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Posts Tagged ‘ciência hoje online’

O conhecimento, qualquer que seja sua natureza, avança pelo divulgação de idéias inéditas. Isso não é apenas importante do ponto de vista comercial (patentes). Tem grande efeito psicológico sobre aqueles que produzem conhecimento. Isso também é válido para quem divulga. Os jornalistas têm até uma expressão própria: “furo”. Geralmente um trabalho científico que não apresente uma boa componente inédita é rejeitado pelas boas revistas científicas.

Na divulgação científica não há esse rigor quanto ao ineditismo da informação. Por exemplo, quando o Grande Colisor de Hádrons estava para ser inaugurado, jornais do mundo inteiro publicaram reportagens e artigos similares. Se o ineditismo não é uma exigência prioritária quanto ao tema, na minha opinião deve ser quanto à abordagem. Nos meus textos de divulgação científica faço um grande esforço para apresentar algo de um modo inédito.  Além disso, acredito que os divulgadores da ciência também tenham uma certa satisfação quando identificam algo interessante e que esteja pouco divulgado.

Fiquei muito contente quando no mês passado escrevi minha coluna na Ciência Hoje Online sobre o grafeno, sem conhecimento de que o tema estava para ser tratado em artigo na versão impressa da CH de março. O artigo de Adalberto Fazzio, Antônio J. R. da Silva e Thiago B. Martins veio a público poucos dias depois da minha coluna. Nas palavras de um amigo: foi uma dessas coincidências cósmicas!

Agora aconteceu-me outra. Minha coluna de abril, publicada em 27 de março, é sobre o papel eletrônico. Os últimos artigos publicados pela Nature e Science, especificamente sobre o tema, datam de 2005. Agora, na edição de 1 de abril, a nature publicou este artigo The textbook of the future.

Não vou negar que dá uma certa alegria sair na frente da Nature!

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Este é o título da minha coluna de fevereiro na Ciência Hoje Online, onde apresento alguns fatos referentes à descoberta do grafeno, material que ameaça o silício no papel-chave da indústria eletrônica. Em função da limitação de espaço editorial na CH Online, algumas informações são apenas sugeridas na coluna, ou colocadas implicitamente. Mais detalhes sobre o assunto são apresentados em http://www.professorcarlos.com/.

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Este é o título da minha coluna deste mês de janeiro, na Ciência Hoje Online. Como habitualmente faço, coloco no blog http://www.professorcarlos.com/ informações complementares, as quais não puderam ser colocadas na coluna por uma questão de espaço editorial. O objeto ignorado, mencionado no título, é o memristor, que juntamente com o resistor, o capacitor e o indutor vai formar o grupo dos elementos passivos da eletrônica.

memristor_williams_stewart

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Este é o título da minha coluna de dezembro na Ciência Hoje Online. É sobre as partículas Janus, que funcionam como um surfactante. Vem despertando enorme interesse nos últimos anos, mas seus fundamentos experimentais foram descobertos entre 1903 (Walter Ramsden) e 1907 (Spencer Umfreville Pickering), e seus fundamentos teóricos foram apresentados em um artigo que Pieranski publicou em 1980. Visite  http://www.professorcarlos.com/ e veja belas imagens de partículas Janus e outras partículas utilizadas em emulsões Pickering.

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No primeiro capítulo fiz uma discussão geral sobre o Modelo Padrão das partículas elementares. Coloquei basicamente o material que publiquei na coluna da Ciência Hoje Online, Para apreciar a festa do LHC , onde tive a oportunidade de mencionar algumas das partículas “elementares”. As aspas aqui representam o fato de que durante algum tempo se pensou que prótons, mésons e nêutrons fossem elementares. Como você viu no primeiro capítulo isso hoje não é mais assim.

Talvez seja interessante algum comentário introdutório sobre os processos de detecção de partículas elementares. Nossos sentidos não conseguem detectar a maioria das radiações produzidas na natureza. Podemos sentir a radiação eletromagnética na faixa acima do infravermelho, onde ela se manifesta sob a forma de calor, depois essa radiação torna-se visível até a faixa um pouco abaixo do ultravioleta. Portanto, radiação com energia do infravermelho para baixo e do ultravioleta para cima escapam aos nossos sentidos. Também temos limitações dimensionais. Na faixa do micrômetro (a milionésima parte do metro) para baixo é impossível vermos a olho nú.

A limitação dimensional é superada com o uso de diferentes tipos de microscópicos (ópticos, eletrônicos, iônicos, etc). As limitações, digamos, energéticas, são superadas por intermédio de interações com a matéria. É o produto dessa interação que nos indica a presença da radiação, e possibilita sua quantificação. Por exemplo, as ondas de rádio são percebidas depois que elas interagem com uma antena. O resultado da interação é processado e se transforma em áudio nos nossos aparelhos. Os raios-X foram inicialmente percebidos por causa da sua capacidade de sensibilizar um filme fotográfico. Depois foram desenvolvidos outros detectores, mais eficientes.

No capítulo sobre aceleradores e detectores de partículas discutiremos isso com mais detalhes.

Elétron

O elétron foi a primeira partícula elementar experimentalmente identificada. Sua descoberta foi conseqüência direta da linha de pesquisa que nos anos 1890 resultou na descoberta dos raios-X e da radioatividade. Sobre a descoberta dos raios-X, sugiro a leitura do artigo Raios X: Descoberta casual ou criterioso experimento?, que publiquei em 1995 na Ciência Hoje (vol. 19, n. 114, pp. 26-35). Sobre a descoberta da radioatividade existe um ótimo material produzido pelo prof. Roberto Martins, do IF-Unicamp.

Se desejar complementar a leitura do artigo do prof. Martins, sugiro as duas colunas que escrevi sobre Rutherford: O Indiana Jones do núcleo atômico e Uma história mal contada. Você também pode ver os slides da palestra que apresentei na SBPC 2008: Dos raios alfa à energia nuclear: caminhos percorridos por Rrutherford. Sobre a descoberta do elétron, sugiro o bom material disponível no portal da UFPEL.
Os eventos mencionados acima culminaram no modelo atômico proposto por Rutherford, em 1911. É aquele modelo no qual o átomo consiste de um núcleo, muito pequeno, onde concentra-se praticamente toda a massa atômica, em volta do qual giram os elétrons. Os experimentos com partículas alfa realizados por Geiger e Marsden, colaboradores de Rutherford, sugeriam este modelo, mas eles não sabiam, ou não tinham tempo para tratar a sua eletrodinâmica. Coube a Niels Bohr a tarefa de desvendar os mistérios deste modelo atômico.

Próton

Nos experimentos mencionados acima, partículas alfa com altas energias, provenientes de materiais radioativos, eram lançadas sobre folhas finas de diferentes materiais sólidos. O resultado mais conhecido foi obtido com ouro.

Em 1917, Rutherford inicia um caderno de laboratório, intitulado Range of High-Speed Atoms in Air and Other Gases. A idéia era investigar o alcance de partículas alfa em diferentes tipos de gases.

O próton foi descoberto, em 1919, quando Rutherford analisou os resultados obtidos com o nitrogênio. Ele observou que algo saia com poder de penetração superior ao da partícula alfa incidente. Esses resultados foram relatados no 4o. artigo da relação abaixo.

A primeira alternativa, de que o átomo de nitrogênio fosse “empurrado” pela partícula alfa e ganhasse energia não fazia sentido, pois o nitrogênio é muito mais pesado do a partícula alfa.

Este experimento possibilitou a Rutherford fazer duas importantes descobertas. Ele concluiu que o choque da partícula alfa com átomos de nitrogênio produzia átomos de hidrogênio, e que os átomos de nitrogênio desintegravam-se durante a colisão. No início ele pensou que o átomo de hidrogênio fazia parte do núcleo do nitrogênio, mas logo percebeu que se tratava de fato o núcleo do átomo de hidrogênio, que alguns depois recebeu o nome de próton.

Portanto, Rutherford descobriu de uma vez só, a desintegração artificial do núcleo e o próton. Também previu a existência do nêutron, mas não publicou essa conjectura, embora tenha apresentado na conferência Bakeriana que ele proferiu em 1920.

Nêutron

O experimento que abriu o caminho para a descoberta do nêutron foi realizado por Walther Bothe em 1930. Ele bombardeou átomos de berílio com partículas alfa e detectou uma radiação que ele interpretou como radiação gama altamente energética.

Isso despertou o interesse do casal Frédéric Joliot e Irène Curie, que pensou utilizar a radiação para produzir transmutação. Repetiram o experimento de Bothe e fizeram com que a radiação incidisse sobre um bloco de parafina, o que significa dizer essencialmente sobre um material contendo carbono e hidrogênio.

O casal Joliot-Curie detectou prótons com energia de aproximadamente 5 MeV (milhões de elétron-volts). Pela conservação de energia e quantidade de movimento, a radiação gama deveria ter uma energia da ordem de 50 MeV, algo impossível. Quando Chadwick comentou com Rutherford sobre o resultado do casal francês, o velho professor disse: não acredito que eles tenham observado uma radiação gama no experimento de Bothe. Aquilo deve ser a partícula neutra que previ em 1920. Chadwick repetiu o experimento e descobriu o nêutro.

Como diria o Anonymous Gourmet: voltaremos!

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Este é o título da minha coluna de agosto na Ciência Hoje Online. Tem a ver com a mensagem anterior, “New Speed Record for Magnetic Memories“.

Veja o primeiro e o último parágrafo:

A prestigiosa revista Physical Review Letters acaba de publicar um artigo que vai dar o que falar. O trabalho apresenta resultados obtidos por pesquisadores do instituto nacional de metrologia alemão – o Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) –,sobre reversão balística de magnetização. Apresentado assim, esse conceito soa como grego para a maioria das pessoas, mas o texto de divulgação que o PTB preparou para anunciar os resultados vem sendo reproduzido em inúmeros e importantes sítios da internet.

Num futuro próximo, você terá um minúsculo e potente computador na palma da sua mão. Em vez de uma máquina com 1 GB de memória RAM e um disco rígido com 100 GB, você vai simplesmente comprar um computador com memória de 200 GB, 300 GB, ou quanto seu orçamento permitir. Quando? Talvez antes de 2010.

Veja as fotos da coluna:


Memórias magnéticas de acesso aleatório fabricadas pela Everspin. O estudo alemão recém-publicado torna mais próxima a produção barata e em larga escala desses dispositivos (foto: reprodução).

As memórias magnéticas de ferrita, comuns nos anos 1960, logo deram lugar às memórias dinâmicas de acesso aleatório (DRAM) fabricadas com semicondutores (foto: H.J. Sommer III, prof. de engenharia mecânica, Penn State Univ.).

Para gravar informações nas memórias magnéticas, é preciso inverter o sentido de magnetização das células, de forma a configurar os bits 0 e 1 (arte: Lawrence Berkeley National Laboratory).

A popularização das memórias MRAM deve tornar possível a fabricação de palmtops extremamente pequenos, rápidos e com grande capacidade de memória (foto: Wikimedia Commons).

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Este é o título de uma nota à imprensa, divulgada pelo Physikalisch-Technische Bundesanstalt. A seguir a tradução.


Novo Recorde de Velocidade para Memórias Magnéticas

Reversão balística de spin possibilita memórias não voláteis ultra-rápidas.

18.8.2008

[PTB] Um experimento realizado no Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) exibiu reversão de spin em um nanomagneto, tão rapidamente quanto permite o limite fundamental. Usando a assim denominada reversão balística, memórias magnéticas não voláteis poderão operar com velocidades similares àquelas das mais velozes memórias não voláteis disponíveis no mercado. O experimento é descrito na próxima edição da Physical Review Letters (22/08/2008).

Chips de memórias rápidas, tais como DRAMs e SRAMs (Memória de Acesso Aleatório Dinâmico e Estático) usados atualmente têm uma desvantagem decisiva: no caso de interrupção da energia eles perdem a informação armazenada. Este problema poderia ser resolvido por intermédio de chips de memórias magnéticas denominadas MRAMs (Memória Magnética de Acesso Aleatório). Na MRAM, a informação digital não é armazenada por intermédio da carga elétrica, mas por meio da orientação da magnetização de uma célula magnética.

A última geração de MRAM usa o denominado efeito de torque de spin para a programação de bits magnéticos. Usando o torque de spin o estado da memória na célula pode ser programado numa forma muito simples pela aplicação de um pulso de corrente. Uma corrente positiva orienta a magnetização em uma direção (estado digital “ 0” ) e uma corrente negativa orienta na direção oposta (estado digital “ 1” ). MRAM com torque de spin é também uma promessa para a obtenção de alta densidade de armazenamento, comparável às memórias DRAM e Flash. Vários fabricantes de chips semicondutores estão desenvolvendo memórias com torque de spin; espera-se que seja em breve sua introdução no mercado.

Um pulso de corrente gerador de um torque no spin excita o movimento rotacional da magnetização da célula de memória – a assim chamada precessão. Normalmente, a magnetização tem que passar por vários ciclos de precessão até que a reversão completa se realize. Assim, os atuais protótipos de MRAM com torque de spin necessitam de aproximadamente 10 nanossegundos para efetuar um processo de gravação, o que compromete a velocidade da MRAM.

No experimento realizado no PTB, em Braunschweig, reversão de magnetização com torque de spin foi obtida com um único ciclo de precessão. Esta denominada reversão “balística” de magnetização com torque de spin corresponde ao limite físico de tempos ultra-curtos. Ela foi obtida por intermédio de um ajuste preciso dos parâmetros do pulso de corrente com um pequeno campo magnético perpendicular à direção da magnetização.

Usando reversão balística com torque de spin futuras MRAM poderão ser programadas com pulsos de corrente menores do que 1 nanossegundo, correspondendo a uma freqüência superior a 1 GHz. Será possível a fabricação de uma memória não volátil, com alta densidade e velocidade comparável às mais altas obtidas com as atuais memórias voláteis.

Publicação original :

Quasi-ballistic spin torque magnetization reversal S. Serrano-Guisan, K. Rott, G. Reiss, J. Langer, B. Ocker, and H. W. Schumacher Physical Review Letters 33 (2008)

Contato:

Dr. Hans Werner Schumacher, PTB Working Group 2.53 Low-dimensional Electron Systems, Telefone: +49531-592-2414, e-mail: hans.w.schumacher@ptb.de

Versão original disponível em http://www.ptb.de/en/aktuelles/archiv/presseinfos/pi2008/pitext/pi080818.html .

Nota :

Existem dois equívocos na informação da publicação original. O título correto do artigo é Biased Quasiballistic Spin Torque Magnetization Reversal, e o volume da revista não é o 33, é o 101 O endereço do artigo é este Phys. Rev. Lett. 101, 087201 (2008) (CAS).

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