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Eletrônicos Solúvel

31.10.2013

A eletrônica, que está sendo desenvolvida pelo professor John A Rogers da Universidade de Illinois em Urban-Champaign em nome do Pentágono, será protegida contra intrusões externas. Decompõe-se na presença de água ou outro catalisador. Esses eletrônicos serão úteis no exército, medicina, indústria e muitas outras áreas.

John Rogers relata os últimos avanços no desenvolvimento de eletrônicos solúveis e acredita que em um ano ou dois, eletrônicos biodegradáveis serão testados em humanos. Atualmente, os cientistas já podem demonstrar um pequeno chip do tamanho de uma unha feito de silício, magnésio e seda, que é destruído em 1 minuto em contato com a água. Depois que as gotas de água atingem, o microcircuito começa a se enrolar em um tubo, após o qual os transistores e diodos são destruídos e os eletrônicos se transformam em lixo. Em 2 horas, o circuito integrado se dissolve completamente em um copo de água. No início do ano passado, eletrônicos solúvel foram implantados no corpo de um rato de teste. O implante localmente produziu calor suficiente para matar as bactérias que causam infecções pós-operatórias. Após 2 semanas, o implante eletrônico se dissolveu no corpo do camundongo sem efeitos colaterais óbvios para o animal.

Dois problemas impedem a criação de eletrônicos solúveis hoje: dissolução controlada e biocompatibilidade. No primeiro momento, tudo fica claro: não gostaria que a estação de rádio ou a unidade de controle da aeronave falhasse repentinamente durante a operação. Enquanto a água é usada para iniciar a destruição, ou seja, a eletrônica pode morrer pela perda de estanqueidade da caixa, pela ruptura da cápsula com água como resultado do choque do UAV no solo ou, por exemplo, por comando de rádio. A biocompatibilidade é alcançada usando substâncias como óxido de zinco ou magnésio, que são absorvidos em pequenas quantidades pelos tecidos do corpo sem consequências negativas. Protótipos de baterias biodegradáveis foram desenvolvidos de forma semelhante.

A nova eletrônica pode fazer uma pequena revolução no próprio conceito de uso de dispositivos eletrônicos. Por exemplo, vários sensores podem ser lançados no solo e no oceano sem medo de poluição ambiental. Na medicina, a eletrônica solúvel pode ser usada para monitorar a condição de um implante (prótese, órgão transplantado). Um chip solúvel pode não apenas detectar os primeiros sinais de rejeição, mas também, por exemplo, destruir bactérias usando aquecimento local. Depois de algum tempo, esse chip se dissolverá sem deixar vestígios.

A longo prazo, de acordo com Rogers, em 10 anos, a eletrônica solúvel se tornará comum. Vamos nos acostumar com o fato de que o smartphone pode ser jogado no vaso sanitário, onde se dissolverá completamente sem prejudicar o meio ambiente. Os exames médicos serão um chip implantável que fará leituras por vários dias e depois desaparecerá sozinho.

Na esfera militar, as mudanças serão ainda mais significativas: os robôs invadirão com segurança o território inimigo, os UAVs de reconhecimento voarão para o espaço aéreo de outros estados com mais frequência e as tecnologias de rede se tornarão ainda mais difundidas no campo de batalha.

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A memória magnetoresistiva de acesso aleatório (MRAM) é considerada a candidata mais adequada para a próxima geração de memória universal. No entanto, até recentemente, gerenciar o MRAM com eficiência era uma tarefa difícil. Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Chih-Huan Lai e pelo professor Xuu-Hau Ling conseguiu fazer um avanço revolucionário.

Atualmente, a memória dinâmica (DRAM) é usada principalmente como memória de acesso aleatório em dispositivos digitais, mas seu potencial em termos de redução de consumo de energia e aumento de densidade está próximo de se esgotar.

O trabalho da DRAM é baseado na propriedade do elétron - carga elétrica. No entanto, o elétron tem outra propriedade - spin. Os cientistas sugeriram que os spins podem ser usados para controlar as células MRAM. Ao adicionar uma camada de platina de apenas alguns nanômetros de espessura à célula, os pesquisadores conseguiram implementar um novo mecanismo de comutação de momentos magnéticos que não havia sido usado antes. Baseia-se no uso da corrente de spin. Devido às interações spin-órbita, a corrente elétrica primeiro controla o movimento coletivo dos spins do elétron. A corrente de spin então alterna de forma eficaz e precisa o momento magnético da célula.

As vantagens da MRAM incluem alta velocidade e tamanho de célula pequeno, bem como a capacidade de acesso aleatório e economia de estado na ausência de energia.

Os desenvolvimentos no campo da MRAM são realizados por grandes empresas como Samsung, Intel e TSMC. É possível que a produção em massa de MRAM de alta densidade comece este ano.

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