Vídeo em nanoescala mostra átomos de hidrogênio e oxigênio formando água

Imagem: Vinayak Dravid/Northwestern University

Pela primeira vez, pesquisadores da Universidade Northwestern, nos EUA, conseguiram registrar átomos de hidrogênio e oxigênio formando bolhas de água, em um impressionante vídeo em nanoescala. O processo foi viabilizado pela presença do paládio, um metal raro, que catalisa a reação gasosa.

A formação da bolha de água, em tempo real, foi gravada com um microscópio eletrônico, apoiada por novas técnicas de análise, como detalha o estudo publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). 

“É um fenômeno conhecido, mas [a fusão do hidrogênio com o oxigênio, com apoio do catalisador paládio] nunca foi totalmente compreendido”, explica Yukun Liu, pesquisador da universidade e primeiro autor do estudo, em nota. Agora, é possível otimizar a reação, gerando possíveis fontes de água em áreas áridas. 

Como os átomos de hidrogênio e oxigênio se fundem?

Para analisar as moléculas de gás em tempo real e suas interações, os cientistas desenvolveram uma espécie de membrana vítrea ultrafina, capaz de reter moléculas de gás dentro de nanorreatores em formato de favo de mel. Assim, é possível visualizar o que ocorre a partir de uma perspectiva impressionante.

Durante a reação, os átomos “entram” no paládio. Em seguida, uma pequena bolha de água se forma na superfície do metal raro. “Acreditamos que pode ser a menor bolha já formada que foi vista diretamente”, aposta o cientista Liu. “Não é o que esperávamos. Felizmente, estávamos gravando, então pudemos provar para outras pessoas que não éramos loucos”, acrescenta.

Água em viagens espaciais

Para os pesquisadores, o processo poderá ser usado, no futuro, para a geração de água sob demanda em ambientes áridos, inclusive em outros planetas, viabilizando longas viagens espaciais. 

Em vídeo em nanoescala, cientistas capturam momento em que bolha de água é formada a partir da fusão do hidrogênio e do oxigênio, com apoio do paládio (Imagem: Vinayak Dravid/Northwestern University)

Na ficção, o personagem de Matt Damon, Mark Watney, no filme Perdido em Marte, recorre a uma ideia parecida. “Ele queimou combustível de foguete para extrair hidrogênio e, então, adicionou oxigênio. Nosso processo é análogo, exceto que ignoramos a necessidade de fogo e outras condições extremas. Nós simplesmente misturamos paládio e gases”, afirma Vinayak Dravid, pesquisador e autor sênior do estudo.

“O paládio pode ser caro, mas é reciclável”, lembra Liu. “Nosso processo não o consome. A única coisa consumida é gás, e o hidrogênio é o gás mais abundante no universo. Após a reação, podemos reutilizar a plataforma de paládio repetidamente”, finaliza o pesquisador sobre as novas possibilidades de geração de água.

Fonte primária: Universidade Northwestern  

Fonte: https://canaltech.com.br/ciencia/video-em-nanoescala-mostra-atomos-de-hidrogenio-e-oxigenio-formando-agua/

Estrutura da molécula de água é diferente do que aprendemos, diz estudo ☂🌊🌅

Imagem de https://www.tempo.com

Publicado recentemente na revista Nature Chemistry, um novo estudo está revolucionando a forma pela qual entendemos a estrutura da água na interface de soluções eletrolíticas simples. Segundo os autores, a distribuição de íons na interface ar/água é diferente da que a ensinada nos livros atuais.

Na Química tradicional, aprendemos que os íons maiores tendem a ser tensoativos, tomando como verdadeira a sua localização no topo da superfície da água, para induzir campos elétricos que determinam a estrutura interfacial da água. No novo estudo, os autores desafiam abertamente essa visão, usando técnicas de espectroscopia para obter medições mais sensíveis e seletivas.

Os pesquisadores realizaram simulações de dinâmica molecular para avaliar o funcionamento, taxa e rendimento das reações químicas. As duas técnicas mostraram "que os íons em soluções eletrolíticas típicas estão, de fato, localizados em uma região subterrânea".

Examinando a molécula de água com uma técnica mais sofisticada

Representações gráficas da polarização da água. Fonte:  Yair Litman et al. 

Para testar suas hipóteses, os autores se concentraram no ponto exato  onde o ar e a água se encontram  na solução eletrolítica (água salgada) para observar como as moléculas de água se comportam. Isso normalmente é feito com uma técnica de radiação laser conhecida como geração de soma vibracional de frequência (VSFG), que mede as vibrações moleculares.

Mas, como essa ferramenta não consegue medir se os sinais são positivos ou negativos, a equipe decidiu usar um modelo mais sofisticado chamado VSFG com detecção heteródina, que é capaz estudar diferentes soluções eletrolíticas. Com o auxílio de modelos computacionais avançados, os autores então simularam interfaces em cenários distintos.

Ao combinar os resultados, eles perceberam que tanto os cátions (íons positivos) quanto os ânions (íons negativos) são reduzidos na interface água/ar. Isso significa que cátions e ânions de eletrólitos simples orientam as moléculas de água tanto para cima quanto para baixo, o que subverte os livros didáticos, que mostram a formação de uma dupla camada elétrica orientando as moléculas em só uma direção.

Quais as implicações da nova visão das moléculas de água?

O novo estudo diz que a superfície da água não tem íons. Fonte:  Getty Images 

A mudança fundamental introduzida por este estudo foi descobrir que a superfície de uma solução eletrolítica simples é estratificada em camadas: uma superfície externa sem íons e outra subsuperficial ionizada, que determinam em conjunto a estrutura interfacial da água, que, no caso,  se refere à organização molecular da água perto dos íons dissolvidos.

Em comunicado, o primeiro autor, Yair Litman, da Universidade de Cambridge, explica que "a subsuperfície enriquecida com íons determina como a interface é organizado: no topo há algumas camadas de água pura, depois uma camada rica em íons e, finalmente, a parte principal, a solução salina".

Para o coautor Mischa Bonn, professor do Instituto Max Planck, a nova visão sobre as moléculas de água pode ser usada para "estudar interfaces sólido/líquido, que poderiam ter aplicações potenciais em baterias e armazenamento de energia".

Fonte https://www.tecmundo.com.br/ciencia/277084-estrutura-molecula-agua-diferente-aprendemos-diz-estudo.htm

"Comer bem, dormir e fazer exercício é mais eficaz que qualquer remédio anti-idade", diz Nobel de Química

Venki Ramakrishnan, que estuda a ciência do envelhecimento, ganhou o prêmio Nobel de Química em 2009

Envelhecer e morrer, isso acontece com todos nós e também causa medo a (quase) todo mundo.

Mas por que envelhecemos e morremos? É possível retardar a velhice ou mesmo alcançar a imortalidade?

Estas questões ocuparam grande parte da carreira do biólogo molecular indiano Venki Ramakrishnan, de 71 anos.

Em 2009, juntamente com Thomas A. Steitz e Ada E. Yonath, ele recebeu o Prêmio Nobel de Química pela sua investigação sobre ribossomos, a estrutura celular responsável pela produção de proteínas, que são as moléculas que tornam possível a vida de todos os organismos.

A BBC News Mundo, o serviço de notícias em espanhol da BBC, conversou com o cientista sobre essas questões, desde as reações químicas que causam a deterioração das células até as enormes implicações que vidas mais longas têm para a humanidade.

Ramakrishnan foi um dos convidados do Hay Festival Cartagena, que terminou neste 28 janeiro na Colômbia.

Veja um pouco da entrevista abaixo

BBC - O que é o envelhecimento? Em que consiste esse processo no ser humano?

Venki Ramakrishnan - Uma das principais causas do envelhecimento é o acúmulo de danos aos genes do nosso DNA.

A informação mais valiosa que os genes carregam é como produzir proteínas.

Em nível celular, as proteínas realizam milhares de reações químicas que tornam a vida possível. Eles dão forma e força ao nosso corpo, mas também permitem a comunicação entre as células.

Graças a elas temos nossos sentidos. E nosso sistema nervoso depende deles para transmitir sinais e armazenar nossa memória.

Nossos anticorpos são proteínas, e são elas que permitem à célula produzir as moléculas que necessita, incluindo gorduras, carboidratos, vitaminas, hormônios e os próprios genes.

Portanto, o envelhecimento tem muito a ver com a perda da capacidade do nosso corpo de regular a produção e destruição de proteínas nas células.

Podemos ver isso como um acúmulo de danos químicos nas nossas moléculas, células, tecidos e, finalmente, em todo o nosso corpo.

É um processo gradual, desde o momento em que nascemos. Antes mesmo já estamos envelhecendo, mas desde cedo não sentimos isso porque estamos crescendo, estamos nos desenvolvendo.

Depois, com o passar dos anos, os sintomas tornam-se mais evidentes e quando os sistemas críticos começam a falhar, o corpo não consegue funcionar como um todo unificado… E é isso que leva à morte.

O interessante da morte é que, quando morremos, a maior parte das nossas células ainda está viva — razão pela qual os nossos órgãos podem ser doados — mas já não são capazes de funcionar como um todo. Isso é a morte.

O DNA carrega as informações necessárias para produzir as proteínas que tornam a vida possível

BBC - No seu livro o senhor menciona que na biologia tudo é explicado à luz da evolução. Do ponto de vista evolutivo, por que envelhecemos e morremos?

Ramakrishnan - Porque a evolução não se preocupa conosco como indivíduos.

A evolução trata basicamente da capacidade de transmitir genes. E esses genes não residem no vácuo, residem num indivíduo.

Portanto, desde que você seja capaz de crescer, procriar e garantir que sua prole atinja a idade reprodutiva, a evolução não se importa com o que acontecerá a você, porque você já transmitiu seus genes.

É verdade que os nossos organismos poderiam investir mais esforços na prevenção do envelhecimento, ou em ter melhores mecanismos para se repararem, mas do ponto de vista evolutivo é mais eficiente garantir que cresçamos mais rapidamente e possamos reproduzir-nos para transmitir os nossos genes.

É um equilíbrio que varia em cada espécie.

Por exemplo, numa espécie que vive sob alto risco de ser comida por um predador, não faz sentido que o seu organismo evolua para viver muitos anos, porque é muito provável que seja comido a qualquer momento.

Nos mamíferos, as espécies maiores tendem a ter um ciclo de vida mais longo do que as menores.

Nisto, porém, há uma curiosa exceção: ratos e morcegos pesam quase o mesmo, mas os morcegos têm um ciclo de vida muito mais longo que os ratos.

Por quê? Porque eles podem voar; portanto, eles são menos vulneráveis ​​aos predadores.

Os mamíferos maiores tendem a viver mais do que os menores

BBC - Nos últimos 150 anos, a expectativa de vida humana duplicou. Um dos grandes debates entre os cientistas é se esta esperança de vida pode continuar a aumentar ou se já atingimos o limite de vida dos nossos organismos. Qual é a sua posição nesse debate?

Ramakrishnan - (...) Com o conhecimento atual, 120 anos é o tempo mais longo que poderíamos viver razoavelmente, e é improvável que vivamos além dessa idade.

O curioso é que, por exemplo, Tom Perls, cientista que estuda longevidade em Boston, nos EUA, observou que embora aumente o número de pessoas que chegam a 100 anos, o número de quem chega a 110 não aumenta.

A sua sensação é de que, depois dos 110 anos, enfrentamos limites biológicos naturais.

Sim, há pessoas que, graças a uma combinação de fatores genéticos e estilo de vida, vivem mais de 110 anos, mas esse número de pessoas não está aumentando.

Então, sim, parece que existe um limite natural.

Também foram feitos cálculos que mostram que, mesmo que conseguíssemos eliminar doenças como o câncer, apenas aumentaríamos a expectativa média de vida em alguns anos.

Agora, se conseguirmos de alguma forma tratar as causas do envelhecimento, talvez possamos ultrapassar esse limite, mas não tenho certeza de quão fácil seria e nem sei se é desejável. É algo em que temos de pensar, porque pode haver enormes consequências sociais.

Alguns otimistas dizem que já nasceu a primeira pessoa que viverá até aos 150 anos, mas penso que são otimistas demais, porque o envelhecimento é altamente multifatorial e não está claro se existirão algumas soluções definitivas que interrompam isso e nos mantenham saudáveis.

Alguns cientistas dizem que, depois dos 110 anos, enfrentamos limites biológicos naturais

para a continuação da vida

BBC - Outro grande debate é se a velhice é uma doença…

Ramakrishnan - O câncer, a demência, a inflamação, a artrose, as doenças cardíacas estão todos relacionados à idade, razão pela qual há quem afirme que a idade é a causa subjacente destas doenças e, portanto, o envelhecimento é uma doença.

Outros apontam que o envelhecimento é algo que acontece com todos nós. Então, como pode algo inevitável e universal ser chamado de doença?

A OMS declarou recentemente sua posição de que o envelhecimento não é uma doença.

O que existe é muita pressão para que o envelhecimento seja considerado uma doença porque há muito dinheiro investido em pesquisas relacionadas a isso.

Para fazer estudos clínicos e obter aprovação das autoridades é necessária a existência de uma doença.

BBC - Em que áreas você acha que veremos maiores progressos nos tratamentos antienvelhecimento nos próximos anos?

Ramakrishnan - Como diz a piada atribuída ao jogador de beisebol Yogi Berra: “É difícil fazer previsões, especialmente sobre o futuro”.

Não tenho certeza de quão avançados eles são, mas existem várias abordagens que tentam retardar o envelhecimento.

Por exemplo, os pesquisadores descobriram que restringir calorias muitas vezes ajuda a retardar o envelhecimento, com a ressalva de que, entre os mais jovens, isso pode causar problemas.

Então, a busca é por criar um medicamento que tenha efeito semelhante à restrição calórica.

Eu digo brincando que é como se você pudesse comer um bolo com sorvete sem se preocupar com as calorias, porque você toma um comprimido e pronto. É o que muitas pessoas gostariam.

Há muito interesse em um medicamento chamado rapamicina, que segue essa abordagem, mas em altas doses pode ser imunossupressor e causar sérios danos.

Outro campo interessante é a parabiose, na qual se transfunde sangue de um animal jovem para um mais velho.

O que acontece aí é que o animal que recebe o sangue fica rejuvenescido em vários aspectos, o que significa que existem fatores no sangue que são responsáveis ​​pelo envelhecimento, e há estudos para identificá-los.

Existe também uma abordagem relacionada à senescência, que é o estado em que as células param de funcionar normalmente e param de se dividir.

Com a idade, acumulamos mais células senescentes, e a inflamação que produzem como sinal de que algo não está bem é uma causa adicional do envelhecimento.

Então há pesquisadores se perguntando: é possível destruir seletivamente células senescentes? Há evidências de que, se isto for alcançado, alguns dos efeitos do envelhecimento podem ser revertidos.

E há uma área muito interessante da reprogramação celular, que consiste em levar uma célula ao seu estado inicial, revertendo as alterações que nela ocorreram.

É claro que esse processo é arriscado porque muitas vezes pode causar tumores cancerígenos.

Estamos longe de poder aplicá-lo em humanos, mas foram realizados experimentos em animais que mostram resultados promissores.

O risco de problemas cardíacos aumenta com a idade.

BBC - Além desses avanços, você também chamou a atenção para outras abordagens que parecem mais ficção científica e que ganham muita atenção midiática…

Ramakrishnan - Sim, há coisas que são completamente ficção científica neste momento.

Há pessoas que acreditam na criogenia, o que significa que quando alguém morre congela o corpo em nitrogênio líquido na esperança de que, não sabemos como, no futuro exista tecnologia para reanimá-lo.

Acho que por enquanto é apenas exagero. É uma forma de capitalizar o medo que as pessoas têm de morrer.

Além disso, acho que é um problema de primeiro mundo. Quem aposta na criogenia são pessoas com muito dinheiro, que podem comprar tudo, menos juventude.

Cresci na Índia e conheço muita gente da África. E ninguém nesses lugares pensa em criogenia.

No momento, a criogenia é uma técnica que pertence mais à ficção científica, diz Ramakrishnan

BBC - O medo do envelhecimento é generalizado. Por isso usamos Botox, tingimos os cabelos grisalhos, esse tipo de coisa... Você acha que os esforços para retardar o envelhecimento contribuem para que esse medo da velhice continue a crescer?

Ramakrishnan - Há muita pressão para não envelhecer, e essa pressão recai principalmente sobre as mulheres. É horrível.

Mas não creio que a pesquisa para retardar o envelhecimento alimente o medo da velhice. Pelo contrário, acredito que sejam resultado desse medo.

É um medo que tivemos durante grande parte da nossa história porque não temos conhecimentos suficientes da medicina.

BBC - Há muito esforço e muito dinheiro em ciência e tecnologia que visa retardar o envelhecimento, mas no seu livro você deixa claro que existem outras formas de se manter saudável que estão muito mais ao nosso alcance...

Ramakrishnan - Comer bem, dormir bem e fazer exercício são atualmente mais eficazes do que qualquer medicamento antienvelhecimento existente no mercado.

E não têm efeitos colaterais, além de terem uma base biológica sólida contra o envelhecimento.

O ser humano não evoluiu para comer em abundância, sobremesas e coisas assim.

Nossa espécie começou como caçadores e coletores. Comíamos esporadicamente, jejuávamos naturalmente e tínhamos a restrição calórica que mencionei antes.

Mas agora comemos mesmo quando não temos fome, e no Ocidente vemos um enorme aumento da obesidade.

Vamos falar sobre exercício. Hoje vivemos uma vida sedentária em relação aos nossos antepassados, que eram agricultores, caçadores, trabalhadores manuais.

E sobre o sono, muitas vezes subestimamos a sua importância, mas ele é extremamente valioso para os mecanismos de reparação do nosso corpo.

Colocar em prática essas dicas antigas nos ajuda a manter a massa muscular, regular a função mitocondrial, a pressão arterial, o estresse e a reduzir o risco de demência.

O problema é que nem sempre é fácil segui-los. Às vezes, as pessoas preferem apenas tomar uma pílula e viver suas vidas da maneira que desejam. Essa é a parte que temos que superar.

A taxa da população de idosos vem aumentando no mundo

BBC - Você gosta daquela frase popular que diz que não importa quantos anos você vive, mas sim a vida que você teve nesses anos?

Ramakrishnan - É uma frase muito bonita e concordo com ela. É disso que se trata, ter um propósito, tirar o máximo proveito da sua vida.

Há muitas evidências de que ter um propósito na vida reduz o risco de ataques cardíacos e declínio cognitivo.

Mas também é verdade que todos nós queremos instintivamente viver o máximo que pudermos, e isso cria um paradoxo, porque o que queremos como indivíduos não é necessariamente bom para a sociedade ou para o planeta.

E vemos isso no uso de energia, no aquecimento global, na perda de biodiversidade... Estamos tomando decisões individuais que são prejudiciais à sociedade como um todo e reverter isso requer um verdadeiro esforço consciente.

FONTE https://www.bbc.com/portuguese/articles/c3g0q0pd7n1o

O cientista que inventou uma técnica para aprender qualquer coisa 📑📒📜📚⏰⏳

A técnica virou assunto nas redes sociais, mas a vida de Feynman vai muito além dela! Conheça a história desse Nobel da Física

Foto: canva/Getty Images / Guia do Estudante

O físico Richard Feynman ( 1918-1988) foi o responsável pela técnica de 4 passos para aprender qualquer coisa, e essa informação você vai encontrar em muitos lugares. O que muita gente não sabe é que o cientista foi e fez muito mais durante sua vida - inclusive algumas coisas mais sombrias do que uma inocente técnica de estudo.

O Nobel de Física também foi um dos participantes do Projeto Manhattan - aquele mesmo do Oppenheimer, que trabalhou na criação da primeira bomba atômica. Conheça um pouco sobre a vida do cientista e sua influência no campo da Física neste texto. De quebra, é claro, conheça a técnica de Feynman para aprender qualquer coisa.

A Técnica Feynman

A Técnica Feynman é como uma receita de bolo que promete te fazer aprender o que quer que seja em pouco tempo. Mesmo tendo sido inventada há décadas, ela voltou a virar assunto nas redes sociais, e você pode tentar utilizá-la durante seu ano de estudos.

Olha só como funciona:

1. Divida o material que deseja lembrar e aprender em seções

Vamos imaginar que seu objetivo é aprender a escrever uma redação nota 1000 para o Enem. Não estude a redação como um todo, divida em pequenas seções como introdução, desenvolvimento, conclusão, o que é uma redação discursiva-argumentativa, como usar repertórios culturais, etc.

 2. Ensine a si mesmo

Depois de dividir o tópico do estudo em partes, explique cada parte separadamente para si mesmo, sem olhar no material de apoio. Feynman acreditava que a melhor maneira de aprender era sendo um professor. Você pode ensinar para você mesmo através da fala, ou escrevendo. Dica: escrever pode te ajudar no próximo passo.

3. Reveja ao material original

Depois de explicar para si mesmo cada um dos subtópicos, é hora de rever seu material original e checar se você cometeu algum erro na sua explicação. Se você escreveu sua explicação, pode fazer marcações corrigindo o que errou.

4. Simplifique suas anotações e use analogias

Agora que você revisou, é hora de simplificar o que aprendeu usando uma linguagem simples e analogias que façam sentido para você. Imagine que você queira se ensinar a escrever a conclusão de uma redação do Enem.

Um direcionamento geral seria:

"A conclusão de uma redação retoma a tese e apresenta uma proposta de intervenção".

Simplificando a linguagem dessa anotação, você poderia dizer:

"A conclusão precisa retomar o seu ponto de vista sobre o tema da redação e apresentar uma proposta para resolver o problema principal. É como se você fosse um prefeito ou governador que precisa solucionar um problema que atinge a população, quais ideias você proporia? E qual seria o caminho para colocá-las em prática?"

As analogias fazem com que o conteúdo seja mais facilmente absorvido pelo seu cérebro, principalmente quando associadas a elementos do seu dia a dia.

Bônus: Repita todo o processo 

A melhor maneira de ficar bom em algo é praticando. Isso vale para tirar uma nota boa na redação, ou para usar o método de Feynman.

Fonte: https://www.terra.com.br/noticias/educacao/o-cientista-que-inventou-uma-tecnica-para-aprender-qualquer-coisa,6a15bac33788b67f3b3554a5d6468edelgkkkyug.html

Os verdadeiros problemas da energia de fusão nuclear

imagem de http://gizmodo.uol.com.br/

A velha piada de que a fusão nuclear é e sempre será a energia do futuro talvez seja o maior problema da área.

A busca por gerar energia pelo mesmo processo das estrelas já resultou em inúmeras previsões deslumbradas que apontavam para uma revolução da energia limpa. As expectativas sempre foram exageradas e as inúmeras promessas não cumpridas fizeram com que a opinião pública desandasse.

Nosso cinismo pode parecer justificável, mas também é lamentável. Apesar da indiferença e das dificuldades de financiamento, os pesquisadores da área estão progredindo e futuramente devem resolver os imensos desafios técnicos envolvidas na produção dessa energia.

Eu (o responsável dessa matéria do UOL) visitei o Princeton Plasma Physics Laboratory para conhecer o recém aprimorado National Spherical Torus Experiment (NSTX-U), o reator tokamak esférico mais poderoso do mundo, que pesa 85 toneladas e tem formato de uma maçã oca. Ele utiliza partículas de alta energia para aquecer átomos de hidrogênio a 100 milhões de graus Celsius, temperatura maior do que o núcleo do Sol.

Para conter o plasma superaquecido e evitar que ele encoste nas paredes do reator, bobinas de cobre geram um campo magnético 20 mil vezes mais forte do que o da Terra. Tudo isso para que, em alguns segundos mágicos, núcleos atômicos colidam, passem pelo processo de fusão e então liberem energia.

Desafios

Esse experimento é apenas um passo de um longo caminho que pretende chegar a uma instalação de fusão que funcionaria constantemente, fornecendo energia para cidades inteiras.

É fácil perceber porque o campo da energia de fusão está sujeito a expectativas grandiosas — o projeto em si já soa épico. Porém, o que mais me impressionou na visita ao PPPL não foi a bruxaria científica que acontece dentro do reator, ou o centro de controle onde dezenas de cientistas (homens, brancos) trituram dados e rodam simulações em supercomputadores. Na verdade, foi o equilíbrio entre otimismo em relação ao futuro dessa energia e realismo a respeito dos grandes problemas de engenharia e física que precisam ser solucionados.

Técnicos inspecionando o centro da instalação do NSTX-U. Imagem: Elle Starkman/PPPL Office of Communications

“Quase parece boa demais para ser verdade, esta ideia de termos uma energia limpa e ilimitada. Mas a física nuclear diz que não é. Está provado que as reações de fusão são reais e podemos fazê-las”, conta Clayton Myers, físico especializado em plasmas que está trabalhando no NSTX-U.

Um dos primeiros desafios, que os físicos já tinham encontrado nos anos 1950 e 1960, é que os plasmas de fusão — massas flutuantes de prótons e elétrons nas quais os núcleos atômicos colidem e liberam energia — não gostam de ser controlados, eles querem se espalhar por todos os lugares. Porém, é preciso controlá-los em altas pressões e por tempo o suficiente para produzirmos mais energia do que fornecemos ao sistema.

Nosso sol controla o plasma com sua imensa gravidade, mas estamos na Terra. Então precisamos de ímãs poderosos ou lasers para evitar que o material encoste nas paredes do reator. E as margens para erro são minúsculas: uma pequena quantidade de plasma que escapar pode rachar a parede, estragando a máquina.

Evolução

O campo da física de plasmas floresceu a partir do desejo de obter energia das estrelas. Nas últimas décadas, o campo se expandiu para inúmeras direções, da astrofísica, até clima espacial e nanotecnologia.

Nosso conhecimento com os plasmas cresceu, assim como nossa habilidade de sustentar condições de fusão por mais de um segundo. No começo desse ano, um novo reator supercondutor de fusão nuclear da China conseguiu manter um plasma a 50 milhões de graus Celsius por um recorde de 102 segundos. O Wendelstein X-7 Stellarator, que foi ativado na Alemanha no ano passado, deve quebrar esse recorde e alcançar até 30 minutos.

O upgrade do NSTX-U é bem modesto, em comparação. O atual experimento pode manter um plasma cozinhando por cinco segundos, em vez de um. Mas isso, também, representa um marco importante.

“Fazer um plasma em fusão durar cinco segundos pode não parecer grande coisa, mas a física [do plasma] em cinco segundos é comparável com a física em seu estado estável”, disse Myers, se referindo às condições em que o plasma fica estável. O objetivo final é atingir um ponto de ignição, que conseguiria manter o processo funcionando por si só com um pequeno fornecimento de energia externa. Até agora, nenhum experimento conseguiu fazer isso.

O NSTX-U permitirá que os pesquisadores de Princeton preencham algumas lacunas entre o que se sabe da física de fusão do plasma hoje e o que será necessário para construir uma instalação piloto capaz de chegar a esse ponto de ignição e então gerar energia elétrica.

Para encontrar os melhores materiais de contenção do plasma, precisamos entender melhor o que acontece entre o plasma em fusão e as paredes dos reatores. Os pesquisadores estão estudando a possibilidade de substituir as paredes atuais (feitas de grafite de carbono) por uma “parede” de lítio líquido, que poderia reduzir a corrosão a longo prazo.

Mas além disso, o NSTX-U irá ajudar os físicos decidirem se o formato esférico do tokamak realmente vale a pena. A maioria dos reatores tokamak possuem proporções maiores e se parecem mais com uma rosquinha e menos com uma maçã oca. O formato incomum do NSTX-U permite que as bobinas magnéticas sejam utilizadas de forma mais eficiente.

“No longo prazo, queremos descobrir como otimizamos as configurações dessas máquinas,” conta Martin Greenwald, vice-diretor do Centro de Ciências de Plasmas e Fusão Nuclear do MIT. “Para isso, é preciso saber como a performance da máquina depende de coisas que você pode controlar, como o formato.”

Imagens internas do NSTX-U funcionando. Imagem: PPPL.

Otimismo sem exageros

Myers não gosta de estimar o quão longe estamos de comercializar a energia de fusão, e não podemos culpá-lo. Até porque, foram décadas de otimismo excessivo que mancharam a reputação da área e deram a percepção de que se trata apenas de um sonho — o que gerou sérias consequências para o financiamento de pesquisas.

Num grande golpe para o programa de fusão do MIT, o governo federal dos EUA recentemente retirou o financiamento para o Alcator C-Mod, um reator que produz um dos campos magnéticos mais fortes do mundo e que conseguiu atingir uma das maiores pressões de fusão do plasma. Muitos dos estudos esperados a partir do NSTX-U vão depender de financiamento federal, que de acordo com Myers chega “de ano em ano”.

Claro, precisamos gastar o dinheiro destinado à pesquisa com cuidado, e alguns dos programas de fusão nuclear já consumiram quantias assombrosas. Tomemos o ITER, um enorme reator de fusão em construção na França, como exemplo. Quando a colaboração internacional começou em 2005, o projeto estava orçado em US$ 5 bilhões e previsto para durar 10 anos. Depois de muitos reveses, o valor subiu para US$ 40 bilhões. E se tudo der certo, a instalação estará concluída apenas em 2030.

Enquanto o ITER parece estar destinado a inchar como um tumor que sugará todos os recursos de seu hospedeiro, o enxuto programa de fusão do MIT está mostrando o que pode ser feito com um pequeno orçamento. Uma equipe de estudantes de pós-graduação do MIT revelou o projeto ARC, um reator de fusão de baixo custo que usaria novos materiais supercondutores de alta temperatura para gerar a mesma quantidade de energia do ITER, em um equipamento bem menor.

Projeto de design do ARC, um reator nuclear compacto. Imagem: MIT ARC

“O desafio da fusão nuclear é encontrar um caminho técnico que seja economicamente atrativo e que possamos realizar no curto prazo”, disse Greenwald, acrescentando que o conceito do ARC já está sendo buscado pela Iniciativa de Energia do MIT. “Nossa visão é que, se a fusão fará diferença no aquecimento global, precisamos ser rápidos.”

“A fusão nuclear é realmente uma fonte definitiva de energia — e é a maneira que queremos fornecer energia no futuro”, disse Robert Rosner, físico especializado em plasmas da Universidade de Chicago e cofundador do Instituto de Política Energética da instituição. “Nesse meio tempo, a questão é o quanto queremos gastar agora. Se os financiamentos caírem a ponto de a próxima geração não se interessar pela área, estaremos fora desse negócio.”

FONTE: http://gizmodo.uol.com.br/problemas-fusao-nuclear/

Radiações... kkkkkkk

 

Apois... 💡💎💉⏳

 

Projeto quer transformar dióxido de carbono da atmosfera em fibras para construção 🏠🏪🏡🏰

Iniciativa se soma a outras que querem remover dióxido de carbono da atmosfera

(Imagem: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory and Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory/Reprodução)

O dióxido de carbono (CO₂) é um dos principais gases responsáveis pelas mudanças climáticas e pelo efeito estufa, e projetos estão ficando cada vez mais criativos na tentativa de retirá-lo da atmosfera. Um novo método foi proposto por cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven e da Universidade de Columbia: eles querem usar reações químicas para transformar o CO₂ em nanofibras de carbono.

Projetos para tratar o dióxido de carbono

Como lembrou o site New Atlas, um projeto deste ano conseguiu remover o CO₂ do ar usando um processo de fixação em bactérias vivas. Já outro, de 2023, criaram um concreto e madeira que conseguem absorver o gás. Um de 2022 queria criar a maior instalação do mundo para remoção de dióxido de carbono da atmosfera, no estado americano de Wyoming.

O projeto da vez vai usar reações eletroquímicas e termoquímicas em calor para converter o CO₂ em nanofibras de carbono, que podem ser usadas na construção, por exemplo.

Imagem: d.ee_angelo/Shutterstock

Como as fibras são feitas

• A conversão de CO₂ em fibras já aconteceu anteriormente, mas usou temperaturas que superaram os 1.000 °C. O estudo contornou a necessidade dessa quantidade de calor dividindo o processo em alguns estágios.
• A primeira etapa envolveu um eletrocatalisador de paládio baseado em carbono. Ele misturou o CO₂ com água (H₂O) e a submeteu a uma corrente elétrica, resultado em monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H₂).
• Na segunda etapa, eles transformaram o CO em nanofibras por meio de um termocatalisador com uma liga de ferro-cobalto, usando uma temperatura de 400 °C. Apesar de alto, essa é uma temperatura muito mais aceitável que os 1.000 °C usados anteriores.
• À medida que as nanofibras de carbono se formam, elas empurram o catalisador para longe da superfície, permitindo que o gás fosse recapturado e reutilizado para melhorar a eficiência.
• Segundo os pesquisadores, o hidrogênio formado também pode ser capturado e reaproveitado como combustível.

Crédito: Clare Louise Jackson – Shutterstock

Para que servem as fibras de dióxido de carbono

Para além de retirar o CO₂ da atmosfera e reduzir os efeitos das mudanças climáticas, os pesquisadores afirmam que as fibras formadas no processo são superfortes e podem ser usadas na construção.

Especificamente, elas podem integrar o concreto e se manter fixadas por pelo menos 50 anos — potencialmente mais.

FONTE https://olhardigital.com.br/2024/01/12/ciencia-e-espaco/projeto-quer-transformar-dioxido-de-carbono-da-atmosfera-em-fibras-para-construcao/

Cientistas criam primeiro semicondutor feito de grafeno 💻💺💠

O semicondutor de grafeno tem uma mobilidade 10 vezes maior do que o feito com silício, possibilitando maior velocidade

Imagem: Instituto de Tecnologia da Geórgia

Uma descoberta que pode revolucionar o setor de chips como conhecemos hoje. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos Estados Unidos, desenvolveram o primeiro semicondutor funcional feito de grafeno.

Uso do grafeno

Os semicondutores são materiais que conduzem a eletricidade em determinadas condições.

Eles são componentes fundamentais dos dispositivos eletrônicos, a matéria-prima dos chips usados em smartphones, inteligência artificial, veículos elétricos e em tantos outros produtos.

O objetivo dos pesquisadores era produzir um semicondutor de grafeno “compatível com os métodos tradicionais de processamento microeletrônico”.

Com a descoberta, os cientistas poderão agora substituir o silício, material mais usado no processo, mas que está chegando ao seu limite em função do avanço da velocidade da computação.

As informações são do The Wall Street Journal.

Nova tecnologia é 10 vezes mais rápida

A criação do primeiro semicondutor feito de grafeno acontece após décadas de pesquisas e aperfeiçoamento do material. O principal obstáculo era conseguir ligar e desligar o semicondutor ao expor ele à correntes elétricas.

As medições mostraram que o semicondutor de grafeno tem uma mobilidade 10 vezes maior do que o feito com silício, possibilitando uma maior velocidade em relação à tecnologia anterior.

"Agora temos um semicondutor de grafeno extremamente robusto com 10 vezes a mobilidade do silício e que também possui propriedades únicas não disponíveis no silício. É como conduzir numa estrada de gravilha ou numa autoestrada (…) É mais eficiente, não aquece tanto e permite velocidades mais altas."

Walter de Heer, professor de física do Instituto de Tecnologia da Geórgia

A equipe de pesquisadores produziu o único semicondutor bidimensional que possui todas as propriedades necessárias para ser usado na nanoeletrônica e cujas propriedades elétricas são muito superiores às de quaisquer outros semicondutores 2D atualmente em desenvolvimento.

Segundo os investigadores, o “grafeno epitaxial” pode causar uma mudança de paradigma no campo da eletrônica e permitir a criação de tecnologias completamente novas que aproveitem as suas propriedades únicas.

FONTE https://olhardigital.com.br/2024/01/12/ciencia-e-espaco/cientistas-criam-primeiro-semicondutor-feito-de-grafeno/

USP DISPONIBILIZA ONLINE MAIS DE 800 VIDEOAULAS GRATUITAS DE SEUS CURSOS

A Universidade de São Paulo lançou vídeos de aulas das mais diversas áreas.

imagem de http://br.blastingnews.com/educacao

A Universidade de São Paulo disponibilizou recentemente cerca de 800 videoaulas grátis de matérias dos cursos oferecidos pela instituição. Através do site intitulado 'e-Aulas da USP', os vídeos se dividem em três áreas de ensino: Exatas, Humanas e Biológicas.

Em cada área, há aulas gravadas de assuntos de diversos cursos que a universidade oferece. Na área de exatas, se destacam os cursos de Engenharia da Computação, Engenharia Elétrica e Astronomia. Já quanto a humanas, há aulas de Arquitetura, Direito, Administração, Filosofia, Letras e História. Em relação aos cursos de biológicas, estão presentes aulas dos cursos de Medicina, Odontologia, Enfermagem, entre outras.

Apesar da grande quantidade de aulas lançadas, não foram disponibilizadas de todos os cursos. Alguns que não possuem matérias na plataforma são: Engenharia Civil, Mecânica, Mecatrônica, Audiovisual, Jornalismo, Relações Internacionais, Fonoaudiologia, Nutrição e Psicologia.

A USP vem lançando muito material didático gratuitamente, como assuntos de Física explicados de forma simplificada. A Unicamp também lançou cursos e material didático online, assim como o Hospital Israelita Albert Einstein.

Os vídeos podem ser ótimos para quem procura conhecer o ensino da USP, principalmente para quem pretende disputar uma vaga no próximo vestibular da Fuvest.

A Universidade de São Paulo é uma das mais antigas e respeitadas instituições de ensino superior do país, possuindo reconhecimento internacional, ocupando o primeiro lugar no ranking das melhores universidades do Brasil.

Apesar das classes oferecidas serem de ensino superior, elas também podem ser úteis para vestibulandos, principalmente as aulas de cursos de licenciaturas. Estar atento a questões de sociologia e filosofia também é fundamental para os exames vestibulares/ENEM, para uso na redação.

É esperado que ao longo do tempo a plataforma lance mais videoaulas de outras carreiras da USP ainda não disponíveis no site.

Para acessar ao conteúdo, basta clicar no link 'e-Aulas da USP', ou na imagem abaixo,  lá poderá escolher entre as áreas e carreiras e acessar gratuitamente as classes disponíveis.

Imagem reprodução do portal

FONTES:
http://br.blastingnews.com/educacao/2016/03/usp-disponibiliza-online-mais-de-800-videoaulas-gratuitas-de-seus-cursos-00825115.html
http://eaulas.usp.br/portal/home