Floresta no deserto vai começar com oásis artificial

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Molibdenita supera silício e grafeno na eletrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/02/2011

Este modelo digital mostra como a molibdenita pode ser integrada para formar um transístor.[Imagem: EPFL]

Sucessor do silício?

Seu nome é molibdenita e pouca gente na indústria eletrônica já havia prestado atenção nesse mineral barato e bastante abundante.

Agora, cientistas da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, descobriram que a molibdenita não apenas é um material semicondutor como também supera o silício por um estonteante fator de 100.000.

E, segundo eles, talvez seja melhor rever as apostas no grafeno como sucessor do silício: a molibdenita supera também a sensação da nanotecnologia no momento.

Molibdenita

Quimicamente, a molibdenita é um dissulfeto de molibdênio, criada pela união de dois átomos de enxofre e um de molibdênio - seu símbolo químico é MoS₂.

Abundante na natureza, este mineral tem sido usado em ligas de aço e como aditivo em lubrificantes. Isso porque suas características físicas e seu comportamento é muito similar ao do grafite, formado por folhas sobrepostas que se soltam facilmente.

Tanto que a "técnica" usada pelos cientistas para coletar sua folha monocamada de molibdenita foi a mesma que os ganhadores do Prêmio Nobel de Física usaram para coletar o grafeno: um pedaço de fita adesiva é pressionada sobre o cristal bruto do mineral e pronto - lá está o seu novo material revolucionário.

O grafeno tem sido estudado para inúmeras aplicações desde a sua descoberta, e os transistores de grafeno estão entre os mais rápidos do mundo - veja, por exemplo, Transístor de grafeno bate recorde mundial de velocidade.

Mas a molibdenita nunca havia sido estudada em detalhes com vistas a aplicações em eletrônica.

100.000 vezes melhor do que o silício

"[A molibdenita] é um material bidimensional, muito fino e fácil de usar em nanotecnologia. Ele tem potencial real para a fabricação de transistores muito pequenos, diodos emissores de luz (LEDs) e células solares," afirmou Andras Kis, um dos autores da descoberta.

O grupo comparou as vantagens desse "material redescoberto" com o silício, o material padrão da eletrônica, e com o promissor grafeno.

Uma das vantagens da molibdenita é que ela é menos volumosa do que o silício: "Em uma folha com 0,65 nanômetro de espessura de MoS2, os elétrons podem se mover tão facilmente quanto em uma folha de silício de 2 nanômetros de espessura," explica Kis.

Segundo ele, atualmente não é possível fabricar uma folha de silício tão fina quanto uma monocamada de MoS2.

Outra vantagem da molibdenita é que ela pode ser usada para fabricar transistores que consomem 100.000 vezes menos energia do que os transistores atuais de silício - um cálculo feito quando os dois estão energizados, mas em estado de espera.

Este é um cristal de molibdenita, onde se pode observar sua estrutura em forma de camadas sobrepostas e facilmente destacáveis. [Imagem: Karelj/Wikipedia]

Melhor do que o grafeno

Finalmente, a chamada bandgap - a diferença de energia entre os elétrons da camada de condução e da camada de valência - da molibdenita é de meros 1,8 elétron-volt, o que a torna ideal para uso em transistores.

Esse hiato entre as camadas, ou bandas, é uma forma que os físicos usam para representar a energia dos elétrons em um determinado material. Os semicondutores possuem espaços "vazios", sem elétrons, entre essas bandas - estes são os chamados hiatos de banda, ou bandgaps.

A largura desse hiato é crítica para o desempenho de um material semicondutor porque, se ela não for nem muito estreita e nem muito larga, alguns elétrons podem saltar sobre ela.

Isso dá um grande nível de controle sobre o comportamento elétrico do material, que pode ser ligado e desligado mais fácil e mais rapidamente. Esse ligar e desligar resulta na chamada velocidade de chaveamento do transístor - quanto mais veloz, mais rápidos serão os chips construídos com eles.

E é aí que a molibdenita supera o grafeno.

Apesar de ter propriedades suficientes para ser considerado pela maioria dos cientistas como o material eletrônico do futuro, o grafeno não possui uma "bandgap", sendo necessário usar alguns truques para fazê-lo operar em níveis interessantes para a eletrônica - veja Semicondutor ajustável abre novas fronteiras na eletrônica.

Transístor de molibdenita

O transístor de molibdenita construído pelos pesquisadores nasceu quando a fita adesiva que coletou o novo material foi pressionada sobre uma pastilha de silício dopada com uma camada de 270 nanômetros de SiO2.

O nanotransístor também utiliza uma camada de 30 nanômetros de óxido de háfnio, um material de elevada constante dielétrica (high-k) que tem-se tornado o "ingrediente milagroso" dos transistores mais modernos.

Bibliografia:
Single-layer MoS2 transistors
B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis
Nature Nanotechnology
30 January 2011
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nnano.2010.279

Fonte: Inovação Tecnológica

Ativista da internet quer comprar um satélite artificial

Da New Scientist - 31/01/2011

Este é o satélite, visto aqui antes do lançamento, que os ativistas desejam comprar.[Imagem: TerreStar]

Kosta Grammatis parece estar levando mesmo a sério sua defesa de uma internet para todos.

Certo de que o acesso à rede mundial é um "direito humano básico", o ativista quer nada menos do que comprar um satélite artificial, para levar conteúdo para quem precisar, e de graça.

A revista New Scientist fez uma entrevista com Grammatis.

Você quer comprar um satélite de comunicações que está em órbita ao redor da Terra. Por quê?

Para levar o acesso à internet para milhões de pessoas que não podem, atualmente, se conectar.

Como comprar um satélite pode ajudar quando bilhões de pessoas que não têm telefones ou computadores para acessar a internet?

O custo da computação continua a diminuir substancialmente. Na Índia, por exemplo, eles estão lançando o laptop de US$ 12.

Algumas pessoas nos países em desenvolvimento gastam metade do seu rendimento em telefones celulares por causa do valor que as telecomunicações agregam às suas vidas.

Se o acesso à internet fosse livre, as pessoas iriam encontrar uma maneira de obter equipamentos para usá-la.

Você tem um satélite em particular em mente?

Nossa organização, a ahumanright.org, por enquanto está pensando em reciclar um satélite já existente.

Em 2009, ficamos sabendo que a empresa TerreStar estava sendo retirada da bolsa de valores NASDAQ. Na época eles possuíam o maior satélite de comunicações já lançado.

Nós pensamos que seria uma oportunidade única, se eles declarassem falência, comprar o satélite deles.

Quando a empresa entrou com o pedido de concordata, em outubro do ano passado, lançamos a buythissatellite.org para viralizar a iniciativa.

Onde está o satélite agora? Ele não teria de ser movido?

O TerreStar-1 está atualmente na longitude da América do Norte. Se o comprarmos vamos levá-lo para [cobrir] um país que careça de acesso à internet e usá-lo para fornecer acesso lá.

Todo satélite tem propulsores que permitem que ele seja movido.

Quais são os principais desafios para a compra do satélite?

São financeiros.

A iniciativa "Compre este Satélite" tem uma meta de levantar US$ 150.000.

Isso não vai comprar o satélite, mas vai iniciar o processo. Os recursos serão utilizados para um estudo de viabilidade a ser entregue a investidores e para iniciar o processo legal de apresentar uma proposta para a compra do satélite.

Até agora, nós levantamos US$30.957, de 570 doadores. A resposta tem sido incrível. [Na última visita ao site o valor estava em $34.532,00, de 611 doadores.]

Por que você argumenta que o acesso à internet é um direito humano?

No momento, a internet é o principal meio de acesso à informação.

O Artigo 19 da Declaração Universal dos Direitos Humanos afirma que todos têm o direito de "ter opiniões sem interferência e de procurar, receber e difundir informações e ideias por quaisquer meios e independentemente de fronteiras".

Todos nós conhecemos o ditado "Você pode dar um peixe a um homem ..." Se você der a alguém a internet, e ensiná-lo a usá-la, ele poderá aprender qualquer coisa que quiser.

O acesso à educação, à saúde e à água potável não é mais importante?

O acesso à internet, e às informações que ela detém, facilita a educação, a saúde e o acesso à água potável.

A tele-educação ajuda as crianças a aprender em zonas rurais, a telemedicina permite aos médicos tratarem os doentes de qualquer lugar do mundo, e projetos online como o charitywater.org ajudam as pessoas a obterem acesso à água potável.

Fonte: Inovação Tecnológica

Memória universal pode substituir flash e RAM

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/01/2011

Esta unidade de memória "unificada" é capaz de desempenhar o papel tanto das memórias não voláteis, de armazenamento, quanto da memória RAM, que é volátil mas muito mais rápida.[Imagem: NCSU]

Memória universal

Pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, desenvolveram um novo componente eletrônico que promete transformar os diversos tipos de memórias usadas pelos computadores em uma memória única.

A equipe do Dr. Paulo Franzon afirma ter juntado em um único dispositivo as capacidades e vantagens das memórias de armazenamento - como o HD ou o pendrive - e da memória de trabalho - a memória RAM.

"Nós inventamos um novo dispositivo que pode revolucionar a memória dos computadores," disse o Dr. Franzon.

Além de permitir que os computadores deem o boot de forma quase instantânea, essa memória híbrida tem o potencial para permitir uma grande economia de energia, principalmente nos data-centers, que poderão desligar partes dos sistemas de armazenamento e processamento sem sacrificar o desempenho e sem perder a capacidade de atender rapidamente aos picos de demanda.

Tipos de memória

Tradicionalmente há dois tipos distintos de componentes que são igualmente conhecidos como "memória do computador".

Os discos rígidos, ou os cartões de memória flash, são tecnologias de armazenamento persistente, o que significa que elas guardam informações por longos períodos de tempo, informações essas que não são perdidas quando a energia é desligada. Por isso elas são chamadas de dispositivos não-voláteis.

O grande inconveniente das memórias de armazenamento é que elas são muito lentas em comparação com o outro tipo de memória, a memória RAM, onde os dados são processados.

Por sua vez, embora deixem os computadores muito rápidos, a memória RAM é volátil, ou seja, ela perde os dados assim que o computador é desligado.

Quando você liga novamente o computador, tem que ficar esperando todas as informações serem lidas de novo do "lento" disco rígido. É por isso que o boot demora tanto.

Micrografia de um corte do novo transístor de efeito de campo de dupla porta flutuante, que agora está sendo testado para avaliar sua resistência. [Imagem: Schinke et al./NCSU]

Porta flutuante

Os pesquisadores agora criaram um componente híbrido, capaz de executar tanto as operações típicas das memórias voláteis quanto das não voláteis.

Desta forma, esse componente "unificado" serve tanto para o armazenamento quanto para a memória principal, criando uma espécie de memória universal.

Tecnicamente, ele é chamado de transístor de efeito de campo (FET) de dupla porta flutuante.

"A memória não-volátil usada hoje em dispositivos de armazenamento de dados tem uma única porta flutuante, e armazena carga nessa porta flutuante para representar um 1 ou um 0 - um bit de informação.

"Usando duas portas flutuantes, nosso transístor pode armazenar um bit no modo não-volátil e/ou pode armazenar um bit em um modo volátil, mais rápido - como a memória principal normal no computador," explica Franzon.

Velocidade

Os transistores FET de porta flutuante - de uma única porta flutuante - são a base das memórias flash atuais. Como usam altas voltagens para funcionar, seu ciclo operacional é bastante baixo, deixando de operar depois de cerca de 10.000 ciclos de leitura e escrita.

A nova memória têm potencial real para substituir essa tecnologia, sobretudo porque usa tensões muito mais baixas. Segundo os pesquisadores, sua velocidade de operação é tão elevada quanto a das memórias DRAM, com uma taxa de atualização de 16 milissegundos.

Contudo, apesar da tendência de lançamento de computadores dotados de memória sólida - flash em substituição aos HDs - serão necessários mais testes para verificar se a nova memória universal seria adequad para substituir os discos rígidos, que usam uma tecnologia diferente e que são mais rápidos do que as memórias flash comuns.

Os cientistas agora estão submetendo sua memória universal a testes de desempenho, para verificar se o delicado empilhamento de camadas não degrada com o uso.

Bibliografia:
Computing with Novel Floating-Gate Devices
Daniel Schinke, Neil Di Spigna, Mihir Shiveshwarkar, Paul Franzon
IEEE Computer
February 10
Vol.: To be published
DOI: 10.1109/MC.2010.366

Fonte: Inovação Tecnológica

Ricardo M. Beskow

Lentes de contato inteligentes projetarão imagens na retina

Com informações da New Scientist - 17/01/2011

A empresa suíça Sensimed está colocando no mercado as primeiras versões de uma lente de contato inteligente voltada para melhorar o tratamento de pessoas com glaucoma. [Imagem: Sensimed]

Da próxima vez que você olhar bem fundo nos olhos de alguém e ver um microcircuito eletrônico, não precisa sair correndo achando que aquela pessoa foi assimilada pelos Borgs.

Lentes de contato capazes de monitorar a saúde dos olhos já estão próximas de estrear no mercado.

O campo da realidade aumentada também é florescente. Mas os cientistas agora foram mais longe, inaugurando o campo da "visão aumentada".

Projetar imagens na retina

Uma nova geração de lentes de contato inteligentes, com microcircuitos eletrônicos integrados, serão capazes de projetar imagens diretamente na retina, criando telas que permitirão uma experiência inédita de realidade virtual e realidade aumentada.

Esses projetores instalados diretamente na superfície dos olhos não apenas dispensarão os projetores de cabeça ou instalados em óculos, como permitirão que os usuários assistam seus vídeos de olhos fechados.

Para isso, os pesquisadores estão mesclando os materiais transparentes e biocompatíveis usados nas lentes de contato tradicionais, com circuitos microeletrônicos flexíveis.

Em 2008, a equipe do Dr. Babak Parviz, da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, deu o pontapé inicial nessa linha de pesquisas - veja Tela é construída em uma lente de contato.

Em 2010, a NEC apresentou o seu Tele Scouter, uma espécie de óculos-tradutor, capaz de projetar legendas diretamente na retina.

Lentes de contato inteligentes

Introduzir todo o aparato necessário para criar uma tela, ou um projetor, dentro de uma lente de contato, capaz de mostrar imagens em movimento diretamente na retina não será uma tarefa fácil, e é um desafio ainda a alguns anos de se realizar integralmente.

Mas os primeiros passos começaram a ser dados. A empresa suíça Sensimed está colocando no mercado as primeiras versões de uma lente de contato inteligente voltada para melhorar o tratamento de pessoas com glaucoma.

A doença aumenta a pressão sobre o nervo óptico pelo acúmulo de líquido, e pode causar danos irreversíveis à visão se não for devidamente tratada.

Sensores de platina altamente sensíveis, incorporados nas lentes Triggerfish da Sensimed monitoram a curvatura da córnea, que corresponde diretamente à pressão dentro do olho.

A lente transmite essa informação em intervalos regulares, por meio de uma conexão sem fios, para um gravador portátil usado a tiracolo pelo paciente.

A energia usada para alimentar a lente de contato inteligente é captada de uma antena embutida em uma espécie de curativo, colado na face do usuário, em um sistema similar ao usado nas etiquetas RFID.

Cada uma das lentes de contato descartáveis é projetada para ser usada apenas uma vez, por 24 horas, e o paciente repete o processo uma ou duas vezes por ano.

Isso permite aos médicos verificar picos na pressão ocular, que variam de paciente para paciente, durante o curso de um dia. Esta informação é então usada para programar os horários da medicação.

No monitor implantado na lente de contato, os LEDs serão dispostos em um padrão de grade, e não deverão interferir com a visão normal quando a tela estiver desligada. [Imagem: University of Washington]

Monitor nos olhos

O Dr. Parviz, contudo, usou uma abordagem diferente, e aparentemente mais prática.

Seu sensor de glicose usa conjuntos de eletrodos para injetar pequenas correntes elétricas através do fluido lacrimal, detectando quantidades muito pequenas de açúcar dissolvido.

Estes eletrodos, juntamente com um chip de computador que contém uma antena de radiofrequência, são fabricados em um substrato plano feito de polietileno tereftalato (PET), um polímero transparente comumente encontrado em garrafas de plástico.

Depois de pronto, o material é então moldado em forma de lente de contato para se ajustar ao olho.

O uso de uma antena de maior potência permitirá que o usuário utilize apenas o gravador na cintura, dispensando o curativo-antena no rosto.

Tela na lente de contato

Mas a equipe do Dr. Parviz está fazendo progressos também na área das telas embutidas nas lentes de contato.

Eles já conseguiram incorporar LEDs em miniatura, nas cores vermelha e azul, dentro das lentes, criando uma óptica 3D que lembra os óculos usados para ver filmes 3D.

Para mostrar uma imagem completa, contudo, ainda falta desenvolver o micro-LED na cor verde, para gerar imagens em cores reais. E ainda falta combinar os LEDs e os circuitos ópticos na mesma lente de contato.

"Você não vai necessariamente ter de deslocar seu foco para ver a imagem gerada pela lente de contato," explica Parviz. "Ela vai simplesmente aparecer à sua frente."

Segundo o pesquisador, os LEDs serão dispostos em um padrão de grade, e não deverão interferir com a visão normal quando a tela estiver desligada.

Veja também a reportagem Uma olhada no futuro das telas e monitores.

Fonte: Inovação Tecnológica

Ricardo M. Beskow