Physics News Update nº 803
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 803, de 29 de novembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi. PHYSICS NEWS UPDATE
CURVATURA DAS PROTEÍNAS EM UM ESPAÇO CURVO. Físicos da Universita de Firenze, na Itália, criaram uma nova abordagem para o problema do encurvamento das proteínas. Proteínas são polímeros especiais feitos de aminoácidos. Polímeros genéricos, quando suficientemente resfriados, colapsam em uma bola. As proteínas fazem algo mais interessante: elas se dobram em uma forma compacta particular. Se uma proteína não conseguir atingir essa forma, não será capaz de realizar suas funções específicas e isto pode resultar em doenças. Por exemplo, algumas proteínas não-dobradas irão se agregar em longos filamentos, fibrilas amilóides, e isto é, comprovadamente, a base de doenças neuro-degenerativas, tais como o Mal de Alzheimer. Descobrir a dinâmica precisa por trás da dobradura das proteínas seria algo como Isaac Newton descobrindo as Leis da Gravitação Universal. Não chegamos a este ponto, ainda, mas existem maneiras de investigar alguns dos passos que as proteínas dão para chegar a sua forma adequada. Um enfoque que rende frutos, é observar o processo de múltiplos passos, como ocorrendo em uma série de transações de energia. A qualquer momento, uma proteína pode ser representada como um ponto que se move em torno de um espaço abstrato, cujas coordenadas correspondam a todas as configurações possíveis e a energia associada necessária para cada estrutura, tipo uma bola rolando na superfície interna de uma tijela. A tijela pode ter compartimentos e a bola pode ser capaz de rolar de um compartimento para outro vizinho, se sua energia for suficiente, ou se a antepara entre os compartimentos for suficientemente baixa, ou, então, se alguma energia extra (talvez na forma de calor ou de uma reação química) for adicionada.
Lapo Casetti e Lorenzo Mazzoni tentaram tornar o processo da “paisagem energética” ainda mais geométrico, caracterizando as forças causadoras das dobraduras como uma forma de curvatura no poço em forma de tijela no qual a proteína esteja funcionando.
Isto é uma forma análoga ao que Albert Einstein fez ao caracterizar a gravidade como uma curvatura no espaço-tempo no qual os planetas e estrelas se movem. Mazzoni e Casetti procuram determinar é o que a curvatura na paisagem energética encoraja as proteínas a se dobrarem e outros polímeros a não se dobrarem. (Physical Review Letters, 24 de novembro e 2006)
DETECTORES QUENTES OBSERVAM MAGNETISMO CEREBRAL. O cérebro e o coração, ambos geram fracos campos magnéticos que, de formas diferentes dos campos elétricos, podem revelar pistas sutís sobre doenças tais como epilepsia e arrítmias. Magnetômetros sensíveis, baseados em dispositivos supercondutores de interferência quântica (superconducting quantum interference devices = SQUIDs), têm sido usados para preparar magnetoencefalogramas (MEGs) detalhados. Infelizmente, esses dispositivos precisam de Hélio líquido e todo o equipamento criogênico associado. Michael Romalis, um físico de Princeton, consegue detectar os fracos campos magnéticos do cérebro usando, em lugar disso, um recipiente preenchido com átomos de potássio, polarizados por um feixe de laser. Os campos do cérebro fazem os átomos de K entrarem em precessão de maneira mensurável. Diz Romalis que seu dispositivo já obteve uma sensibilidade 30 vezes melhor do que os magnetômetros já usados para biosensores, e uma resolução espacial comparável à dos SQUIDs, com a perspectiva de melhorar dez vezes mais (ver nesta página em inglês). Em um artigo relacionado, o grupo de Romalis, em colaboração com Karen Sauer da Universidade George Mason, usou um tipo diferente de magnetômetro de potássio para detectar sinais de rádio-freqüência gerados por nitrato de amônia (geralmente usado em explosivos) com uma sensibilidade cerca de 10 vezes melhor do que os dispositivos convencionais. (Xia et al. and Lee et al., dois artigos em Applied Physics Letters , 20 de novembro de 2006)
COLMÉIA ÓPTICA. Uma equipe de físicos italianos e alemães desenvolveu uma nova e flexível técnica de fabricação de dispositivos de cristal fotônico regraváveis, que pode tornar mais fácil a criação e modificação de circuitos nos quais fótons processam informação, do mesmo modo que correntes elétricas fazem na eletrônica. Cristais fotônicos são estruturas com um índice de refração variável que afeta a transmisssão da luz dentro do cristal; eles se comportam como um espelho, bloqueando a propagação da luz em certos comprimentos de onda, e se comportam como um meio transparente permitindo a passagem de outros comprimentos de onda. Defeitos na estrutura periódica, dispostos em geometrias específicas, podem funcionar como cavidades de ressonância, espelhos, canais para ondas, ou o análogo óptico de transistores. A nova técnica é baseada em uma grade bidimensional de poros microscópicos dispostos em um padrão de colméia. Os pesquisadores podem, então, inserir defeitos mediante a injeção de diferentes materiais nos poros, que têm uma largura de apenas poucas centenas de nanômetros. No cristal fotônico, a luz fica, na maior parte, confinada na estrutura bidimensional, mas pequenas quantidades podem vazar do plano epode ser lidos com um microscópio de campo próximo. Francesca Intonti, do Laboratório Europeu para Espectroscopia Não-linear, em Florença, diz que a técnica torna mais fácil e flexível a experimentação com diferentes materiais e configurações, em comparação a outras técnicas de fabricação, tais como a litografia; o uso de líquidos também permite que os circuitos possam ser reconfigurados à vontade. Outra possibilidade – diz ela – poderia ser a injeção de cristais líquidos, cujo índice de refração poderia ser, então, sintonizado de fora, ou materiais emissores de luz, que poderiam atuar como fontes locais de luz laser. Até agora, os pesquisadores têm criado os componentes fotônios pixel a pixel, mas, em princípio, o processo pode ser automatizado, diz Intonti. (Intonti et al., Applied Physics Letters, 20 de novembro de 2006; Web site do Laboratório: Optics of Complex Systems. Ver também: Physics News Update nº 663, matéria 3
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
CURVATURA DAS PROTEÍNAS EM UM ESPAÇO CURVO. Físicos da Universita de Firenze, na Itália, criaram uma nova abordagem para o problema do encurvamento das proteínas. Proteínas são polímeros especiais feitos de aminoácidos. Polímeros genéricos, quando suficientemente resfriados, colapsam em uma bola. As proteínas fazem algo mais interessante: elas se dobram em uma forma compacta particular. Se uma proteína não conseguir atingir essa forma, não será capaz de realizar suas funções específicas e isto pode resultar em doenças. Por exemplo, algumas proteínas não-dobradas irão se agregar em longos filamentos, fibrilas amilóides, e isto é, comprovadamente, a base de doenças neuro-degenerativas, tais como o Mal de Alzheimer. Descobrir a dinâmica precisa por trás da dobradura das proteínas seria algo como Isaac Newton descobrindo as Leis da Gravitação Universal. Não chegamos a este ponto, ainda, mas existem maneiras de investigar alguns dos passos que as proteínas dão para chegar a sua forma adequada. Um enfoque que rende frutos, é observar o processo de múltiplos passos, como ocorrendo em uma série de transações de energia. A qualquer momento, uma proteína pode ser representada como um ponto que se move em torno de um espaço abstrato, cujas coordenadas correspondam a todas as configurações possíveis e a energia associada necessária para cada estrutura, tipo uma bola rolando na superfície interna de uma tijela. A tijela pode ter compartimentos e a bola pode ser capaz de rolar de um compartimento para outro vizinho, se sua energia for suficiente, ou se a antepara entre os compartimentos for suficientemente baixa, ou, então, se alguma energia extra (talvez na forma de calor ou de uma reação química) for adicionada.
Lapo Casetti e Lorenzo Mazzoni tentaram tornar o processo da “paisagem energética” ainda mais geométrico, caracterizando as forças causadoras das dobraduras como uma forma de curvatura no poço em forma de tijela no qual a proteína esteja funcionando.
Isto é uma forma análoga ao que Albert Einstein fez ao caracterizar a gravidade como uma curvatura no espaço-tempo no qual os planetas e estrelas se movem. Mazzoni e Casetti procuram determinar é o que a curvatura na paisagem energética encoraja as proteínas a se dobrarem e outros polímeros a não se dobrarem. (Physical Review Letters, 24 de novembro e 2006)
DETECTORES QUENTES OBSERVAM MAGNETISMO CEREBRAL. O cérebro e o coração, ambos geram fracos campos magnéticos que, de formas diferentes dos campos elétricos, podem revelar pistas sutís sobre doenças tais como epilepsia e arrítmias. Magnetômetros sensíveis, baseados em dispositivos supercondutores de interferência quântica (superconducting quantum interference devices = SQUIDs), têm sido usados para preparar magnetoencefalogramas (MEGs) detalhados. Infelizmente, esses dispositivos precisam de Hélio líquido e todo o equipamento criogênico associado. Michael Romalis, um físico de Princeton, consegue detectar os fracos campos magnéticos do cérebro usando, em lugar disso, um recipiente preenchido com átomos de potássio, polarizados por um feixe de laser. Os campos do cérebro fazem os átomos de K entrarem em precessão de maneira mensurável. Diz Romalis que seu dispositivo já obteve uma sensibilidade 30 vezes melhor do que os magnetômetros já usados para biosensores, e uma resolução espacial comparável à dos SQUIDs, com a perspectiva de melhorar dez vezes mais (ver nesta página em inglês). Em um artigo relacionado, o grupo de Romalis, em colaboração com Karen Sauer da Universidade George Mason, usou um tipo diferente de magnetômetro de potássio para detectar sinais de rádio-freqüência gerados por nitrato de amônia (geralmente usado em explosivos) com uma sensibilidade cerca de 10 vezes melhor do que os dispositivos convencionais. (Xia et al. and Lee et al., dois artigos em Applied Physics Letters , 20 de novembro de 2006)
COLMÉIA ÓPTICA. Uma equipe de físicos italianos e alemães desenvolveu uma nova e flexível técnica de fabricação de dispositivos de cristal fotônico regraváveis, que pode tornar mais fácil a criação e modificação de circuitos nos quais fótons processam informação, do mesmo modo que correntes elétricas fazem na eletrônica. Cristais fotônicos são estruturas com um índice de refração variável que afeta a transmisssão da luz dentro do cristal; eles se comportam como um espelho, bloqueando a propagação da luz em certos comprimentos de onda, e se comportam como um meio transparente permitindo a passagem de outros comprimentos de onda. Defeitos na estrutura periódica, dispostos em geometrias específicas, podem funcionar como cavidades de ressonância, espelhos, canais para ondas, ou o análogo óptico de transistores. A nova técnica é baseada em uma grade bidimensional de poros microscópicos dispostos em um padrão de colméia. Os pesquisadores podem, então, inserir defeitos mediante a injeção de diferentes materiais nos poros, que têm uma largura de apenas poucas centenas de nanômetros. No cristal fotônico, a luz fica, na maior parte, confinada na estrutura bidimensional, mas pequenas quantidades podem vazar do plano epode ser lidos com um microscópio de campo próximo. Francesca Intonti, do Laboratório Europeu para Espectroscopia Não-linear, em Florença, diz que a técnica torna mais fácil e flexível a experimentação com diferentes materiais e configurações, em comparação a outras técnicas de fabricação, tais como a litografia; o uso de líquidos também permite que os circuitos possam ser reconfigurados à vontade. Outra possibilidade – diz ela – poderia ser a injeção de cristais líquidos, cujo índice de refração poderia ser, então, sintonizado de fora, ou materiais emissores de luz, que poderiam atuar como fontes locais de luz laser. Até agora, os pesquisadores têm criado os componentes fotônios pixel a pixel, mas, em princípio, o processo pode ser automatizado, diz Intonti. (Intonti et al., Applied Physics Letters, 20 de novembro de 2006; Web site do Laboratório: Optics of Complex Systems. Ver também: Physics News Update nº 663, matéria 3
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.
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