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notícia Transístor magnético pode economizar 5% do orçamento mundial de energia
elias.girardi postou um tópico em Notícias
Renderização dos dois materiais, grafeno (cinza) e óxido de cromo (azul), que coletivamente permitiram fabricar um novo tipo de transístor. As setas vermelha e verde representam o spin, a propriedade dos elétrons relacionada ao magnetismo que pode ser lida como 1 ou 0. [Imagem: Keke He et al. - 10.1002/adma.202105023] Da eletrônica para a spintrônica A tecnologia quis que uma das maiores invenções do século 20, o transístor, também se tornasse a menor delas, hoje medindo pouco mais do que algumas dezenas de átomos. O problema é que utilizamos esses componentes semicondutores aos bilhões em cada aparelho, o que faz com que, no cômputo geral, eles se tornem responsáveis por uma fatia enorme - e crescente - do consumo mundial de energia. Assim, uma solução técnica para cortar 5% desse consumo energético pode representar mais do que a energia gerada por países inteiros. E esta é justamente a inovação apresentada por Keke He e seus colegas da Universidade de Nebraska, nos EUA. A equipe criou um transístor spintrônico que não apenas consome uma fração da energia usada pelos transistores atuais, como também pode reduzir o número de transistores necessários para armazenar certos dados em até 75%. Segundo a equipe, se apenas esta tecnologia - sem nenhum melhoramento adicional nos demais componentes e circuitos - vier a ser adotada em larga escala, ela pode reduzir o consumo de energia total dos equipamentos eletrônicos em 5%. Transístor magnético Os transistores de silício atuais têm três terminais: Dois deles, chamados de emissor e coletor, servem como pontos inicial e final para os elétrons que fluem pelo componente. Acima desse canal fica o outro terminal, a base. A aplicação de uma tensão entre o coletor e a base determina se a corrente elétrica flui com baixa ou alta resistência, levando a um acúmulo ou ausência de cargas elétricas, que codificam um 1 ou um 0, respectivamente. Isso significa que essas memórias dependem de um fornecimento constante de energia apenas para manter esses estados binários. Então, em vez de depender da carga do elétron, a equipe voltou-se para o spin, uma propriedade dos elétrons relacionada ao seu magnetismo, que se convenciona descrever como apontando para cima ou para baixo, igualmente fazendo as vezes de 1 ou 0. E, como o estado é mantido magneticamente, não há necessidade de um suprimento contínuo de energia. Tem havido progressos contínuos nesse campo, conhecido como spintrônica, mas a equipe obteve um avanço mesclando o conhecido grafeno com óxido de cromo, um material que é magnetoelétrico, ou seja, os spins dos átomos em sua superfície podem ser invertidos de cima para baixo, e vice-versa, aplicando-se uma pequena tensão temporária. E, como o grafeno tem-se mostrado mais difícil de usar na prática do que se esperava, é possível usar o óxido de cromo com outros materiais bidimensionais, cujo estágio de desenvolvimento já está mais avançado. "Agora que funcionou, a diversão começa, porque todo mundo vai ter seu próprio material 2D favorito, e eles vão experimentá-lo," disse o professor Peter Dowben, coordenador da pesquisa. "Alguns deles funcionarão muito, muito melhor, e outros não. Mas agora que você sabe que funciona, vale a pena investir em outros materiais mais sofisticados que possam funcionar. Agora todos podem entrar no jogo, descobrindo como tornar o transístor realmente bom e competitivo e, de fato, superar o silício." Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=transistor-magnetico-economizar-5-orcamento-mundial-energia&id=010110220419#.Yl6erdrMIps
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notícia Qual o mais forte campo magnético se pode criar na Terra?
elias.girardi postou um tópico em Notícias
Ilustração da implosão de microtubo, que poderá criar na Terra campos magnéticos só encontrados em estrelas de nêutrons e buracos negros. [Imagem: M. Murakami] Recordes de magnetismo Os campos magnéticos são usados por todos os lados, com aplicações práticas que vão das campainhas de casa a trens maglev. Desde as descobertas de Nikola Tesla no século 19, físicos e engenheiros têm-se esforçado para produzir campos magnéticos ultrafortes em laboratório para estudos fundamentais e para diversas aplicações, mas, no geral, a força magnética com as quais lidamos ainda é relativamente fraca. O geomagnetismo natural da Terra, por exemplo, fica entre 0,3 e 0,5 gauss (G), enquanto um aparelho de tomografia magnética usado em hospitais tem cerca de 1 tesla (1 tesla = 104 G). Já os reatores de fusão nuclear e os trens maglev do futuro exigirão campos magnéticos na ordem dos kiloteslas (1.000 teslas, ou 107 G). A propósito, o recorde mundial de campo magnético já produzido na Terra chegou a 1.200 teslas, ou seja, na casa dos kiloteslas (kT). O problema é que, com a tecnologia atual, produzir campos magnéticos maiores exige equipamentos tão grandes e tanta energia que não seria prático tentar produzi-los, nem mesmo para experimentos. Mas talvez não precisemos ficar limitados a esta escala inferior do magnetismo. O princípio lembra o da luz torcida, só que, em vez de fótons, envolve partículas de altíssima energia. [Imagem: Masakatsu Murakami et al. - 10.1038/s41598-020-73581-4] Megateslas Masakatsu Murakami e colegas da Universidade de Osaka, no Japão, acabam de descobrir um novo mecanismo, que eles batizaram de "implosão de microtubo", que pode gerar campos magnéticos da ordem dos milhões de teslas, ou megateslas (1 MT = 1010G). Isso não é apenas três ordens de magnitude maior do que o que já foi alcançado em laboratório, como também alcança uma escala que se acredita existir apenas em corpos celestes incomuns, como nas estrelas de nêutrons e nos buracos negros. A proposta consiste em disparar pulsos de laser ultraintensos em direção a um minúsculo tubo de plástico, com apenas um décimo da espessura de um fio de cabelo humano. Com a energia do laser, os elétrons do microtubo atingirão níveis de energia que os levarão a temperaturas de dezenas de bilhões de graus quase instantaneamente. Esses elétrons quentes, junto com íons frios, irão se expandir na cavidade do microtubo em velocidades próximas à velocidade da luz. Se o microtubo estiver sujeito a um campo magnético inicial, da ordem dos kT, isso fará com que as partículas carregadas implodindo sejam torcidas infinitesimalmente devido à força de Lorenz - essa força é resultado da superposição da força elétrica das partículas e da força magnética do campo magnético externo, que a equipe chama de "campo semente". O resultado é um fluxo cilíndrico de partículas com correntes sem precedentes, na casa dos 1015 amperes/cm2 no eixo do microtubo. Essa corrente, consequentemente, gera campos magnéticos ultra-altos, na ordem dos megateslas. Serão campos magnéticos bastante fugazes, mas o suficiente para viabilizar pesquisas fundamentais pioneiras em várias áreas, incluindo ciência dos materiais, eletrodinâmica quântica e astrofísica. Tudo foi demonstrado em simulações de partículas feitas em computador, mas Murakami e seus colegas já confirmaram que a tecnologia de laser atual é suficiente para gerar os campos magnéticos MT, que eles esperam demonstrar na prática em pouco tempo. Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=qual-mais-forte-campo-magnetico-se-criar-terra&id=010115201007#.X33UVtZKgdU
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