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sábado, 30 de junho de 2018

Pesquisadores brasileiros fabricam fogão solar para substituir botijão de gás

Pela BBC - Brasil

Fogão
Image captionProduzidos com sucata, o fogão transforma radiação solar em casa, criando efeito etufa para esquentar os alimentos
Num dos corredores da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), um equipamento cheio de espelhos reflete a luz do sol. O objeto, que lembra uma antena parabólica, é um fogão solar.
Além dele, existem outras peças semelhantes espalhadas no ambiente. São protótipos de fornos, fogões e secadores desenvolvidos no laboratório de máquinas hidráulicas do curso de Engenharia Mecânica, coordenado pelo professor Luiz Guilherme Meira de Souza, que pesquisa a energia solar há 40 anos - 37 deles, na UFRN.
Os equipamentos, construídos com sucata, espelhos e outros materiais de baixo custo, podem ser alternativas viáveis para substituir o botijão de gás, assegura o pesquisador. Nos últimos 12 meses, o preço do botijão de gás aumentou muito acima da inflação e já consome até 40% das rendas das famílias mais pobres.
A ideia do fogão é simples: transformar a radiação solar em calor, criar um efeito estufa e usar esse calor para aquecer água, cozinhar, secar ou assar os alimentos.
Um dos experimentos, por exemplo, é um forno que teve um custo total de R$ 150 reais - valor equivalente a cerca de duas recargas de botijões de gás. O equipamento assou nove bolos ao mesmo tempo em uma hora e meia, somente com a energia captada da luz solar. Um forno convencional seria vinte minutos mais rápido, mas não teria capacidade para tantas assadeiras.
Idealizado pelo engenheiro Mário César de Oliveira Spinelli, 31 anos, o forno foi feito com MDF - uma chapa com fibras de madeira - espelhos e uma placa de metal, combinação de resina sintética com malha de ferro.
"A grande questão era: com essa área tão grande será que a gente vai conseguir assar todos os alimentos? Porque a carga também era muito grande. E a gente colocou e foi perfeito. Vimos que era viável", pontuou Spinelli, que fez da experiência seu objeto de mestrado na UFRN em 2016.

Sustentabilidade

Há cinco anos, o engenheiro Pedro Henrique de Almeida Varela também defendeu o tema "Viabilidade térmica de um forno solar fabricado com sucatas de pneus" em sua dissertação de mestrado na universidade potiguar. Além dos pneus, Varela também utilizou latinhas vazias de cerveja e uma urupema, espécie de peneira indígena, para fazer o protótipo solar.
Durante os testes, foram assados vários alimentos: pizza, bolo, lasanha e até empanados. O resultado foi satisfatório.
Fogão de energia solar, desenvolvido por pesquisadores da UFRN
Image captionPesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Norte conseguiram cozinhar uma série de alimentos no fogão com energia solar
"Quando eu fiz o primeiro bolo, eu comi e fiquei realizado. Porém, é uma decepção ser mais um projeto que ficou na prateleira da universidade. Mas só em saber que dá certo, deixa a pessoa com a sensação de que é uma alternativa viável feita com produtos que estavam sendo descartados."
Varela destacou na pesquisa que em países da África e da Ásia o governo tem incentivado o uso de fogões solares pela população para diminuir o consumo de lenha e os impactos ambientais.

Viabilidade

De acordo com o professor Luiz Guilherme, no Brasil, a Universidade Federal de Sergipe (UFS) conseguiu levar essa ideia para algumas comunidades pobres.
Afinal de contas, se há viabilidade econômica, técnica e ambiental, se o país possui condições climáticas favoráveis, por que os experimentos feitos na UFRN não saem das salas acadêmicas e ganham visibilidade e uso doméstico?
"A energia solar é uma energia social porque está disponível para todos, mas é a que menos tem investimentos porque o modelo de sociedade que nós temos sempre busca concentrar a energia e produzir pra vender e nosso trabalho não está na geração de energia pra vender", justifica o professor Luiz Guilherme.
Para o pesquisador, o produto poderia ser fabricado em escala se o Brasil investisse em pesquisas de tecnologia social. Mas os estudos que são realizados esbarram, na opinião dele, no desinteresse político, industrial e até acadêmico.
Fogão de energia solar, desenvolvido por pesquisadores da UFRN
Image captionPesquisadores enfrentam dificuldade financeira para manter estudos em energia solar

Sem investimentos

"As bolsas e pesquisas financiadas não existem para tecnologia social. No departamento de Engenharia Mecânica, por exemplo, como chefe do laboratório, eu não recebo verba pra sustentar esse trabalho", diz o professor Luiz Guilherme.
O dinheiro para custear os projetos, garante, é tirado do próprio salário e das bolsas de pesquisa dos alunos.
Há outra sobrecarga no setor. Desencantados com a falta de incentivo, muitos pesquisadores de energia solar redirecionaram seus estudos para outras áreas onde havia incentivo financeiro, como o petróleo.
Foi o que aconteceu na Universidade Federal da Paraíba (UFPB), que era a maior referência de energia solar no Brasil. "Lá tem pesquisadores de grande nome, de grande potencial nessa linha. Muitos deles migraram para outras áreas. Fazer pesquisa para pobre não dá dinheiro".
Apesar disso, as pesquisas no setor gerido pelo professor Luiz Guilherme continuam. Uma das últimas criações do laboratório de máquinas hidráulicas é um fogão com quatro focos construído com resíduos industriais e com fibras de juta, fibra têxtil vegetal utilizada nos sacos de estopa.
O pesquisador garante que é o único no mundo. "Esse fogão é inédito. A literatura não mostra outro. É uma criação nossa, de um aluno de pós graduação. Esse fogão permite cozinhar quatro tipos de alimentos ao mesmo tempo", assegura Guilherme.
É importante ressaltar que o fogão ou forno só funcionam satisfatoriamente em boas condições solares, das 09h da manhã às 14h. Alguns cuidados fundamentais também são necessários durante o manuseio, como o uso de óculos escuros para que a luz não reflita nos olhos.
Nenhum dos pesquisadores tem forno ou fogão solar em casa. Mas todos eles afirmam categoricamente que os produtos são efetivos e se predispõem a implantar projetos-pilotos em comunidades socialmente desassistidas.
"Um trabalho, um estudo existe. Está aqui a comprovação da viabilidade. Ela existe, está catalogada. A vontade de repassar estas tecnologias também existe. Eu nunca patenteei nada, nunca produzi pra ganhar nada, não é meu interesse. Eu não sou um empresário. Eu sou um professor", finaliza o pesquisador da UFRN.

Pesquisa encontra 'rios perdidos' e malha hidrográfica do planeta deve ser 44% maior

Pela BBC - Brasil


Canal artificial de Villoresi na região de Mil'ao, na Itália
Direito de imagemMARIANA VEIGA/ BBC NEWS BRASIL
Image captionEstudo aponta que a malha fluvial do mundo é, no mínimo, 44% maior do que se acreditava
Um estudo publicado na revista 'Science' nesta quinta-feira conseguiu mostrar, graças a novas tecnologias, que a área coberta por rios no mundo é, no mínimo, 44% maior do que se acreditava.
No total, a superfície de rios e riachos - dos caudalosos aos mais ínfimos, excetuando-se apenas aqueles congelados - é de 773 mil quilômetros quadrados, segundo pesquisa realizada pelo Departamento de Pesquisas Geológicas da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos.
"As superfícies turbulentas dos rios e riachos são pontos naturais de intercâmbio biogeoquímico com a atmosfera. Em escala global, o fluxo de gases entre rios e atmosfera, gases como o dióxido de carbono, depende diretamente da proporção da superfície coberta pelos rios", contextualiza o geógrafo George Allen, da Universidade Texas A&M.
"Para chegar aos resultados, utilizamos um banco de dados global de hidromorfologia e uma abordagem estatística. Mostramos que a área global da superfície dos rios é de 773 mil quilômetros quadrados, até 44% maior do que estimativas espaciais anteriores", explica o geógrafo Tamlin Pavelsky, professor de hidrologia global da Universidade da Carolina do Norte.
Fish River, no cânion que leva seu nome (Fish River Cânion) na NamíbiaDireito de imagemMARIANA VEIGA/ BBC NEWS BRASIL
Image captionLiberação de gases pelos rios na atmosfera equivalem por um quinto do total das emissões combinadas da combustão de combustíveis fósseis e da produção de cimento do mundo
Mais do que descobrir água doce de forma mais abundante, a importância científica da descoberta é outra: o estudo mostra que a rede fluvial desempenha um papel maior no controle ambiental da Terra, justamente por serem essas superfícies pontos primordiais nas trocas de carbono com a atmosfera.
Por conta de reações denominadas "de equilíbrio", a água que corre pelos rios interage com o ar em uma série de processos biogeoquímicos. São trocas de massa e energia. Para se ter uma ideia, a liberação de gases pelos rios na atmosfera equivalem a um quinto do total das emissões combinadas da queima de combustíveis fósseis e da produção de cimento do globo.
Os rios, portanto, têm um notório papel controlador do calor terrestre.
Mapa dos rios mundiaisDireito de imagemDIVULGAÇÃO/ REVISTA SCIENCE
Image captionMapa mostra método que chegou ao mês ideal do ano para medir cada um dos rios

Conta-gotas

Um parâmetro muito utilizado para determinar a importância dos rios é o volume de água que eles despejam nos oceanos. Antes, apenas dois estudos tentaram estimar a superfície total da malha fluvial na Terra.
Em 2012, o professor de Ecologia da Universidade de Iowa John Downing e sua equipe publicaram uma levantamento que chegou a duas estimativas. A mais conservadora afirmava serem 485 mil quilômetros quadrados de superfície. Na outra, o número foi de 682 mil quilômetros quadrados.
Encontro das águas dos rios Negro e Solimões, na AmazôniaDireito de imagemEDISON VEIGA/ BBC NEWS BRASIL
Image captionDowning realizou cálculos a partir de uma situação hipotética em que todos os rios do mundo pertenceriam a uma única rede fluvial de ramificação
Downing realizou cálculos a partir de uma situação hipotética em que todos os rios do mundo pertenceriam a uma única rede fluvial de ramificação. Então, um software de computador pôde fazer as contas a partir de uma escala entre largura e comprimento desse suposto rio gigante. Como modelo, a pesquisa utilizou o tronco principal do Rio Amazonas.
No ano seguinte, a equipe do químico ambiental Peter Raymond, professor de Ecossistemas Ecológicos da Universidade de Yale, publicou o único estudo a estimar a variabilidade espacial da superfície dos rios. Sua estimativa foi de uma área de 536 mil quilômetros quadrados.
"Ambos os estudos anteriores são limitados pela falta de observações diretas da superfície total dos rios, pelas incertezas estatísticas dos métodos aplicados e por conta da variabilidade regional da geometria hidráulica", aponta Allen.
No estudo publicado nesta quinta, por outro lado, foram utilizados dados de observação por satélite dos rios, com uma abordagem estatística capaz de produzir uma estimativa mais precisa da cobertura dos mesmos na superfície terrestre.
Rio da Prata, em Colônia do Sacramento, Uruguai - do outro lado, aArgentinaDireito de imagemMARIANA VEIGA/ BBC NEWS BRASIL
Image captionPesquisadores excluíram do estudo os meses com maior variabilidade positiva ou negativa do nível desses rios, principalmente no caso dos mais sujeitos a sazonalidade
"Construímos um banco de dados chamado Global River Widths from Landsat (GRWL), que é a primeira compilação global da geometria planificada do rio a uma descarga de frequência constante", diz Pavelsky. Para tanto, foi utilizado um banco de dados de 3.693 estações que medem variações de volumes de rios pelo mundo.
Com isto, os pesquisadores excluíram os meses com maior variabilidade positiva ou negativa do nível desses rios, principalmente no caso dos mais sujeitos à sazonalidade - e o estudo se deteve nas vazões médias.
"Adquirimos 7.376 imagens de satélite, capturadas durante esses meses da média. Aplicamos técnicas de processamento de imagens para classificar os rios e medir a localização e a largura", explica o pesquisador.
No total, o banco de dados acumulou mais de 58 milhões de medições, sendo 2,1 milhões de quilômetros lineares de rios com pelo menos 30 metros de largura em sua vazão média anual. Na conta também entraram 7,6 milhões de lagos, reservatório ou canais conectados à rede fluvial.
Para ter certeza da viabilidade do método, os pesquisadores validaram os dados do sistema realizando algumas medições in loco em rios americanos e canadenses.
"Como descobrimos que os dados são mais precisos quanto maior a largura dos rios, na criação do modelo estatístico do software consideramos apenas os dados colhidos em rios de largura superior a 90 metros, o que significa cerca de 3 pixels das imagens de satélite", afirma Pavelsky.

Sede

Ao compilarem os dados, os pesquisadores chegaram a uma conclusão alarmente: regiões mais desenvolvidas do globo, como os Estados Unidos e a Europa, são as que apresentam menor superfície fluvial disponível. "Isso pode ser em decorrência da retirada dessa água para uso, além de sua canalização", observa o cientista.
O efeito pode já ser grande no descontrole ambiental, justamente pela redução das possibilidades de trocas gasosas. Mas tais hipóteses ainda precisam ser validadas em estudos subsequentes.
Mapa de trecho do rio AmazonasDireito de imagemDIVULGAÇÃO/ REVISTA SCIENCE
Image captionImagem mostra como o software da pesquisa trabalha; esta imagem é o mapeamento de trecho do Rio Amazonas
Com a valorização de questões ambientais e uma maior consciência ecológica, a descoberta de novos rios deve aumentar pelo mundo. E, espera-se, a população pode forçar o poder público a promover o renascimento de muitos deles.
Em São Paulo, por exemplo, o Mapa Hidrográfico do Município mostra que existem, oficialmente reconhecidos pela Prefeitura, 287 cursos d'água. Mas estimativas do geógrafo Luiz de Campos Júnior e do urbanista José Bueno, que com o projeto Rios e Ruas fazem expedições a nascentes desde 2010, são de que essa malha hidrográfica seja pelo menos o dobro.

sexta-feira, 29 de junho de 2018

Brasileiros avançam na compreensão da supercondutividade

Com informações da Agência Fapesp 



Brasileiros avançam na compreensão da supercondutividade
Além de cabos supercondutores para transmissão de energia, há grande expectativa sobre os chips supercondutores.[Imagem: Sander Münster, Kunstkosmos]









Temperaturas dos supercondutores
Descoberto acidentalmente há mais de um século, o fenômeno da supercondutividade continua a prometer uma revolução tecnológica.
Foi em 1911, ao estudar o comportamento do metal mercúrio quando resfriado à temperatura de 4 K (-269 °C), que o físico holandês Heike Kamerlingh Onnes (1853-1926) observou, pela primeira vez, a propriedade que alguns materiais possuem de conduzir a corrente elétrica sem resistência nem perdas, nas vizinhanças do zero absoluto.
Na década de 1980, o interesse pelo assunto se renovou quando se obteve experimentalmente a supercondutividade em temperaturas relativamente mais altas, da ordem de 90 K (-183 °C). Esse número tem sido superado de forma consistente: Em 2015, uma equipe alemã apresentou um supercondutor "quente" que trabalha a -70 °C.
Transição de Mott
Mas o que realmente motiva esse campo de pesquisas é a busca pela realização da supercondutividade a temperatura ambiente.
É nesse contexto que se insere um estudo realizado por físicos da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em Rio Claro (SP), em colaboração com a Universidade Paris Sul, na França.
"Em diversos materiais, a fase supercondutora se manifesta na proximidade da chamada 'fase isolante de Mott' [Nevill Francis Mott (1905-1996)]. A transição metal-isolante de Mott é uma mudança abrupta na condutividade elétrica que ocorre a uma dada temperatura quando a repulsão de Coulomb entre os elétrons se torna comparável à energia cinética dos elétrons livres.
"Quando a repulsão de Coulomb passa a ser relevante, os elétrons, antes itinerantes, se tornam localizados, minimizando assim a energia total do sistema. Essa localização eletrônica constitui a 'fase isolante de Mott'. Em alguns casos, um processo ainda mais exótico acontece. Devido às interações entre elétrons ocupando sítios vizinhos da rede, os elétrons se rearranjam na rede de maneira não homogênea. Ocorre, então, a chamada 'fase de ordenamento de carga'. Nosso estudo tratou desse tipo de fenômeno," explicou o professor Valdeci Pereira de Souza, coordenador da pesquisa.
Quando ocorre a fase de ordenamento de carga, a distribuição não homogênea das cargas, por vezes acompanhada de uma distorção da rede cristalina, faz com que o material passe a exibir uma polarização elétrica e, consequentemente, um comportamento ferroelétrico. É a chamada "fase ferroelétrica de Mott-Hubbard" [John Hubbard (1931-1980)].
Sais de Fabre
Para explorar experimentalmente essas fases exóticas, os pesquisadores da Unesp trabalharam com os chamados "sais de Fabre", materiais formados a partir de uma molécula orgânica, a TMTTF (tetrametiltetrathiafulvaleno), que apresenta uma configuração simétrica, com uma ligação dupla de carbono no centro e dois radicais metil de cada lado. O material foi estudado em um criostato, que permite alcançar um ponto frio e magnético, com temperatura de 1,4 Kelvin e campo de 12 Teslas.
"Com tal ferramenta experimental, nos propusemos não apenas a caracterizar materiais, embora isso seja importante, mas a investigar propriedades fundamentais da matéria, que se manifestam em condições extremas.
"Os sais de Fabre apresentam diagramas de fase extremamente ricos para quem empreende esse tipo de pesquisa. Os referidos sistemas moleculares já haviam sido explorados por meio de ressonância magnética nuclear, espectroscopia de infravermelho e outras técnicas. O que fizemos essencialmente foi medir sua constante dielétrica no regime de baixas frequências," disse Mariano.
Vale lembrar que a constante dielétrica varia de material para material e, embora seja uma grandeza macroscópica, nos diz quão polarizável um material pode ser.
"Tendo em vista que os sais de Fabre são materiais altamente anisotrópicos, ou seja, com propriedades de transporte que dependem expressivamente da direção cristalográfica, quando o ordenamento de carga ocorre, temos a polarização elétrica de Mott-Hubbard ao longo da pilha de moléculas [TMTTF] que formam o material. Tal polarização é expressiva e já havia sido reportada na literatura em 2001.
"Em nosso novo trabalho, medimos pela primeira vez a contribuição iônica para a constante dielétrica nestes materiais. Verificamos que, à medida que se reduz a temperatura, a contribuição iônica também diminui dando lugar à fase de Mott-Hubbard. Esta foi uma observação nova, sem registro na literatura científica, uma contribuição genuinamente nossa," finalizou Mariano.


Bibliografia:

Probing the ionic dielectric constant contribution in the ferroelectric phase of the Fabre salts
Mariano de Souza, Lucas Squillante, Cesar Sônego, Paulo Menegasso, Pascale Foury-Leylekian, Jean-Paul Pouget
Physical Review B
DOI: 10.1103/PhysRevB.97.045122
https://arxiv.org/pdf/1801.00626.pdf

E-derme dá sensação de toque e dor a mão biônica

Redação do Site Inovação Tecnológica



E-derme dá sensação de toque e dor a mão biônica
A e-derme usa um modelo neuromórfico para traduzir os sinais eletrônicos em estímulos nervosos. [Imagem: Luke E. Osborn et al. - 10.1126/scirobotics.aat3818]
Pele eletrônica
Engenheiros biomédicos criaram uma nova geração de pele eletrônica capaz de restaurar um senso de toque verdadeiro em pacientes que perderam membros e usam próteses.
"Depois de muitos anos, eu senti minha mão, como se uma concha vazia tivesse sido enchida com vida novamente," disse o testador anônimo que serviu como voluntário da equipe da Universidade Johns Hopkins, nos EUA.
Feita de tecido e borracha e incorporada com sensores para imitar as terminações nervosas, a e-derme - uma derme eletrônica - recria não apenas a sensação de toque, mas também estímulos sensoriais, como a dor, e retransmite os impulsos de volta aos nervos periféricos.
A inspiração na biologia humana significa que a pele eletrônica permite que o usuário sinta um espectro contínuo de percepções táteis, desde o toque leve até estímulos nocivos ou dolorosos.
"Nós fabricamos um sensor que vai além das pontas dos dedos de uma mão protética e age como sua própria pele. Ele foi inspirado no que acontece na biologia humana, com receptores para toque e para dor.
"Isso é interessante e novo porque agora nós podemos pegar uma mão protética que já está à venda no mercado e dotá-la de uma e-derme que pode dizer ao usuário se ele ou ela está pegando algo que é redondo ou se tem extremidades pontiagudas," disse o pesquisador Luke Osborn.
E-derme dá sensação de toque e dor a mão biônica
Diversos tipos de sensores - por enquanto apenas nas pontas dos dedos - são usados para imitar as terminações sensoriais naturais. [Imagem: Luke E. Osborn et al. - 10.1126/scirobotics.aat3818]
Sensores de toque e dor
Para que a e-derme codifique sensações eletronicamente, da mesma forma que os receptores na pele, a equipe criou um "modelo neuromórfico" que imita os receptores de toque e dor do sistema nervoso humano. Rastreando a atividade do cérebro através de eletroencefalografia, ou EEG, a equipe comprovou que o voluntário estava mesmo percebendo essas sensações em sua mão biônica.
A equipe conectou a e-derme ao voluntário usando um método não invasivo, conhecido como estimulação nervosa transcutânea, ou TENS. Em uma tarefa de detecção de dor, o voluntário experimentou uma reação reflexa natural à dor ao tocar um objeto pontudo, dor que não foi sentida ao tocar objetos redondos, por exemplo.
A e-derme ainda não é sensível à temperatura - neste teste inicial, a equipe focou na detecção da curvatura do objeto (para percepção do toque e da forma) e nitidez (para percepção da dor).
Além de ajudar amputados a recuperarem a sensação, essa tecnologia poderá ser usada para tornar os sistemas robóticos mais humanos e para dar sensibilidade às luvas e trajes espaciais dos astronautas.

Bibliografia:

Prosthesis with neuromorphic multilayered e-dermis perceives touch and pain
Luke E. Osborn, Andrei Dragomir, Joseph L. Betthauser, Christopher L. Hunt, Harrison H. Nguyen, Rahul R. Kaliki, Nitish V. Thakor
Science Robotics
Vol.: 3, Issue 19, eaat3818
DOI: 10.1126/scirobotics.aat3818

Descoberto novo tipo de fotossíntese - com importância na terra e no espaço

Redação do Site Inovação Tecnológica



Descoberto novo tipo de fotossíntese - com importância na terra e no espaço
Colônia de células onde as diferentes cores representam a fotossíntese dirigida pela clorofila-a (magenta) e pela clorofila-f (amarelo).[Imagem: Dennis Nuernberg]









Tecnologias agrícolas e espaciais
Uma equipe de biólogos de quatro países acaba de fazer uma descoberta inesperada: um novo tipo de fotossíntese, até agora desconhecido pelos cientistas.
A grande maioria da vida na Terra aproveita a parte vermelha da luz solar no processo de fotossíntese. O novo mecanismo usa uma faixa do espectro que não é visível ao olho humano: a luz infravermelha próxima.
O mecanismo foi detectado em uma ampla gama de cianobactérias (algas verde-azuladas) que comumente crescem em áreas sombreadas. E, como LEDs infravermelhos estão largamente disponíveis - eles são usados em controles remotos, por exemplo - a equipe já verificou que a fotossíntese na faixa do infravermelho próximo ocorre normalmente dentro de um armário escuro "iluminado" apenas com esses LEDs.
O impacto da descoberta vai além da compreensão básica de um fenômeno fundamental que ocorre nas plantas.
O efeito mais direto deverá ser na criação de novas tecnologias agrícolas, permitindo desenvolver culturas mais eficientes que tirem proveito dos comprimentos de onda mais longos da luz, e na criação de novos tipos de biorreatores para produção de químicos e combustíveis.
Mas haverá efeitos com um alcance bem maior, por exemplo, ampliando a forma como procuramos por vida alienígena em outros planetas e luas.
Fotossíntese além do limite vermelho
O tipo de fotossíntese padrão e quase universal usa o pigmento verde, conhecido como clorofila-a, tanto para coletar a luz quanto para usar sua energia para produzir compostos bioquímicos e oxigênio. O modo como a clorofila-a absorve a luz significa que apenas a energia da luz vermelha pode ser usada para a fotossíntese.
Como a clorofila-a está presente em todas as plantas, algas e cianobactérias que conhecemos, os cientistas acreditavam que a energia da luz vermelha estabelecia o "limite vermelho" para a fotossíntese - isto é, a quantidade mínima de energia necessária para fazer a química que produz oxigênio.
Descoberto novo tipo de fotossíntese - com importância na terra e no espaço
Células artificiais com fotossíntese também prometem abrir novos caminhos tecnológicos. [Imagem: Disease Biophysics Group/Harvard University]
No entanto, quando algumas cianobactérias são cultivadas sob luz infravermelha, os sistemas padrão contendo clorofila-a são desativados e diferentes sistemas contendo um tipo diferente de clorofila, a clorofila-f, assumem o controle.
Até agora acreditava-se que a clorofila-f apenas coletasse a luz. Dennis Nürnberg e seus colegas descobriram que não é assim, que a clorofila-f desempenha o papel fundamental na fotossíntese sob condições sombreadas, usando luz infravermelha de baixa energia para fazer a química complexa - esta é a fotossíntese "além do limite vermelho".
A fotossíntese baseada em clorofila-f representa um terceiro tipo de fotossíntese que é largamente disseminada, disseram os pesquisadores. Contudo, ele é usado apenas em condições sombreadas ricas em infravermelho; em condições normais de iluminação, a forma padrão vermelha de fotossíntese é usada pelos mesmos organismos e plantas.
"A nova forma de fotossíntese nos fez repensar o que pensávamos ser possível. Isto também muda a forma como entendemos os principais eventos no coração da fotossíntese padrão. Esse é o tipo de coisa que muda os livros didáticos," disse o professor Bill Rutherford, do Imperial College de Londres.
Descoberto novo tipo de fotossíntese - com importância na terra e no espaço
Outra área de interesse é a chamada biofotovoltaica, que promete células solares mais verdes. [Imagem: University of Cambridge]
Agricultura e astrobiologia
Estes novos dados deverão ser úteis para pesquisadores que tentam projetar culturas para realizar uma fotossíntese mais eficiente usando uma gama maior de luz. O modo como as cianobactérias estudadas se protegem de danos causados por variações no brilho da luz pode ajudar os pesquisadores a fazer melhoramentos nas culturas, afirmou a equipe.
O limite vermelho também é usado em astrobiologia para avaliar se alguma forma de vida complexa pode ter evoluído em planetas em outros sistemas solares - e isso agora terá que mudar.

Bibliografia:

Photochemistry beyond the red-limit in chlorophyll f-containing photosystems
Dennis J. Nürnberg, Jennifer Morton, Stefano Santabarbara, Alison Telfer, Pierre Joliot, Laura A. Antonaru, Alexander V. Ruban, Tanai Cardona, Elmars Krausz, Alain Boussac, Andrea Fantuzzi, A. William Rutherford
Science
Vol.: 360, Issue 6394, pp. 1210-1213
DOI: 10.1126/science.aar8313

Química computacional descobre material superduro

Redação do Site Inovação Tecnológica 



Química computacional descobre material superduro
Estrutura cristalina do novo material, que pode ser sintetizado a temperatura ambiente. [Imagem: Alexander G. Kvashnin et al. - 10.1021/acs.jpclett.8b01262]









Diamante e pobedit
Químicos da Rússia e da China descobriram um novo material superduro que promete desbancar o material usado há quase um século em ferramentas de corte, usinagem, perfuração de poços de petróleo e várias outras aplicações.
O boreto de tungstênio (WB5) que eles descobriram supera o amplamente usado "pobedit", um material compósito de carboneto de tungstênio e cobalto misturado com diamantes artificiais.
As substâncias superduras têm uma ampla gama de aplicações, abrangendo a perfuração de poços, a construção de máquinas, a usinagem de metais, a cirurgia e muitos outros.
O material mais duro conhecido, o diamante, é um luxo inacessível em muitas dessas aplicações, e seu concorrente distante, o pobedit, tem reinado sem desafiantes há pelo menos 80 anos - pobedit é um termo russo para "vencedor, insuperável".
WB5
A composição quase imbatível do pobedit não resistiu ao ataque de simuladores computacionais, que usam algoritmos evolucionários para prever como moléculas podem se rearranjar em materiais nunca antes sintetizados de forma a obter as características desejadas.
Alexander Kvashnin e seus colegas usaram o algoritmo evolutivo USPEX para prever a composição do novo material, o WB5 (tungstênio e boro), que pode ser sintetizado em pressão ambiente e bate o pobedit nos dois parâmetros mais essenciais - dureza (50% maior) e tenacidade à fratura (20% menor).
"O sistema de tungstênio-boro tem sido objeto de uma série de estudos experimentais e teóricos, e é surpreendente que esse composto não tenha sido descoberto até agora," disse Kvashnin.
Química computacional descobre material superduro
O algoritmo USPEX é usado por milhares de pesquisadores ao redor do mundo. [Imagem: Uspex/Oganov Lab]
USPEX
USPEX é uma sigla em inglês para "Preditor Universal de Estruturas: Xtalografia Evolucionária" - na verdade é uma sigla um tanto forçada, já que "uspekh" em russo significa "sucesso" - devido à alta taxa de sucesso e muitos resultados úteis produzidos por este método.
Esse simulador foi criado no laboratório do professor Artem Oganov, do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, em 2004, e deve seu sucesso à sua capacidade de resolver o problema central da química dos cristais, levando a uma grande capacidade de previsão da estrutura cristalina dos materiais.
Colocado à disposição da comunidade científica, esse simulador hoje é usado por mais de 4.000 pesquisadores em todo o mundo.

Bibliografia:

New Tungsten Borides, Their Stability and Outstanding Mechanical Properties
Alexander G. Kvashnin, Hayk A. Zakaryan, Changming Zhao, Yifeng Duan, Yulia A. Kvashnina, Congwei Xie, Huafeng Dong, Artem R. Oganov
Journal of Physical Chemistry Letters
Vol.: 9, pp 3470-3477
DOI: 10.1021/acs.jpclett.8b01262