Diodo nanofluídico une mundos eletrônico e biológico

Diodo nanofluídico une mundos eletrônico e biológico
Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/11/2011

O novo componente é um diodo fluídico, capaz de controlar o fluxo de íons dissolvidos em um fluido - como sódio na água. [Imagem: Guan et al./Nature]

Bioeletrônica

Um componente criado por cientistas da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, pode fazer a ponte entre os sistemas eletrônicos e o mundo biológico.

Se é verdade que os computadores biológicos vieram mesmo para ficar, é essencial criar formas de interligar os novos computadores orgânicos com os computadores inorgânicos tradicionais.

Este é o campo emergente da bioeletrônica, que já é uma realidade nas interfaces neurais, nas próteses robóticas acionadas pelo pensamento e em vários outros dispositivos biomecatrônicos.

"Em última instância, isto nos dá uma ferramenta para criar interfaces eletrônico-biológicas reais," afirmou Mark Reed, coordenador da pesquisa.

Diodo fluídico

O novo componente é um diodo fluídico, capaz de controlar o fluxo de íons dissolvidos em um fluido - como sódio na água.

Ele poderá servir como elemento para a construção de circuitos em larga escala capazes de gerenciar o fluxo e a concentração de íons e moléculas, de forma parecida com o que ocorre no mundo biológico.

Isto tem aplicações tecnológicas em áreas muito variadas, incluindo baterias de fluxo, sistemas de dessalinização, células a combustível, biochips e várias outras.

Controle de fluxo

O diodo fluídico usa uma corrente elétrica para controlar a direção na qual os íons podem fluir, além da concentração de íons que pode passar pelo componente.

Feito de silício e óxido de silício, o diodo mede 20 nanômetros de altura, o que o torna um nanodiodo.

Seu nome técnico é FERD: field-effect reconfigurable nanofluidic diode, diodo nanofluídico de efeito de campo reconfigurável.

• Transistor nanofluídico será base de processadores químicos

Bibliografia:

Field-effect reconfigurable nanofluidic ionic diodes
Weihua Guan, Rong Fan, Mark A. Reed
Nature Communications
Vol.: 2, Article number: 506
DOI: 10.1038/ncomms1514

Diodo nanofluídico une mundos eletrônico e biológico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/11/2011

O novo componente é um diodo fluídico, capaz de controlar o fluxo de íons dissolvidos em um fluido - como sódio na água. [Imagem: Guan et al./Nature]

Bioeletrônica

Um componente criado por cientistas da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, pode fazer a ponte entre os sistemas eletrônicos e o mundo biológico.

Se é verdade que os computadores biológicos vieram mesmo para ficar, é essencial criar formas de interligar os novos computadores orgânicos com os computadores inorgânicos tradicionais.

Este é o campo emergente da bioeletrônica, que já é uma realidade nas interfaces neurais, nas próteses robóticas acionadas pelo pensamento e em vários outros dispositivos biomecatrônicos.

"Em última instância, isto nos dá uma ferramenta para criar interfaces eletrônico-biológicas reais," afirmou Mark Reed, coordenador da pesquisa.

Diodo fluídico

O novo componente é um diodo fluídico, capaz de controlar o fluxo de íons dissolvidos em um fluido - como sódio na água.

Ele poderá servir como elemento para a construção de circuitos em larga escala capazes de gerenciar o fluxo e a concentração de íons e moléculas, de forma parecida com o que ocorre no mundo biológico.

Isto tem aplicações tecnológicas em áreas muito variadas, incluindo baterias de fluxo, sistemas de dessalinização, células a combustível, biochips e várias outras.

Controle de fluxo

O diodo fluídico usa uma corrente elétrica para controlar a direção na qual os íons podem fluir, além da concentração de íons que pode passar pelo componente.

Feito de silício e óxido de silício, o diodo mede 20 nanômetros de altura, o que o torna um nanodiodo.

Seu nome técnico é FERD: field-effect reconfigurable nanofluidic diode, diodo nanofluídico de efeito de campo reconfigurável.

• Transistor nanofluídico será base de processadores químicos

Bibliografia:

Field-effect reconfigurable nanofluidic ionic diodes
Weihua Guan, Rong Fan, Mark A. Reed
Nature Communications
Vol.: 2, Article number: 506
DOI: 10.1038/ncomms1514

Diodo nanofluídico une mundos eletrônico e biológico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/11/2011

O novo componente é um diodo fluídico, capaz de controlar o fluxo de íons dissolvidos em um fluido - como sódio na água. [Imagem: Guan et al./Nature]

Bioeletrônica

Um componente criado por cientistas da Universidade de Yale, nos Estados Unidos, pode fazer a ponte entre os sistemas eletrônicos e o mundo biológico.

Se é verdade que os computadores biológicos vieram mesmo para ficar, é essencial criar formas de interligar os novos computadores orgânicos com os computadores inorgânicos tradicionais.

Este é o campo emergente da bioeletrônica, que já é uma realidade nas interfaces neurais, nas próteses robóticas acionadas pelo pensamento e em vários outros dispositivos biomecatrônicos.

"Em última instância, isto nos dá uma ferramenta para criar interfaces eletrônico-biológicas reais," afirmou Mark Reed, coordenador da pesquisa.

Diodo fluídico

O novo componente é um diodo fluídico, capaz de controlar o fluxo de íons dissolvidos em um fluido - como sódio na água.

Ele poderá servir como elemento para a construção de circuitos em larga escala capazes de gerenciar o fluxo e a concentração de íons e moléculas, de forma parecida com o que ocorre no mundo biológico.

Isto tem aplicações tecnológicas em áreas muito variadas, incluindo baterias de fluxo, sistemas de dessalinização, células a combustível, biochips e várias outras.

Controle de fluxo

O diodo fluídico usa uma corrente elétrica para controlar a direção na qual os íons podem fluir, além da concentração de íons que pode passar pelo componente.

Feito de silício e óxido de silício, o diodo mede 20 nanômetros de altura, o que o torna um nanodiodo.

Seu nome técnico é FERD: field-effect reconfigurable nanofluidic diode, diodo nanofluídico de efeito de campo reconfigurável.

• Transistor nanofluídico será base de processadores químicos

Bibliografia:

Field-effect reconfigurable nanofluidic ionic diodes
Weihua Guan, Rong Fan, Mark A. Reed
Nature Communications
Vol.: 2, Article number: 506
DOI: 10.1038/ncomms1514

Filtro de ar captura vírus da gripe

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/11/2011

Além do filtro antivírus, o material poderá ter outros usos na biomedicina, incluindo o diagnóstico de doenças e a entrega de medicamentos no interior do organismo. [Imagem: Li et al./ACS]

Filtros antivirais

Ambientes fechados são lugares altamente desaconselhados em épocas de gripe.

Mas essa facilidade de contaminação poderá ser largamente reduzida com filtros de ar capazes de remover os vírus das gripes e resfriados.

Esta é novidade apresentada por Xuebing Li e seus colegas da Academia Chinesa de Ciências Agrícolas, em Lanzhou.

Os pesquisadores criaram um novo material que pode ser incorporado ou substituir as fibras usadas na construção não apenas de filtros de ar-condicionado de edifícios e automóveis, mas também de máscaras de uso pessoal.

O material é capaz de capturar os vírus influenza antes que eles cheguem aos olhos, narizes e bocas das pessoas e comecem a causar infecções.

Um filtro passivo, capaz de capturar vírus, pode se tornar uma ajuda valiosa para a redução do uso de medicamentos, com seus altos custos e efeitos colaterais.

Quitosana biofuncionalizada

O material é feito à base de quitosana, uma substância presente nas carapaças dos camarões.

As fibras antivirais são criadas agregando a proteína hemaglutinina às fibras de quitosana.

"A hemaglutinina na superfície do vírus é responsável por grudar o vírus à superfície da célula hospedeira por meio de glicoligantes, como a sialilactose, sendo portanto um alvo atrativo para os projetos antivirais," explicam os pesquisadores.

Eles afirmam ainda que o processo pode ter usos ainda mais amplos na medicina.

"Mais importante, esses materiais representam uma abordagem interessante para colocar um ligante de proteína em um suporte de quitosana, que é uma plataforma versátil para a biofuncionalização molecular e, portanto, pode ser usada não só para projetos antivirais, mas também para desenvolvimentos como o diagnóstico e a entrega de medicamentos," concluem.

A quitosana já vem sendo utilizada por pesquisadores brasileiros para a fabricação de materiais hospitalares e de filtros para metais pesados.

Bibliografia:

Carbohydrate-Functionalized Chitosan Fiber for Influenza Virus Capture
Xuebing Li, Peixing Wu, George F. Gao, Shuihong Cheng
Biomacromolecules
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/bm200970x

Transistores de algodão abrem caminho para roupas eletrônicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/10/2011

As fibras de algodão (de cor escura) são usadas para controlar o funcionamento de um LED. [Imagem: Cornell University]

Roupas eletrônicas

Há cerca de um ano, uma equipe da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, criou fibras de algodão capazes de conduzir eletricidade.

Isto abriu pela primeira vez a possibilidade de criar roupas inteligentes sem a necessidade de misturar fios metálicos com as fibras durante o processo de tecelagem.

• Algodão que conduz eletricidade tece primeiras roupas multifuncionais

Agora, a equipe do Dr. Juan Hinestroza deu um salto rumo não apenas a roupas dotadas de alguma compatibilidade com os equipamentos eletrônicos, mas roupas que verdadeiramente incorporem os circuitos eletrônicos.

Equipamentos eletrônicos de vestir

A equipe de Hinestroza usou seus fios eletrificados de algodão como base para criar transistores totalmente funcionais.

"A criação de transistores de fibras de algodão abre a perspectiva para a integração total dos eletrônicos com os tecidos, permitindo a criação de equipamentos eletrônicos de vestir," afirmou o pesquisador.

Entre as possibilidades para o curto prazo, o pesquisador aponta tecidos capazes de monitorar a temperatura do corpo, aquecendo-se ou resfriando-se automaticamente em resposta a essas variações de temperatura.

Os primeiros circuitos eletrônicos de vestir, segundo ele, deverão ser monitores biomédicos, para acompanhar o ritmo cardíaco e a pressão sanguínea de pacientes, assim como monitores físicos para atletas de ponta.

"Talvez um dia nós possamos até mesmo construir computadores de fibras de algodão de forma similar ao quipu, um instrumento de registro contábil baseado em nós usado pelo império Inca, no Peru," afirma o pesquisador.

Transistores de algodão

A técnica usa uma mistura de nanopartículas de ouro e polímeros condutores e semicondutores para ajustar o comportamento das fibras naturais de algodão.

Esses polímeros, frutos da chamada eletrônica orgânica, são os responsáveis pelo salto em relação aos fios eletrificados de algodão, demonstrados anteriormente, e foram obtidos em colaboração com equipes italianas e francesas.

A nova mistura permitiu a criação de um revestimento perfeito da superfície irregular dos fios naturais de algodão, permitindo ajustar suas propriedades eletrônicas.

As camadas de revestimento são aplicadas umas sobre as outras, mas cada uma delas é tão fina que mesmo o conjunto todo não chega a afetar a flexibilidade do algodão.

Os pesquisadores demonstraram o funcionamento de dois tipos de transistores, o mais tradicional transístor de efeito de campo e um transístor eletroquímico orgânico, também já usado industrialmente.

Bibliografia:

Organic electronics on natural cotton fibres
Giorgio Mattanaa, Piero Cosseddua, Beatrice Frabonib, George G. Malliarasc, Juan P. Hinestrozad, Annalisa Bonfiglio
Organic Electronics
Vol.: 12, Issue 12, December 2011, Pages 2033-2039
DOI: 10.1016/j.orgel.2011.09.001

Metamateriais ativos: Nanopartículas controlam luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/10/2011

A tensão aplicada pelos dois eletrodos cria um giro nemático nas moléculas de cristal líquido (azuis) ao redor de um nanobastão de ouro (vermelho). Dependendo da orientação do nanobastão, as moléculas interceptam ou deixam passar a luz polarizada.[Imagem: Link Lab/Rice University]

Metamateriais passivos

Os metamateriais permitem essencialmente que se controle as ondas - de luz ou de som - para fazer coisas impossíveis de serem feitas com materiais naturais.

Isso inclui a criação de mantos da invisibilidade, buracos no tempo,expansão do espaço, melhores exames de ultrassom, e uma infinidade de outras artimanhas.

E tudo isso é feito com metamateriais passivos, ou seja, materiais que são construídos de uma forma para fazer determinada tarefa, e só são capazes de fazer aquilo para o que foram projetados.

Isto pode dar a importância da descoberta de uma equipe da Universidade de Rice, nos Estados Unidos.

Metamateriais ativos

Saumyakanti Khatua e seus colegas descobriram uma técnica que vai permitir a construção de metamateriais ativos, que poderão ser configurados em tempo real, ajustando a luz conforme a necessidade.

Isso será possível graças ao uso de cristais líquidos para controlar a luz refletida por nanopartículas de ouro.

Os pesquisadores usam uma variação de tensão para manipular com precisão o alinhamento de moléculas de cristal líquido que, alternadamente, bloqueiam e deixam passar a luz que vem das nanopartículas.

As pequenas partículas de ouro funcionam como antenas ópticas, coletando e refletindo a luz em uma direção específica, que pode ser controlada com precisão com a ajuda do cristal líquido.

• Nanoantenas ópticas levam tecnologia do rádio para a luz

Polarizador ajustável

A equipe afirma que a nova técnica abre a possibilidade de controlar a luz de qualquer nanoestrutura que espalhe, absorva ou emita luz, o que inclui os minúsculos pontos quânticos e os nanotubos de carbono.

"Não achamos que este efeito dependa dos nanobastões de ouro," afirma Stephan Link, coordenador da pesquisa. "Nós poderemos ter outros nano-objetos que reajam com a luz polarizada, e então poderemos modular sua intensidade. [O dispositivo] se torna um polarizador ajustável."

• Fenômeno bizarro altera as leis da óptica

Bibliografia:

Active Modulation of Nanorod Plasmons
Saumyakanti Khatua, Wei-Shun Chang, Pattanawit Swanglap, Jana Olson, Stephan Link
Nano Letters
Vol.: 11 (9), pp 3797-3802
DOI: 10.1021/nl201876r

 

Tapete voador flutua sem usar mágica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/10/2011

O tapete voador, no centro inferior, precisa ficar preso aos fios que o alimentam. Mas os cientistas já estão trabalhando em uma versãowireless.[Imagem: Jafferis et al.]

Transporte sem rodas

Cientistas da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos, criaram o primeiro tapete voador autêntico.

Por enquanto, ele não seria capaz de levar ninguém em um passeio pelas arábias, já que tem o tamanho aproximado de um envelope.

Mas Noah Jafferis e seus colegas afirmam que sua criação pode ser o princípio de uma nova forma de transporte sem rodas.

Os cientistas estão pensando nos hovercrafts, ou aerodeslizadores, veículos que flutuam sobre um colchão de ar.

Movido por ondulações

O tapete voador tem 10 centímetros, é transparente e é movido por ondulações de alta frequência em sua superfície.

As ondulações são geradas por fitas piezoelétricas que ondulam sob a ação de uma corrente elétrica.

Essas ondulações "aprisionam" o ar embaixo do tapete voador, carregando essas "bolsas de ar" da parte frontal para a parte traseira do tapete, promovendo a sustentação do material.

"Nós usamos atuadores piezoelétricos e sensores para demonstrar a força propulsora produzida por ondas controláveis viajando em uma folha fina de plástico suspensa no ar acima de uma superfície plana," escrevem os pesquisadores.

Isto mostra que o termo "voador" também precisa ser visto com cautela, uma vez que o tapete voador do Dr. Jafferis se parece mais com um aerodeslizador, que usa um colchão de ar para se manter a alguns centímetros acima da superfície.

O princípio de funcionamento do tapete voador é simples, embora o sistema de controle tenha dado bastante trabalho para ser devidamente ajustado. [Imagem: Jafferis et al./APL]

Frequência e velocidade

O controle das ondulações da folha de plástico é feito dosando-se precisamente a corrente que é disparada em pulsos em cada uma das fitas piezoelétricas coladas ao material.

"Nós geramos ondas com amplitudes de até 500 micrômetros e, a 100 Hz, nós medimos forças acima de 100 microNewtons, resultando em velocidades acima de 1 centímetro por segundo," dizem os pesquisadores.

Este primeiro protótipo é alimentado por fios, o que significa que ele não poderia sair flutuando pelo chão do laboratório, devendo ficar ancorado no equipamento que o controla.

Mas os cientistas afirmam que já estão trabalhando em uma versão alimentada por energia solar, o que permitirá eliminar os fios e observar o "tapete flutuante" em condições reais.

"A força aerodinâmica propulsora que nós demonstramos é teoricamente suficiente para fazer a folha 'voar', desde que ela seja liberada das suas amarras," afirmam.

Partes ondulantes

Se o conceito puder ser ampliado para grandes escalas, ele se tornará uma opção a ser levada a sério para motorizar os aerodeslizadores, que hoje empregam grandes motores e hélices para gerar seu colchão de ar.

Um hovercraft motorizado por um tapete voador seria muito mais leve e mais simples, essencialmente com uma motorização sem "partes móveis" - no sentido tradicional de engrenagens, rolamentos e hélices.

Bibliografia:

Traveling wave-induced aerodynamic propulsive forces using piezoelectrically deformed substrates
Noah T. Jafferis, Howard A. Stone, James C. Sturm
Applied Physics Letters
Vol.: 99, 114102 (2011)
DOI: 10.1063/1.3637635