Nanocircuito integrado: componentes feitos de nanotubos

Com informações da Phys.org - 16/06/2014

Imagem feita por microscopia do circuito de barramento (em cima) e esquema dos transistores em nanotubos individuais (embaixo). [Imagem: Tian Pei et al. - 10.1021/nl5001604]

 

 

Nanoeletrônica definitiva

A eletrônica baseada nos nanotubos de carbono é muito promissora, e vem avançando aos poucos, com o primeiro circuito integrado (2011), o primeiro processador (2012) e, finalmente, o primeiro computador de nanotubos de carbono (2013).

Mas não se trata ainda da esperada "nanoeletrônica definitiva", uma técnica que consiga tirar todo o proveito do potencial dos nanotubos de carbono individuais, e da consequente ultraminiaturização dos circuitos.

Um passo mais significativo nesse sentido mais purista foi dado agora por Tian Pei e seus colegas da Universidade de Pequim, na China.

Eles conseguiram construir transístores de efeito de campo (FET) diretamente sobre nanotubos de carbono individuais.

Circuitos complexos

Tian Pei desenvolveu uma técnica modular para a construção dos seus FET-CNTs (Field Effect Transistor - Carbon NanoTubes) que permite construir circuitos integrados nanoeletrônicos autênticos.

O protótipo de demonstração é um sistema de barramento de 8 bits formado por 46 transistores em seis nanotubos de carbono - sistema de barramento é um circuito amplamente utilizado para a transferência de dados em computadores.

Segundo a equipe, este é o mais complicado circuito de nanotubos fabricado até hoje, e o processo de fabricação deverá permitir a construção de circuitos ainda mais complexos.

"Este trabalho estabelece uma técnica geral para a construção de circuitos integrados complexos usando os atuais nanotubos de carbono imperfeitos, que, ao contrário de silício, são unidimensionais e diferentes uns dos outros," disse o professor Lian-Mao Peng.

Agora a equipe pretende fabricar circuitos integrados de nanotubos de carbono que superem os sistemas baseados em silício em termos de desempenho. Esses circuitos prometem ser mais rápidos, menores e consumirem menos energia.

Para isso, eles vão tirar proveito do fato de que seu sistema de barramento é um circuito modular que pode ser usado para construir circuitos mais complexos.

Bibliografia:

Modularized Construction of General Integrated Circuits on Individual Carbon Nanotubes
Tian Pei, Panpan Zhang, Zhiyong Zhang, Chenguang Qiu, Shibo Liang, Yingjun Yang, Sheng Wang, Lian-Mao Peng
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nl5001604

Bateria fina e flexível dispensa o lítio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2014

A "superbateria" reteve 76% de sua capacidade depois de 10.000 ciclos de carga e descarga e 1.000 ciclos de flexionamento. [Imagem: Rice University]

 

Bateria ou supercapacitor?

Uma bateria de grande capacidade, mas que é leve, flexível e que não usa lítio.

Isso é o que prometem Yang Yang e seus colegas da Universidade Rice, nos Estados Unidos.

O protótipo da bateria, com a espessura de uma folha grossa de plástico, possui eletrodos sólidos de níquel-fluoreto, dispostos em uma estrutura nanoporosa que aumenta sua área superficial.

Tecnicamente o dispositivo é um supercapacitor, embora a fronteira entre supercapacitores e baterias esteja cada vez mais difícil de traçar.

Nos testes, essa "superbateria" reteve 76% de sua capacidade depois de 10.000 ciclos de carga e descarga e 1.000 ciclos de flexionamento.

"Em comparação com uma bateria de íons de lítio, a estrutura é incrivelmente simples e segura," disse Yang. "Se nós a usarmos como um supercapacitor, podemos descarregá-la rapidamente com uma elevada taxa de corrente. Mas, para outras aplicações, descobrimos que podemos ajustá-la para carregar mais devagar e descarregar lentamente, como uma bateria."

Para criar a bateria/supercapacitor, a equipe depositou uma camada de 900 nanômetros de espessura de níquel e flúor sobre um substrato de suporte.

Essa camada foi entalhada para criar poros de 5 nanômetros, dando-lhe uma elevada área superficial para o armazenamento de energia.

Depois que o suporte foi removido, os eletrodos foram ensanduichados por um eletrólito de hidróxido de potássio imerso em álcool polivinílico.

Segundo o professor James Tour, orientador do trabalho, já há empresas interessadas em produzir a bateria/supercapacitor em escala industrial.

Bibliografia:

Flexible Three-Dimensional Nanoporous Metal-Based Energy Devices
Yang Yang, Gedeng Ruan, Changsheng Xiang, Gunuk Wang, James M. Tour
Journal of the American Chemical Society
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/ja501247f

NASA vai disponibilizar mais de 1.000 programas gratuitamente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/04/2014

A NASA anunciou que irá disponibilizar ao público, sem nenhum custo, mais de 1.000 programas de computador.

Organizados em quinze categorias gerais, os softwares englobam uma grande variedade de aplicativos para uso na indústria, academia, agências governamentais, e também pelo público em geral.

"Software é um elemento cada vez mais importante na carteira de ativos intelectuais da agência, que compõem cerca de um terço de nossas invenções relatadas a cada ano," disse Jim Adams, do departamento de tecnologia da NASA. "Estamos muito animados de sermos capazes de tornar esses softwares amplamente disponíveis ao público com o lançamento de nosso novo catálogo de software."

Segundo Adams, os códigos disponibilizados representam as melhores soluções encontradas pela NASA para uma ampla gama de tarefas complexas.

Os programas disponibilizados incluem aplicativos para gerenciamento de projetos, ferramentas de design, tratamento de dados e processamento de imagens, assim como soluções para funções de suporte à vida, aeronáutica, análise estrutural e sistemas robóticos e autônomos.

O lançamento do catálogo de softwares da NASA será feito nesta quinta-feira, 10 de abril, através do site do setor de transferência de tecnologia da agência, no endereço http://technology.nasa.gov/.

Europa lança processador multinúcleos anti-NSA

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/03/2014

Palavras pesadas forma usadas no lançamento do processador Tomahawk (tacape), de resto um nome particularmente associado a armas. [Imagem: Jürgen Lösel]

Processador antiespionagem

Normalmente as notícias sobre novos chips e processadores vêm de empresas como Intel, AMD ou IBM.

Mas parece que a espionagem norte-americana está fazendo nascer novos atores, que possuem preocupações além da conquista de mercado.

Pesquisadores alemães apresentaram um novo processador de uso genérico que está sendo aclamado como uma "nova revolução digital".

O Tomahawk é extremamente rápido, eficiente em termos de energia e resistente.

Trata-se de um processador heterogêneo, de múltiplos núcleos, que pode facilmente se tornar o coração de vários tipos diferentes de aparelhos.

"Não é nada menos do que um novo nível da revolução digital," anunciou o professor Gerhard Fettweis, da Universidade Técnica de Dresden.

Segundo a equipe, o chip foi projetado para permitir a troca de volumes muito grandes de dados, transmitidos com alta latência ponta a ponta, abrindo caminho para aplicações totalmente novas.

Entre as aplicações mais imediatas, foram citados veículos capazes de reagir automaticamente a todos os obstáculos na estrada e veículos sem motorista que poderão viajar em alta velocidade sem precisar manter distância uns dos outros, praticamente com os pára-choques colados.

Chip da discórdia

O interesse maior, contudo, parece estar na transmissão de dados, no desenvolvimento de um novo padrão de internet móvel, o 5G, e de um conceito ainda não totalmente definido, que os pesquisadores chamam de "internet tátil".

E, claro, na segurança da comunicação de dados.

Nesse particular, a apresentação dos pesquisadores mais parecia um discurso de militares apregoando a defesa contra inimigos declarados.

"O desenvolvimento da liderança tecnológica europeia na área das tecnologias de rede - como as atividades da NSA mostraram claramente - não é apenas uma necessidade econômica," disse o professor Fettweis.

Palavras ainda mais pesadas constam da nota à imprensa acerca do lançamento do processador Tomahawk (tacape), de resto um nome particularmente associado a armamentos.

"Inovações em áreas como engenharia, automóveis, transporte e logística, serviços de saúde e administração pública só podem ser desenvolvidas de forma sustentável na Alemanha e na Europa se elas forem desenvolvidas, testadas e utilizadas aqui," diz a nota.

A julgar pelo tom adotado mo lançamento, provavelmente não será possível comprar um processador Tomahawk na loja de informática da esquina tão cedo.

Bateria que respira promete dar fôlego aos carros elétricos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/03/2014

Autonomia elétrica

Desde que se descobriu a possibilidade técnica de construir baterias de lítio-ar que inúmeros grupos de pesquisas ao redor do mundo vêm tentando fabricar essa bateria que respira.

Os cálculos indicam que uma bateria de ar-lítio pode armazenar 10 vezes ou mais energia do que as melhores baterias de íons de lítio disponíveis no mercado atualmente.

A principal diferença entre as baterias de íons de lítio e a bateria de lítio-ar é que esta substitui o catodo tradicional - um componente-chave da bateria envolvido no fluxo da corrente elétrica - pelo ar atmosférico.

Isso torna a bateria recarregável mais leve e com maior densidade de energia.

O problema é que tem sido difícil construir essas baterias de forma que elas consigam respirar por longos períodos sem se degradar.

Os melhores resultados foram relatados agora pela equipe do professor Nobuyuki Imanishi, da Universidade Mie, no Japão.

"A densidade prática de energia do nosso sistema é de mais de 300 Wh/kg [watts-hora por quilograma], em comparação com a densidade de energia de uma bateria de íons de lítio comercial, que é de 150 Wh/kg," disse Imanishi.

Isso seria suficiente para dar aos carros elétricos a mesma autonomia que um carro a gasolina tem hoje com um tanque cheio.

A bateria ar-lítio - a barra inferior, identificada como lítio-oxigênio - tem uma densidade de energia muito superior às baterias mais modernas. [Imagem: Cortesia Winfried Wilcke/IBM]

 

 

Bateria de ar-lítio

A receita do professor Imanishi para fazer uma bateria lítio-ar prática parece bem simples: adicionar água ao eletrólito, o material que conduz os elétrons entre os eletrodos.

Esse design "aquoso" impede que o lítio reaja com os gases da atmosfera, além de permitir reações mais rápidas no eletrodo "aéreo".

Para evitar que a água danifique o lítio, os pesquisadores fizeram um sanduíche de polímero com alta condutividade e um eletrólito sólido entre o eletrodo de lítio e a solução aquosa.

O resultado foi uma bateria com capacidade para reter o dobro da energia de uma bateria de íons de lítio convencional.

A tarefa agora é aumentar a vida útil da bateria que respira, que sobreviveu a 100 ciclos de inspiração e expiração (recarga e descarga), o que significa que ela ainda precisa ganhar algum fôlego.