Veja como a Química pode ser divertida!

Átomos artificiais começam a iluminar a computação quântica.

Ressonância de fluorescência

Um efeito quântico denominado ressonância de fluorescência, que resulta da interação da luz com a matéria, é promissor tanto para as pesquisas de computação óptica quando para a computação quântica.

A ressonância de fluorescência ocorre quando um feixe de luz com uma energia que corresponde à energia de ressonância de um átomo é absorvido pelo átomo e, em seguida, reemitida em direções aleatórias.

Isto permite "acoplar" dois fótons, ou partículas de luz, em um fenômeno chamado entrelaçamento quântico, uma das rotas mais promissoras para a fabricação dos sonhados computadores quânticos.

Antes disso, porém, os cientistas precisam conseguir replicar a ressonância de fluorescência em laboratório. Até hoje, os esforços que utilizavam átomos artificiais feitos de circuitos supercondutores vinham sendo infrutíferos.

Átomos artificiais

Agora, a ressonância de fluorescência foi finalmente obtida com um único átomo artificial. O feito foi alcançado por uma equipe de cientistas japoneses, ingleses e russos.

O grande desafio é que esse efeito quântico nos átomos é muito pequeno para ser útil em aplicações práticas porque a interação dos fótons e dos átomos é muito fraca, devido ao seu pequeno tamanho, de acordo com Jaw-Shen Tsai, do Laboratório Riken, no Japão, que liderou a equipe de pesquisa.

Para contornar esse problema, os cientistas criaram átomos artificiais sobre chips de computador, onde a interação entre a luz e o átomo artificial pode ser otimizada.

"Com um dispositivo de estado sólido como o nosso, feito de circuitos supercondutores, o acoplamento pode ser muito mais forte," disse Tsai.

Guia de ondas

Tentativas anteriores de pesquisadores para observar a fluorescência ressonante em átomos artificiais resultaram em baixa eficiência, cerca de 12%, devido à fraca reemissão da luz absorvida por esses átomos.

Para melhorar o processo de reemissão, os pesquisadores utilizaram um guia de ondas unidimensional acoplado ao átomo artificial. Isto resultou em uma reemissão eficiente de luz pelo átomo artificial porque, no guia de ondas unidimensional, a luz é canalizada em apenas duas direções.

Tsai e seus colegas demonstraram que cerca de 94% da luz que entra na frequência de ressonância do circuito supercondutor foi absorvida e reemitida.

Computação com luz

Com esta forte interação entre a luz incidente e o átomo artificial, uma série de aplicações potenciais são agora possíveis.

"Há toda uma série de experiências que se pode fazer, por exemplo, rumo à computação quântica baseada em fótons," diz Tsai.

A absorção de um fóton por um átomo artificial, por exemplo, poderia ser usada para controlar a propagação de um segundo fóton ao longo do guia de ondas, devido à natureza não-linear da interação da luz com o átomo artificial.

Bibliografia:

Resonance Fluorescence of a Single Artificial Atom
Astafiev, O., Zagoskin, A.M., Abdumalikov, A.A., Pashkin, Yu.A., Yamamoto, T., Inomata, K., Nakamura, Y., Tsai, J.S.
Science
Vol.: 327. no. 5967, pp. 840 - 843
DOI: 10.1126/science.1181918

Passe Livre Estudantil

Após encontrar irregularidades no uso do Passe Livre, a corregedoria do DF decide mudar a lei. Muitos estudantes transferem o cartão para empregadas e outros utilizam até R$ 2 mil por mês. A idéia agora é liberar o beneficio para quem realmente precisa.

Nos últimos meses, foram inúmeros problemas encontrados pelos estudantes nas horas de recarregar o cartão, onde geralmente a Fácil alega não ter mais dinheiro para repassar. Porém o GDF já gastou quase R$ 26 milhões com o Passe Livre e pela estimativa de gasto inicial, a despesa não deveria ter passado dos R$ 18 milhões.

Para tentar minimizar o problema, o GDF iria repassar R$ 6 milhões da Secretaria de Obras para tentar cobrir o rombo na Fácil, mas os deputados não aprovaram o remanejamento. Wagner Canhedo Filho, dono da Fácil e também das empresas de transporte público VIPLAN e PLANETA, alegou na Câmara Legislativa que são necessário R$ 19 milhões por mês e que faz o relatório quinzenalmente. Mas, de acordo com o governo, até hoje não foi feita nenhuma prestação de contas detalhada ao DFTrans. E a Corregedoria tem tido dificuldade, inclusive, em ter acesso ao banco de dados da Fácil para fazer a auditoria na empresa.

E como de costume, os estudantes continuam sem o Passe Livre, devido a incompetência do governo e da empresa terceirizada contrata para repassar o passe aos alunos, a FÁCIL (que só trás dificuldade).

Saiba mais do manifesto ocorrido no dia 20 de maio, quinta-feira passada, onde estudante foi contido por um policial à paisana com uma arma, sendo que esse alegou que o manifestante estava com uma pedra na mão.

http://dftv.globo.com/Jornalismo/DFTV/0,,MUL1594928-10040,00-POLICIAL+QUE+APONTOU+ARMA+PARA+ESTUDANTE+PODE+SER+EXPULSO+DA+PM.html

Outros sites:

http://vidasemcatracas.blogspot.com/

Processador molecular supera supercomputadores

Processador molecular

Pesquisadores japoneses fizeram uma demonstração experimental de uma computação quântica que mostra que uma única molécula pode efetuar cálculos várias vezes mais rapidamente do que qualquer computador atual.

Embora outros cientistas já houvessem demonstrado que uma molécula pode substituir um transístor, agora a molécula funcionou como o processador inteiro, superando por uma larga margem os mais modernos processadores.

Computação molecular

Em um artigo publicado no exemplar de Maio da conceituada Physical Review Letters, uma das mais importantes revistas científicas do mundo, os pesquisadores descrevem uma prova de conceito de computação molecular realizada com uma única molécula de iodo.

"As funções de onda de sistemas eletricamente neutros podem ser usados como portadoras de informação capazes de substituir as cargas elétricas reais dos atuais chips de silício," diz o Dr. Kenji Ohmori, da Universidade de Tohoku, que liderou uma equipe de várias instituições do Japão.

O cálculo realizado envolveu a solução de uma transformada discreta de Fourier, um algoritmo muito utilizado em computação, particularmente útil para analisar certos tipos de sinais.

"Nós demonstramos experimentalmente uma nova porta lógica baseada na evolução temporal de uma função de onda," dizem os cientistas.

O cálculo das transformadas de Fourier, com quatro e oito elementos, "rodou" na molécula utilizando tanto dados arbitrários quanto dados reais inseridos por uma fonte de laser pulsado.

Pouco prático

Embora a computação molecular tenha se mostrado extraordinariamente rápida, o aparato necessário para manipular a molécula é complexo, delicado e difícil de operar.

Além disso, os cientistas ainda não sabem exatamente como um processador molecular constituído por uma única molécula - ou, ainda mais complicado, por várias delas - poderia ser conectado com os periféricos necessários para construir um computador prático.

Infelizmente, moléculas não vêm com portas USB, onde se possam plugar teclados e monitores. Inserir os dados e recolher os resultados exige, além de um grande aparato de laboratório, o trabalho exaustivo de vários pesquisadores.

Esforços promissores

Ainda assim, o Dr. Ian Walmsley, da Universidade de Oxford, que não participou da pesquisa, acredita que os resultados são promissores. Ele deu sua opinião ao comentar a pesquisa, na própria revista.

Para ele, a velocidade de cálculo obtida com a molécula de iodo é tão alta que pode valer a pena dedicar esforços para encontrar formas mais práticas e simples de operar esses "processadores moleculares."

Recentemente, um outro grupo de pesquisadores criou um "compilador" para computadores moleculares, um atalho importante no longo caminho que a computação molecular terá para passar da teoria à prática.

Bibliografia:

Ultrafast Fourier Transform with a Femtosecond-Laser-Driven Molecule Kouichi Hosaka, Hiroyuki Shimada, Hisashi Chiba, Hiroyuki Katsuki, Yoshiaki Teranishi, Yukiyoshi Ohtsuki, and Kenji Ohmori
Physical Review Letters
May 3
Vol.: 104, 180501 (2010)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.180501

Cientistas fazem foto 3D da camada de valência de uma molécula

Nuvem de valência

Como todo estudante do ensino médio sabe, a química entre os átomos e as moléculas é fortemente determinada pela sua camada externa de elétrons, a chamada camada de valência.

O que poucos deles sabem é que as camadas dos elétrons são melhor representadas por nuvens de elétrons, e não por elétrons-partículas, como mostrado no conhecido modelo de Bohr, no qual um átomo é desenhado como se fosse um sistema solar, com os elétrons girando em órbitas bem definidas ao redor do núcleo.

Imagem 3D da camada de valência

Agora, uma equipe de cientistas japoneses desenvolveu uma técnica que é capaz de detectar a forma tridimensional e a dinâmica de uma nuvem de elétrons - mais especificamente, da camada de valência de uma molécula.

"A forma de uma nuvem de elétrons está no cerne das interações intermoleculares que levam a todas as maravilhas da química," comenta Toshinori Suzuki, do Instituto Riken, que liderou a equipe que reuniu cientistas de três instituições do Japão.

Medir a dinâmica de uma nuvem de elétrons é difícil porque as moléculas nos gases e nos líquidos sempre se movimentam aleatoriamente, o que torna difícil tirar uma foto instantânea do movimento médio de um grande número de moléculas.

Entretanto, a excitação do óxido nítrico (NO) por um feixe de laser polarizado consegue alinhar as moléculas ao longo de um eixo, permitindo a medição precisa de sua nuvem eletrônica externa, justamente a mais interessante para os químicos.

Nuvem de elétrons

Para detectar a forma da nuvem eletrônica externa de uma molécula de NO, alinhadas pelo primeiro pulso de laser, Suzuki e seus colegas liberaram os elétrons da última camada usando um segundo pulso de laser.

Eles então aplicaram um campo elétrico para acelerar e projetar a nuvem de elétrons que se expandia em uma tela fluorescente, onde ela pode ser visualizada como uma representação direta da distribuição eletrônica original.

Os pesquisadores então usaram algoritmos de computador, semelhantes aos utilizados na tomografia computadorizada, para construir uma imagem tridimensional da nuvem de elétrons a partir da representação bidimensional criada na tela fluorescente.

Eliminando os borramentos

Segundo Suzuki, princípios fundamentais da mecânica quântica limitam o grau em que as moléculas podem ser alinhadas pelo pulso de laser. Isto significa que a imagem tridimensional resultante é sempre um tanto borrada. Remover esta indefinição na imagem final foi, segundo ele, a parte mais difícil do processo.

Para gerar uma imagem ainda mais precisa, os cientistas analisaram como a imagem tridimensional muda quando as moléculas saem do alinhamento. Ao corrigir estes efeitos de desalinhamento eles conseguiram melhorar ainda mais a nitidez da imagem.

Danos ao DNA

O algoritmo desenvolvido pela equipe é capaz de visualizar a nuvem eletrônica externa de uma molécula em repouso, mas o desafio agora é mapear as rápidas mudanças que ocorrem durante as reações químicas.

"A molécula de NO foi apenas um teste," explica Suzuki. "Nosso alvo principal são as moléculas mais complexas e suas reações químicas em resposta à incidência de luz de cores diferentes."

A visão de futuro dos pesquisadores é utilizar a técnica para estudar o mecanismo de danos ao DNA induzidos pela radiação, a partir de observações em tempo real dos movimentos dos elétrons em suas moléculas constituintes.

Bibliografia:

Molecular Frame Image Restoration and Partial Wave Analysis of Photoionization Dynamics of NO by Time-Energy Mapping of Photoelectron Angular Distribution
Ying Tang, Yoshi-Ichi Suzuki, Takuya Horio, Toshinori Suzuki
Physical Review Letters
Vol.: 104, 073002 (2010)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.073002