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domingo, 25 de setembro de 2011
segunda-feira, 15 de março de 2010
Tecnologia inovadora que lhe permite "ver" com a língua.
Um soldado cego por uma granada no Iraque teve sua vida transformada pela tecnologia inovadora que lhe permite "ver" com a língua.
Craig Lundberg, 24, Liverpool, perdeu a visão quando servia no Bascra em 2007.
Hoje, ele revelou que pode identificar formas, caminhar sem ajuda e até mesmo ler graças a um dispositivo pioneiro.
BrainPort é um dispositivo, que combina uma câmera montada em um óculos de sol com uma corda vibrando que é colocado sobre a língua.
Lundberg, tinha a perspectiva de viver o resto de sua vida com cão guia ou uma bengala. Mas ele foi escolhido pelo Ministério da Defesa (MoD) para ser a primeira pessoa testar o aparelho BrainPort, que poderá revolucionar o tratamento para os cegos.
O BrainPort converte imagens visuais em uma série de pulsos elétricos que são enviados para a língua. A fonte da imagem pode ser lido ou interpretada de modo que o usuário pode visualizar mentalmente as suas imediações e navegar em torno de objetos.
O dispositivo é composto de uma pequena câmara de vídeo conectada a um par de óculos que estão ligadas a um fio "lolly pop", que o usuário coloca em sua língua para ler os pulsos elétricos.
A câmara envia sinais pelo lolly pop para sua língua, você pode então determinar o que eles significam e transferi-lo para as formas.
''Você tem as linhas e formas das coisas, que vê em preto e branco para que você obtenha uma imagem bidimensional em sua língua, é um pouco como uma sensação de alfinetes e agulhas.''
"É apenas um protótipo, mas o potencial de mudar a minha vida é enorme, tem um grande chance de melhorar a vida das pessoas cegas.
"Uma das coisas que me permitiu fazer é pegar objetos em linha reta afastado, eu posso chegar e pegá-los."
Craig Lundberg, 24, Liverpool, perdeu a visão quando servia no Bascra em 2007.
Hoje, ele revelou que pode identificar formas, caminhar sem ajuda e até mesmo ler graças a um dispositivo pioneiro.
BrainPort é um dispositivo, que combina uma câmera montada em um óculos de sol com uma corda vibrando que é colocado sobre a língua.
Lundberg, tinha a perspectiva de viver o resto de sua vida com cão guia ou uma bengala. Mas ele foi escolhido pelo Ministério da Defesa (MoD) para ser a primeira pessoa testar o aparelho BrainPort, que poderá revolucionar o tratamento para os cegos.
O BrainPort converte imagens visuais em uma série de pulsos elétricos que são enviados para a língua. A fonte da imagem pode ser lido ou interpretada de modo que o usuário pode visualizar mentalmente as suas imediações e navegar em torno de objetos.
O dispositivo é composto de uma pequena câmara de vídeo conectada a um par de óculos que estão ligadas a um fio "lolly pop", que o usuário coloca em sua língua para ler os pulsos elétricos.
A câmara envia sinais pelo lolly pop para sua língua, você pode então determinar o que eles significam e transferi-lo para as formas.
''Você tem as linhas e formas das coisas, que vê em preto e branco para que você obtenha uma imagem bidimensional em sua língua, é um pouco como uma sensação de alfinetes e agulhas.''
"É apenas um protótipo, mas o potencial de mudar a minha vida é enorme, tem um grande chance de melhorar a vida das pessoas cegas.
"Uma das coisas que me permitiu fazer é pegar objetos em linha reta afastado, eu posso chegar e pegá-los."
Craig Lundberg com seu cão guia, Hugo.
Estou me livrando do meu cão-guia Hugo - embora eu o amo.
Revelando o BrainPort na sede do ministério em Whitehall, E.U. major-general Gale Pollock, que participou do projeto, disse que o BrainPort tem 400 pontos de transmissão de informações para a língua.
O plano é de expandir para 4.000 pontos que vastamente melhorará a nitidez da imagem.
Os usuários não podem falar ou comer enquanto estiver usando o BrainPort Os técnicos tem projeto de criar um pequeno dispositivo que pode ser fixado permanentemente atrás dos dentes ou no céu da boca, permitindo um uso mais natural.
Revelando o BrainPort na sede do ministério em Whitehall, E.U. major-general Gale Pollock, que participou do projeto, disse que o BrainPort tem 400 pontos de transmissão de informações para a língua.
O plano é de expandir para 4.000 pontos que vastamente melhorará a nitidez da imagem.
Os usuários não podem falar ou comer enquanto estiver usando o BrainPort Os técnicos tem projeto de criar um pequeno dispositivo que pode ser fixado permanentemente atrás dos dentes ou no céu da boca, permitindo um uso mais natural.
Ele explicou: "É tão emocionante finalmente poder dizer às pessoas que esta é uma ferramenta que pode ajudar e começar a restaurar a esperança para a comunidade de deficientes visuais, é simplesmente maravilhoso."
Craig Lundberg, 24, disse que sua vida poderá ser transformado pela tecnologia inovadora.
A equipe do capitão Rob Scott, explicando o funcionamento do BrainPort, disse: "Certamente é um dispositivo com um potencial absolutamente enorme.
"O BrainPort é um dispositivo que efetivamente permite às pessoas cegas ver através de sua língua. O que ele usa é eletro-estimulação tátil como uma substituição sensorial para a visão.
"Uma imagem é capturada por uma câmera montada em um par de óculos e essa imagem pixilated é traduzida para uma série de eletrodos que é colocado sobre a língua. A sensação na língua corresponde a imagem captada e o indivíduo têm de aprender o que realmente representa essa imagem.
"Ela permite que uma imagem de seu entorno possa ser vista e ajuda a encontrar o seu caminho até ela.
terça-feira, 1 de setembro de 2009
O cegos enxergarão
Um dispositivo inovador eletrônico permitirá aos cegos a "enxergar" com auxílio de suas línguas, afirmam os cientistas. 
A tecnologia de imagens extraordinárias leva por uma câmera minúscula e transforma a informação em pulsos elétricos que podem ser sentidos na língua.
Testes mostram que os nervos enviam mensagens para o cérebro, que por sua vez transformam em imagens.
Pessoas que usam o dispositivo, que se assemelha a um óculos ligado por cabo a um sensor de plástico, dizem que, com menos de 20 horas de uso, podem ver formas e até mesmo ler os sinais.
Os cientistas dizem que a aprendizagem com o feltro sobre a língua é semelhante ao aprender a andar de bicicleta.
O dispositivo de visão BrainPort está previsto para ir ao mercado ainda este ano.
Ele coleta dados visuais através de uma pequena câmera de vídeo digital sobre uma polegada de diâmetro ligada a um óculos usados pela pessoa.
Esta informação é transmitida para uma unidade de controle de mão, que é aproximadamente do tamanho de um telefone celular.
O aparelho converte o sinal digital em pulsos elétricos e envia esta para a língua através de um sensor que fica sobre a língua.
O sensor contém uma grade quadrada de 600 eletrodos que pulsa de acordo com a quantidade de luz que é emitida até ela.
Pixels brancos emitem um pulso forte, enquanto pixels pretos não emitem qualquer sinal.
Os componentes do dispositivo Vision Brainport.
A unidade de controle permite ao usuário o controle de luz e intensidade do choque elétrico.
As pessoas podem começar a interpretar a informação através do BrainPort dentro de 15 minutos de uso do dispositivo, diz William Seiple, diretor de pesquisa da saúde da visão e organização de investigação Lighthouse International.
Dr Seiple trabalha com quatro pacientes que treinam com a BrainPort uma vez por semana e diz que eles aprenderam a localizar rapidamente portas e ler as letras e números.
Eles também foram capazes de escolher os copos e talheres na mesa de jantar sem se atrapalhar com as outras coisas ao redor.
"No início, fiquei espantado com o que o aparelho poderia fazer". Um homem começou a chorar quando percebeu sua primeira carta.
Robert Beckman, presidente da Wicab que está desenvolvendo o Brainport, disse: "Ela permite que pessoas cegas percebam, sintam e vêem o que ocorre em sua volta.
"Ela permite-lhes identificar objetos, como uma bola, ou distinguir as letras do alfabeto.
Eles não podem, necessariamente, ler um livro, mas eles podem ler um sinal.
Senhor Beckman prevê o dispositivo a ser utilizado para melhorar a mobilidade das pessoas e a segurança.
O processo é parecido ao como um bebê aprende a enxergar.
Os utilizadores têm de aprender a mover suas cabeças em torno de imagens de pesquisa, objetos e arredores - como as pessoas deficientes visuais movem seus olhos.
Wicab, com base em Middleton, Wisconsin, enviar o BrainPort ao E.U. Food and Drug Administration, para aprovação neste mês.
Poderia ser aprovado para o mercado até o final do ano a um custo de cerca de 6.000 libras.
Wicab, que tem colaborado com a Lighthouse International e da Universidade de Pittsburgh nos Estados Unidos, está estudando trabalhar com as organizações do Reino Unido também.
Ver imagens de vídeo do dispositivo Vision Brainport.
sábado, 1 de agosto de 2009
Cientistas demostram eletricidade sem fio.
Esqueça dos cabos e tomadas: a era da energia sem fio está chegando mais perto, depois de cientistas terem mostrado como celulares e televisores podem ser carregados com o uso da física e nada mais. Eric Giler, executivo da empresa Witricity, que trabalha com sistemas de energia sem fio nos Estados Unidos, afirma que a tecnologia pode substituir baterias e outras fontes de energia comuns atualmente.
“São produzidas aproximadamente 40 bilhões de baterias descartáveis por ano para produzir uma energia que geralmente é usada muito próxima a lugares onde existe energia muito barata”, afirmou Giler em uma conferência de tecnologia em Oxford, Inglaterra. Giler mostrou como um celular pode ser carregado utilizando energia sem fio, o que também pode ser feito em um iPhone.
Ele afirma que a tecnologia poderia ser aplicada com sucesso a televisores: com o crescimento do número de aparelhos com tela plana, que são colocados nas paredes, e não mais em balcões, a energia sem fio poderia ser útil para acabar com o problema dos incômodos cabos da televisão.
A eletricidade sem fio é produzida através de uma ressonância magnética, fenômeno em que objetos com a mesma frequência de ressonância podem transferir energia um para o outro sem afetar objetos próximos. O princípio aplicado ao fenômeno é o mesmo que faz com que taças quebrem quando uma certa nota musical é tocada em um tom específico.
O sistema da empresa Witricity utiliza duas bobinas que têm a mesma frequência para transferir a energia. Uma bobina fica conectada a uma fonte de energia, e a outra fica embutida dentro do aparelho. A energia flui entre as duas bobinas, e a voltagem passa a crescer na parte dentro do aparelho, dando energia à máquina.
De acordo com Giler, as bobinas podem ser colocadas em qualquer lugar, e automaticamente começar a carregar vários aparelhos em sua proximidade.
Pesquisas com a possibilidade da energia sem fio são realizadas há vários anos. Em 2008 a empresa Intel exibiu exemplos de soluções para a energia sem fio, e no início de 2009 várias empresas de tecnologia exibiram aparelhos para carregamento de energia sem fio.
Fonte
“São produzidas aproximadamente 40 bilhões de baterias descartáveis por ano para produzir uma energia que geralmente é usada muito próxima a lugares onde existe energia muito barata”, afirmou Giler em uma conferência de tecnologia em Oxford, Inglaterra. Giler mostrou como um celular pode ser carregado utilizando energia sem fio, o que também pode ser feito em um iPhone.Ele afirma que a tecnologia poderia ser aplicada com sucesso a televisores: com o crescimento do número de aparelhos com tela plana, que são colocados nas paredes, e não mais em balcões, a energia sem fio poderia ser útil para acabar com o problema dos incômodos cabos da televisão.
A eletricidade sem fio é produzida através de uma ressonância magnética, fenômeno em que objetos com a mesma frequência de ressonância podem transferir energia um para o outro sem afetar objetos próximos. O princípio aplicado ao fenômeno é o mesmo que faz com que taças quebrem quando uma certa nota musical é tocada em um tom específico.
O sistema da empresa Witricity utiliza duas bobinas que têm a mesma frequência para transferir a energia. Uma bobina fica conectada a uma fonte de energia, e a outra fica embutida dentro do aparelho. A energia flui entre as duas bobinas, e a voltagem passa a crescer na parte dentro do aparelho, dando energia à máquina.
De acordo com Giler, as bobinas podem ser colocadas em qualquer lugar, e automaticamente começar a carregar vários aparelhos em sua proximidade.
Pesquisas com a possibilidade da energia sem fio são realizadas há vários anos. Em 2008 a empresa Intel exibiu exemplos de soluções para a energia sem fio, e no início de 2009 várias empresas de tecnologia exibiram aparelhos para carregamento de energia sem fio.
Fonte
sábado, 28 de fevereiro de 2009
Eletricidade Sem fio
Nikola Tesla - É considerado um dos maiores inventores de todos os tempos - estava desenvolvendo um dispositivo que permitia a condução e recebimento da energia eletromagnética em altas voltagens pelo ar, sem cabos ou fios, bastando uma antena emissora e outra receptora. A idéia dele era ter energia de graça para toda a humanidade. Isso, obviamente, não agradou aos magnatas do petróleo e afastou possíveis investidores.
A idéia de eletricidade pelo ar entrou para a história como uma lenda, uma maluquice de Tesla, até que...
Eletricidade sem fio - O Futuro no presenteEm uma grande evolução tecnológica agora a eletricidade não necessitará de fios para acender nossas luzes. A novidade foi apresentada em uma feira de tecnologia em Las Vegas, nos EUA.
A tecnologia da eletricidade sem fio, criada por estadunidenses e israelenses, ainda é um grande segredo, pois eles ainda não revelam muitos detalhes. Eles explicam apenas que a eletricidade é transmitida através de indução magnética, algo próximo de um imã. Não há necessidade de fios ou contato e as placas de transmitem energia elétrica sem fio poderão ficar sobre a escrivaninha ou até embutida no balcão da cozinha.
O mais incrível é que além de luminárias é possível ver um liquidificador e uma batedeira de 300 watts funcionarem sem fios elétricos.
A empresa que está desenvolvendo a tecnologia afirma que o material transmissor no futuro será impresso em um tipo de papel de parede que poderá ser colocado nas mesas ou paredes para transmitir eletricidade sem fios.
Não vamos tomar choques constantes? Não, pois não é eletricidade que é transmitida, mas outro tipo de energia.
Outra empresa transmite eletricidade sem fio com ondas de rádio. As ondas de alta frequência abastecem pilhas e baterias recarregáveis, como o controle remoto.
Mas há outro inventor de eletricidade sem fio que criou um aparelho que transforma a energia em um tipo de raio infravermelho (calor) que pode ser transmitido até 100m de distância e convertido novamente em energia elétrica. Até o momento a voltagem e amperagem geradas conseguem apenas acender lâmpadas, mas logo quase todos os aparelhos em nossa casa funcionarão assim, segundo David.
Este tipo de tecnologia ainda está nas suas primeiras idades, mas logo haverá uma grande corrida para o estabelecimento de um padrão para a eletricidade sem fios que dominará o mercado e, assim que entrarmos em casa, nosso celular será automaticamente carregado e não precisaremos mais nos preocupar com o emaranhado de cabos pela casa.
Grafeno - Uma história de sorte e sagacida
Das válvulas a vácuo do início do século 20 aos chips atuais, a tecnologia passou dos circuitos eletrônicos nos quais praticamente todos os componentes estavam ao alcance da vista para os circuitos integrados, com milhares de transistores, em escala micrométrica e inacessíveis a olho nu.
A comunidade científica está convencida de que essa tecnologia, baseada no silício, está se esgotando em termos da capacidade de miniaturização. O passo seguinte será a passagem para a nanoeletrônica, em que componentes são construídos em escala nanométrica, mil vezes menores do que os componentes atuais.
Tudo indica que, nessa passagem de escala, quem vai dominar a tecnologia é o carbono, um elemento tão abundante na natureza quanto diverso em termos de propriedades físicas. Sua forma mais comum é o grafite, mas ele também aparece como diamante e até mesmo como material amorfo. Com a descoberta de novas formas de carbono – em especial o fulereno em 1985 e os nanotubos em 1991 –, o interesse pelas suas aplicações tecnológicas cresceu enormemente.
O grafite, material de que vamos tratar aqui, é formado pelo empilhamento de planos atômicos, nos quais os átomos são arranjados em uma estrutura hexagonal similar à de um favo de mel. Desde 1987, esse plano atômico é denominado grafeno. Esse material tinha tudo para não chamar muito a atenção, mas agora se candidata a vedete da nanoeletrônica. Veio para desafiar o silício, destronar os nanotubos e violar teorias consagradas há mais de setenta anos.
Considere o grafeno como se fosse uma folha de papel. Podemos imaginar que essa folha pode ser manipulada para formar uma bola (fulereno) ou um canudo (nanotubo). Se muitas dessas folhas forem empilhadas, teremos o grafite tridimensional. É por isso que os descobridores do grafeno acham-no o máximo. Eles o consideram o elemento básico da família do grafite.
O problema é que ele é bidimensional, e em 1933, uma teoria elaborada por Lev Davidovic Landau (1908-1968), Nobel de Física de 1962, preconizara a inexistência de materiais em duas dimensões. Embora a ideia fosse útil nos estudos teóricos, esse tipo de material seria termodinamicamente instável.
Um processo facilmente imaginado para a obtenção do grafeno seria a clivagem do grafite por intermédio de procedimentos químicos como a introdução de compostos nos espaços entre os planos atômicos. No entanto, os resultados obtidos com diferentes procedimentos nas últimas décadas foram insatisfatórios.
O pulo do gato e o golpe de sorte
Sem qualquer preocupação com esse tipo de problema, Andre Geim e seus colaboradores no Departamento de Física da Universidade de Manchester (Inglaterra) divertiam-se com um daqueles experimentos de “sexta-feira à noite”. Para relaxar, eles costumavam dedicar 10% do tempo para a realização de experimentos extravagantes, sem qualquer compromisso com a qualidade do resultado.
Corria o ano de 2002, e o trabalho sério que eles realizavam tinha a ver com propriedades magnéticas de materiais supercondutores. Decidiram investigar, no tal tempo livre, o uso do grafite como material em dispositivos eletrônicos, algo que ninguém havia tentado. Eles teriam que preparar um filme fino de grafite, mas não tinham idéia de como fazê-lo.
Por coincidência, eles tomaram conhecimento de um procedimento muito usado para limpar superfícies de grafite para análise em microscópio de tunelamento. A limpeza era simplesmente feita com fitas adesivas. Era o famoso “método da fita Scotch”. Gruda-se a fita na superfície e puxa-se. Repetindo-se a operação várias vezes, o resultado é uma superfície limpinha.
O pulo do gato foi usar esse método: o que fica na fita deve ser um filme fino de grafite. O golpe de sorte veio em seguida. O grafeno é um material muito difícil de ser observado. Só pode ser visto se depositado em determinado substrato. Geim e seus colaboradores não sabiam que a fita continha o grafeno, nem que ele só podia ser visto se depositado em silício oxidado, o tal substrato. Ocorre que o único material que eles tinham no laboratório para depositar o “filme de grafite” era justamente silício oxidado! E foi assim que, entre 2002 e 2003, o grafeno foi isolado e observado pela primeira vez.
Propriedades peculiares
Podemos apelar para uma metáfora para explicar as propriedades elétricas do grafeno. Veja a figura ao lado. Trata-se da fotografia noturna de uma autoestrada. Os traços brancos representam os carros movimentando-se no sentido para fora da imagem, enquanto os traços vermelhos representam os carros movimentando-se no sentido contrário. Entre as duas pistas de rolamento há um espaço onde os carros não podem transitar, de modo que os carros que se movimentam num sentido não podem ir para pista do sentido contrário.
Nos materiais semicondutores, há um fenômeno parecido: a condução elétrica pode vir do movimento de elétrons livres num sentido ou de lacunas no sentido contrário. Não se preocupe se você não entende o que seja uma lacuna; é um conceito complexo, mas é suficiente ter em mente que essa entidade se comporta como uma partícula positiva. É por isso que ela se movimenta no sentido contrário ao do elétron.
Vamos adiante com a metáfora. Nos semicondutores, elétrons e lacunas movimentam-se em “pistas” diferentes, denominadas banda de condução (para os elétrons) e de valência (para as lacunas). Também na “autoestrada” atômica há um espaço entre as pistas para impedir a passagem de elétrons e lacunas de um lado para o outro. Esse espaço é conhecido como “banda proibida”.
Todos os materiais têm elétrons na banda de valência, mas só os condutores têm elétrons livres em ambas as bandas – por isso são condutores. Normalmente os semicondutores não têm elétrons livres na banda de condução, mas, dependendo das condições físicas (temperatura, campo elétrico externo etc.), elétrons na banda de valência podem saltar para a banda de condução e produzir corrente elétrica nos semicondutores. Uma das principais características de um semicondutor, determinante para sua facilidade de conduzir eletricidade, é a largura da banda proibida. Um dos processos tecnológicos mais importantes refere-se à manipulação dos materiais para alterar essa largura.
O que diferencia o grafeno de todos os materiais descobertos até o momento é que ele tanto pode ser considerado semicondutor como condutor. Mas por quê? Pelo fato de, em alguns pontos, a banda proibida ter largura nula. Ou seja, a banda de condução tangencia a de valência.
Além dessa propriedade única, no grafeno os elétrons movimentam-se com velocidades extraordinariamente altas e podem executar movimento balístico ao longo de uma distância muito grande, comparada com os materiais semicondutores usuais, como o silício. O termo movimento balístico refere-se ao movimento que não apresenta desvio em consequência de choques com outros elétrons. São essas propriedades que fazem do grafeno um candidato tão promissor para o desenvolvimento de dispositivos nanoeletrônicos.
É claro que a potencialidade para aplicações tecnológicas é um apelo forte, mas é provável que o principal interesse despertado pelo grafeno na comunidade científica tenha sido o fato de que, pela primeira vez, um material possibilitou a conexão entre física da matéria condensada, física de partículas e eletrodinâmica quântica. É uma história fascinante, mas longa demais para ser contada aqui.
No balcão da loja
Mas, afinal, já temos algum produto comercial feito com grafeno? Calma, ainda não. Na opinião de Andre Geim, o descobridor desse material, microprocessadores de grafeno só deverão aparecer daqui a vinte anos. No entanto, existem muitas possibilidades de sua utilização em produtos comerciais.
Telas para TV a plasma, sensores para gases, células fotovoltaicas, baterias e células para armazenamento de hidrogênio são alguns dos artefatos que poderão ser fabricados com grafeno dentro de pouco tempo. Grandes corporações como HP, IBM e Intel já estão orientando suas atividades e financiando projetos de pesquisa para a fabricação de transistores à base do novo material.
Uma grande vantagem do grafeno em relação a seus “irmãos”, os nanotubos, é que ele pode ser manipulado com a mesma tecnologia atualmente utilizada para o silício. No final de 2008 a IBM anunciou a construção de um transistor de grafeno que opera na freqüência de 26 gigahertz, uma façanha extraordinária. Eles acreditam que poderão chegar à escala do terahertz. É o caminho para processadores com velocidades inimagináveis. Carlos Alberto dos Santos
Colunista da CH On-line
Professor aposentado pelo Instituto de Física
da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
27/02/2009
A comunidade científica está convencida de que essa tecnologia, baseada no silício, está se esgotando em termos da capacidade de miniaturização. O passo seguinte será a passagem para a nanoeletrônica, em que componentes são construídos em escala nanométrica, mil vezes menores do que os componentes atuais.
Tudo indica que, nessa passagem de escala, quem vai dominar a tecnologia é o carbono, um elemento tão abundante na natureza quanto diverso em termos de propriedades físicas. Sua forma mais comum é o grafite, mas ele também aparece como diamante e até mesmo como material amorfo. Com a descoberta de novas formas de carbono – em especial o fulereno em 1985 e os nanotubos em 1991 –, o interesse pelas suas aplicações tecnológicas cresceu enormemente.
O grafite, material de que vamos tratar aqui, é formado pelo empilhamento de planos atômicos, nos quais os átomos são arranjados em uma estrutura hexagonal similar à de um favo de mel. Desde 1987, esse plano atômico é denominado grafeno. Esse material tinha tudo para não chamar muito a atenção, mas agora se candidata a vedete da nanoeletrônica. Veio para desafiar o silício, destronar os nanotubos e violar teorias consagradas há mais de setenta anos.
Considere o grafeno como se fosse uma folha de papel. Podemos imaginar que essa folha pode ser manipulada para formar uma bola (fulereno) ou um canudo (nanotubo). Se muitas dessas folhas forem empilhadas, teremos o grafite tridimensional. É por isso que os descobridores do grafeno acham-no o máximo. Eles o consideram o elemento básico da família do grafite.
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Um processo facilmente imaginado para a obtenção do grafeno seria a clivagem do grafite por intermédio de procedimentos químicos como a introdução de compostos nos espaços entre os planos atômicos. No entanto, os resultados obtidos com diferentes procedimentos nas últimas décadas foram insatisfatórios.
O pulo do gato e o golpe de sorte
Sem qualquer preocupação com esse tipo de problema, Andre Geim e seus colaboradores no Departamento de Física da Universidade de Manchester (Inglaterra) divertiam-se com um daqueles experimentos de “sexta-feira à noite”. Para relaxar, eles costumavam dedicar 10% do tempo para a realização de experimentos extravagantes, sem qualquer compromisso com a qualidade do resultado.
Corria o ano de 2002, e o trabalho sério que eles realizavam tinha a ver com propriedades magnéticas de materiais supercondutores. Decidiram investigar, no tal tempo livre, o uso do grafite como material em dispositivos eletrônicos, algo que ninguém havia tentado. Eles teriam que preparar um filme fino de grafite, mas não tinham idéia de como fazê-lo.
Por coincidência, eles tomaram conhecimento de um procedimento muito usado para limpar superfícies de grafite para análise em microscópio de tunelamento. A limpeza era simplesmente feita com fitas adesivas. Era o famoso “método da fita Scotch”. Gruda-se a fita na superfície e puxa-se. Repetindo-se a operação várias vezes, o resultado é uma superfície limpinha.
O pulo do gato foi usar esse método: o que fica na fita deve ser um filme fino de grafite. O golpe de sorte veio em seguida. O grafeno é um material muito difícil de ser observado. Só pode ser visto se depositado em determinado substrato. Geim e seus colaboradores não sabiam que a fita continha o grafeno, nem que ele só podia ser visto se depositado em silício oxidado, o tal substrato. Ocorre que o único material que eles tinham no laboratório para depositar o “filme de grafite” era justamente silício oxidado! E foi assim que, entre 2002 e 2003, o grafeno foi isolado e observado pela primeira vez.
Propriedades peculiares
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Nos materiais semicondutores, há um fenômeno parecido: a condução elétrica pode vir do movimento de elétrons livres num sentido ou de lacunas no sentido contrário. Não se preocupe se você não entende o que seja uma lacuna; é um conceito complexo, mas é suficiente ter em mente que essa entidade se comporta como uma partícula positiva. É por isso que ela se movimenta no sentido contrário ao do elétron.
Vamos adiante com a metáfora. Nos semicondutores, elétrons e lacunas movimentam-se em “pistas” diferentes, denominadas banda de condução (para os elétrons) e de valência (para as lacunas). Também na “autoestrada” atômica há um espaço entre as pistas para impedir a passagem de elétrons e lacunas de um lado para o outro. Esse espaço é conhecido como “banda proibida”.
Todos os materiais têm elétrons na banda de valência, mas só os condutores têm elétrons livres em ambas as bandas – por isso são condutores. Normalmente os semicondutores não têm elétrons livres na banda de condução, mas, dependendo das condições físicas (temperatura, campo elétrico externo etc.), elétrons na banda de valência podem saltar para a banda de condução e produzir corrente elétrica nos semicondutores. Uma das principais características de um semicondutor, determinante para sua facilidade de conduzir eletricidade, é a largura da banda proibida. Um dos processos tecnológicos mais importantes refere-se à manipulação dos materiais para alterar essa largura.
O que diferencia o grafeno de todos os materiais descobertos até o momento é que ele tanto pode ser considerado semicondutor como condutor. Mas por quê? Pelo fato de, em alguns pontos, a banda proibida ter largura nula. Ou seja, a banda de condução tangencia a de valência.
Além dessa propriedade única, no grafeno os elétrons movimentam-se com velocidades extraordinariamente altas e podem executar movimento balístico ao longo de uma distância muito grande, comparada com os materiais semicondutores usuais, como o silício. O termo movimento balístico refere-se ao movimento que não apresenta desvio em consequência de choques com outros elétrons. São essas propriedades que fazem do grafeno um candidato tão promissor para o desenvolvimento de dispositivos nanoeletrônicos.
É claro que a potencialidade para aplicações tecnológicas é um apelo forte, mas é provável que o principal interesse despertado pelo grafeno na comunidade científica tenha sido o fato de que, pela primeira vez, um material possibilitou a conexão entre física da matéria condensada, física de partículas e eletrodinâmica quântica. É uma história fascinante, mas longa demais para ser contada aqui.
No balcão da loja
Mas, afinal, já temos algum produto comercial feito com grafeno? Calma, ainda não. Na opinião de Andre Geim, o descobridor desse material, microprocessadores de grafeno só deverão aparecer daqui a vinte anos. No entanto, existem muitas possibilidades de sua utilização em produtos comerciais.
Telas para TV a plasma, sensores para gases, células fotovoltaicas, baterias e células para armazenamento de hidrogênio são alguns dos artefatos que poderão ser fabricados com grafeno dentro de pouco tempo. Grandes corporações como HP, IBM e Intel já estão orientando suas atividades e financiando projetos de pesquisa para a fabricação de transistores à base do novo material.
Uma grande vantagem do grafeno em relação a seus “irmãos”, os nanotubos, é que ele pode ser manipulado com a mesma tecnologia atualmente utilizada para o silício. No final de 2008 a IBM anunciou a construção de um transistor de grafeno que opera na freqüência de 26 gigahertz, uma façanha extraordinária. Eles acreditam que poderão chegar à escala do terahertz. É o caminho para processadores com velocidades inimagináveis. Carlos Alberto dos Santos
Colunista da CH On-line
Professor aposentado pelo Instituto de Física
da Universidade Federal do Rio Grande do Sul
27/02/2009
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