seu estado "neutro". Isso ocorre porque o feixe de laser altera o estado quântico da molécula, amplificando o feixe de luz. Esta chamada emissão estimulada, que Albert Einstein descreveu há mais de 90 anos, também é a base para o funcionamento do próprio raio laser. Ver notícia completa-->

Fonte: Inovação tecnológica