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Geladeira quântica faz gelo absoluto

Nanorrefrigeração

Geladeira quântica faz gelo absolutoEnquanto as geladeiras a laser não chegam, talvez você possa se contentar com uma geladeira quântica O primeiro exemplo daquilo que se poderia chamar de um refrigerador quântico veio de forma um tanto surpreendente, quando físicos italianos conseguiram mover a entropia de um sistema para outro.

Mas a geladeira quântica criado por Peter Lowell e colegas do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia (NIST) dos Estados Unidos está pronta para uso, ao menos em laboratórios.

Este é o primeiro refrigerador quântico de estado sólido que usa fenômenos da física quântica, operando em micro e nanoestruturas – ele não possui nenhuma parte móvel – para resfriar objetos muito maiores, de nível macroscópico.

Embora existam inúmeros aparatos capazes de resfriar objetos em laboratório até temperaturas que se aproximam do zero absoluto, o novo equipamento permitirá que os cientistas ponham e retirem seus experimentos para congelamento da mesma forma que se manipula os alimentos em uma geladeira doméstica.

“É uma das realizações mais impressionantes que eu já vi. Nós usamos a mecânica quântica em uma nanoestrutura para resfriar um bloco de cobre que é um milhão de vezes mais pesado do que os elementos de refrigeração,” disse Joel Ullom, membro da equipe.

Laboratórios e telescópios

O que realmente impressiona é o rendimento do refrigerador quântico: seu poder de resfriamento pode ser comparado a um ar condicionado de parede resfriando um prédio inteiro.

A geladeira quântica poderá resfriar sensores abaixo das temperaturas criogênicas (300 miliKelvin), normalmente obtidas com o uso de hélio líquido, facilitando os experimentos com computadores quânticos  e estendendo a vida útil das câmeras de telescópios espaciais – o telescópio espacial Herschel está chegando ao fim de sua vida útil justamente pelo esgotamento do seu reservatório de hélio líquido.

Este é mais uma de um crescente número de demonstrações de como dispositivos em nanoescala, que funcionam segundo as leis da mecânica quântica, afetam fenômenos em macroescala, que funcionam segundo das leis da física clássica.

As aplicações portáteis são ainda mais facilitadas pela pouca energia necessária para alimentar a geladeira quântica: o protótipo funciona com uma única bateria de 9V.

Como funciona a geladeira quântica

O resfriamento quântico é feito por um conjunto de 48 sanduíches de diversos materiais, condutores e isolantes, intercalados com um metal supercondutor.

Com a aplicação de uma tensão elétrica, os elétrons de mais alta energia saem das camadas condutoras, tunelam através das camadas isolantes, até atingir a camada supercondutora.

A temperatura nas camadas metálicas cai dramaticamente, drenando energia eletrônica e vibracional do objeto que está sendo resfriado.A mesma equipe já havia demonstrado a viabilidade de exploração desse processo, mas em dimensões microscópicas:

 O protótipo levou um bloco de cobre de 2,5 centímetros de lado e 3 milímetros de altura a uma temperatura de 256 mK. Os pesquisadores afirmam já ter em mente melhoramentos que levarão o equipamento a atingir 100 mK.

Bibliografia:

Macroscale refrigeration by nanoscale electron transport
Peter J. Lowell, Galen C. O’Neil, Jason M. Underwood, Joel N. Ullom
Applied Physics Letters
Vol.: 102, 082601
DOI: 10.1063/1.4793515

Texto original, retirado de Inovação Tecnológica.

Corrida por novas fontes de Energia! Literalmente!

Triboeletricidade

Qualquer criança sabe que é possível gerar eletricidade estática esfregando dois materiais. Contudo, e por incrível que possa parecer, até hoje os cientistas não sabem explicar as raízes da eletricidade estática, o chamado efeito triboelétrico.

A possibilidade de recarregar seu celular ou notebook com a energia gerada pelo seu próprio andar está, literalmente, um passo mais próxima. Pesquisadores chineses e norte-americanos descobriram uma forma inédita de converter eletricidade estática em energia suficiente não apenas para recarregar baterias de aparelhos portáteis, para usos bem mais potentes.

Gerador triboelétrico captura eletricidade estática

Agora, Zhong Lin Wang e seus colegas fizeram justamente isto, construindo um gerador de eletricidade capaz de capturar a eletricidade estática com um rendimento excepcionalmente alto. Os pesquisadores revestiram uma superfície de polímero – um plástico – com uma fina camada de ouro, com poucos átomos de espessura, e adicionaram mais ouro, mas na forma de nanopartículas, por cima do filme.

Acima desta superfície, foram inseridas pequenas molas, medindo cerca de um milímetro cada uma. Finalmente, foi colocada uma segunda placa de polímero semelhante à primeira, mas sem as nanopartículas.

De cada uma das placas plásticas recobertas com o filme metálico saem os eletrodos para capturar a eletricidade. “Quando as duas superfícies são pressionadas, produz-se um atrito que provoca o efeito triboelétrico,” explica Wang. “Um lado ganha elétrons, o outro lado perde elétrons.”

Quando as superfícies são então separadas pela ação das molas, as cargas permanecem separadas e podem ser conduzidas pelos eletrodos para realizar um trabalho útil, por exemplo, para recarregar uma bateria.

Energia de graça… tá, nem tanto assim!

Estamos literalmente mergulhados em um mar de ondas eletromagnéticas, em outras palavras, radiação! Rádios, TVs, telefones celulares, redes de computador, satélites artificiais e uma infinidade de outros equipamentos emitem essas ondas continuamente. Claro, nenhuma delas são prejudiciais à saúde (ao menos não sei de notícia que isso ocorra) e todas estão aí, circulando em todas as direções.

Segundo o site Inovação Tecnológica,  um grupo de pesquisadores desenvolveu uma forma de coletar essa energia do ar, transformando-a em eletricidade pronta para ser usada em outros equipamentos. É mais um elemento da chamada “colheita de energia”, um conceito que vem chamando a atenção dos pesquisadores pela possibilidade de extrair energia do meio ambiente, disponível na forma de luz, vibrações, calor – e ondas de rádio.

Energia do ar: ondas eletromagnéticas do ambiente viram fonte de energia

Para coletar a energia das ondas eletromagnéticas do ar, a equipe do Dr. Manos Tentzeris, da Universidade da Geórgia, nos Estados Unidos, criou um novo tipo de antena. As antenas foram fabricadas por uma técnica de impressão por jato de tinta, que aplica tintas condutoras sobre plástico ou papel. Isso permitirá que as antenas sejam construídas junto com o aparelho que deverão alimentar.

Com uma banda ultra-larga, a antena permite captar uma grande variedade de sinais em diferentes faixas de frequência, o que aumenta a capacidade de captação das ondas. No estágio atual, elas são capazes de captar energia da faixa de frequência das rádios FM até a frequência dos radares – de 100 megahertz (MHz) a 15 gigahertz (GHz).

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