Uma nova forma de gerar corrente elétrica
Massachusetts
Institute of Technology
Pesquisador do MIT descobre uma nova maneira de produzir eletricidade
O fenômeno faz poderosas ondas de energia fluirem através de nano-tubos de carbono
CAMBRIDGE, Massachusets.— Uma equipe de cientistas do MIT descobriu um fenômeno, até então desconhecido, que pode fazer com que poderosas ondas de energia fluam através de minúsculos fios conhecidos como nano-tubos de carbono. Esta descoberta pode conduzir a uma nova maneira de produzir eletricidade, dizem os pesquisadores.
O fenômeno, descrito como ondas de termo-energia, “abre uma nova área de pesquisa sobre energia, o que é raro”, nas palavras de Michael Strano, Professor Associado Charles
and Hilda Roddey de Engenharia Química do MIT, autor senior de um artigo que descreve a nova decoberta em Nature Materials na edição de 7 de março. O autor principal é Wonjoon Choi, um estudante de pós-doutorado de engenharia mecânica.
Do mesmo jeito que um punhado de detritos flutuantes empurrados pelas ondas pela superfície do oceano, ocorre que uma onda térmica — um pulso de calor em movimento — ao viajar ao longo de um fio microscópico, pode levar consigo elétrons, criando uma corrente elétrica.
O ingerdiente chave na receita são os nano-tubos de carbono — tubos ocos sub-microscópicos feitos de uma grade semelhante a um alambrado, feita de átomos de carbono. Esses tubos, com apenas alguns nanômetros de diâmetro, fazem parte de uma nova família de moléculas de carbono que inclui as buckyballs¹ e as folhas de grafeno, que têm sido objeto de intensas pesquisas nas últimas duas décadas.
Nas novas experiências, cada um dos nano-tubos eletro e termo-condutores foi revestido com uma camada de um combustível altamente reativo que produz calor com sua decomposição. Esse combustível foi aceso em uma extremidade do nano-tubo, tanto com o uso de um feixe laser, como por uma centelha de alta voltagem, e o resultado foi a criação de uma onda térmica que se movia rapidamente ao longo do comprimento do nano-tubo de carbono, tal como uma chama correndo por um pavio. O calor do combustível vai para dentro do nano-tubo, onde viaja a milhares de vezes mais rápido do que o próprio combustível. Quando o calor realimenta o revestimento inflamável, cria-se uma onda térmica que é guiada ao longo do nano-tubo. Com uma temperatura da ordem de 3.000 kelvins, esse anel de calor acelera ao longo do tubo 10.000 vezes mais rápido do que a disseminação normal dessa reação química. E o calor produzido por essa combustão, descobriu-se, também empurra elétrons ao longo do tubo, criando uma corrente elétrica substancial.
As ondas de combustão — tais como este pulso de calor correndo ao longo de um fio —
“foram estudadas matematicamente por mais de 100 anos”, diz Strano, mas ele foi o primeiro a predizer que tais ondas poderiam ser guiadas por um nano-tubo ou nano-fio e que essa onda de calor poderia empurrar uma corrente elétrica ao longo desse fio.²
Nas primeiras experiências do grupo, relata Strano, quando eles ligaram os nano-tubos de carbono com o revestimento de combustível para estudar a reação, “lo and behold, ficamos realmente surpresos com o tamanho do pico de voltagem resultante” que se propagou ao longo do fio.
Após desenvolvimentos posteriores, o sistema gera energia, em proporção a seu peso, cerca de 100 vezes maior do que o peso equivalente de uma bateria de íons de lítio.
Segundo ele, a quantidade de energia gerada é muito maior do que a prevista pelos cálculos termo-elétricos. Embora muitos materiais semi-condutores possam produzir um potencial elétrico quando aquecidos, através de algo conhecido como Efeito Seebeck, este efeito é muito fraco no carbono.
“Algo [mais] está acontecendo aqui”, argumenta ele. “Nós chamamos isso de acoplamento de elétrons, uma vez que parte da corrente parece em fase com a velocidade de onda”.
Ele explica que a onda térmica parece estar acoplando os portadores de carga elétrica (tanto elétrons como os buracos-de-elétrons) da mesma forma que uma onda no oceano pode pegar e carrregar uma pilha de detritos ao longo da superfície. Segundo Strano, esta propriedade importante é a responsável pela alta potência produzida pelo sistema.
Segundo ele, já que se trata de uma descoberta tão recente, é difícil predizer quando terá aplicações práticas. Mas ele sugere que uma possível aplicação seria permitir novos tipos de dispositivos eletrônicos ultra-pequenos — por exemplo, um dispositivo do tamanho de um grão de arroz, talvez um sensor ou dispositivo de tratameno que pudesse ser injetado no corpo. Ou poderia levar a “sensores ambientais que pderiam ser espalhados como poeira pelo ar”, nas palavras dele.
Ele afirma ainda que, em teoria, tais dispositivos poderiam manter sua energia indefinidamente até serem empregados, diferentemente das baterias cujas cargas escapam gradualmente, mesmo quando estão armazenadas. E, embora os nano-fios ainda sejam pequeninos, Strano sugere que eles poderiam ser fabricados em dispositivos maiores, a fim de fornecer significativas quantidades de energia para dispositivos maiores.
Uma área que os pesquisadores planejam perseguir é o fato de que sua teoria prediz que usando-se diferentes tipos de material reagente para o revestimento, a frente de onda poderia oscilar, poroduzindo assim uma corrente alternada. Isso abriria uma série de possibilidades, segundo Strano, porque a corrente alternada é a base para ondas de rádio tais como a de transmissões de telefones celulares, no entanto todos os atuais sistemas de armazenamento de energia produzem corrente contínua. “Nossa teoria predisse essas oscilações antes de começarmos a observá-las em nossos dados”, completa ele.
Igualmente, as presentes versões do sistema têm uma eficiência muito baixa, porque muito da energia se perde na forma de luz e calor. A equipe planeja trabalhar no aumento dessa eficiência.
Financiamento: Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea e Fundação Nacional de Ciências
Original em inglês escrito por David Chandler, MIT News Office
[1] Eu preferi o termo buckyball em inglês, para este tipo de fulereno porque “futeboleno” é a vovozinha!…
[2] Nada de falsa modéstia!
Chicxulub revisitada
Livremente traduzido de: Revisiting Chicxulub
Uma análise ampliada dos indícios de que o impacto de um meteoro causou a extinção do dinossauros
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Concepção artística do momento do impacto no final do Cretáceo.
Crédito e imagem ampliada |
4 de março de 2010
Por décadas, os cientistas vem acumulando conjuntos cada vez maiores de dados que indicam que uma enorme rocha vinda do espaço caiu no oceano ao largo da Península de Yucatan, há mais de 65 milhões de anos, o que resultou na Extinção Cretáceo-Paleogeno (K-Pl, mais conhecida como Extinção K-T).
Pesquisas recente, financiadas em parte pela Fundação Nacional de Ciências (NSF), sugeriam que o impacto devia ter ocorrido 300.000 anos antes da extinção K-Pl e que uma outra causa – talvez um segundo impacto, ou uma longa atividade vulcânica na região do Decão, na atual Índia – levou à extinção de várias espécies de plantas e animais.
Agora uma equipe multidisciplinar de 41 cientistas de 12 nações, igualmente financiada em parte pela NSF, preparou um novi artigo para contestar especificamente as alternativas vulcânica e segundo-impacto, uma revisão abrangente das várias linhas de indícios por todo o mundo que relaciona um único impacto no que atualmente é Chicxulub, México, à sequência de eventos e a amplitude da extinção K-Pl.
Os pesquisadores, liderados por Peter Schulte da Universidade de Erlangen-Nuremburg, apresenta suas descobertas na edição de 5 de maio de 2010 da Science.
“Nós achamos importante apresentar os abundantes dados agora disponíveis sobre a notável e exata correlação entre o impacto no Yucatan e o evento de extinção na fronteira K-Pl”, declarou o geofísico Sean Gulick da Universidade do Texas, um dos autores do artigo.
Uma coisa não está em discussão: o final do Cretáceo, há 65,5 milhões de anos, foi marcado por uma das extinções em massa mais devastadoras que nosso planeta já enfrentou. As vítimas mais famosas foram os dinossauros (não obstante seus parentes aves), mas o evento também presenciou o fim de todos os répteis voadores, a maior parte dos réteis marinhos, mais de metade das plantas e insetos terrestres e uma pletora de outros organismos terrestres e marinhos – 50 a 70% de todas as espécies da Terra.
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A Fronteira K-Pl exposta na borda da rodovia interestadual 25 perto do Passo Raton no Sul do Colorado |
Como em todas as extinções em massa, os paleontologistas por muito tempo se perguntaram por que tantos organismos desapareceram tão rapidamente. A causa, ou causas, teria que influenciar uma grande fatia do planeta, na terra e no mar, e teria que apresentar reflexos no registro geológico.
Como lembra o novo artigo na Science, um dos argumentos chave para o impacto é uma bem estudada camada de argila que aparece em sítios de fronteira K-Pl por todo o mundo, usualmente associada com silicatos vitrificados, minerais e outras substâncias típicos de impactos de meteoritos. Os autores sublinham que a espessura da camada e a abundância de materiais de impacto aumentam sistematicamente com a aproximação à cratera de Chicxulub.
Até 1980, nenhum dos sítios de fronteira K-Pl era relacionado com um impacto. Foi somente quando o físico Luis Alvarez e seu filho, o geólogo Walter Alvarez, examinaram mais detidamente uma incomum camada de argila de sedimentos na fronteira K-Pl na Itália que os pesquisdores perceberam que sua origem poderia ser extra-terrestre.
Dentro da camada – que o artigo atual relaciona com ao menos 350 outros sítios por todo o mundo – os pesquisadores encontraram altos níveis de irídio. Este elemento pesado não é normalmente encontrado em altas concentrações na superfície da Tera, mas é altamente concentrado em vários materiais do sistema solar, tais como asteróides e cometas.
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Um mapa Bouguer gravitacional em três dimensões da cratera de Chicxulub. |
Desde a descoberta inicial, noovos estudos realizados por várias equipes – algumas delas com representantes no artigo da Science – descobriram mais indícios do impacto na argila, inclusive esférulas de vidro alterado e minerais de impacto.
“Esta camada de argila – com indícios de um impacto em sua origem – é encontrada em qualquer sítio bem preservado de fronteira K-Pl no mundo, o que mostra um evento realmente em escala global”, acrescenta Gulick.
Outros estudos adicionais, tanto no campo como em simulações em laboratório e modelos, levaram a um crescente consenso em favor da hipótese do impacto. Em seu formato atual, ela diz que a extinção resultou da colisão de um pedregulho espacial com mais ou menos 10 km de diâmetro com rochas icas em carbono e enxofre abaixo de onde atualmente fica Chicxulub, México, criando uma cratera de mais de 180 km de diâmetro, tsunamis, terremotos e incêndios na região, uma extensa (porém não total) escuridão, temperaturas congelantes e chuva ácida.
“O evento do impacto criou um tsunami várias vezes maior do que a onda que atingiu o Oceano Índico em 26 de dezembro de 2004”, declarou o geólogo marítimo Tim Bralower
da Penn State University, outro dos autores do artigo. “Essas ondas causaram uma destruição em massa no leito do oceano, onde as várias camadas de sedimentos representam a deposição do material resultante, misturado com areia e silte, por ondas e correntes por um período de dias após o impacto. Na medida em que os níveis de energia diminuiam gradualmente, os materiais que se depositavam ficavam mais finos”.
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Escaneamento de nanoplancton do final do Paleoceno. |
Em alguns sítios próximos da área do impacto, em torno do Golfo do México e do Mar do Caibe, existem duas camadas com esférulas, por vezes separadas por sedimentos com um metro de espessura, e algo das recentes controvérsias decorre dessa aparente dualidade. A camada inferior consiste de partículas mais grossas, inclusive esférulas e minerais de choque, e a camada superior consiste de partículas mais finas e tem um maior conteúdo de irídio.
“Realtos de vários horizontes com elevadas concentrações de irídio razoavelmente próximas à cratera de Chicxulub levaram a muita confusão e à sugestão de vários impactos”, diz o co-autor Greg Ravizza, geólogo marítimo e ambiental da Universidade do Hawaii em Manoa. “Um ponto chave que não pode ser ignorado é que os dados de vários sítios longe da cratera de Chicxulub não dão qualquer indício de vários impactos grandes. Esse detalhe dá um forte apoio à cuidadosa síntese estratigráfica em nosso artigo que demonstra o caráter muito complexo e frequentemente perturbado das seções mais próximas à cratera de Chicxulub”.
Os auotres finalisam o artigo, discutindo a velocidade e a escala com as quais o impacto afetou os sistemas vivos, particularmente com relação à velocidade e à escala da atividade vulcânica.
Um impacto do tamanho do evento de Chicxulub liberaria grandes quantidades de água, poeira e gases na atmosfera, modiificando o clima temporariamente. Embora a poeira somente não fosse capaz de causar um inverno global, aerossóis de carbonatos e fuligem podem ter amplificado os efeitos congelantes do impacto.
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Um diorama do leito de um arroio no Cretáceo. |
Estimadas 100 a 500 gigatons (milhões de toneladas) de enxofre foram também liberadas, contribuindo com devastadoras chuvas ácidas sobre as terras eoceanos, e produzindo aerossóis de sulfatos que podem ter esfriado ainda mais a Terra por vários anos.
Uma vez que as temperaturas das profundezas dos oceanos ficaram grandemente intactas, os pesquisadores sugerem que o clima pode ter se recuperado relativamente rápido. Uma tal transição breve ficaria em oposto ao influxo por centenas de anos de material para a atmosfera que resultaria de atividade vulcânica. A despeito da enormidade das crateras do Decão, a liberação de enxofre, por exemplo, poderia não passar de 1 gigaton em um ano..
No ritmo mais lento do vulcanismo, os organismos teriam mais tempo para reagir e as mudanças climáticas poderiam ter chegado perto de um aquecimento de 2º Celsius, ao contrário de um resfriamento.
“O impacto em Chicxulub foi uma perturbação extremamente rápida nos ecossistemas da Terra, em uma escala maior do que qualquer evento vulcânico em qualquer época, ou mesmo qualquer outro evento de impacto conhecido desde que a vida se frimou na Terra”, acrescenta Gulick. “O ritmo de mudanças e a escala dos efeitos foram claramente a causa da extinção em massa no final do Cretáceo”.
Além disso, a fronteira entre o fim do Cretáceo e o início do Paleogeno é marcado por claras mudanças nas plantas e animais existentes, uma mudança que não é gradual. Espécies ao redor do mundo ou desapareceram, ou apresentaram grandes e abundantes mudanças.
A escuridão teria afetado seriamente a fotossíntese para os micro-organismos oceânicos, eliminando a base de várias cadeias alimentares. Como resultado, o registro geológico exibe uma extinção preferencial de organismos em cadeias alimentares que dependiam de plâncton como fonte de alimento, e uma preferência na sobrevivência em cadeias alimentares que se baseavam em detritos e matéria em decomposição. Muitos dos organismos que sobreviveram eram também menores, o que indica que a sobrevivência era função da capacidade de sobreviver com recursos limitados.
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Um crânio de Triceratops coletado em um subúrbio de Denver em 2004. |
“Como aconteceu no oceano, ecossistemas em terra exibem o mesmo padrão de maior impacto em cadeias alimentares dependentes de plantas vivas”, declara o paleobotânico Kirk Johnson do Museu de Natureza & Ciência de Denver, outro autor do artigo. “Todos os grandes animais terrestres pereceram. Os sobreviventes incluiam grupos de animais que viviam em rios, riachos e lagos, ou que eram pequenos ou viviam em tocas. As florestas foram destruídas em escala global e as primeiras paisagens do Paleogeno eram cobertas por samambaiaias, um tipo de planta que cresce diretamente de esporos – ao contrário de coníferas e plantas florescentes que precisam de polen para interagir com outra planta viva para reprodução”.
Por todos os ecossistemas, o Paleogeno também é a marca de uma rápida irradiação de novas espécies que preenchem nichos ecológicos vazios, um processo que seria improvável em sequência a uma extinção mais gradual. Um tal indício biológico, asseguram os autores, se ajusta perfeitamente a um cenário de impacto, corroborando os indícios do registro biológico.
“Eu penso que é provável que o vulcanismo no Decão tenha tido um efeito global sobre o clima da Terra, porém centenas de milhares de anos antes da extinção em massa do final do Cretáceo”, acrescenta Ravizza. “Faltam os indícios claros que demonstrem a ocorrência de vulcanismo massivo bem no horizonte da extinção em massa. Embora essa correlação seja tentadora, os dados existentes que restringem o timing e a duração do vulcanismo, simplesmente não apoiam a ideia”.
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Edmontosaurus, um dinossauro de bico de pato, de Dawson County Montana. |
De acordo com os autores, nenhuma das teorias alternativas até agora propostas explica a distribuição global de indícios da extinção Cretáceo-Paleogeno, nem alguma delas apresenta mecanismos claros que pudessem levar a mudanças bióticas tão abruptas e completas.
“A correlação precisa entre esta enorme cratera de impacto com uma camada por todo o mundo de escombros de impacto – uma que repousa diretamente por cima do nível de extinção de plantas e animais terrestres e marinhos – é uma das descobertas mais fenomenais da história da Terra”, declara Johnson. “A ciência é complexa, mas a história é simples: um único impacto de um asteróide causou a extinção global da fronteira K-Pl”.
Por que a atmosfera do Sol é tão quente?
[ Livremente traduzido de: Why Is the Sun’s Atmosphere So Hot? ]
Novas imagens de satélites dão aos cientistas pistas para compreender o duradouro mistério do que aquece a coroa solar
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Uma “cerca-viva” de espículas, ou jatos de plasma densos, se eleva da cromosfera solar.
Crédito e imagem ampliada |
4 de março de 2010
O lançamento em 2006 do satélite multinacional Hinode mudou o quadro do Sol para a astrofísica. Para dois astrofísicos em particular, as imagens obtidas proporcionaram uma viagem de descoberta e a excitação de desvendar um mistério solar que persistia
A atmosfera da Terra pode obscurecer a visão com os telecópios dessasistidos com base na Terra, mas, sem este obstáculo, o telescópio de alta resolução a bordo do Hinode captura imagens do Sol com detalhes sem precedentes.
Foi nessas novas imagens que Scott McIntosh, Bart De Pontieu, Viggo Hansteen e Karel Schrijver descobriran as melhores pistas que os levaram a descobrir uma maneira de responder ao enigma de porque a coroa solar é milhões de graus mais quente do que a superfície visível do Sol.
“Entre as regiões observadas pelo Hinode está a cromosfera solar, a área que separa a superfície do Sol – a fotosfera – de sua atmosfera estendida, a coroa”, explica McIntosh, astrofísico do Observatório de Grande Altitude do Centro Nacional de Pesquisas Atmosféricas (NCAR), patrocinado pela NSF.
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A intuição nos leva a raciocinar que a atmosfera deveria ficar mais fria na medida em que nos afastamos da superfície do Sol, mas a realidade desmente essa suposição. Usando as imagens obtidas pelo Hinode, De Pontieu, cientista do Laboratório Solar e de Astrofísica Lockheed, McIntosh e seus colegas descobriram um novo tipo de espícula
As espículas “clássicas” (“tipo-I”) são jatos de plasma denso que se projetam da cromosfera e, quase sempre, voltam pelo caminho por onde foram, explica McIntosh. Essas espículas “tipo-II” – que McIntosh e De Pontieu recentemente batizaram de “radices”¹ – são mais quentes, efêmeras e mais rápidas do que suas irmãs tipo-I.
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McIntosh acrescenta: “Nas imagens do Hinode, as radices pareciam disparar para cima e desaparecer, frequentemente em velocidades superiores a 100 km/seg. Esses jatos provavelmente contém plasma em uma temperatura entre os 10.000 e vários milhões de graus Celsius e tem uma vida de não mais do que entre 10 a 100 segundos. Embora os astrofísicos, inclusive o fundador do NCAR, Walter Orr Roberts, tenham estudado longamente as espículas tipo-I, sabe-se que o material nelas contido não atinge a temperatura típica da coroa – cerca de 1 milhão de graus – o que eliminava uma conexão entre as espículas e o aquecimento da coroa”.
Foi somente em um congresso científico em 2008 sobre o Hinode – quando um colega discutiu ter observado uma componente sutil com uma velocidade de elevação de mais de 100 km/seg em uma região da coroa com um forte campo magnético – que De Pontieu e McIntosh se entreolharam, pensando exatamente a mesma coisa: será que aquilo era um indício das radices atingindo as temperaturas da coroa?
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Juntos, eles procuraram o conjunto de dados “ideal” do Hinode, um onde eles pudessem rastrear as colunas de plasma ejetadas da cromosfera para a coroa. Quando identiificaram esses dados, cada um abordou a tarefa por uma perspectiva diferente.
Ao compararem seus resultados, eles perceberam que as posições das radices e as assinaturas de velocidade ascendente observadas na coroa eram as mesmas. Eles também descobriram que as velocidades dos jatos vindos da cromosfera e os presentes nesses eventos na coroa se ajustavam muito bem.
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“Eses fatos indicam que as radices podem desempenhar um papel importante no suprimento e preenchimento da massa quente da coroa solar e do vento solar, explicando a diferença de temperaturas entre a coroa e a fotosfera”, diz McIntosh. “Nossos cálculos indicam que as radices podem encher a coroa com plasma quente, mesmo que apenas entre 1 e 5 % das radices atinjam as temperaturas da coroa”.
Este trabalho não proporcionou apenas a alegria da descoberta para McIntosh, De Pontieu, Schrijver (também do Laboratório Solar e de Astrofísica da Lockheed Martin) e Hansteen (da Universidade de Oslo), com o entuisiasmo de levar sua hipótese original a uma conclusão espetacular, como também o esforço tem implicações diretas para com a pesquisa climática na Terra.
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Um diagrama esquemático do ciclo de massa na atmosfera solar. |
“A compreensão dos processos solares melhora nossos conhecimentos sobre as interações Terra-Sol, dando novas abordagens sobre como a radiação UV gerada pelas tempestades solares afeta a atmosfera superior da Terra, o ozônio da estratosfera e – potencialmente – a dinâmica do clima global em escalas de tempo longas e curtas”, explica McIntosh.
Uma missão que vai ajudar na melhoria da compreensão das radices é a Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) da NASA que permitirá aos cientistas investigarem a formação das radices em alta resolução. Uma nova missão para o Hinode também está agendada e o lançamento do Observatório de Dinâmica Solar (Solar Dynamics Observatory) agora em 2010 fornecerá uma série adicional de imagens da coroa e alta resolução a cada 10 segundos.
– Rachel Hauser, National Center for Atmospheric Research, rhauser@ucar.edu
[1] “Radice” (plural “radici”) é um termo em latim para “raiz”, geralmente usado em botânica. A tendência atual é absorver o latinório tomado emprestado pelo inglês e pronunciado de forma atroz: “ra-dái-ce”.
Magnetômetros no bico
Um magnetômetro na parte superior dos bicos das aves?
Como identificar sistemas magneto-sensíveis em vários organismos
FRANKFURT — Pequenos ramos de nervos que contém ferro, na parte superior dos bicos das aves pode servir como um magnetômetro para medir o vetor (intensidade e inclinação) do campo magnético da Terra e não somente funcionarem como uma bússola magnética que indica apenas a direção das linhas do campo magnético. Já fazem alguns anos que os neuro-biólogos de Frankfurt, Dra.Gerta Fleissner e seu marido Prof. Dr. Günther Fleissner, descobriram essas estruturas em pombos-correio e, em estreita cooperação com o físico experimentar Dr. Gerald Falkenberg (DESY Hamburg), identificado os óxidos de ferro essenciais.”Após termos exibido o sistema de dendritos com compartimentos sub-celulares distintos contendo ferro em pombos-correio, a questão imediata que se seguiu foi se poderíamos encontrar sistemas dendríticos semelhantes em outras espécies de aves também”, comenta Gerta Fleissner, a principal investigadora. Neste meio tempo, eles foram capazes de descrever estruturas similares e potencialmente satisfatórias nos bicos de diversas espécies de aves. Medições de fluorescência em Raios-X feitas no DESY, demonstraram que os óxidos de ferro dentro desses dendritos nervosos são idênticos. Estas descobertas foram publicadas, há poucos dias, em PlosOne.
Um número maior do que cerca de 500 dendritos na periferia codifica a informação sobre o campo magnético que é integrada pelo sistema nervoso central em um mapa magnético. Obviamente não vem ao caso se a ave usa esse mapa magnético para navegação magnética de longa distância, ou não: o equipamento pode ser encontrado em pássaros migratórios, tais como os piscos-de-peito-ruivo e felosas-das-figueiras, assim como nas galinhas domésticas. “Essa descoberta é surpreendente, já que os pássaros estudados têm diferentes estilos de vida e têm que realizar tarefas de orientação diferentes: pombos-correio, treinados para retornar de diferentes lugares para sua casa, migratórios de curtas distâncias como o pisco-de-peito-ruivo, migratórios de longas distâncias como felosas-das-figueiras e os decididamente domésticos como as galinhas”, explica Gerta Fleissner.
A fim de produzir indícios convincentes, foram realizadas vários milhares de medições comparativas. O tecido dos bicos foi estudado sob o microscópio para identificar os locais “quentes” que continham ferro, como base para subsequentes análises fisico-químicas. No Hamburg Synchrotron
Strahlungslabor no DESY, a distribuição e a quantidade de vários elementos foi topograficamente mapeada por um dispositivo de raios-X de alta resolução. “Aqui, o tecido dos bicos pode ser investigado sem destruição por processos histológicos referentes à posição e à natureza detalhada dos compostos magnéticos ferrosos dentro dos dendritos”, explica Gerta Fleissner, enfatizando que a cooperação com o físico experimental Gerald Falkenberg como líder do projeto no DESY foi essencial para essa descoberta científica.
Os compostos ferrosos especializados dentro dos dendritos amplificam localmente o campo magnético da Terra e, assim, induzem um potencial receptivo inicial. Muito provavelmente, cada um desses mais de 500 dendritos codifica apenas uma direção do campo magnético. Esses dados espaciais são processados no cérebro da ave e, devidamente integrados, servem para compor um mapa magnético que facilita a orientação espacial. Se esse mapa magnético é consultado ou não, depende da espécie de ave e de sua motivação corrente para fazê-lo: pássaros migratórios, por exemplo, exibem orientação magnética apenas durante seu período de inquietação migratória, como demonstrado nas várias experiências de comportamento realizadas pelo Prof. Wolfgang
Wiltschko, que descobriu a navegação guiada por campos magnéticos nas aves. A cooperação com sua equipe de pesquisas sugere que a bússola magnética e o sentido de mapa magnético se baseiam em mecanismos diferentes e se funcionam em locais diferentes: a bússola funciona nos olhos e o magnetômetro no bico.
“Os resultados agora publicados claramente desmentem os velhos mitos referentes à magneto-sensitividade ser processada em locais aleatórios do corpo [das aves], tais como o sangue, o cérebro, ou os ossos da cabeça. Em lugar disto, eles apresentam um conceito sólido sobre como identificar os sistema magneto-sensíveis em vários organismos”, relata alegremente Günther Fleissner. Esses dados claros e facilmente reproduzíveis podem ser usados como base para futuros projetos experimentais que podem elucidar os variados passos entre a percepção do campo magnético e seu uso como um farol de navegação.
O projeto foi finanaciado pelas Fundações de Frankfurt (Stiftung
Polytechnische Gesellschaft e Kassel-Stiftung), pelo “Freunde und
Förderer” da Universidade Goethe, pelo ZEN-program do Hertie-Stiftung e o Deutsche Forschungsgemeinschaft. As medições elaboradas no HASYLAB foram patrocinadaas pela Fundação Helmholtz.
Referência: Falkenberg G, Fleissner Ge, Schuchardt K, Kuehbacher M,
Thalau P, et al. (2010) Avian Magnetoreception: Elaborate Iron Mineral
Containing Dendrites in the Upper Beak Seem to Be a Common Feature of
Birds. PLoS ONE 5(2): e9231. doi:10.1371/journal.pone.0009231
(plosone@plos.org)
Nota do Tradutor:
Eu adoraria ver experiências semelhantes serem realizadas em diversos outros tipos de animais, especialmente nos répteis… mais especialmente ainda em repteis pré-históricos.
Ciência e engenharia dignas de um Oscar
Tornar os filmes mais semelhantes à realidade não foi uma tarefa fácil para os indicados para o Oscar da Academia de Artes e Ciências Cinematográficas em 20 de fevereiro
17 de fevereiro de 2010
Por Emilie Lorditch
Inside Science News Service
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WASHINGTON (ISNS) — Quando as pessoas vêem um filme, elas sabem que o que estão vendo é uma ilusão – e fazer com que as imagens pareçam tão reais quanto possível pode ser uma tarefa difícil para qualquer equipe de produção de um filme.
Criar essas ilusões que parecem realísticas é o trabalho do elenco e da equipe do filme. Se assegurar que as cores pareçam as mesmas por todo o filme e reproduzir as mesmas luzes e sombras que as criadas pela iluminação natural, é somente um exemplo das realizações dos 15 cientistas e engenheiros que serão premiados durante a Cerimônia de Premiação do Oscar 2010, apresentada pela atriz Elizabeth
Banks no sábado 20 de fevereiro.
Manter as cores consistentes
Indicado para “melhor filme”, “Avatar” perderia sua capacidade de imergir a audiência no fantástico mundo de Pandora se a marca registrada da pele azul de Na’vi mudasse de tom a cada cena.
“As telas de computador têm uma composição de cores diferentes daquelas geradas em uma película; as cores que eu enxergo em um computador, nem sempre consigo reproduzí-las em filme e vice-versa”, explica Mark Wolforth, um engenheiro elétrico e biomédico que é um especialista em imagens da FilmLight Limited. “O Truelight é um sistema de gerenciamento de cores que mantém as cores iguais, seja na tela do computador, seja na tela do cinema”.
Antes mesmo que a primeira tomada do filme seja realizada, o sistema Truelight é usado para estabelecer como as câmeras e a iluminação do filme irão trabalhar em conjunto. A equipe é instruída a criar uma impressão do filme, usando suas câmeras e equipamentos de iluminação normais.
“Eles fazem a impressão e nos enviam junto com os dadosde ajustagem das câmeras e iluminação”, conta Wolforth. “Olhando a impressão do filme, nós damos à equipe instruções específicas das ajustagens que darão sempre as mesmas cores”.
Tornar o mundo de animação mais realístico
As cenas quase-reais do filme de animação “Up”, também indicado para “melhor filme”, prenderam a atenção tanto de crianças, como de adultos. A criação de um cômodo realístico sem o uso de um cenário ou iluminação reais apresentou um grande desafio para os cientistas e engenhieros da PIXAR.
A renderização por pontos é a forma pela qual cada um dos objetos em uma cena de animação é mapeado. Cada objeto é feito a partir de um grupo de pontos coloridos chamados de “nuvem de pontos” (“point cloud”) que mostram a posição e a cor de um objeto na cena. A mesma técnica está sendo agora empregada para conceitos como iluminação indireta e oclusão aumbiente.
“Iluminação indireta é quando uma superfície que está iluminada por uma fonte de luz, reflete essa luz sobre outras superfícies”, explica Christensen, engenheiro elétrico e cientista de computação especializado em gráficos computadorizados dos estúdios de animação PIXAR. “Um dos efeitos da iluminação indireta é o que chamamos de ‘vazamento de cor’; se tivermos um tapete vermelho próximo de uma parede branca, parte da luz que incide sobre o tapete será refletida na parede branca, dando a ela um tom rosado”.
Por outro lado, a oclusão ambiente tem a ver com as sombras.
“Pense nisso como uma sombra muito tênue como em um dia nublado sem luz solar direta”, explica Christensen. “A oclusão ambiente também faz com que rachaduras e rugas nas superfícies fiquem mais visíveis e escurece objetos próximos; esse é um efeito que é importante capturar para adicionar realismo em imagens geradas por computador”.
Iluminando rostos
Seja o ator em cena real ou digital, capturara a maneira como a luz brilha em sua face é crucial para um cena.
“Existe um monte de tecnologias para capturar a forma e alguns até lhe dão um mapa da textura da face, mas o que é preciso e desejável é como ela reflete a luz”, diz Paul Debevec, Diretor Associado de Pesquisa Gráfica do Instituto de Tecnologias Criativas da Universidade do Sul da Califórnia em Marina del Ray. “Queremos saber como os modelos mudam, como suas faces refletem a luz, a cor e o brilho de sua pele, e saber onde sua pele cintila ou cria rugas quando eles sorriem”.
A LightStage captura um modelo de computador realístico da face humana. O ator fica sentado dentro de um arco de 32 luzes estroboscópicas que dão flashes sequenciados, enquanto as imagens são gravadas em vídeo de alta velocidade, o que resulta em centenas de imagens do rosto.
“Nós ficamos surpresos de descobrir que, algumas vezes, nossa versão digital do ator estava melhor iluminada e parecia mais realística do que as imagens tomadas ao vivo com um ator, de forma que o diretor escolhia usar nossa versão digital para cenas específicas”, disse Debevec.
O progresso nas ciências e na engenharia continuam a revolucionar nosso modo de vida, mas não nos esqueçamos que ele também revoluciona nosso entretenimento.
De onde vêm os raios cósmicos
[ Link para o original em inglês: Where Cosmic Rays Come From ]
Um telescópio orbital rastreia os poderosos raios cósmicos até sua fonte.
16 de fevereiro de 2010
Por Phillip F. Schewe
Inside Science News Service
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Crédito: NASA|DOE|Fermi LAT Collaboration |
WASHINGTON (ISNS) — Um novo mapa dos céus, feito com um telescópio sensível ao tipo mais poderoso de luz, chamado radiação gama, mostra que alguns raios cósmicos estão vindo dessas explosões estelares chamadas supernovas. Os novos mapas devem proporcionar aos astrônomos uma oportunidade melhor para entender o nascimento dos misteriosos raios.
Os raios cósmicos são partículas de alta energia que permeiam o universo. Alguns deles batem de encontro à atmosfera da Terra, disparando uma cascata de putras partículas que são detectáveis do chão. Uma teoria popular supõe que os raios cósmicos são criados em supernovas. Mas até agora isso se mostrou difícil de comprovar. Esses raios têm que vir de partes distantes de nossa galáxia, ou mesmo de outras galáxias distantes. Forças magnéticas podem desviar os raios durante sua jornada através do espaço, confundindi nossa percepção sobre sua origem.
É aí que entra em cena o Telescópio Espacial de Raios Gama “Fermi”. Lançado em órbita da Terra em 2008, o Fermi observa alguns dos mais violentos eventos do espaço – inclusive supernovas. Os cientistas acreditam que alguns raios cósmicos se afastam das estrelas em explosão e,. então, colidem com nuvens de gás no espaço das proximidades, onde são convertidos em luz gama. Sem sofrer os efeitos do magnetismo no espaço, é essa luz que continua em direção da Terra, eventualmente atingindo o telescópio Fermi.
O telescópio funciona como uma enorme câmera digital que tira imagens dos escombros de supernovas. Como a luz pode levar centenas ou milhares de anos para completar a viagem até nosso planeta, a luz que podemos ver agora, mostra a supernova como ela era a séculos ou milênios atrás.
A capacidade avançada de imageamento do telescópio Fermi apresenta uma nova visão dos remanescentes das supernovas para este tipo de luz gama. As novas imagens nítidas e a explicação por trás delas, foram tornadas públicas durante um congresso da American Physical Society ocorrido nesta semana em Washington, D.C.
Um dos cientistas envolvidos, o físico de Stanford Stefan Funk, disse que as imagens gama, combinadas com observações feitas com outros telescópios sensíveis a outras faixas de luz, permitiram aos astrônomos confirmar que muitos dos raios cósmicos de alta energia vêm de supernovas.
“Liberdade de comércio” é o cacete!
Livre comércio e perda de sistemas de apoio estão acabando com a produção de alimentos na África
CORVALLIS, Oregon – A despeito das boas intenções, a pressão pela privatização de funções do governo e a insistência no “livre comércio” que frequentemente é injusto, fez cair a produção de alimentos, aumentou a pobreza e uma crise de fome para milhões de pessoas em várias nações africanas, concluiram os pesquisadores em um recente estudo.
As reformas dos mercados que começaram no meio da década de 1980 e, supostamente, deveriam ajudar o crescimento econômico, sairam pela culatra em algumas das nações mais pobres do mundo e, nos últimos anos, levaram a motins de fome, relatam os cientistas hoje em Proceedings of the National Academy of
Sciences.
“Muitas dessas reformas eram projetadas para tornar os países mais eficientes e vistas como uma solução para o precário sistema de ensino, saúde e infraestrutura em geral”, declara Laurence Becker, um professor associado de geociências na Universidade do Estado do Oregon (OSU). “Porém elas algumas vezes eliminaram sistemas de apoio críticos para fazendeiros pobres que não tinham carro, nem títulos de posse, ganhavam US$ 1 por dia e tinham suas economias da ordem de US$ 600 escondidas debaixo do colchão”.
“Então se pedia que essas pessoas competissem com alguns dos sistemas agrícolas mais eficientes do mundo e elas simplesmente não conseguiam”, continua Becker. “Com as barreiras tarifárias removidas, a comida importada mais barata inundava os paises, alguns dos quais eram quase que auto-suficientes em agricultura. Muitas pessoas deixaram a agricultura e abandonaram os sistemas que tinham funcionado por séculos em suas culturas”.
A pesquisa chegou à conclusão que essas forças minaram a produção de alimentos por 25 anos. A coisa estourou no início de 2008 quando o preço do arroz – um produto de primeira necessidade em muitas nações africanas – dobrou no período de um ano, para consumidores que gastavam grande parte de sua renda unicamente em alimento. Motins de fome e anarquia econômica e política foram a consequência.
O estudo foi conduzido por pesquisadores da OSU, da Universidade da Califórnia em Los Angeles e do Macalester College, tomando como base pesquisas habitacionais e de mercado e dados das produções nacionais.
Becker diz que não há soluções simples ou óbvias, mas que as nações desenvolvidas e organizações tais como o Banco Mundial ou o Fundo Monetário Internacional precisam reconhecer que abordagens que podem ser eficazes em economias mais evoluídas, não são imediatamente traduzíveis para nações menos desenvolvidas.
Becker explica que “não sugerimos que todos os produtores locais, tais como pequenos fazendeiros, vivam em uma economia fictícia que seja isolada do resto do mundo”..
“Mas, ao mesmo tempo, temos que compreender que essas pessoas frequentemente têm pouca educação formal, nenhum sistema de extensão, nem contas bancárias, quase nunca tem carros, nem estradas. Eles podem cultivar suas fazendas e fornecer comida e empregos para seus países, mas algumas vezes precisam de uma pequena ajuda, de uma forma que funcione para eles. Algumas boas sementes, boa assessoria, um pouco de fertilizante e um mercado local para seus produtos”.
Muitas pessoas em nações africanas, prossegue Becker, exploram a terra local em comunidade, como têm feito por gerações, sem títulos de propriedade ou equipamentos caros, e desenvolveram sistemas que podem não ser avançados, mas são funcionais. Elas frequentemente não estão preparadas para competir com multinacionais e sofisticados sistemas de comércio. A perda da produção agrícola local as coloca à mercê de súbitas altas dos preços dos alimentos no mercado mundial. E alguns dos fazendeiros competem com os dos EUA, Leste Asiático e outras nações que subsidiam escanacaradamente suas agriculturas, enquanto dizem a elas que elas devem adotar totalmente o livre comércio, sem qualquer ajuda.
Becker declara: “Um mercado realmente livre é coisa que não existe neste mundo. Nós não temos um, mas dizemos às pessoas famintas que elas deveriam ter”.
Esta pesquisa examinou os problemas em Gâmbia e Costa do Marfim na África Ocidental, onde os problemas dessa natureza se agravaram recentemente. Também foram examinadas as condições no Mali, que, em contraste, foi mais capaz de sustentar a produção local de alimentos – por causa de uma melhor malha viária, uma posição geográfica que torna o arroz importado mais caro, uma tradição cultural de preferência pelos produtos locais e outros fatores. .
Os governos historicamente corruptos continuam a ser um problema, dizem os pesquisadores.
“Em muitas nações africanas, o governo é encarado como um saqueador, não como uma ajuda ou como protetores dos direitos”, afirma Becker. “Apesar disso, temos que conseguir um resultado melhor em fazer com que o governo preste um mínimo de apoio para ajudar a agricultura local a sobreviver”.
A ênfase sobre uma maior responsabilidade do setor privado que começou na década de 1980, diz o relatório, funcionou até certo ponto, enquanto o preço dos alimentos importados, especialmente do arroz, permaneceu barato. Mas isso causou um crescente desemprego e uma erosão da produção local de alimentos que, em 2007-08 explodiu em uma crise de alimentos global, motins urbanos e violência. As técnicas sofisticadas e a ênfase da “Revolução Verde” podem ter causado mais males do que bens em vários locais, conclui o estudo.
Outro problema, afirmama os pesquisadores” foi uma “tendência urbana” nos programas assistenciais dos governos, onde os poucos sistemas de apoio que funcionavam, eram mais orientados para as necessidades da população urbana do que da rural.
As possíveis soluções, concluem os pesquisadores, incluem uma maior diversidade de cultivos locais, barreiras tarifárias adequadas e os sistemas de crédito, viário e de processamento locais necessários a processar as colheitas locais e levá-las aos mercados locais.
Em primeiro lugar, ainda bem que apareceu um estudo honesto que diz o que todos já sabiam, mas fingiam que não.
Eu só gostaria de saber se algum desses luminares do FMI, por exemplo, aceitaria aprender a jogar poker, apostando toda sua renda com um profissional…
A conclusão de Becker: “Não temos um mercado livre de verdade, mas dizemos aos famintos que eles têm que ter”, é uma re-descoberta da pólvora!
O que me leva a sombrias considerações sobre as campanhas contra a destruição das florestas e contra o aquecimento global…
“Nós também não paramos de poluir e gastar à rodo, mas vocês têm que limpar e economizar… por mais que passem fome…”
Ora!… Passe ontem!…
Mais quente que o Inferno
A mais alta temperatura no universo
Pequenas explosões embaixo de Long Island recriam o universo de 14 bilhões de anos atrás
15 de fevereiro de 2010
Por Devin Powell
Inside Science News Service
WASHINGTON
(ISNS) — O lugar mais quente da Terra não fica no Vale da Morte da Califórnia, nem mesmo em seu núcleo derretido. O título fica com um túnel 4 metros abaixo da neve que agora cobre Long Island, New York – onde pequenas explosões, mais cegantes do que uma boma atômica, ocorrem todos os dias.
As feéricas explosões, criadas por um “esmagador de átomos” no Brookhaven National Laboratory em Upton, estabeleceram um novo recorde para a mais alta temperatura já medida: 4 trilhões de graus Celsius. Isso é muitíssimo mais quente do que o centro do Sol (uns meros 15 milhões de graus) e cerca de 40 vezes mais abrasador do que as supernovas criadas nas explosões de estrelas moribundas.
“É uma temperatura maior do que qualquer coisa que conhecemos no universo”, diz o físico Steven Vigdor do
BNL, um membro da equipe que relatou o novo recorde em 15 de fevereiro em um congresso da American Physical Society em Washington, D.C.
No entanto, Vigdor e seus colegas não estão criando armas a partir de suas bolas de fogo recordistas dos subterrâneos. Cada uma destas explosões é muito menor do que um átomo, pequenina demais para ser destrutiva.
Os cientistas estão viajando no tempo.
Suas experiências visam recriar o primeiro microssegundo após o Big Bang, quando, se metessem um termômetro no recém-nascido universo, obteriamos uma leitura de alguns trilhões de graus. Antes dos primeiros planetas, galáxias, ou mesmo átomos, o espaço era preenchido por uma sopa quente de pequeninas partículas chamadas quarks e gluons, de acordo com as recentes teorias.
Agora, pela primeira vez, essas teorias foram definitivamente confirmadas. As temperaturas extremas das explosões dos cientistas certificam que eles conseguiram cozinhar pequenas gotas dessa sopa primordial – uma substância chamada de “plasma de quark-gluon” que não existia mais há 14 bilhões de anos.
Como cozinhar uma sopa subatômica
A receita para o plasma quark-gluon precisa de trilhões de ions de ouro – os íons são átomos cuja cobertura externa de elétrons foi arrancada, de forma que só seus centros sólidos permanecem. Esses pesados íons de ouro são acelerados até perto da velocidade da luz no Colisor Relativístico de Íons Pesados (Relativistic Heavy Ion Collider – RHIC, ou simplesmente “Rick”), uma pista de corrida circular subterrânea de 3.834 metros.
Dois feixes cheios de partículas de ouro viajam em direções opostas em torno de duas pistas do circuito circular. Onde as pistas de cruzam, os feixes se cruzam. A maior parte dos pedacinhos de ouro zunem incólumes pelos outros, mas alguns deles colidem com os outros e explodem.
“Nós analisamos cerca de mil colisões por segundo, cerca de um bilhão no total”, diz Barbara
Jacak da Universidade Stony Brook em New York.
Com o calor gerado por uma colisão de frente, os íons de ouro se fragmentam em partículas que, por sua vez, se fundem – criando uma gotícula de plasma ultra-quente de quark-gluon não maior do que um átomo.
“Nós estamos despejando uma enorme quantidade de energia em um volume muito pequeno”, explica Vigdor.
Esse plasma só existe por um breve instante. Se um segundo fosse do tamanho de todas as praias do planeta, a duração da existência do plasma seria menor do que um grão de areia.
Extremamente pequeno e incrivelmente breve
Como é que os cientistas medem a temperatura de algo que acontece por tão pouco tempo e em um espaço tão pequenino?
Os detectores do RHIC não pode ver diretamente o plasma quark-gluon. Em lugar disso, eles trabalham sobre os indícios deixados depois da colisão dos íons de ouro.
As colisões criam pequenos clarões de luz, registrados pelos detectores. Muitas colisões somadas produzem um brilho que pode ser medido para calcular suas temperaturas.
Outras peças de indícios revelaram em 2005 que esse plasma quark-gluon é um líquido quase que sem fricção, semelhante à água porém ainda mais suave. Há quatorze bilhões de anos, todo o universo fluiu por uma fração de segundo.
As experiências vão continuar em Long Island e no Large Hadron Collider na Suíça, buscando chocar íons ainda mais pesados a energias ainda mais altas e a temperaturas que levam os cientistas ainda mais próximos do momento mais quente da história – o próprio Big Bang.
O texto deste artigo está disponível para a midia, com a condição exclusiva de que todo o material produzido pelo Inside Science News Service receba total crédito. Para mais detalhes, contacte o ISNS em InsideScience@aip.org
Nas pegadas da natureza
[ Livremente traduzido de Following in the Footsteps of Nature ]
Pesquisadores chegam um passo mais perto da natureza com o desenvolvimento de polímeros e adesão direcional que seguem o modelo das patas de uma lagartixa
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Pesquisadores finanaciados pela NSF colaboraram para o desenvolvimento de um adesivo sintético “tipo lagartixa”. |
9 de fevereiro de 2010
A nanotecnologia não só aproximou a natureza da engenharia, como também encorajou a colaboração entre pesquisadores de diferentes disciplinas. Em uma dessas colaborações, dois pesquisadores exploraram a extraordinária capacidade de grudar dos pés das lagartixas para desenvolver um adesivo sintético para ajudar robos a escalar paredes.
Os pesquisadores financiados pela NSF Mark Cutkosky, engenheiro da Universidade Stanford, e Kellar Autumn, um biólogo do Lewis and Clark College, trabalharam em conjunto para desenvolver um adesivo sintético “tipo lagartixa” que funciona da mesma forma que as cerdas nas patas das lagartixas para aplicações em aparelhos escaladores. A equipe descobriu os princípios de física fundamentais por trás da adesividade das lagartixas que permitiu a invenção de uma nano-estrutura adesiva.
A inspiração veio da lagartixa Tokay, uma das lagartixas maiores e mais pesadas.
“O desafio era simplesmente levar os robos a um lugar onde jamais tinham estado, por exemplo, escalando paredes de edifícios”, descreve Cutkosky. “Se os robos puderem escalar superfícies verticais, eles poderão ser usados na inspeção de edifícios, pontes e outros locais de difícil acesso”.
Cutkosky recebeu uma verba de pesquisa no valor de US$ 1 milhão da National Science Foundation, ao longo de quatro anos, para desenvolver o primeiro adesivo “tipo lagartixa” (gecko-like synthetic adhesive = GSA) que funciona de forma igual às verdadeiras cerdas de lagartixas. Autumn recebeu dois financiamentos para a contínua pesquisa sobre a adesividade das lagartixas. A equipe de Cutkosky trabalhou em conjunto com Kellar Autumn e seu laboratório de lagartixas para estabelecer se um adesivo sintético poderia ser empregado em robos.
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O pé de uma lagartixa tem um sofisticado sistema de adesão que emprega forças de van der Waals. |
“A cooperação com o grupo de Mark foi incrivelmente produtiva. Com base nas medições das micro-forças, nós estabelecemos a hipótese de que uma ação conjunta da tensão de cisalhamento e a adesão era a responsável pelo sistema de aderência das lagartixas”, explica Autumn.
A pata de uma lagartixa possui um sistema de aderência sofisticado que emprega as forças de van der Waals, a atração básica entre moléculas. As forças de van der Waals permitem que as lagartixas escalem e se pendurem em uma superfície lisa e vertical com apenas um dedo.
Cutkosky e sua equipe vêm desenhando robos bio-inspirados que usam as forças de van der Waals. Seu projeto mais recente é o “stickybot” (literalmente: “robo-grudento”), um robo que tem suportes semelhantes às patas das lagartixas que lhe permitem escalar paredes e edifícios.
Projeto bio-inspirado em nano-escala
O intrincado trabalho da natureza ocorre eu uma escala minúscula, abaixo dos limites de nossa visão. Por baixo da superfície da pata de uma lagartixa existe uma hierarquia de três níveis de estruturas. O primeiro nível é composto de lâmelas que são uma série de estruturas que se parecem com flapes em um microscópio. As lâmelas se dividem em estruturas menores, mais finas do que um cabelo humano. Estas, por sua vez, se ramificam em pequenas extremidades chamadas espátulas que têm apenas algumas centenas de nanômetros.
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Sangbae Kim e Mark Cutkosky desenvolveram um robo, inspirado em lagartixas, chamado “stickybot”. |
“O que acontece, então, é que a lagartixa é capaz de se acomodar a superfícies que vão de dezenas ou centenas de nanômetros até a ordem dos centímetros”, explica Cutkosky. “É algo muito legal, quase de natureza fractal”
As estruturas que compõem os diferentes níveis da hierarquia tem um comportamento similar em várias escalas de comprimento.
A estrutura dos dedos da lagartixa só fica adesiva quando exerce esforço em uma determinada direção e a lagartixa pode controlar a adesão alinhando suas micro-estruturas e as pondo em contato imediato com a superfície. O “stickybot” segue os mesmos princípios de uma lagartixa, porém precisa ajustar a orientação de seus pés enquanto escala, para se assegurar que os dedos estejam sempre exercendo esforço na direção apropriada para a adesão.
Cutkosky e Autumn fizeram estruturas sintéticas que seguem o projeto da pata de uma lagartixa. No presente, eles obtiveram uma hierarquia de duas camadas de polímero com adesão direcional. Não é o suficiente para que o “stickybot” consiga escalar paredes, porém sempre se pode fazer aperfeiçoamentos.
“Tudo se resume em quanta adesão se consegue por unidade de área. A lagartixa pode aguentar facilmente seu próprio peso em um único dedo. Na verdade, dá e sobra. Sem os mais recentes e melhores adesivos, eu acho que o “stickybot” mal pudesse suportar seu peso em um único dedo. Nós não chegamos nem perto de uma lagartixa. Fundamentalmente, isso se resume [à correlação entre] o peso do robo e quantos pascais se pode tirar de seu material”, afirma Cutkosky.
O Pascal é uma medida de força por unidade de área que permite aos pesquisadores, Cutkosky, estabelecer quanta tensão a adesão sintética pode tolerar. Isso ajuda a calibrar como o adesivo será desenvolvido e como ele poderá ser modificado no futuro.
O futuro do “stickybot”
O “stickybot” emprega três princípios principais para escalar superfícies lisas: ajustagem hierárquica para se adequar em níveis dos micrômetros aos centímetros, adesão direcional para se prender e desprender suavemente de uma superfície e controle de força para controlar as forças de atrito nos pés. Apesar do “stickybot” conseguir escalar superfícies verticais e lisas, Cutkosky espera desenvolver um robo capaz de escalar uma ampla gama de superfícies.
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O “stickybot” emprega os mesmos princípios que uma lagartixa, fazendo uso da adesão seca para escalar paredes. |
“Vamos continuar tentando melhorar o adesivo seco em si, mas, independente disso, estamos trabalhando em um novo [modelo de] “stickybot”. Tornar os tornozelos do robo giratórios é, provavelmente, o primeiro passo, mas também queremos melhorar o sensoreamento e o controle. Atualmente, o “stickybot” não tem muitos sensores, de forma que, se ele estiver escalando e ficar em dificuldades, ele não fica sabendo disso e acaba caindo”, disse Cutkosky.
A pesquisa em conjunto de Cutkosky e Autumn mostrou que a ciência de materiais está tentando seguir os passo da natureza.
“A natureza tem a enorme vantagem de poder criar e diferenciar célula por célula. Enquanto isso, quando fabricamos coisas, usamos processos que vão “de cima para baixo” e, assim, cada camada fica difícil e cara para obter”, conclui Cutkosky.
| — | por Gwendolyn Morgan |
Quando foi mesmo que você nasceu?
Quando eu digo que a Astrologia teve algum fundamento científico que ficou perdido no meio do misticismo, muita gente se ri…
Aí eu encontro uma notícia no EurekAlert no mínimo bastante curiosa: “Month of birth determines who becomes a sports star” , que, caso você tenha pensado que entendeu mal, quer dizer isso mesmo: “O mês de nascimento estabelece quem vai se tornar uma estrela nos esportes”.
Não… Não fala na influência da Lua, ou dos “aspectos” que Urano forma com o Meio-do-Céu… O raciocínio é bem simples e tem a ver, mesmo, com o mês de nascimento.
O Dr. Adrian Barnett do Instituto de Saúde e Inovação Biomédica da Universidade de Queensland, Austrália, realizou uma pesquisa com jogadores de Futebol “Australian Rule” (uma variante ainda mais violenta do Rugby) e descobriu que um número desproporcional de jogadores profissionais da Australian Football League nasceram nos primeiros meses do ano. Em lugar de atribuir essa tendência a “influências ocultas”, ele buscou uma explicação lógica…
E concluiu que é tudo uma questão dessa diferença de meses, quando os garotos são considerados dentro de suas faixas etárias: aqueles que são alguns meses mais velhos são, em média, maiores, mais fortes e mais “maduros” do que seus coleguinhas que nasceram no mesmo ano. Logo, tem tendência a se sobressairem mais nas práticas esportivas e, com isso, de desnvolverem mais auto-confiança, o que realimenta o fator de sucesso.
Agora, considerem as condições de vida na antiguidade.
As chances de sobrevivência de recém-nascidos variavam drásticamente conforme o mês de nascimento (estação, extremos climáticos, épocas de colheita e fartura, ou não, etc). Se isso não bastar, acrescente essa observação feita pelo Dr. Barnett sobre as pequenas diferenças de idade, em um mundo onde esses pequenos detalhes podiam significar a diferença entre o anonimato e a fama de herói.
Para terminar, junte a isso a velha tendência das pessoas de não assumirem a responsabilidade por suas deficiências (“não, eu nunca fui bom nos esportes… nós librianos somos o tipo mais intlectual…”), com o onipresente charlatanismo (“meu sistema cosmológico explica isso tudo… por um módico preço…”) e teremos toda uma indústria de Cartas-Astrais, vaticínios auto-preenchidos (“uma pesoa famosa vai morrer no primeiro semestre de 2010…”) e descrições auto-contraditórias (“… você, libriano, é o poróprio equilíbrio em pessoa, mas, quando se enfurece… oh!…”).
Provavelmente por isso mesmo os Astrólogos do Hemisfério Sul não acertam uma…
