Camundongos que levitam
“Levitação magnética de gotas grandes de água e camundongos” é um os títulos e artigos científicos mais divertidos que já vi, junto com “Uma análise da força necessária para se arrastar ovelhas sobre superfícies” (este ganhou até um IgNobel). Neste estudo, publicado na revista científica Advances in Space Research é descrito um mecanismo para fazer gotas de água, e camundongos filhotes, levitar!
O aparato é capaz de gerar campos magnéticos fortíssimos (cerca de 17 tesla) dentro de um cilindro oco. Estes campos magnéticos conseguem gerar forças em alguns fluidos, como a água, que conseguem contrapor a força da gravidade. O pulo o gato foi conseguir manter uma parte de dentro do cilindro à temperatura ambiente, enquanto o campo magnético é gerado em fios a apenas alguns graus acima do zero absoluto. Por causa do campo magnético, a força de repulsão de certos líquidos dentro do cilindro chega a variar de duas gravidades à gravidade zero.
Nos primeiros experimentos, os pesquisadores adicionaram apenas gotículas de água, de alguns poucos milímetros, dentro o cilindro. As gotas começaram a flutuar e se juntar em uma gota maior na região de gravidade zero dentro do tubo. O sucesso do experimento, junto com o tamanho que a gota de água atingia, convenceu os cientistas a tentar algo mais radical: camundongos. A ideia é que a água contida dentro o corpo do animal geraria força o suficiente para levitá-lo.
Na imagem abaixo vocês podem ver um camundongo filhote, de uns 10 gramas, levitando com uma gaiola logo abaixo e, depois, sem a gaiola. De acordo com os cientistas, o camunongo ficou bastante desconfortável com a situação e acabava saindo da posição ideal. No entanto, após sedar o animal e repetir o experimento algumas vezes, o camunongo se aclimatou à situação, chegando até a se alimentar e hidratar durante as 4 horas em que ficou flutuando! O intenso campo magnético não fez mal à saúde do camundongo.
Este experimento demonstra uma forma de se fazer experimentos em microgravidade por longos períodos sem ter que colocar os objetos em órbita. Experimentos para se medir a perda da estrutura óssea na ausência da gravidade, por exemplo, poderiam ser feitos em solo, pelo menos com camundongos. Por enquanto o custo para se fazer um aparato para levitar um humano, ainda mais se for o Cardoso, é proibitivo.
Duvidou? Veja vídeos da técnica sendo utilizada em sapos e gafanhotos.
Origamis de DNA para fazer nano-circuitos
A indústria de semicondutores é impulsionada por avanços tecnológicos que a permite empacotar cada vez mais componentes em cada vez menos espaço. No entanto, a cada dia que passa, chegamos mais perto do temível dia no qual a lei de Moore se tornará inválida. Uma causa provável para este temível dia é incapacidade de se manipular certos componentes (na faixa de 20 nm para baixo) e posicioná-los corretamente nos circuitos.
A manipulação de nanotubos de carbono e nanofios de silício tem exigido a criação tecnologias curiosas para a sua manipulação. É o caso do origami de DNA.
Origamis de DNA utilizam uma fita de DNA dobrada pela ação de inúmeras fitas menores para criar estruturas bidimensionais como triângulos, círculos, estrelas e até smiles. Uma prova e conceito interessante foi a formação de uma caixa a partir desta tecnologia.
A partir desta tecnologia, um grupo de cientistas americanos desenvolveu uma técnica onde a posição dos origamis e DNA são marcadas em uma base de silício com um feixe de elétrons. Estas marcas, por serem carregadas negativamente, acabam atraindo íons de magnésio que prendem o DNA. O teste de conceito foi feito utilizando-se triângulos de DNA.
O origami de DNA, que tem e 100 a 150 nm, pode ser utilizado como base para posicionar nanoestruturas menores antes de fixá-las, permitindo a diminuição do tamanho dos semicondutores.
Obviamente, esta tecnologia ainda está nos primeiros testes e conceito e só será utilizada, se utilizada, daqui a alguns anos.
Kershner, R., Bozano, L., Micheel, C., Hung, A., Fornof, A., Cha, J., Rettner, C., Bersani, M., Frommer, J., Rothemund, P., & Wallraff, G. (2009). Placement and orientation of individual DNA shapes on lithographically patterned surfaces Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/nnano.2009.220
Como simular uma supernova explodindo
O Laboratório Nacional Argonne é um dos maiores e mais antigos laboratórios de pesquisa de engenharia dos Estados Unidos. Entre seus maiores avanços está a primeira reação nuclear em cadeia feita de forma controlada (ou seja, sem destruir a área de uma cidade), conseguida pelo time liderado por Enrico Fermi.
Atualmente, um dos focos de pesquisa do Laboratório é descobrir formas de acelerar a geração de imagens a partir de bancos de dados descomunais. Imagine, por exemplo, que cada pixel de uma simulação da explosão de uma supernova, necessidade milhares e milhares de cálculos para ser feita. Agora tente combinar o cálculo destes pontos combinados com a formação de apenas uma imagem. Parece pouco? Pois é, a ordem de grandeza é de quadrilhões de pontos.
Para acelerar o processo de vizualização dessa quantidade imensa de dados, os engenheiros eliminaram a necessidade de transferir esses dados entre a arquitetura responsável pela computação e a responsável pela vizualização: tudo é feito no mesmo local. Adicione à mistura um número insano de computações paralelas altamente otimizadas em um IBM Blue Gene de 557 teraflops, com mais de 160 mil núcleos de processamento simultâneos, e você tem as imagens impressionantes de uma supernova explodindo.
Para gerar estas imagens, o Blue Gene conta com uma das maiores unidades de processamento de imagens (GPU) do mundo, que totalizam 111 teraflops e mais de 3.2 TERAbytes de RAM. Alguns problemas estruturais envolvidos nas máquinas são o do suprimento de energia e, claro, o seu resfriamento.
Além da astronomia, as tecnologias geradas pelo Laboratório Nacional
Argonne têm aplicações em outras simulações para os Físicos, como a colisão de partículas ou movimentos de fluidos, e para as áreas médicas e biológicas ao gerar imagens de proteínas, vírus e órgãos humanos em velocidades inimagináveis. Girar apenas um grau uma destas imagens em um laptop, por exemplo, pode levar semanas – ou uma eternidade se for Windows Vista.
Fontes: Argonne National Laboratory e io9
