Cientistas criam memória RAM líquida

Memória magnética

Pesquisadores criaram um "processador" inusitado.

Em vez de transistores e portas lógicas, o chip usa gotas magnéticas flutuando em microcanais cheios de água salgada.

Embora outra equipe já tenha criado um processador que funciona a ar, a equipe do Dr. John Moreland está mais interessado na memória do que em cálculos.

O minúsculo chip microfluídico usa chaves magnéticas para capturar e movimentar as gotas, criando um mecanismo similar ao das memórias de acesso aleatório dos computadores.

Movidas por campos magnéticos, as gotas vão andando pelo microcanais, podendo ser acessadas aleatoriamente como se fossem bits magnéticos de uma memória RAM.

O objetivo é usar o mecanismo para transportar moléculas usadas em bio-ensaios, como na purificação de proteínas e de DNA, ou na separação celular - as moléculas são transportadas a bordo das gotas magnéticas.

Memória líquida

Os biochips tradicionais usam bombas e válvulas para movimentar líquidos ou partículas ao longo de microcanais.

A ideia de usar partículas magnéticas não é nova, mas ela exige um suprimento contínuo de energia, o que aquece o chip e atrapalha as análises, quando não danifica totalmente as moléculas.

Os pesquisadores resolveram o problema usando o mesmo sistema utilizado nas cabeças de leitura dos discos rígidos.

"É uma forma totalmente nova de pensar a microfluídica," diz Moreland. "O legal aqui é que é um ímã permanente e chaveável - depois que ele é 'ligado', não precisa mais de energia. Você precisa de energia por menos de um microssegundo, o que evita o aquecimento."

A segunda vantagem é que o chip cria um mecanismo para manipulação de qualquer uma das gotas de forma independente, criando um novo conceito de memória de acesso aleatório magnético.

Lendo os bits líquidos

Qualquer um dos "bits" - a gota com suas biomoléculas - pode ser prontamente manipulado e colocado na posição desejada para cada análise.

O biochip de demonstração possui duas linhas paralelas com 12 chaves magnéticas cada uma, chamada válvulas spin, do mesmo tipo das que são usadas nas cabeças de leitura dos discos rígidos.

A precisão obtida é tão grande que cada gota pode até mesmo ser girada antes ser colocada na posição adequada para sua "leitura" - que pode ser uma leitura de fato, que identifique a molécula, ou sua colocação junto a outra para uma reação química.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica

Micro-geradores para evitar apagões

Geradores locais

Depois de alguns apagões, todos os brasileiros sabem como pode ser frágil a estrutura de distribuição de energia elétrica. Em um sistema saturado, um simples raio é capaz de deixar vários estados sem energia por várias horas. Mas se engana quem acha que apagão é "privilégio" dos brasileiros. Em 1996, a queda de uma torre de transmissão no estado do Oregon (Estados Unidos) deixou 12 milhões de pessoas em 8 estados sem eletricidade.

Preocupados com essa vulnerabilidade, pesquisadores dos Laboratórios Berkeley estãodesenvolvendo uma nova forma de geração de energia elétrica.

Em vez de se basear em grandes usinas, o novo sistema utiliza pequenos geradores, capazes de alimentar prédios, parques industriais ou mesmo casas residenciais. Os cientistas acreditam que o novo sistema poderá atender à crescente necessidade de energia dos consumidores, sem sobrecarregar o frágil sistema de distribuição.

"Faltas de energia catastróficas e generalizadas como a de 1996 serão impossíveis," diz Chris Marnay, um dos engenheiros participantes do projeto. "Se nos sentamos hoje paradesenvolver um sistema de energia a partir do zero, nosso projeto não pode se parecer com o que temos hoje," completou ele.

Micro-redes elétricas

Em vez de contar apenas com grandes usinas geradoras, uma porção substancial da necessidade nacional de energia elétrica pode ser suprida com pequenos geradores, tais como motores reversíveis, microturbinas, células a combustível e sistemas fotovoltaicos.

Uma pequena rede desses geradores, cada um dos quais produzindo não mais do que 500 kilowatts, poderá prover energia com segurança para qualquer coisa, desde uma indústria até um bairro residencial.

Esta micro-rede elétrica aparecerá para a rede elétrica tradicional como qualquer um de seus participantes, fornecedor ou consumidor. E a micro-rede poderá se ligar ou desligar da rede principal quando conveniente, sem qualquer aviso. Quando a rede principal oferecer energia mais barata, a micro-rede desativa seus geradores e passa a comprar energia; mas se houver uma falha no fornecimento, ou nos horários nos quais a energia da rede principal é mais cara, a micro-rede se isola e passa a fornecer aos seus consumidores.

A micro-rede pode ser também dotada de recursos como a capacidade de desativação de equipamentos não críticos durante momentos de pico ou de falta de energia na rede principal. Isto garante fornecimento contínuo para computadores essenciais, infraestrutura de comunicações e sistemas de controle, essenciais para o funcionamento da economia.

Estratégias inovadoras

Micro-redes têm outras vantagens, mas não é uma coincidência o fato de que a confiabilidade está no topo de sua lista. O conceito está sendo desenvolvido por um consórcio chamado "Consortium for Electric Reliability Technology Solutions" (Consórcio para soluções tecnológicas para confiabilidade elétrica).

Além das micro-redes, o consórcio também trabalha em outras estratégias inovadoras, incluindo o gerenciamento de redes de transmissão em tempo real e a análise de como um mercado aberto de eletricidade pode afetar a confiabilidade do sistema.

O grupo irá também efetuar o primeiro teste de uma micro-rede em 2004, no qual três microturbinas e vários consumidores serão ligados em um ambiente operacional.

Chris Marnay e seus colegas estão também desenvolvendo um modelo de computador que define os melhores candidatos à adoção de uma micro-rede e por quê. O trabalho enfatiza o fato de que restrições quanto à qualidade do ar, códigos de zoneamento urbano e limitação de locais disponíveis significarão que algumas micro-redes poderão utilizar apenas geradores limpos e silenciosos, como células a combustível.

Eficiência na geração de energia

Outra grande vantagem das micro-redes explora um desperdício das grandes geradoras. Entre 60 e 80 por cento da energia consumida por uma termelétrica não é convertida em eletricidade, é desperdiçada na forma de calor. E calor não pode ser armazenado ou transportado.

Mas no caso de uma micro-rede, como os geradores estarão ao lado dos consumidores, o calor poderá ser aproveitado, por exemplo, para aquecimento de água. "Nós estamos colocando a geração de energia onde o calor é necessário, senão teríamos que descartá-lo," disse Marnay.

Uma micro-rede pode também transformar-se em fornecedora da rede principal, sempre que o consumo de seus participantes for baixo. Ao invés de simplesmente retirar energia da rede, esses participantes da micro-rede estariam também fornecendo energia para o sistema, aumentando a qualidade do fornecimento de energia como um todo.

As micro-redes estão também se tornando competitivas. Os pequenos geradores mais recentes podem produzir eletricidade quase tão barata quanto as grandes plantas, principalmente se os benefícios do aproveitamento do calor forem levados em conta. Além disso, avanços recentes na eletrônica de potência permitiram, pela primeira vez, que inversores conectem pequenos geradores solares à rede elétrica principal.

E os geradores estão se tornando menores. No futuro, mesmos os carros poderão se tornar fornecedores de energia. Veículos dotados de células a combustível poderão estacionar em locais especialmente preparados e fornecer energia elétrica para a rede.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica

Menor circuito eletrônico do mundo revela poderes quânticos

Além da miniaturização

Engenheiros criaram aquele que pode ser o menor circuito eletrônico já fabricado.

O circuito é formado por dois fios separados por 15 nanômetros - o equivalente a cerca de 150 átomos.

A demonstração de uma funcionalidade eletrônica nessas dimensões tem um impacto direto sobre a velocidade e o consumo de energia dos circuitos eletrônicos como um todo, seja um processador de computador, uma TV ou um telefone celular.

Embora já existam diversos experimentos com circuitos moleculares e até com transistores atômicos, Guillaume Gervais e seus colegas fizeram uma ponte entre o mundo molecular e o mundo da eletrônica tradicional.

E o resultado foi muito além do que seria esperado de uma simples miniaturização.

Poderes quânticos

Os pesquisadores se surpreenderam ao descobrir que, colocados em tal proximidade, um dos nanofios exerce uma influência sobre o outro, fazendo-o assumir uma carga que pode ser positiva ou negativa.

Isto significa que a corrente elétrica que circula em um dos fios pode produzir uma corrente no outro fio que pode ter o mesmo sentido ou o sentido oposto - ou 0 ou um 1.

Esses "fios quânticos unidimensionais" funcionam em acordo com as leis da física quântica, mas alteram completamente o que se sabia sobre o funcionamento dos componentes eletrônicos conforme eles são miniaturizados.

Uma possível decorrência da descoberta é que o calor gerado no interior de um chip poderia ser capturado por nanofios colocados nas proximidades dos transistores, e usado para alimentar componentes adicionais ativos.

Ou seja, o calor dissipado por alguns componentes seria usado como alimentação de uma outra camada de componentes adicionais, que se somariam para otimizar o funcionamento do chip como um todo.

Ou, mais no futuro, chips nanoeletrônicos poderiam basear seu funcionamento integralmente nesses componentes quânticos.

Bibliografia:

Positive and negative Coulomb drag in vertically integrated one-dimensional quantum wires
D. Laroche, G. Gervais, M. P. Lilly, J. L. Reno
Nature Nanotechnology
Vol.: 6, Pages: 793-797
DOI: 10.1038/nnano.2011.182

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica

Gerador ultra-miniaturizado de 2,5 MW vale por uma usina

Gerador de alta rotação


A empresa de tecnologia Electrodynamics Associates apresentou na semana passada nos Estados Unidos um "microgerador multi-megawatt".

O pequeno gerador ultra-miniaturizado atingiu um pico de geração de energia de 2,5 MW.

A potência, que é 10 vezes superior à marca alcançada pelos melhores geradores já demonstrados anteriormente, foi obtida por um equipamento que pesa pouco mais de 200 quilogramas.

O único detalhe técnico divulgado foi que o pico de geração de 2,5 MW foi atingido a uma rotação sustentada de 15.000 rpm (rotações por minuto).

Datacenters e aviões

"Estes geradores possuem sistemas de lubrificação e refrigeração a óleo para otimizar a potência e reduzir o peso total," afirmou a empresa, durante a apresentação do microgerador.

Devido aos segredos industriais, a empresa não deu maiores detalhes sobre esses sistemas e se recusou a responder questões sobre o mecanismo de ímãs permanentes utilizado.

A empresa afirmou que os microgeradores serão úteis para compor sistemas de geração de eletricidade de emergência para empresas que possuam múltiplosdatacenters e para abastecer aeronaves cujos equipamentos tenham grandes exigências de energia.

Mas as possibilidades vão muito além. O conceito de redes de distribuição inteligentes, por exemplo, contempla o surgimento de pequenos fornecedores de energia que, munidos de um gerador multi-megawatt como este, já não serão tão pequenos assim.

Fonte: Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/12/2011