Physics News Update nº 842
O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 842, de 9 de outubro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
PHYSICS NEWS UPDATE
O PRÊMIO NOBEL DE FÍSICA DE 2007 VAI PARA… Albert Fert (Université Paris-Sud, Orsay, França) e Peter Grünberg (Forschungszentrum Jülich, Alemanha) pela descoberta da Magnetoresistência Gigante (giant magnetoresistance = GMR). A GMR é um processo pelo qual um pequeno campo magnético, tal como um espaço orientado na superfície de um disco rígido de computador, pode, quando o cabeçote apropriado é trazido a seu entorno, disparar uma grande mudança em uma resistência elétrica, “lendo” assim os dados guardados na orientação magnética. Isto é a própria essência da moderna indústria de discos rígidos de armazenagem de dados.
Fert e Grünberg foram os pioneiros na feitura de “pilhas” (“stacks”) que consistem em alternar finas camadas de átomos magnéticos e não-magnéticos, necessários a produção do efeito da GMR. A GMR é um exemplo proeminente de como efeitos quânticos (uma grande resposta elétrica a um pequeno input magnético) aparecem através do confinamento (devido ao fato das camadas atômicas serem tão finas); isto é, os átomos interagem de maneira diferente entre si quando estão confinados a um pequeno volume ou a uma pequena espessura.
Todas estas interações magnéticas envolvem o spin de um elétron. O spin é um atributo quântico que não deve ser mentalmente associado com uma rotação literal do elétron (ou seja, o giro de um pião).
Tecnologias ainda mais inovativas podem ser esperadas, a partir de efeitos quânticos associados ao spin dos elétrons. A maior parte da indústria eletrônica é baseada na manipulação das cargas de elétrons que se movem através de circuitos. Mas os spins dos elétrons podem também ser explorados para obter um novo controle sobre armazenagem e processamento de dados. O nome genérico para esse florescente ramo da eletrônica é chamado de “Spintrônica”. (ver aqui o website do Prêmio Nobel)
UMA NOVA TEORIA EXPLICA COMO AS BÚSSOLAS CELULARES FUNCIONAM. Cientistas do Politecnico di Torino, na Itália e do Instituto Landau de Física Teórica, na Rússia, inferiram uma nova teoria para descrever como células eucarióticas (tais como as encontradas em todos os organismos mais evoluídos) respondem aos sinais químicos em suas vizinhanças.
Considerando que a coordenação de sensibilidade e movimentação na direção de sinais químicos, é um processo vital em embriologia (como as células sabem para onde ir na montagem de um organismo), inflamações e respostas do sistema imunológico, a manobra direcional ao nível celular é de grande importância.
A coisa acontece assim. Primeiro, os receptores nas membranas das células se tornam ativados pela presença de vestígios de substâncias químicas — mesmo tão pouco como o nível nano-molecular ou cerca de uma molécula em um mícron cúbico — nas proximidades da célula. Não só os receptores sentem a presença dos atratores, como, através da ativação diferenciada de 10.000 ou mais receptores distribuídos ao longo do corpo da célula, a direção da fonte do atrator pode ser localizada em um ângulo de poucos graus. A capacidade de estabelecer um gradiente químico de 5% permite à célula saber para onde ir, seja para encontrar nutrientes, antígenos, ou ocupar seu lugar em uma estrutura multi-celular maior.
Segundo, uma “cascata” de passos de polimerização é iniciada, dentro de poucos minutos. Subseqüentemente, a célula desenvolve uma estrutura dotada de dianteira e traseira*, a mais adequada para tornar possível o deslocamento na direção do gradiente químico (quimiotaxia). Na natureza, também se conhece o fenômeno das células planejarem seus deslocamentos explorando gradientes térmicos (termotaxia) e gradientes elétricos (galvanotaxia).
De acordo com Andrea Gamba e os co-autores, os novos resultados consistem em sermos capazes, agora, de demonstrar de uma maneira mecanicista, como o senso direcional e sua resposta ocorrem, através de uma transição de fase auto-organizada; quando o gradiente químico excede um determinado nível limite, o crescimento dinâmico de aglomerados de moléculas sinalizadoras na superfície da célula realiza a sintonia fina para sensorear o pequeno desbalanceamento nos receptores ativados e fornece uma rápida polarização na direção do gradiente, fornecendo, assim, uma “leitura de rumo” capaz de iniciar uma modificação na estrutura celular.
Os cientistas argumentam que o espaço físico necessário, ao longo do corpo das grandes células eucarióticas, para produzir uma astuta avaliação direcional, pode explicar por que as bactérias (que têm corpos muito menores) não tenham um sistema de sensoreamento direcional espacial. (Gamba et al., Physical Review Letters, 12 de outubro de 2007)
* Nota do tradutor (em 13/10): eu modifiquei a tradução do original “head and tail” de “cabeça e cauda” para “dianteira e traseira”, por causa das conotações erradas que “cabeça” (como órgão pensante) e “cauda” (como se crescesse uma verdadeira “cauda”, como nos flagelados). Aliás, o original teria feito melhor se usasse os termos no plural: “heads and tails”, que têm a conotação de “o que vai à frente e o que vai atrás”.
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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.
**************
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.
PHYSICS NEWS UPDATE
O PRÊMIO NOBEL DE FÍSICA DE 2007 VAI PARA… Albert Fert (Université Paris-Sud, Orsay, França) e Peter Grünberg (Forschungszentrum Jülich, Alemanha) pela descoberta da Magnetoresistência Gigante (giant magnetoresistance = GMR). A GMR é um processo pelo qual um pequeno campo magnético, tal como um espaço orientado na superfície de um disco rígido de computador, pode, quando o cabeçote apropriado é trazido a seu entorno, disparar uma grande mudança em uma resistência elétrica, “lendo” assim os dados guardados na orientação magnética. Isto é a própria essência da moderna indústria de discos rígidos de armazenagem de dados.
Fert e Grünberg foram os pioneiros na feitura de “pilhas” (“stacks”) que consistem em alternar finas camadas de átomos magnéticos e não-magnéticos, necessários a produção do efeito da GMR. A GMR é um exemplo proeminente de como efeitos quânticos (uma grande resposta elétrica a um pequeno input magnético) aparecem através do confinamento (devido ao fato das camadas atômicas serem tão finas); isto é, os átomos interagem de maneira diferente entre si quando estão confinados a um pequeno volume ou a uma pequena espessura.
Todas estas interações magnéticas envolvem o spin de um elétron. O spin é um atributo quântico que não deve ser mentalmente associado com uma rotação literal do elétron (ou seja, o giro de um pião).
Tecnologias ainda mais inovativas podem ser esperadas, a partir de efeitos quânticos associados ao spin dos elétrons. A maior parte da indústria eletrônica é baseada na manipulação das cargas de elétrons que se movem através de circuitos. Mas os spins dos elétrons podem também ser explorados para obter um novo controle sobre armazenagem e processamento de dados. O nome genérico para esse florescente ramo da eletrônica é chamado de “Spintrônica”. (ver aqui o website do Prêmio Nobel)
UMA NOVA TEORIA EXPLICA COMO AS BÚSSOLAS CELULARES FUNCIONAM. Cientistas do Politecnico di Torino, na Itália e do Instituto Landau de Física Teórica, na Rússia, inferiram uma nova teoria para descrever como células eucarióticas (tais como as encontradas em todos os organismos mais evoluídos) respondem aos sinais químicos em suas vizinhanças.
Considerando que a coordenação de sensibilidade e movimentação na direção de sinais químicos, é um processo vital em embriologia (como as células sabem para onde ir na montagem de um organismo), inflamações e respostas do sistema imunológico, a manobra direcional ao nível celular é de grande importância.
A coisa acontece assim. Primeiro, os receptores nas membranas das células se tornam ativados pela presença de vestígios de substâncias químicas — mesmo tão pouco como o nível nano-molecular ou cerca de uma molécula em um mícron cúbico — nas proximidades da célula. Não só os receptores sentem a presença dos atratores, como, através da ativação diferenciada de 10.000 ou mais receptores distribuídos ao longo do corpo da célula, a direção da fonte do atrator pode ser localizada em um ângulo de poucos graus. A capacidade de estabelecer um gradiente químico de 5% permite à célula saber para onde ir, seja para encontrar nutrientes, antígenos, ou ocupar seu lugar em uma estrutura multi-celular maior.
Segundo, uma “cascata” de passos de polimerização é iniciada, dentro de poucos minutos. Subseqüentemente, a célula desenvolve uma estrutura dotada de dianteira e traseira*, a mais adequada para tornar possível o deslocamento na direção do gradiente químico (quimiotaxia). Na natureza, também se conhece o fenômeno das células planejarem seus deslocamentos explorando gradientes térmicos (termotaxia) e gradientes elétricos (galvanotaxia).
De acordo com Andrea Gamba e os co-autores, os novos resultados consistem em sermos capazes, agora, de demonstrar de uma maneira mecanicista, como o senso direcional e sua resposta ocorrem, através de uma transição de fase auto-organizada; quando o gradiente químico excede um determinado nível limite, o crescimento dinâmico de aglomerados de moléculas sinalizadoras na superfície da célula realiza a sintonia fina para sensorear o pequeno desbalanceamento nos receptores ativados e fornece uma rápida polarização na direção do gradiente, fornecendo, assim, uma “leitura de rumo” capaz de iniciar uma modificação na estrutura celular.
Os cientistas argumentam que o espaço físico necessário, ao longo do corpo das grandes células eucarióticas, para produzir uma astuta avaliação direcional, pode explicar por que as bactérias (que têm corpos muito menores) não tenham um sistema de sensoreamento direcional espacial. (Gamba et al., Physical Review Letters, 12 de outubro de 2007)
* Nota do tradutor (em 13/10): eu modifiquei a tradução do original “head and tail” de “cabeça e cauda” para “dianteira e traseira”, por causa das conotações erradas que “cabeça” (como órgão pensante) e “cauda” (como se crescesse uma verdadeira “cauda”, como nos flagelados). Aliás, o original teria feito melhor se usasse os termos no plural: “heads and tails”, que têm a conotação de “o que vai à frente e o que vai atrás”.
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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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