Espaçonave de grafeno pode ser impulsionada por luz

Com informações da New Scientist - 12/06/2015

A esponja, formada por folhas de grafeno, é grande demais para estar sendo movida apenas pela pressão dos fótons.[Imagem: Yingpeng Wu et al. - 10.1038/ncomms7141]

Empuxo da luz

Uma esponja de grafeno fabricada por cientistas chineses consegue transformar a luz em movimento, eventualmente formando a base de uma nave espacial que dispense o combustível dos foguetes tradicionais.

A estrutura plana e monoatômica do grafeno é muito forte e conduz eletricidade e calor muito bem.

A equipe do professor Yongsheng Chen, da Universidade de Nankai, queria investigar se arranjos maiores de carbono poderiam manter algumas dessas propriedades.

Para isso, eles misturaram milhares de pequenas folhas de grafeno para formar uma esponja de carbono puro.

Contudo, ao cortar a esponja de grafeno com um laser, eles notaram que a luz impulsionava o material para a frente. Lasers têm sido utilizados para empurrar e até puxar moléculas individuais e nanopartículas - os chamados raios tratores-, mas a esponja tinha vários centímetros de diâmetro, e deveria ser grande demais para se mover.

Para tirar a prova, a equipe colocou a esponja de grafeno sob vácuo e disparou lasers de diferentes comprimentos de onda e intensidades. A esponja não apenas se moveu linearmente, como foi levitada, vencendo a força da gravidade para subir até 40 centímetros.

O movimento foi obtido também com a luz solar concentrada e dirigida para a esponja com uma lente.

A esponja de grafeno foi levitada (a) e empurrada linearmente (b) por um laser e pela luz solar concentrada. [Imagem: Tengfei Zhang et al. (2015)]

Vela solar

A explicação para o movimento ainda é um enigma.

A equipe acredita que o grafeno absorve a energia dos fótons, acumulando uma carga de elétrons. Eventualmente essa carga atinge um limite crítico, e elétrons adicionais seriam liberados, empurrando a esponja na direção oposta.

De qualquer forma, o fato é que o material atua como uma vela solar, um conceito que vem sendo testado pelas principais agências espaciais do mundo, incluindo a NASA, ESA e JAXA.

As velas solares funcionam porque os fótons podem transferir momento para um objeto, empurrando-o para a frente. Embora o efeito seja muito pequeno, no vácuo do espaço ele é suficiente para mover uma nave espacial.

Ocorre que as forças medidas com a esponja de grafeno são grandes demais para serem geradas apenas pelos de fótons - a equipe também descartou a ideia de que o laser vaporizaria uma parte do grafeno, gerando o impulso ejetando átomos de carbono.

Motor espacial de grafeno

Por isso, a equipe acredita que a esponja de grafeno poderá ser usada para construir um sistema de propulsão paras naves espaciais movidas pela luz, mais eficiente do que as velas solares.

"Embora a força de propulsão ainda seja menor do que os foguetes químicos convencionais, ela já é várias ordens de grandeza maior do que a gerada pela pressão da luz," concluiu a equipe.

Bibliografia:

Macroscopic and direct light propulsion of bulk graphene material
Tengfei Zhang, Huicong Chang, Yingpeng Wu, Peishuang Xiao, Ningbo Yi, Yanhong Lu, Yanfeng Ma, Yi Huang, Kai Zhao, Xiao-Qing Yan, Zhi-Bo Liu, Jian-Guo Tian, Yongsheng Chen
arXiv
Vol.: 6, Article number: 6141
DOI: 10.1038/ncomms7141
http://arxiv.org/abs/1505.04254

Three-dimensionally bonded spongy graphene material with super compressive elasticity and near-zero Poisson’s ratio
Yingpeng Wu, Ningbo Yi, Lu Huang, Tengfei Zhang, Shaoli Fang, Huicong Chang, Na Li, Jiyoung Oh, Jae Ah Lee, Mikhail Kozlov, Alin C. Chipara, Humberto Terrones, Peishuang Xiao, Guankui Long, Yi Huang, Fan Zhang, Long Zhang, Xavier Lepró, Carter Haines, Márcio Dias Lima, Nestor Perea Lopez, Lakshmy P. Rajukumar, Ana L. Elias, Simin Feng, Seon Jeong Kim, N. T. Narayanan, Pulickel M. Ajayan, Mauricio Terrones, Ali Aliev, Pengfei Chu, Zhong Zhang, Ray H. Baughman, Yongsheng Chen
Nature Communications

O que Cristiane Morais Smith tem a ver com o Surfista Prateado?

Imagine que seja possível que telureto de mercurio na forma de robos nanometricos e magnetizados, no mesmo formato dos robos do desenho big hero. 

Mas bem menor, menor que uma célula, formando uma grade entre elas para amortecer qualquer impacto físico que possa prejudica-la, como um tombo ou um soco por exemplo.

Imagine então um componente eletronico que possa controlar todos os robos com sensores de pressão, temperatura, velocidade, massa, que pudesse se concentrar em qualquer parte do corpo, sem que o prejudique. Teriamos aí um super heroi bem parecido com o surfista prateado. 

Acredito que até o pensamento poderia vir com expansores de memória. A visão seria outra, poderiamos enxergar melhor, com infra-vermelho, raio-x, levitar organizando o fluxo eletro-magnético da estrutura, correção plástica e estética, metade homem, metade robo. E com o tempo os robos alojados nas células emitem ondas que desabilitam o genoma do envelhecimento. 

Parece que com telureto de mercúrio é possível sim, e aqui segue a reportágem:

Brasileira descobre material "além da nossa imaginação"

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2015

[Imagem: W. Beugeling et al. - 10.1038/ncomms7316]

Cálice sagrado dos materiais
Uma pesquisadora brasileira, atualmente professora da Universidade de Utrecht, na Holanda, está por trás daquela que pode ser uma das maiores descobertas recentes no campo da ciência dos materiais.

Cristiane Morais Smith e seus colegas projetaram um material que combina as propriedades eletrônicas excepcionais do grafeno com as exatas capacidades que faltam ao grafeno em temperatura ambiente e que poderiam permitir seu uso em uma nova geração de equipamentos eletrônicos.

"Se conseguirmos sintetizar esse 'cálice sagrado' dos materiais e ele apresentar as propriedades calculadas teoricamente, vai-se abrir um novo campo de pesquisas e aplicações muito além da nossa imaginação," disse Cristiane.

Melhor que grafeno

O grafeno, que já dispensa apresentações, é uma forma de carbono na qual os átomos são conectados em uma estrutura parecida com favos de mel.

Esse novo "cálice sagrado" dos materiais tem a mesma estrutura, mas é formado por nanocristais de mercúrio e telúrio - tecnicamente ele é um telurato de mercúrio.

Os cálculos da equipe mostram que esse material tem as propriedades eletrônicas do grafeno, mas é um semicondutor a temperatura ambiente, o que permite que ele seja usado como um transístor - justamente a grande dificuldade para que a tecnologia atual usufrua dos muitos benefícios do grafeno.

Mais do que isso, o novo material preenche todos os requisitos necessários para a spintrônica, que une processamento e memória no mesmo componente, porque ele apresenta o efeito chamado "Hall de spin" a temperatura ambiente. Esse efeito está sendo usado, em temperaturas ainda muito baixas, tanto em spintrônica, quanto em computação quântica. O grafeno não apresenta o efeito Hall de spin nem mesmo em temperaturas criogênicas.

A expectativa da equipe é que os experimentalistas agora consigam seguir sua receita e sintetizar o novo telurato de mercúrio para que suas propriedades possam ser aferidas na prática.

Bibliografia:

Topological states in multi-orbital ?HgTe honeycomb lattices

W. Beugeling, E. Kalesaki, C. Delerue, Y.-M. Niquet, D. Vanmaekelbergh, C. Morais Smith

Nature Communications

Vol.: 6, Article number: 6316

DOI: 10.1038/ncomms7316

Nave espacial com antigravidade usando um Motor Diametrico em V de magnetismo

Seria possível construir um motor de anti-gravidade usando um motor diametrico de electromagnetismo? É possível que sim.

Usando um imã na base do motor, e havendo amplificação da força electromagnética no motor diametrico em forma de V, é possível sim, que em determinada frequência, a força eletromagnética seja tão forte e oposta a terra que o motor começa a levitar, em direção oposta a gravidade cada vez mais rápido, conforme o motor acelera, muito parecido com um trem bala, mas sem freios que o mante-se no chão, ou não.

Isso sim seria um avanço enorme na jornada pelo espaço, terra e mar. Com aviões mais seguros, carros seguros, carros que não precisariam mais de estradas e sem mais barreiras espaciais, levitariam até sobre a superfície do mar, sem sequer sacudir ou balançar, numa viagem extremamente confortável. Ir de um lugar a outro lado do mundo nunca seria tão fácil, rápido e barato.

Não seria o fim dos carros, navios e aviões, mas com certeza eles progressivamente iriam virar raridade, já que nosso novo veículo nos traria um benefício muito maior. Seriam itens de colecionador.

Mas suas formas poderiam ser variadas, não necessariamente seria um disco voador, sem dispensa-los. Mas qualquer formato é possível, afinal é o motor que faz funcionar, a carcaça pode ser qualquer uma. Então nossos designs de automóveis não deixariam de existir.

O princípio do funcionamento parece ser esse, um motor em V de eletromagnéticos ligado a um imã na base, este com a força do motor começa a fazer seu papel. O combustível, caso funcione seria talvez uma bateria que desse a ignição pois o próprio motor voltaria a alimentar a bateria no caso dele funcionar.

Ao passo que a onda de electromagnetismo passa pelo encontro entre os círculos e o imã, provocaria uma intensidade de polarização, como uma onda forte passando por um ponto estreito, ela se intensifica, e isso refletiria no ponto mais externo do imã que é a base do motor.

Claro que este é um palpite, pois ainda não encontrei nada sobre o assunto, sequer acredito que testaram algo assim, mas sendo positivo não deverá demorar muito para podermos andar com motos ultra potentes como esta na imagem a seguir.

Vamos esperar e ver, quem sabe daqui a alguns anos estaremos visitando a lua no réveillon, para ver os fogos da terra.


Como funciona:

O motor-diametrico junto com pulsos de eletricidade fariam com que o imã concentre uma polaridade maior que o motor, que funciona numa espécie de pistão, com os polos se aproximando e afastando do imã. Esse movimento causa uma ddp que em determinado momento, causa um escape de gravidade entre o magnetismo do imã com a gravidade da terra, impulsionando o imã para o alto.

Mas tudo depende se um motor diametrico de magnetismo realmente funciona, se funcionar, a cada mudança de polo a ddp irá aumentar e o impulso será maior, fazendo com que o sistema de imã e motor suba mais do que desça.