Flexoeletricidade: cristal sintético é produzido para gerar energia

Flexibilidade incorporada
Alguns materiais produzem um campo elétrico quando você os dobra - um fenômeno chamado efeito flexoelétrico.
Mas esse efeito era pequeno demais para que se pensasse em aplicações tecnológicas para ele.
Agora, uma equipe coreana descobriu como gerar um grande efeito flexoelétrico a partir de uma fina película fabricada com uma "flexibilidade incorporada".
Eles também descobriram como variar o grau dessa capacidade de flexão e, portanto, a força do campo elétrico gerado.
O efeito pode ser surpreendentemente forte, o bastante para ser útil em sensores e atuadores em nanoescala, como os necessários para movimentar MEMS e micro e nano robôs.
Efeito piezoelétrico
O efeito flexoelétrico é o primo mais novo do já bem conhecido efeito piezoelétrico, em que determinados sólidos desenvolvem um campo elétrico interno quando são comprimidos ou esticados.
O fenômeno tem-se mostrado útil em inúmeros dispositivos, de microscópios eletrônicos de tunelamento e nanogeradores a isqueiros e acendedores de fogão.
Mas ele só ocorre em 20 das 32 classes de simetria de cristais que os cientistas usam para classificar os materiais sólidos.
Materiais que geram um campo elétrico ao serem dobrados, por outro lado, podem ter qualquer classe de simetria.
Efeito flexoelétrico
Flexionar um cristal estica cada uma das suas camadas atômicas em uma intensidade ligeiramente diferente, sendo a camada externa da superfície curvada a que mais se estica.
Esse "gradiente de tensão" pode movimentar alguns íons no cristal o suficiente para gerar um campo elétrico.
O efeito tem sido observado em materiais flexíveis, como os cristais líquidos, o grafeno e até mesmo no cabelo, mas nunca forte o suficiente em um sólido comum para ser útil.
Em vez de começar com um material flexível e dobrá-lo, Tae Won Noh e seus colegas da Universidade Nacional de Seul, na Coreia, construíram o gradiente de pressão diretamente em seu cristal.
A equipe cresceu filmes finos de óxido de manganês e hólmio (HoMnO3), um material que é ferroelétrico, o que significa que ele pode manter um campo elétrico permanente, assim como um material ferromagnético mantém um campo magnético.

Os átomos de cada camada sucessiva, que se condensaram a partir do vapor, ficaram ligeiramente mais próximos uns dos outros do que a camada abaixo. [Imagem: Lee et al./PRL]

Configurando o material
A forma padrão para construir um gradiente de tensão em um filme é fazê-lo crescer camada por camada sobre uma superfície, com os átomos espaçados de forma ligeiramente diferente do cristal "nativo", sobre o qual o material está sendo crescido.
A equipe usou uma superfície de safira, cujo espaçamento atômico é 3,5 por cento maior do que no HoMnO3. Os átomos de cada camada sucessiva, que se condensaram a partir do vapor, ficaram ligeiramente mais próximos uns dos outros do que a camada abaixo, mas esse "relaxamento" em relação ao espaçamento natural variou drasticamente, dependendo da quantidade de oxigênio presente na câmara.
Com baixo teor de oxigênio, o filme formou-se com muitos pontos sem esse elemento, o que reduziu sua capacidade de "apertar" seu espaçamento atômico com a crescente espessura do filme. Assim, o espaçamento da camada superior foi muito maior do que nos filmes gerados com alto teor de oxigênio.
Usando difração de raios X, a equipe detectou gradientes de tensão 10 milhões de vezes maiores do que já havia sido detectado em tiras macroscópicas de materiais semelhantes. Este gradiente de pressão gigantesco produziu um grande campo elétrico através do efeito flexoelétrico.
Normalmente, o campo elétrico dentro de um material ferroelétrico não é uniforme - o material se divide em zonas, cada uma com um campo em uma direção específica.
A equipe capturou imagens destes domínios, que mostraram que o efeito flexoelétrico era forte o suficiente em altas temperaturas, nas amostras com alto teor de oxigênio, para gerar um único domínio no filme.
Mas filmes cultivados em ambiente mais pobre de oxigênio - portanto, com menores gradientes de tensão - apresentaram um efeito menor sobre os domínios e outras propriedades ferroelétricas. Assim, controlar o nível de oxigênio, é a chave para "ajustar" as propriedades do material.
"Você pode usar este campo elétrico para controlar as propriedades físicas do seu sistema", diz Noh. "Ninguém tinha usado o efeito flexoelétrico para controlar esses tipos de propriedades."
Flexoeletricidade
Noh afirma que filmes tensionáveis já existem há décadas, mas ninguém havia prestado atenção no seu efeito flexoelétrico: "Nós estamos dizendo a quem trabalha na área: 'Olhe para eles. Prestem atenção nessas propriedades'."
O principal resultado é que as condições atmosféricas durante o crescimento dos filmes afetam sua flexoeletricidade, comenta Gustau Catalan, do Centro de Pesquisas em Nanociência e Nanotecnologia da Espanha.
"A flexoeletricidade pode, portanto, ser controlada por meio de uma escolha cuidadosa das condições de crescimento, permitindo o ajuste de uma propriedade física importante," diz ele.
Noh afirma que a expectativa é que a piezoeletricidade seja importante nos futuros motores em nanoescala e em memórias para computador. Igualmente, nas magnitudes agora alcançadas, os filmes flexoelétricos também poderão ser importante nesses dispositivos.

Bibliografia:

Giant Flexoelectric Effect in Ferroelectric Epitaxial Thin Films
D. Lee, A. Yoon, S. Y. Jang, J.-G. Yoon, J.-S. Chung, M. Kim, J. F. Scott, T. W. Noh
Physical Review Letters
29 July 2011
Vol.: 107, 057602
DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.057602

Neutrinos supera velocidade da luz

Neutrinos superluminais
Quando, há poucos mais de um ano, cientistas do experimento Opera detectaram neutrinos transmutando-se de um tipo em outro, eles logo falaram da descoberta de uma "nova física".
E eles aparentemente já tinham nas mãos outros resultados ainda mais surpreendentes.
Depois de dois anos de medições, e inúmeras revisões e checagens, eles finalmente resolveram compartilhar sua possível descoberta com outros pesquisadores.
Segundo Antonio Ereditato, da Universidade de Berna, na Suíça, a equipe aparentemente detectou neutrinos viajando mais rápido do que a velocidade da luz.
Quebra da relatividade?
Se neutrinos podem viajar mais rápido do que a velocidade da luz, então o preceito fundamental de que as leis da física são as mesmas para todos os observadores cai por terra.
A ideia de que nada pode viajar mais rapidamente do que a luz é um pilar da teoria da relatividade especial, formulada por Einstein. E esta teoria está na base de toda a física moderna.
Isto sim, pode apontar para uma "nova física" - desde que os outros pesquisadores não encontrem erros no experimento e nas análises.
"Nós tentamos por todos os meios descobrir um erro - erros triviais, erros mais complicados, efeitos impensáveis - mas não conseguimos encontrar nenhum," disse Ereditato.
Depois de tantos cuidados, ele e sua equipe afirmam ter alcançado um nível seis sigma, que indicaria uma descoberta científica realmente válida.
Tudo vai depender do escrutínio que será feito nos dados por equipes de físicos do mundo todo.
"Dadas as potenciais consequências de longo alcance desse resultado, medições independentes serão necessárias antes que o efeito seja refutado ou firmemente estabelecido," disse o CERN em nota.

O feixe de neutrinos percorre 730 km desde o CERN até o laboratório INFN, onde as medições são realizadas. [Imagem: CNRS]

Nano-incerteza
O experimento OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) está localizado a 1.400 metros de profundidade, no Laboratório Gran Sasso, na Itália.
Um detector ultra-sensível recebe um feixe de neutrinos disparado do laboratório CERN, na Suíça - onde está o LHC - que está localizado a mais de 730 quilômetros de distância.
O que os pesquisadores concluíram é que os neutrinos estão chegando 60 nanossegundos antes do que deveriam.
E isso só pode ser possível se eles estiverem viajando a uma velocidade maior do que 299.792.458 metros por segundo, que é a velocidade exata da luz.
Para checar seus resultados, os cientistas usaram relógios atômicos e avançados sistemas de GPS, conseguindo com isso reduzir a incerteza da distância percorrida pelos neutrinos para 20 centímetros - em relação aos 730 km do feixe.
O tempo de chegada dos neutrinos foi medido com uma incerteza de 10 nanossegundos.
Atalhos em outras dimensões
O físico italiano Antonino Zichichi, falando à revista Nature, levantou a hipótese de que - se os resultados se confirmarem e a física como a conhecemos estiver mesmo desmoronando - então os neutrinos superluminais podem estar pegando atalhos por dimensões extras do espaço, algo que é previsto pela Teoria das Cordas.
Mas tanto Ereditato quanto o CERN são bem mais comedidos.
"As medições do OPERA estão em desacordo com leis da natureza bem estabelecidas, embora a ciência muitas vezes progrida derrubando os paradigmas estabelecidos," diz a nota do CERN.
De fato, não têm faltado medições e estudos em busca de "desvios" da teoria da relatividade de Einstein - até hoje sem sucesso.
"As fortes restrições decorrentes dessas observações tornam improvável uma interpretação da medição do OPERA em termos da modificação da teoria de Einstein, o que nos dá motivos ainda mais fortes para buscar novas medições independentes," conclui a equipe do laboratório.

• Luz supera velocidade máxima da luz - duas vezes

Bibliografia:

Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam
OPERA Colaboration
arXiv
22 Sep 2011
Vol.: arXiv:1109.4897v1
http://arxiv.org/abs/1109.4897

Sustentabilidade

  Nos últimos tempos a humanidade tem avançado muito em suas ciências e tecnologias, entretanto com esses avanços tem aumentado também a preocupação com a preservação ambiental não só por parte do governo e das empresas, mas também por parte da sociedade civil. É cada vez maior o numero de pessoas que se preocupam em evitar o desperdício no consumo.

 É notório que para que as medidas de preservação ambiental realmente façam efeito deve haver uma cooperação entre os cidadãos comuns diminuindo a produção de lixo, economizando água e energia, promovendo a separação de lixo reciclável etc. Mas também com a cooperação de empresas produzindo e distribuindo por meio de um processo gerencial e técnico que não provoque, ou reduza ao mínimo, os danos ambientais, estando de acordo com a legislação ambiental do país que se sediou a produção.

 E assim esses conjuntos de medidas melhoram a qualidade de vida e o bem estar de todos.       

pesquisadores descobrem como ler pensamentos

Você já imaginou como seria se desse para descobrir no que você está pensando só pela análise de imagens de ressonância magnética do seu cérebro? Se isso lhe parece assustador, então respire fundo. Cientistas do Instituto de Neurociência de Princeton já conseguiram esse feito – sim, isso significa que eles já podem, quase literalmente, ler pensamentos.

A ideia básica é que tudo o que estiver na nossa mente, incluindo ideias, conceitos, emoções ou planos, se reflete no padrão de atividade do nosso cérebro. Assim, analisar o comportamento cerebral de alguém que esteja pensando em determinado assunto e mapear as áreas ativadas permitiria descobrir qual é esse assunto.

Os pesquisadores trabalharam em cima de imagens de ressonância magnética feitos com nove pessoas toda vez que olhavam para a imagem e a descrição da Wikipedia de 60 objetos, divididos em 12 categorias. A ideia era descobrir quais eram os padrões de atividade cerebral para cada uma dessas categorias. Por exemplo, pensamentos sobre “olho” e “pé” produziam conexões neurais semelhantes a outras palavras relacionadas a partes do corpo.

Segundo o líder do estudo, Francisco Pereira, o nosso cérebro tende naturalmente aodevaneio, com vários processos ocorrendo ao mesmo tempo e indo parar em conceitos bem distantes do original. Tipo o que acontece na seção “Conexões” da SUPER – começamos pensando em Salomão e vamos parar no salaminho.  “Nós acreditamos que, se quisermos entender o que está na mente de uma pessoa quando elas pensa em algo de concreto, podemos seguir essas palavras”, explicou Pereira.

Tendo traçado um mapa da atividade cerebral relacionada a determinada categoria, os pesquisadores conseguiram traduzi-lo em palavras e descobrir, só com base nele, os assuntos em que os voluntários estavam pensando. Houve limitações: deu para identificar a categoria, mas não o objeto específico que estava em jogo. Por exemplo, dava para saber quando um participante estava pensando em algo do grupo “vegetal”, mas não foi possível descobrir qual.

Imagem ilustra a probabilidade de certas palavras dentro de um artigo da Wikipedia estarem  realmente associadas, em nossa atividade cerebral, ao objeto que descrevem. Quanto mais vermelha, mais provável é que a palavra seja associada, no caso, a “vaca”. Por outro lado, azul brilhante sugere uma forte correlação com a “cenoura”. Preto e cinza indicam palavras neutras que não tiveram nenhuma associação específica. Crédito: Francisco Pereira / Universidade de Princeton

Ainda assim, os resultados foram impressionantes. A técnica permite saber mais sobre a maneira como as ideias são representadas em nível neural e de que maneira se relacionamentre si. “E podemos pensar em fazer isso com qualquer conteúdo mental que possa ser verbalizado – não só objetos, mas também com pessoas, ações, conceitos abstratos e relacionamentos. Este estudo é um primeiro passo para esse objetivo mais geral”, disse ao site da Universidade de Princeton o professor Matthew Botvinick, que participou da pesquisa. E ele se anima ainda mais em pensar que, em longo prazo, poderá ser possível ajudar pessoas que têm dificuldade para se comunicar traduzindo a sua atividade cerebral em palavras.

Combustão humana

COMBUSTÃO HUMANA EXPONTÂNEA (por Gilberto Schoereder)
Corpos queimados sem qualquer explicação racional. Obra de psicopatas assassinos? Não. Em muitos casos, trata-se da combustão humana espontânea, um dos mais complexos fenômenos estudados pela parapsicologia.
Uma pessoa absolutamente comum encontra-se em casa, sentada na poltrona da sala de visitas, vendo televisão ou ouvindo música. Ela está tão distraída que não percebe que a parte inferior de seu corpo está em chamas. Quando o tamanho das labaredas chega a ponto de despertar sua atenção, ela tenta entender por que não está sentindo dor. Seu cérebro procura assimilar aquilo de forma racional, mas não consegue: como é possível alguém pegar fogo sem perceber ou sentir dor? Se essa pessoa tiver sorte, o fogo irá se apagar sozinho ou com a ajuda de algum pano molhado. Caso contrário, ela vai queimar até virar cinzas.
Essa cena poderia muito bem ser parte de um filme de terror ou ficção científica, mas não é! Ela ilustra o fenômeno conhecido na parapsicologia como combustão humana espontânea (ou, em inglês, SHC: spontaneous human combustion), um dos mais difíceis de ser estudado e sobre o qual muitos cientistas preferem manter silêncio.
O parapsicólogo e escritor Georges Pasch disse que a "combustão espontânea de um corpo humano consiste de uma autoinflamação seguida pela combustão mais ou menos completa, sem causa reconhecível”. A definição pode parecer um tanto vazia, mas a verdade é que pouco ou nada se sabe sobre o acontecimento — como se inicia, como termina ou por que ocorre. Ao contrário da telepatia, clarividência e outros fenômenos paranormais, ele não pode ser reproduzido em laboratório sob um rigoroso controle por parte dos cientistas. Não apenas isso, até hoje a combustão humana não pôde ser explicada por nenhuma lei conhecida da física, química ou fisiologia.


Origem Desconhecida


Até há alguns anos, as tentativas de explicar a CHE buscavam ligar o fenômeno ao fato de as vítimas beberem muito álcool, o que já foi descartado: nem todas eram alcoólatras e, segundo os cientistas, antes de um corpo humano saturar-se de álcool por ingestão a pessoa morreria de outras causa.
Na verdade, a ciência sabe que o corpo humano é um péssimo combustível e não há lei natural capaz de mudar isso. Nenhuma alteração interna pode fazer com que um mau combustível transforme-se em bom. Alguns pesquisadores chegaram a tentar explicar certos casos afirmando que a vítima era fumante e havia se queimado por descuido — uma proposta simplesmente inviável sob todos os aspectos.
Para que um ser humano queime completamente, inclusive seus ossos, é necessário que ele seja exposto a uma temperatura de 1500ºC durante algumas horas. Os casos registrados variam, mas, em alguns, sabe-se que a vítima queimou em pouco tempo, talvez em minutos, sem que houvesse qualquer fonte de calor nas proximidades. Outro fato marcante é que os objetos próximos ao corpo são muito pouco afetados e, em alguns casos, não sofrem absolutamente nada — a pessoa fica reduzida a cinzas, inteira ou parcialmente, enquanto suas roupas e a cadeira em que ela se encontrava permanecem intactas. Uma possível explicação para isso é que a temperatura do fogo durante o fenômeno é muito baixa, incapaz de afetar qualquer objeto que não seja o corpo.


Experiências


Na década de 60 surgiu uma hipótese conhecida como Efeito Vela ou Efeito Pavio para explicar a combustão humana espontânea. Segundo ela, as roupas da vítima poderiam funcionar como um invólucro, semelhante ao que acontece com as velas. Desta maneira, durante a incineração a gordura da pessoa se derreteria, sendo retida pela roupa e fornecendo material para que o fenômeno se mantivesse por várias horas.
O dr. Dougal Drysdale, da Universidade de Edinburgo, diz que o Efeito Vela é uma boa explicação, mas que ele anularia a palavra espontânea, uma vez que a combustão seria provocada por fator externo. Para tentar comprovar essa teoria, o dr. John D. DeHaan, do Instituto Criminalista da Califórnia, EUA, resolveu realizar uma experiência utilizando a carcaça de um porco que, segundo ele, assemelha-se bastante ao ser humano em quantidade de gordura. A carcaça foi envolvida em um cobertor e, sobre ele, derramou-se gasolina para iniciar o fogo.
O resultado obtido foi o esperado: o animal queimou durante horas, produzindo chamas pequenas, mas com temperaturas que chegaram a 800 graus Celsius. Após 5 horas, os ossos estavam reduzidos a pó. Os estragos do fogo no aposento foram mínimos, como ocorre na combustão humana espontânea.
Ainda assim, segundo cientistas, a experiência não conseguiu fornecer respostas para as perguntas mais complexas, como por exemplo, a quantidade de fumaça produzida no aposento foi imensa, o que chamaria a atenção de qualquer pessoa que estivesse nas proximidades, sem falar no odor resultante da queima. Da mesma forma, seria obrigatório que em todos os casos de CHE as vítimas estivessem totalmente incapacitadas antes que seus corpos começassem a arder — uma pessoa em chamas se debateria muito, e não houve sinais disso em qualquer dos acontecimentos registrados até hoje.
Um dos aspectos mais intrigantes continua sendo o tempo de duração do fenômeno. Em vários casos, a combustão total do corpo parece ter ocorrido em questão de minutos, não em cinco horas. O próprio dr. DeHaan afirrmou que, se esse tempo for confirmado, ele não terá como sequer teorizar a respeito.


Sobreviventes


A estranha combustão espontânea de corpos humanos até poderia ser atribuída a fatores externos, como um cigarro ou fósforo derrubados na roupa, não fossem os casos em que as vítimas sobreviveram ou aqueles presenciados por testemunhas. Estes são muito raros e pouco documentados, mas existem relatos de pessoas que viram outras repentinamente explodindo em chamas sem que houvesse qualquer fonte de ignição nas proximidades.
As vítimas que não tiveram seus corpos totalmente destruídos são testemunhas vivas do fato. Georges Pasch cita algumas que tiveram membros queimados por um fogo de chama azulada, que surgiu sem qualquer explicação e foi difícil de ser apagado. Num desses casos, um homem estava voltando para casa quando percebeu uma pequena chama na perna. Ele conseguiu apagá-la, mas a perna ficou marcada por muito tempo, enquanto que a calça não foi nem chamuscada.
A dificuldade em apagar o fogo é uma característica nos casos de chamas localizadas, como o caso de um jovem que teve as mãos cobertas por chamas azuis e que os vizinhos tentaram apagar colocando-as na água. Enquanto estavam submersas, o fogo sumia, mas tão logo eram retiradas, as chamas voltavam ao mesmo tempo em que um líquido semelhante a óleo escorria das mãos. Já foram registrados casos em que as chamas aumentaram de intensidade quando molhadas, ou passaram para a pessoa que tentava apagá-las.
Uma característica igualmente estranha do fenômeno é que, em alguns casos, a vítima sequer percebe o que está acontecendo. Testemunhas já viram gente com parte do corpo ardendo enquanto continuavam a executar suas tarefas calmamente. Esse ponto é ressaltado por alguns pesquisadores como um possível complemento aos casos em que a combustão causa a morte sem que a vítima tenha gritado e chamado a atenção de outros para o que estava acontecendo. Ou elas não sentiram dor, ou o fenômeno ocorreu de forma tão rápida que não houve tempo de reação.


Condições Astronômicas


Uma das tentativas de explicar a CHE busca uma relação com a atividade magnética do Sol. Alguns pesquisadores dizem que os períodos de pico da atividade magnética solar coincidem com a maioria dos casos de combustão, o que fez muitos cientistas considerarem a possibilidade do fenômeno estar ligado às estruturas magnéticas do corpo humano, algo muito pouco conhecido.
A noção tem seus adeptos, segundo os quais a força do campo magnético terrestre aumenta ou diminui de acordo com a atividade do Sol. Assim, o fenômeno seria resultado de uma enorme cadeia de fatos ligados às condições astronômicas e à possível localização da vítima que, num determinado momento, estaria em um ponto de intensa atividade magnética.
Os parapsicólogos dizem que as considerações de natureza física, química ou fisiológica não podem explicar a combustão. Alguns estudiosos do assunto chegaram a sugerir que as vítimas poderiam ser pessoas que haviam desistido de viver e, com isso, estariam realizando um 'suicídio psíquico', liberando de uma só vez e de forma violenta suas reservas de energia física e psíquica. Essa explicação, contudo, em nada esclarece a forma pela qual o fenômeno acontece.
Parapsicólogos modernos, como Georges Pasch, levantam a possibilidade de que, assim como existe o corpo físico, o corpo vegetativo, a mente consciente e o inconsciente, o ser humano também possui um corpo astral — que seria o responsável pela maior parte dos fenômenos paranormais, inclusive a combustão espontânea. Não é exatamente uma teoria nova, mas ela vem sendo cada vez mais citada como uma possibilidade de explicação para vários fenômenos que deixam os cientistas boquiabertos e incapazes de qualquer ação. Contudo, o modo como o fenômeno ocorre continua sendo uma pergunta em busca urgente de uma resposta.
Espera-se que alguém consiga desvendar o mistério no prazo mais curto possível, pois a autocombustão de corpos representa um dos mais complexos e aterrorizantes acontecimentos paranormais da história humana.

Laser vivo

Cientistas criaram um laser vivo, dando a uma célula humana a capacidade para emitir luz laser.
Embora encontrando cada vez mais usos na área da saúde, a emissão dos raios laser sempre esteve associada com materiais inertes, como cristais, espelhos e lentes.
Agora, pela primeira vez, cientistas demonstraram que um organismo biológico é capaz de emitir laser.
Laser vivo
Malte Gather e Seok Hyun Yun, trabalhando juntos no Hospital Geral de Massachusetts, nos Estados Unidos, modificaram geneticamente uma célula para que ela expressasse a proteína fluorescente verde, a chamada GFP (Green Fluorescent Protein).
A luz emitida por essa proteína é não-coerente - como a luz de uma lâmpada. Mas os cientistas transformaram-na na base para a geração da luz laser a partir da célula onde ela está implantada.
O isolamento da GFP valeu o Prêmio Nobel de Química de 2008 aos cientistas que trabalharam para que ela se tornasse um instrumento incomparável nas pesquisas biológicas e médicas e uma das principais ferramentas da engenharia genética.

• Massa cinzenta cerebral fotografada em cores

Os dois pesquisadores agora usaram essa proteína para amplificar os fótons, transformando uma única célula em uma fonte de laser, que emite pulsos com duração de alguns nanossegundos cada um.
Os lasers pulsados são importantes em aplicações que vão dos vídeos holográficos à destruição de vírus no sangue, embora ainda não esteja claro se o laser vivo poderá ter utilidade tão ampla.

O laser celular foi montado colocando uma única célula em uma microcavidade composta por dois espelhos altamente reflexivos, espaçados por 20 milionésimos de metro. [Imagem: Gather/Yun]

Laser biológico
Os dois pesquisadores montaram um dispositivo composto de um cilindro de 2,5 centímetros de comprimento, com espelhos em cada uma das extremidades, preenchido com uma solução de GFP em água.
Depois de confirmarem de que a solução de GFP é capaz de amplificar uma energia de entrada - um outro laser de luz azul - para produzir seus próprios pulsos de luz laser, os pesquisadores estimaram a concentração de GFP necessária para produzir o efeito laser.
O passo seguinte foi desenvolver uma linhagem de células humanas expressando a GFP nos níveis necessários - os cientistas usaram células embrionárias do rim humano.
O laser celular foi montado colocando uma única célula expressando a GFP - com um diâmetro entre 15 e 20 milionésimos de metro - em uma microcavidade composta por dois espelhos altamente reflexivos, espaçados por 20 milionésimos de metro.
Uma descoberta inesperada foi que o próprio formato circular da célula funcionou como uma lente, focalizando a luz e induzindo a emissão de luz laser em níveis de energia mais baixos do que aqueles do dispositivo inicial baseado na solução de GFP.
Curiosidade de cientista
"Desde que foram desenvolvidos cerca de 50 anos atrás, os lasers têm sido construídos com materiais tais como cristais, corantes e gases purificados como meio de ganho óptico, dentro dos quais pulsos de fótons são amplificados enquanto refletem-se continuamente entre dois espelhos", comenta Yun. "O nosso trabalho é o primeiro relato de um laser biológico baseado em uma única célula viva."
Para seu colega Malte Gather, o grande motivador da pesquisa foi a curiosidade científica de saber se o laser era algo absolutamente artificial ou se essa emissão coerente de luz poderia ser feita no interior de organismos vivos.
A GFP - que é uma proteína encontrada originalmente em algumas espécies de medusa - mostrou-se interessante para a pesquisa porque ela pode ser induzida a emitir luz sem que seja necessário usar enzimas adicionais.

Uma descoberta inesperada foi que o próprio formato circular da célula funcionou como uma lente, diminuindo o nível de energia necessário para emissão do laser. [Imagem: Gather/Yun]

Terapias fotodinâmicas
As células usadas no laser biológico sobreviveram ao processo de produção da luz laser, chegando a produzir centenas de pulsos.
"Embora os pulsos individuais de laser durem apenas alguns nanossegundos, eles são brilhantes o suficiente para serem facilmente detectados, com informações úteis que podem representar formas totalmente novas de analisar as propriedades de um grande número de células de forma quase instantânea", afirma Yun.
A possibilidade de gerar laser a partir de uma fonte totalmente biológica poderá dar um novo impulso às promissoras terapias fotodinâmicas - uma das mais eficientes, por exemplo, para a eliminação do câncer de pele.
Comunicação óptica celular
"Um dos nossos objetivos a longo prazo será encontrar formas de levar as comunicações ópticas e a computação, feitas atualmente com dispositivos eletrônicos inertes, para a esfera da biotecnologia," acrescenta Gather.
Isto poderá ser particularmente útil para a criação de interfaces entre a eletrônica e os organismos biológicos, o que inclui as próteses inteligentes, as interfaces neurais e os exoesqueletos.
O próximo passo da pesquisa será tentar implantar os espelhos dentro da própria célula, criando um laser biológico autocontido e totalmente portável.
Bibliografia:

Single-cell biological lasers
Malte C. Gather, Seok Hyun Yun
Nature Photonics
12 June 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2011.99

Simetria do Universo

 

 

 

 

Simetria do Universo

Pesquisadores estão levantando dúvidas sobre a pressuposta simetria do Universo.

Seus cálculos parecem sugerir que, no seu início, nosso Universo girava sobre um eixo central. E que esse movimento de rotação influenciou a formação das galáxias.

Os físicos e astrônomos há muito tempo acreditam que o Universo tem uma simetria de espelho, como uma bola de basquete.

A imagem espelhada de uma galáxia girando no sentido horário teria, obviamente, o sentido anti-horário de rotação.

Mas se os astrônomos encontrarem um número maior de galáxias girando num sentido do que em outro, isto seria uma evidência de uma quebra de simetria, ou, no jargão da física, uma violação de paridade em escala cósmica.

Sentido de rotação das galáxias

Para aferir isso, Michael Longo e uma equipe da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, catalogaram o sentido de rotação de dezenas de milhares de galáxias espirais fotografadas pelo projeto Sloan Digital Sky Survey, que faz a catalogação de galáxias e que recentemente divulgou a maior imagem já feita do Universo.

E o grupo do Dr. Longo descobriu exatamente isso, que as galáxias têm uma "preferência" para girar em uma direção.

Se todas as galáxias realmente girarem no mesmo sentido, para um observador no hemisfério norte da Terra elas parecerão girar em um sentido, e no sentido oposto para um observador no hemisfério sul. [Imagem: Michael Longo]

Eles descobriram um excesso de galáxias com rotação anti-horária na parte do céu em direção ao pólo norte da Via Láctea.

O efeito se estende por mais de 600 milhões de anos-luz de distância.

"O excesso é pequeno, cerca de 7 por cento, mas a chance de que ele possa ser um acidente cósmico é algo como 1 em um 1.000.000", explica Longo. "Estes resultados são extremamente importantes porque parecem contradizer a noção quase universalmente aceita de que, em escalas suficientemente grandes, o universo é isotrópico, sem nenhuma direção especial."

Rotação do Universo

O trabalho fornece novos insights sobre a forma do Big Bang. Um Universo simétrico e isotrópico teria começado com uma explosão esfericamente simétrica, em forma de uma bola.

Se o Universo nasceu girando, por sua vez, afirma Longo, ele teria um eixo preferencial, e as galáxias teriam mantido esse movimento inicial.

Então, será que o nosso Universo ainda está girando, em um movimento de rotação universal?

"Pode ser", diz Longo. "Eu acho que este resultado sugere que é."

Como o telescópio do projeto Sloan está nos Estados Unidos, os dados que os pesquisadores analisaram vieram na maior parte do hemisfério norte do céu.

Um teste importante dos resultados será verificar se há um excesso de galáxias em espiral com sentido horário no hemisfério sul. Esta pesquisa já está em andamento.

Bibliografia:

Detection of a dipole in the handedness of spiral galaxies with redshifts znot, vert, similar0.04
Michael J. Longo
Physics Letters B
Vol.: 699, Issue 4, 16 May 2011, Pages 224-229
DOI: 10.1016/j.physletb.2011.04.008

'Garoto-ímã' ganha repercussão nacional

Mossoró - A notícia definitivamente ganhou o mundo, o pequeno Paulo Davi de 11 anos de terça até essa sexta virou a sensação dos veículos de comunicação de Mossoró, do Estado e agora vira manchete nacional com matérias vinculadas em emissoras de rede como a TV Globo e o Sistema Brasileiro de Televisão (SBT), além de inúmeras notícias em portais como o Universo On Line (www.uol.com.br) e o Terra (www.terra.com.br) e ainda em edições da web de diversos diários impressos.

"Não estávamos preparados para tanta procura, para tanto assédio", diz o pai de Paulo Davi, o economista Júnior Amorim. No entanto, Amorim diz que "espera atender a curiosidade de todos" e crê que o assunto caia no esquecimento em um segundo momento. "Acho que é apenas inicial isso e enquanto meu filho tiver vendo como diversão, por mim tudo bem", explica o pai. 

Nesta sexta-feira, foi ao ar (pela primeira vez) em rede nacional pela TV Globo, matéria com o pequeno Paulo. A reportagem, que foi do "Jornal Hoje", trouxe a presença do médico pediatra Dix-sept Rosado Sobrinho que disse "não ter explicação para o fato, mas a criança estaria normal", opinou o médico durante a matéria. 

Já no portal da web UOL, a matéria assinada pela correspondente do portal em Maceió, Aliny Gama - atentava para o fato de que médicos procurados pela reportagem afirmaram que "desconhecem explicações para isso". "O corpo humano possui alguns pontos eletromagnéticos, mas eles não têm capacidade de atrair e segurar uma grande quantidade de objetos. Desconheço qualquer doença que cause esse fenômeno e também uma especialidade para avaliar o caso", afirmou o clínico-geral, ouvido pela matéria do UOL, José Reinaldo Júnior. 

No jornal impresso pernambucano "Diário de Pernambuco", a manchete de quinta-feira, dizia o seguinte: "O fantástico menino ímã de Mossoró". Já no diário carioca "O Dia" destacava em sua seção de Ciência e Saúde, que "Garoto-ímã brasileiro vira sucesso na web", em uma alusão ao vídeo postado pelo próprio pai de Paulo, no Youtube (www.youtube.com). Intitulado de "Garoto-ímã do Brasil", o número de acessos saltou de incríveis 80 visualizações na quarta-feira, 6 (data que o De Fato publicou sua primeira matéria sobre o garoto), para mais de 3 mil acessos nesta sexta-feira. No maior site de buscas da web, o Google (www.google.com) as menções ao "Garoto-ímã do Brasil" já passam dos 10 mil.