Energia solar pode ser possível sem células solares

Bateria óptica

 Um dramático e surpreendente efeito magnético da luz pode gerar energia solar sem as tradicionais células solares fotovoltaicas.

Os pesquisadores descobriram uma maneira de construir uma "bateria óptica".

"Você pode olhar para as equações de movimento durante todo o dia e você não vai ver essa possibilidade. Todos aprendemos na escola que isso não acontece," conta Stephen Rand, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos.

"É uma interação muito estranha. É por isso que ela passou batida por mais de 100 anos," diz ele.

Magnetismo da luz

A luz tem componentes eléctricos e magnéticos. Até agora, os cientistas acreditavam que os efeitos do campo magnético da luz eram tão fracos que eles poderiam ser ignorados.

 O que Rand e seus colegas descobriram é que, na intensidade certa, quando a luz viaja através de um material que não conduz electricidade, o campo de luz pode gerar efeitos magnéticos que são 100 milhões de vezes mais fortes do que o anteriormente esperado.

Nestas circunstâncias, os efeitos magnéticos da luz apresentam uma intensidade equivalente à de um forte efeito eléctrico.

"Isso pode permitir a construção de um novo tipo de célula solar sem semicondutores e sem absorção para produzir a separação de cargas," afirma Rand. "Nas células solares, a luz entra em um material, é absorvida e gera calor."

"Aqui, esperamos ter uma carga térmica muito baixa. Em vez de a luz ser absorvida, a energia é armazenada como um momento magnético. A magnetização intensa pode ser induzida por luz intensa e, em seguida, é possível fornecer uma fonte de energia capacitiva," explica o pesquisador.

Rectificação óptica

O que torna isto possível é uma espécie de "rectificação óptica" que nunca havia sido detectada, afirma William Fisher, co-autor da pesquisa.

Na rectificação óptica tradicional, o campo eléctrico da luz provoca uma separação de cargas, distanciando as cargas positivas das negativas no interior de um material. Isto cria uma tensão eléctrica, semelhante à de uma bateria.

Este efeito eléctrico só havia sido detectado em materiais cristalinos, cuja estrutura atómica apresenta uma certa simetria.

Rand e Fisher descobriram que, sob certas circunstâncias, o campo magnético da luz também pode criar rectificação óptica em outros tipos de material.

Bateria solar

"Acontece que o campo magnético começa desviando os elétrons, forçando-os a assumir uma rota em formato de C, e fazendo-os avançar aos poucos," disse Fisher. "Esse movimento das cargas em formato de C gera tanto um dipolo eléctrico quanto um dipolo magnético."

"Se pudermos configurar vários desses elementos em linha ao longo de uma fibra poderemos gerar uma tensão enorme; extraindo essa tensão, podemos usar a fibra como uma fonte de energia," explica ele.

Para isso, a luz deve ser dirigida através de um material que não conduz electricidade, como o vidro. E ela deve ser focalizada a uma intensidade de 10 milhões de watts por centímetro quadrado.

A luz do Sol sozinha não é tão intensa, mas o cientista afirma que seu grupo está procurando materiais que trabalhem com intensidades mais baixas. Por outro lado, concentradores solares de alta eficiência já conseguem aumentar a concentração da luz em quase 2.000 vezes.

"Em nosso trabalho mais recente, mostramos que uma luz incoerente como a luz solar é teoricamente quase tão eficiente em produzir a separação de cargas quanto a luz de um laser," disse Fisher.

Do laser ao Sol

Segundo os pesquisadores, esta nova técnica poderia tornar a energia solar mais barata.

Eles prevêem que, com materiais melhores, será possível alcançar uma eficiência de 10 por cento na conversão da energia solar em energia utilizável. Isso é praticamente equivalente à eficiência das células solares vendidas no comércio hoje, embora já existam células solares muito mais eficientes em escala de laboratório.

"Para fabricar as células solares modernas, você precisa de um enorme processamento dos semicondutores", defende Fisher. "Tudo o que nós precisamos são lentes para focar a luz e uma fibra para guiá-la. O vidro é suficiente para essas duas tarefas. Cerâmicas transparentes poderiam ser ainda melhores."

A seguir, os pesquisadores vão trabalhar na transformação da luz em electricidade usando uma fonte de raios laser. A seguir eles trabalharão com a luz solar.

Recentemente, outro grupo de cientistas construiu um meta-material capaz de interagir com o campo magnético da luz.

 Fonte: Inovação Tecnológica

Quer uma casa mais inteligente?

Domótica é um conceito que tem vindo a ser mais falado nos últimos anos. Com o avançar dos anos, as exigências de quem compra ou aluga casa têm vindo a mudar, e a consciencialização das várias maneiras como a tecnologia pode modificar a forma como vivemos tem um impacto directo nas opções que tomamos. Se ter uma lareira na sala é agradável, contar com uma solução inteligente de aquecimento central é mais útil. Se a porta blindada dá alguma sensação de segurança, poder ligar para casa e acender as luzes a 500 km de distância permite dar a ideia de que estamos em casa.

Mais do que uma palavra estranha, a Domótica é um conceito que se vai massificar e que vai mudar a forma como vivemos e como lidamos com as tarefas domésticas. Neste artigo, damos-lhe algumas ideias de como as soluções tecnológicas podem revolucionar a sua casa. O objectivo não é criar uma lista dos principais produtos ou fabricantes, mas antes indicar-lhe formas de como a tecnologia se poderá ajustar às suas necessidades e às da sua casa.

As soluções de domótica servem para conferir maior conforto e qualidade de vida a quem delas beneficia. Um bom exemplo são as ofertas na área de controlo inteligente de iluminação e de climatização. É hoje possível controlar qualquer circuito de iluminação recorrendo a interruptores, teclados de computador, controlos remotos, telefones ou ecrãs tácteis.

Se a família estiver deitada mas ainda estiver a trabalhar no escritório lá de casa, pode - a partir de uma consola central instalada no seu computador - desligar todas as tomadas e luzes que não são necessárias, bem como controlar os sistemas de aquecimento ou arrefecimento e garantir que as diferentes divisões de sua casa têm temperaturas adequadas.Ver notícia completa=>

Fonte: TekSapo

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

Portugal constroi eólica flutuante

É um protótipo inovador a nível mundial. Já existem eólicas no mar, mas alicerçadas no fundo. A que a EDP vai lançar flutua e é ideal para águas profundas.

O projeto conta ainda com os parceiros A. Silva Matos, que tratará da parte metalomecânica, a canadiana Principle Power, que inventou o conceito e o fundo Inovcapital. A maioria do capital deste consórcio (41,6%) é controlado pela EDP.

Até junho as peças serão levadas de Sever do Vouga (instalações da A. Silva Matos) para os estaleiros da Lisnave, em Setúbal, onde se procederá à montagem final da estrutura. A torre eólica será fornecida pela dinamarquesa Vestas.

Em agosto ou setembro será rebocada por mar até a Aguçadoura, na Póvoa de Varzim. É ai, a cinco quilómetros da costa, que ficará em experiência pelo menos durante um ano. Em 2012 a EDP espera montar o primeiro parque eólico offshore do mundo em águas profundas.

 Fonte: Expresso

Célula termossolar capta energia da luz e do calor simultaneamente

A empresa japonesa Fujitsu anunciou a criação de uma célula termossolar - um componente híbrido de uma célula solar e de um gerador termoelétrico, capaz de gerar energia elétrica tanto a partir da luz do Sol quanto do calor presente no ambiente.

Célula termossolar

A célula híbrida, que consiste em um dispositivo único, permite a captura simultânea de energia de duas fontes separadas, o que até agora só era possível combinando sistemas separados, como células solares e materiais termoelétricos.
O dispositivo pode ser o primeiro passo para viabilizar a chamada "colheita de energia", um conceito que vem ganhando espaço entre cientistas e ambientalistas, e que visa converter várias formas de energia disponíveis no meio ambiente em eletricidade.
A célula termossolar é feita de materiais orgânicos, com baixo custo de fabricação e processamento.

Alterando os circuitos elétricos que conectam dois tipos de materiais semicondutores - tipo P e tipo N, referindo-se a positivo e negativo - o dispositivo pode funcionar como uma célula fotovoltaica ou como um gerador termoelétrico.
O segredo do avanço está em um novo material orgânico, que é adequado para operar nos dois modos, solar e termoelétrico.

Sensores sem baterias

Segundo a empresa, o material é capaz de gerar eletricidade até mesmo a partir da luz presente em um ambiente interno, sem necessidade de exposição direta ao Sol.
Até agora, células fotovoltaicas - que geram eletricidade a partir da luz - e geradores termoelétricos - que geram eletricidade a partir de diferenciais de temperatura - só existiam como dispositivos separados.
Colocar tudo em um componente único pode ser importante, por exemplo, no campo médico, em sensores capazes de monitorar a temperatura corporal, a pressão sanguínea, os batimentos cardíacos etc., sem precisar de baterias ou ligações elétricas.

A tecnologia também poderá ser usada no monitoramento ambiental em áreas remotas, onde seria problemático ir periodicamente para trocar as baterias dos sensores.
A Fujitsu afirma que seus cientistas vão se concentrar agora no aumento do desempenho da célula termossolar, que deverá estar no mercado por volta de 2015. Ver notícia completa-->

Fonte: Inovação Tecnológica

ITER vai realizar primeiro teste com hidrogénio em 2019

Primeiros testes do Reactor Experimental de Fusão Nuclear (ITER) vão utilizar hidrogénio, porque é limpo, permite flexibilidade no trabalho de investigação e não é radioactivo. Entre 2024 e 2026 começam as experiências com combustível real. (Veja o vídeo no final do artigo)

Faltam nove anos para a realização dos primeiros testes do ITER, o Reactor Experimental de Fusão Nuclear , actualmente em construção em França. O hidrogénio - não radioactivo, limpo e flexível no trabalho de investigação - vai ser a fonte utilizada em 2019, estando previstas as provas com combustível real e radioactivo, que determinará a viabilidade efectiva do ITER, entre 2024 e 2026.

O projecto pretende "reproduzir o Sol na Terra, com o objectivo de ter uma energia limpa, inesgotável, segura, amiga do ambiente e economicamente atractiva", resumiu Carlos Varandas, presidente do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN), associado do projecto ITER. Se nove anos é muito tempo? "É muito pouco tempo, para nós é a mesma coisa que amanhã", disse o director geral do ITER, Osuma Motojima , à margem do 26º Simpósio em Tecnologias de Fusão, SOFT 2010 , que decorre até ao dia 1 de Outubro na Alfândega do Porto. Pouco tempo porque Motojima acredita estar a construir um "projecto que pode contribuir para a paz no mundo" e que, por agora, conseguiu já a proeza de juntar Europa, EUA, China, Japão, Federação Russa, Coreia e Índia em torno de um mesmo objectivo.

A fusão nuclear obedece a um princípio simples: pega em átomos muito leves - hidrogénio e os seus isótopos, deutério e trítio - e fá-los fundir. Dessa fusão nasce um elemento com uma massa menor; os produtos das reacções perdem massa e libertam energia, que é usada para aquecer água, transformá-la em vapor de água, fazer mover a turbina e produzir electricidade. É uma energia que não produz resíduos radioactivos e que, potencialmente, pode gerar bastante energia a partir de pequenas quantidades de combustível.

Parece a solução ideal para um dos grandes problemas do planeta - o fornecimento de energia. Mas há um desafio enorme pela frente: o de tornar o ITER economicamente atractivo. É que, para já, "as fusões realizadas não conseguiram um ganho de energia", explicou Carlos Varandas, acrescentando que é preciso "conseguir uma amplificação de energia entre 5 e 10 para que o ITER seja comercialmente atractivo".

Europa é o principal investidor

Há esperança de resolver este problema. E o investimento da Europa - 6,6 mil milhões de euros, três vezes mais do que o inicialmente previsto - é uma prova de que está a ser dado crédito ao projecto. Um investimento que, realça Carlos Varandas, não é de "dinheiro vivo" e que se realiza durante os próximos 20 anos, aproximadamente: "Os 6,6 mil milhões de euros correspondem essencialmente a salários de pessoal e componentes, apenas 5 a 8% corresponde a dinheiro vivo".

Se o projecto tiver o sucesso esperado, terá ainda de ser construída uma máquina que transforme em electricidade a energia térmica de fusão. "Não é um processo complicado", garante o especialista, "é um processo semelhante ao das centrais térmicas, por exemplo". E tal investimento não representa um custo adicional para o Governo: "Em teoria, não fazemos investimentos directos no ITER, fazendo parte da Euratom teremos esses privilégios automaticamente".

"O nuclear é como o défice, um tabu que precisa de ser desmistificado". A afirmação é do presidente do IPFN, que acredita que é preciso "reabrir o debate sobre o nuclear" em Portugal. "A prioridade devem ser as renováveis, mas não concebo o futuro sem centrais nucleares", afirmou. É que o aumento do preço do petróleo já tornou necessário o "lançamento de uma nova geração de reactores de fissão nuclear, os da Geração 3, tão seguros como uma central térmica ou hidroeléctrica".

Fonte:Expresso

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

Cientistas britânicos produzem eletricidade a partir da urina

Cientistas britânicos das universidades de Heriot-Watt (Edimburgo) e de St. Andrews (Escócia), desenvolveram uma célula de combustível que produz eletricidade diretamente da urina, a partir da ureia.

O processo de produção não precisa da aplicação de voltagem para separar a ureia mas apenas de um elétrodo de baixo custo, que faz com que a reação química aconteça espontaneamente. Segundo a revista britânica "New Scientist", os detalhes técnicos deste elétrodo são por enquanto secretos.

Shanwen Tao, o cientista que lidera este projeto, calcula que cada adulto produza anualmente urina suficiente para um automóvel andar 2700 km, devido à energia que a ureia contém. A ureia representa cerca de 2% do peso da urina.

Um dos resíduos mais abundantes da Terra

A urina é um dos resíduos mais abundantes na Terra: os quase sete mil milhões de habitantes do planeta produzem dez mil milhões de litros por dia. Se adicionarmos a produção dos animais criados pela indústria pecuária, este número é várias vezes superior.

Mas depurar a urina nas estações de tratamento de esgotos, de modo a evitar a contaminação dos rios, mares e ecossistemas, é um processo que exige avultados recursos financeiros e que consome muita energia.

A nova tecnologia poderá vir a ter no futuro uma grande diversidade de aplicações, não apenas nos automóveis mas também no fornecimento de eletricidade aos edifícios de escritórios e das explorações agropecuárias, ou a aparelhos de rádio e telemóveis em regiões remotas.

Automóveis: rede de estações de serviço já existe na Europa

Curiosamente, já existe na Europa (tal como em vários países da Ásia) uma rede de mais de 6.000 estações de serviço que vendem combustível com 32,5% de ureia para abastecer camiões e autocarros a diesel, no âmbito de um diretiva europeia que entrou em vigor em 2006 destinada a minimizar o impacto ambiental da combustão do diesel. Isto significa que "a infraestrutura já está montada", salienta Shanwen Tao.

Há ainda outras tecnologias que estão neste momento a ser testadas. Na Universidade de Ohio, em Athens (EUA), os cientistas estão a fabricar hidrogénio a partir da urina usando células eletrolíticas. E na Universidade do Estado da Pensilvânia, em University Park, a aposta vai para a produção de energia a partir de bactérias.

Os efluentes dos esgotos contêm bactérias e matéria orgânica, e quando as bactérias a consomem produzem eletrões que se combinam com o oxigénio. Se este processo acontece em reservatórios sem oxigénio, os eletrões podem ser aproveitados para a produção de eletricidade. 

Fonte: Expresso

Descoberto novo processo de conversão da energia solar

Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, descobriram como usar simultaneamente a luz e o calor do Sol para gerar eletricidade.

A técnica tem o potencial para produzir energia solar com o dobro da eficiência dos métodos existentes, tornando-a barata o suficiente para competir com as termelétricas que queimam derivados de petróleo.

Emissão termiônica

Batizado de "emissão termiônica de fótons otimizada", ou PETE (Photon Enhanced Thermionic Emission), o processo promete superar a eficiência tanto das atuais tecnologias de conversão fotovoltaica - os conhecidos painéis solares - quando das usinas termossolares - que usam o calor do Sol para aquecer líquidos que giram turbinas para gerar a eletricidade.

Ao contrário das células solares atualmente usadas nos painéis solares - que perdem eficiência quando a temperatura aumenta - o novo dispositivo se destaca justamente pelo bom funcionamento em altas temperaturas, o que permite seu funcionamento simultâneo no processo termossolar.

"Este é realmente um avanço conceitual, um novo processo de conversão de energia, não apenas um novo material ou uma variação levemente diferente," disse Nick Melosh, que liderou o grupo de pesquisa. "É realmente algo fundamentalmente diferente de como você pode coletar energia."

A célula solar PETE junta em um único componente o mecanismo quântico das células solares - os fótons excitam os elétrons - com o mecanismo termal - que usa a luz do Sol concentrada como fonte de energia termal para produzir eletricidade indiretamente por meio de um motor de calor.

O componente é baseado na emissão termiônica de elétrons fotoexcitados em um catodo semicondutor funcionando em alta temperatura.

Recentemente, cientistas do MIT também anunciaram a descoberta de uma nova forma de produzir eletricidade, usando nanotubos de carbono. Ver notícia completa-->

Fonte: inovação tecnológica

Cabo supercondutor bate record mundial de intensidade de corrente

Recorde electrizante

Pesquisadores da Universidade Autônoma de Barcelona, na Espanha, construíram um cabo supercondutor que bateu o recorde mundial de intensidade de corrente elétrica, atingindo 3.200 amperes a 24.000 volts.

Os resultados dos testes indicaram que o novo cabo supercondutor tem uma capacidade de 100 MVA (milhões de volt-ampere), cinco vezes mais do que um cabo de cobre convencional com as mesmas dimensões.

Além do cabo, medindo 30 metros, feito de material supercondutor de alta temperatura, os pesquisadores construíram todos os terminais para conectá-lo à rede comum de distribuição.

Cabo supercondutor

Segundo os pesquisadores, se for usado nas linhas de transmissão, o cabo elétrico supercondutor poderia reduzir as perdas de energia entre 50% e 70%, desde que utilizado em pontos-chave da rede de distribuição.

Por ser capaz de transportar uma quantidade de electricidade muito superior em relação aos cabos convencionais, a tecnologia supercondutora torna-se uma alternativa viável para se obter a eficiência desejada dos sistemas de distribuição eléctrica.

As perdas de energia ao longo dos linhões de transmissão, que levam a energia das usinas até os pontos de consumo, representam um desperdício maior de energia do que todas as demais ineficiências somadas.

A economia obtida com o uso de cabos supercondutores já computa o gasto energético com o próprio cabo, que precisa ser resfriado para manter a supercondução. Embora sejam chamados de materiais supercondutores de alta temperatura, essa temperatura é ainda muito menor do que a temperatura ambiente.

Demanda mundial de energia

A demanda mundial de energia deverá dobrar até a segunda metade deste século.

Desta forma, ganhos de eficiência na construção de motores, geradores, transformadores, além do uso de cabos supercondutores, ajudariam a satisfazer essa demanda de energia sem exigir que se dobre o número de usinas existentes hoje.

Segundo os pesquisadores, a tecnologia de transmissão baseada em materiais supercondutores também aumenta a segurança e a confiabilidade da rede, uma vez que os transformadores de material supercondutor não são inflamáveis.

Fonte: Inovação Tecnológica

Concentrador solar de baixo custo otimiza células solares

Um novo projeto de concentrador solar poderá levar a dispositivos de concentração da luz do Sol que sejam mais baratos e que exijam menos células fotovoltaicas do que os concentradores solares atuais.

Concentradores solares

Já existem concentradores solares de alta eficiência, que basicamente usam lentes para focalizar o Sol, projetando uma intensidade de luz equivalente a centenas de vezes a incidência normal do Sol, aplicando o foco sobre células solares de alta eficiência.

Esses sistemas tipicamente utilizam matrizes de lentes individuais que focam diretamente em células fotovoltaicas individuais, numa relação uma para uma entre lentes e células. Isso exige um alinhamento preciso e a conexão das diversas células.

Sem montagem e sem ajustes

O novo concentrador solar coleta a luz do Sol com milhares de lentes individuais construídas sobre uma folha. Essas lentes são acopladas a um "guia de ondas" plano que afunila a luz para uma única célula fotovoltaica.

Jason Karp e seus colegas da Universidade da Califórnia construíram um protótipo com apenas dois componentes ópticos primários, reduzindo o material utilizado, além de eliminar a necessidade de montagem e ajustes.

Matriz de lentes

"O motivo real de estarmos tentando construir esse tipo de concentrador solar é certamente o custo," disse Karp, explicando que o projeto reduz o custo do aparato óptico ao usar lentes menores e mais simples.

Mesmo as lentes utilizadas tiveram seu custo reduzido. Partindo de matrizes de lentes disponíveis comercialmente, os pesquisadores empregaram técnicas de impressão como as utilizadas na fabricação de telas para televisores com telas grandes para fazer o acoplamento com a guia de ondas que "recolhe" a luz concentrada de cada lente.

Fonte: Inovação tecnológica

Automontagem molecular: vêm aí os chips que se constroem sozinhos

Os componentes eletrônicos que formam os chips de computador estão ficando tão pequenos que, em breve, o processo utilizado para fabricá-los, que pouco mudou nos últimos 50 anos, não vai mais funcionar.

Uma das alternativas que os cientistas têm explorado é a criação de minúsculos circuitos usando moléculas que se organizam automaticamente em padrões funcionais - um processo conhecido como automontagem.

Em um artigo publicado nesta semana na revista Nature Nanotechnology, pesquisadores do MIT, nos Estados Unidos, deram um passo importante para tornar a automontagem de chips uma alternativa prática.

Fotolitografia

Atualmente, os chips são construídos camada por camada, por meio de um processo chamado fotolitografia. Uma camada de silício, metal ou algum outro material é depositada sobre uma pastilha e revestida com um material sensível à luz, chamado fotorresiste.

Ao atravessar uma espécie de stencil - uma "máscara" - a luz projeta sobre o fotorresiste uma sombra que é um modelo detalhado do circuito eletrônico que se quer construir. Onde a luz atinge o fotorresiste, ele endurece. A parte não endurecida é lavada com produtos químicos adequados, deixando o circuito "impresso" sobre a pastilha.

O problema é que os componentes que formam o chip - os transistores e outros componentes - já são significativamente menores do que o comprimento de onda da luz usada na sua construção. Os fabricantes têm desenvolvido vários truques para conseguir que a luz produza estruturas menores do que o seu próprio comprimento de onda, mas esses truques não vão funcionar em escalas cada vez menores.

Litografia por feixe de elétrons

A maneira mais óbvia de continuar miniaturizando os componentes eletrônicos que formam o chip seria utilizar feixes de elétrons para transferir os padrões impressos na máscara para a camada de fotorresiste.

Mas, ao contrário da luz, que permite expor um chip inteiro de uma vez, um feixe de elétrons tem que se mover para a frente e para trás ao longo de toda a superfície de um chip, traçando linhas paralelas, como uma colheitadeira trabalhando ao longo das ruas de uma lavoura.

"A diferença é a mesma entre escrever a mão e imprimir uma página de uma vez só," afirma Karl Berggren, que orientou o desenvolvimento da nova tecnologia em conjunto com sua colega Caroline Ross. A lentidão dos passos precisos da litografia por feixe de elétrons torna-a significativamente mais cara do que a litografia óptica convencional. ver notícia completa-->

 

Fonte: Inovação Tecnológica 

Películas ferroelétricas oferecem nova rota para a energia solar

Filmes ferroelétricos

O Sol parece ser a nossa única fonte realmente confiável de energia renovável. Sabendo disso, os cientistas estão constantemente em busca de formas inovadoras para converter a luz solar em eletricidade.

Apenas nos últimos dias, foram relatados dois recordes mundiais e duas novas células solares uma biocélula, um circuito molecular capaz de transformar luz em eletricidade e até um passo importante rumo à fotossíntese artificial.

Agora foi a vez dos cientistas de Cingapura demonstrarem o potencial dos filmes finos ferroelétricos para captarem a energia do Sol e gerarem energia limpa.

Junção p-n

Os dispositivos fotovoltaicos, incluindo as células solares, produzem eletricidade quando a absorção de luz fornece elétrons com energia suficiente para atravessar uma barreira, chamada de bandgap.

Para gerar uma corrente elétrica útil, porém, esses portadores de carga devem ser guiados em uma direção determinada, não podendo fluir de forma aleatória.

Na maioria dos materiais fotovoltaicos utilizados hoje, como o silício, os cientistas conseguem dirigir os elétrons construindo a célula solar com uma interface conhecida com junção p-n.

Na junção p-n, dois materiais com naturezas diferentes - positivo-negativo ou doador de elétrons e receptor de elétrons - se juntam, facilitando a difusão dos elétrons do material n em direção ao material p. ver notícia completa-->

Fonte:  Inovação tecnológica

Descoberto novo modo de produzir eletricidade

Ondas de energia

 
Um grupo de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, descobriu um fenômeno inédito que faz com que ondas de energia sejam criadas ao longo de nanotubos de carbono.

Segundo os pesquisadores, o fenômeno até agora desconhecido poderá levar a uma nova forma de produzir eletricidade.

O fenômeno, descrito como "ondas termoelétricas", "abre uma nova área de pesquisa na área de energia, o que é raro," afirmou Michael Strano, um dos autores do estudo que foi publicado neste domingo (7/3) na revista Nature Materials.

Da mesma foram que um monte de detritos é atirado pelas ondas em uma praia depois de terem viajado pelo oceano, a onda térmica - um pulso de calor em movimento - viajando ao longo do fio microscópico de carbono pode arrastar elétrons em seu caminho, criando uma corrente elétrica.

O ingrediente principal dessa nova receita de energia é o nanotubo de carbono, uma estrutura com dimensões na faixa dos bilionésimos de metro, na qual os átomos de carbono estão dispostos como se fossem uma tela de arame enrolada. Os nanotubos de carbono fazem parte de uma família muito promissora de novas materiais, que inclui ainda os buckyballs e o grafeno.

Princípio de funcionamento

No estudo, cada um dos nanotubos de carbono, que são bons condutores tanto de eletricidade quanto de calor, foram recobertos com uma camada de um combustível altamente reativo e que gera um forte calor à medida que se decompõe.

O combustível é então inflamado em um dos lados dos nanotubos, o que pode ser feito por um feixe de laser ou por uma faísca elétrica, resultando em uma onda térmica que se desloca velozmente ao longo do nanotubo de carbono.

O calor do combustível é transferido para o nanotubo, onde ele passa a se deslocar milhares de vezes mais rapidamente do que a própria queima do combustível. À medida que o calor, que caminha mais rápido do que a chama, realimenta a camada de combustível, cria-se uma onda térmica que caminha ao longo do nanotubo.

Com uma temperatura de mais de 2.700º C (3.000 K), o anel de calor se espalha ao longo do nanotubo a uma velocidade 10 mil vezes maior do que o espalhamento normal da reação química de queima do combustível. O calor produzido pela combustão também desloca elétrons pelo nanotubo, criando uma corrente elétrica significativa. Ver notícia completa--> 

Fonte:  Inovação tecnológica

Biocélula usa fotossíntese para gerar eletricidade

Cientistas do instituto de pesquisas CNRS, da França, transformaram a energia química gerada pela fotossíntese de uma planta em energia elétrica.

A pesquisa demonstra uma nova rota para fotossíntese artificial, uma área de pesquisas promissora que pretende desenvolver uma estratégia de conversão da luz solar em eletricidade de forma ainda mais eficiente e mais ambientalmente correta do que as células solares.

Além do campo da energia, a nova biocélula poderá ter aplicações médicas.

O que é fotossíntese

A fotossíntese é o processo pelo qual as plantas convertem a energia do Sol em energia química. Na presença da luz visível, o dióxido de carbono (CO2) e a água (H2O) são transformados em glicose e em oxigênio (O2) por meio de uma complexa série de reações químicas que ainda não são bem compreendidas pelos cientistas.

Em vez de tentar reproduzir toda a fotossíntese de forma artificial, o que é uma meta desejável, mas ainda distante de ser alcançada, os pesquisadores franceses criaram uma célula alimentada por um biocombustível que é justamente o produto da fotossíntese de uma planta viva (glicose e oxigênio).

De desenho aparentemente muito simples, a célula a bicombustível é formada por eletrodos cujas superfícies foram modificadas com a adição de duas enzimas.

Domando a fotossíntese

Os pesquisadores inseriram sua biocélula em uma planta viva - neste experimento eles utilizaram um cacto.

Assim que os eletrodos, que são muito sensíveis tanto à glicose quanto ao O2, foram inseridos na folha do cacto, os cientistas puderam monitorar a fotossíntese em tempo real, in vivo, o que, por si só, já seria um grande feito científico.

Durante os experimentos, os pesquisadores puderam fazer a primeira observação direta dos níveis de glicose durante a fotossíntese, em tempo real.

Ou seja, além das aplicações tecnológicas, a técnica será de grande utilidade para o entendimento pormenorizado da própria fotossíntese, um objetivo longamente perseguido pelos biólogos - "domar" a fotossíntese significaria uma revolução radical na forma de geração de energia e de alimentos para a humanidade. Ver notícia completa -->

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

A máquina do Big Bang bateu recorde de energia

É mais um passo para a maior experiência científica de toda a história. O grande acelerador de partículas (LHC) do Laboratório Europeu de Física de Partículas (CERN) impeliu dois feixes de protões a uma energia de 1,18 teraelectrão-volt (TeV). Esta experiência do CERN tem como objectivo final a recriação do Big Bang, ou seja, os primeiros milésimos de segundo do Universo.

"O LHC tornou-se hoje o acelerador de partículas mais poderoso do mundo ao impelir os seus dois feixes de protões a uma energia de 1,18 teraelectrão-volt esta manhã", avançou em comunicado o CERN.

"É fantástico", disse do director-geral do CERN. Rolf Heuer afirmou que as experiências vão continuar "por etapas porque ainda há muito a fazer antes de" começarem "a fazer física em 2010".

O recorde era até agora detido pelo Fermilab de Chicago, nos EUA, que já tinha atingido a energia de 0,98 TeV em 2001.
O acelerador de partículas do CERN foi reactivado a 20 de Novembro, 14 meses após a paragem devido a um avaria grave que aconteceu apenas três dias depois de terem ocorrido as primeiras colisões.

Como começou o Universo

O CERN pretende, com esta experiência, simular a criação do Universo, tal como terá acontecido há 13,7 mil milhões de anos.
Para tal, o LHC irá provocar uma colisão de protões a uma velocidade próxima da luz para simular os primeiros milésimos de segundo do Universo.
A construção do acelerador de partículas demorou mais de 12 anos, com um custo de 3,76 mil milhões de euros. Milhares de físicos e profissionais de várias áreas participaram nesta que é considerada a maior experiência científica de sempre.

Portugal é membro do CERN desde 1986. Várias empresas nacionais contribuíram para a construção do acelerador de partículas e na Suíça. Em Meyrin, perto de Genebra, na Suíça, sede do laboratório, trabalham vários portugueses.
 

 Fonte: RTP

Impacto dos raios sobre a poluição e o efeito estufa está subestimado, diz NASA

A mais recente campanha de pesquisas feita por cientistas da NASA revela alguns detalhes interessantes sobre os raios. Mas também revela alguns dados de fato surpreendentes, mesmo para os cientistas.

A cada ano, mais de 1,2 bilião de raios atingem a superfície da Terra. Ruanda tem a maior ocorrência de raios por quilometro quadrado, enquanto os pólos têm a menor ocorrência.

Experimentos de campo e de laboratório revelaram que o núcleo de alguns raios atingem 30.000 Kelvin, uma temperatura quente o suficiente para fundir instantaneamente a areia e quebrar as moléculas de oxigénio e nitrogénio em átomos individuais.

Embora interessantes, estas são apenas algumas - mas não as mais importantes - dentre as mais recentes descobertas dos cientistas sobre os raios.

Poluição causada pelos raios

O mais impressionante vem agora: cada um dos biliões de raios produz compostos poluidores tão danoso ao homem e às plantas quanto as mais poluentes das actividades humanas.

As descargas eléctricas dos raios - atinjam elas o solo ou não - produzem óxidos de nitrogénio - os conhecidos NOx - que reagem com a luz do Sol e com outros gases na atmosfera para produzir ozónio.

Próximo à superfície terrestre, o ozônio pode ameaçar a saúde de plantas e dos animais - aí incluído o homem. Nas altitudes mais elevadas da atmosfera, ele é um potente gás causador do efeito estufa. Por outro lado, quando ainda mais alto, na estratosfera, ele bloqueia a radiação ultravioleta, que causa câncer no ser humano.

E, longe de apregoarem qualquer coisa do tipo "conclusão definitiva sobre os raios," os cientistas da NASA afirmam que sua pesquisa é apenas parcial, e que os impactos dos resultados sobre os modelos climáticos deverão ser muito maiores do que os agora anunciados. Ver notícia completa-->

Fonte: Inovação Tecnológica

Wireless Power - Electricidade por Wireless! O fim dos cabos de alimentação??

O vídeo que se segue diz respeito a uma apresentação pública de uma das tecnologias mais inovadoras deste ano. Esta tecnologia (Wireless Power), consiste basicamente em fornecer energia aos equipamentos eléctricos como televisores, telemóveis, aparelhagens, entre outros, sem a necessidade de recorrer a cabos de alimentação.

Esta tecnologia já foi já adoptada por algumas aplicações comerciais das quais se destacam TED Talks e Sony prototype.

Para mais informação sobre esta tecnologia, aconselho o seguinte  link: Wireless Power

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