sábado, 19 de julho de 2014

Matemática torna internet até 10 vezes mais rápida

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/07/2014


Equações matemáticas prometem tornar as comunicações pela internet mais rápidas sem precisar alterar nenhuma infraestrutura.

Uma equipe de pesquisadores da Dinamarca e dos EUA idealizou uma nova técnica que substitui o padrão atual de transmissão de dados pela rede.

Em testes com equipamentos reais, a taxa de transferência de dados chegou a ser 10 vezes maior.

No caso de um vídeo, o arquivo foi baixado cinco vezes mais rápido do que nas melhores condições de rede atuais e sem nenhuma interrupção - para comparação, a transmissão com a tecnologia atual travou 13 vezes, precisando ser reiniciada automaticamente pelo protocolo de troca de dados.

"E esta tecnologia pode ser usada em comunicações via satélite, telefonia e internet móvel e comunicação regular pela internet a partir de computadores," afirma Frank Fitzek, da Universidade Aalborg, na Dinamarca, um dos idealizadores da nova técnica.


Adeus aos pacotes

A transmissão de dados pela internet é feita por meio de "pacotes". O arquivo é quebrado em pequenas partes - os pacotes - que são enviados em sequência, podendo trilhar rotas separadas até o destino, onde o arquivo original é remontado.

É claro que ocorrem muitos erros na transmissão, o que significa que é necessário retransmitir vários pacotes várias vezes, fazendo com que a transmissão demore mais.

Os pesquisadores superaram esse problema usando um tipo especial de codificação que utiliza a matemática para armazenar e enviar o sinal de uma maneira diferente.

"Com os sistemas atuais, nós enviamos o pacote 1, o pacote 2, o pacote 3 e assim por diante. Nós substituímos isso por uma equação matemática. Nós não enviamos pacotes. Nós enviamos uma equação matemática," explica Fitzek.

A grande vantagem é que os erros não exigem que um pacote seja enviado novamente - a equação matemática reconstrói o dado que falta a partir dos dados anteriores e daqueles que chegam imediatamente a seguir.

"Você pode comparar [o mecanismo] com o tráfego de carros. Agora podemos fazer tudo funcionar sem sinais vermelhos. Podemos fazer os carros passarem por um cruzamento vindos de todas as direções, sem terem de parar uns para os outros. Isso significa que o tráfego flui muito mais rápido," acrescenta o pesquisador.


Protocolo RNLC

A equipe patenteou a tecnologia, que eles batizaram de RNLC (Random Linear Network Coding - codificação de rede linear aleatória).

Eles também já fundaram uma empresa, chamada Steinwurf, para licenciar sua tecnologia proprietária para os fabricantes de equipamentos.

Segundo o grupo, sua empresa emergente já está "em negociações secretas com fabricantes de hardware que trarão benefícios para os consumidores".

segunda-feira, 7 de julho de 2014

Primeira bateria de lítio em forma de fios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/07/2014
Primeira bateria de lítio em forma de fios
Esquema de construção das baterias de lítio em formato de fios. À direita, a bateria tecida em formato de anel alimentando um LED.[Imagem: Jing Ren et al./Angewandte Chemie]
 
 
Bateria de lítio para tecidos

As roupas inteligentes, os tecidos eletrônicos e os computadores de vestir ainda não apareceram na coleção desta estação, mas são promessas sempre repetidas.

Um dos desafios é que todas essas tecnologias exigem fontes de energia adequadas - especificamente, baterias recarregáveis que possam ser tecidas nas roupas juntamente com os circuitos eletrônicos flexíveis.

Isto agora ficou mais próximo da realidade graças a cientistas chineses, que desenvolveram a primeira bateria de íons de lítio em forma de fios.

Eles usaram seus fios recarregáveis para tecer as baterias, que são flexíveis, elásticas, e, segundo eles, totalmente seguras, ou seja, à prova de explosões.

A maior parte dos sucessos nessa área vinha sendo obtida com supercapacitores. Mas tudo fica mais fácil - do ponto de vista de chegar ao mercado - com as baterias de lítio e sua elevada densidade de carga.

Jing Ren e seus colegas da Universidade Fudan afirmam que suas baterias de íons de lítio em forma de fios foram possíveis graças à estrutura que eles idealizaram e aos materiais que eles selecionaram.

O anodo e o catodo das baterias são duas fibras feitas de nanotubos de carbono que contêm nanopartículas de óxido de lítio-titânio (OLT) e óxido de lítio-manganês (OLM), respectivamente.

Quando a bateria está sendo carregada, os íons de lítio são transferidos da rede atômica do OLM para o eletrólito e depois para a rede atômica do OLT no anodo. O processo inverso ocorre quando a bateria está sendo usada.


Bateria de lítio à prova de explosões
 
Segundo a equipe, como a inserção do lítio ocorre a cerca de 1,5 V, é mínima a chance de formação do lítio dendrítico, as nanoestruturas que crescem e causam os curtos-circuitos que vez ou outra fazem as baterias pegarem fogo ou até explodirem.

Os nanotubos de carbono são essenciais para segurar as nanopartículas dos dois materiais e para funcionar como rotas eficientes para o transporte de carga.

Os eletrodos em forma de fio são dispostos em paralelo, separados por uma camada de material isolante, e presos por um tubo termorretrátil.

Para tornar os fios elásticos, permitindo seu uso em roupas, os pesquisadores os dispuseram em formato de mola ao longo de uma fibra elástica de polidimetilsiloxano.

As "baterias tecidas" suportaram milhares de ciclos de deformação e esticamento a até duas vezes o seu tamanho original sem perder a capacidade de retenção de carga.


Bibliografia:

Elastic and Wearable Wire-Shaped Lithium-Ion Battery with High Electrochemical Performance
Jing Ren, Ye Zhang, Wenyu Bai, Xuli Chen, Zhitao Zhang, Xin Fang, Wei Weng, Yonggang Wang, Huisheng Peng
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/anie.201402388

segunda-feira, 16 de junho de 2014

Nanocircuito integrado: componentes feitos de nanotubos

Com informações da Phys.org - 16/06/2014
Nanocircuito integrado usa transistores em nanotubos individuais
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

terça-feira, 29 de abril de 2014

Bateria fina e flexível dispensa o lítio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/04/2014

Bateria fina e flexível dispensa o lítio
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

segunda-feira, 7 de abril de 2014

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/.