quinta-feira, 25 de abril de 2024

Passo à frente

Físicos da Universidade de Sydney deram passo significativo no campo da microscopia óptica, desenvolvendo microscópio que não requer uso de super lentes, avanço, que terá aplicações em campos como medicina, arqueologia e tecnologia em geral e, desde quando o microbiologista holandês do século XVII, Van Leeuwenhoek, introduziu o primeiro microscópio, cientistas procuram modos de melhorar a potência dos dispositivos, no entanto, encontraram uma barreira física conhecida como limite de difração que impede a observação de objetos menores com metade do comprimento de onda da luz utilizada. Uma super lente é uma lente feita de materiais metamórficos que excede o limite de difração, embora eficaz em teoria, apresentam desafios como absorção de luz e distorção de imagem decorrente a proximidade do objeto examinado, daí, a equipe da Universidade de Sydney enfrentou o desafio da microscopia óptica de modo não convencional evitando utilização de super lentes, sendo uma das inovações a decisão de colocar a fonte de luz a distância considerável do objeto examinado, abordagem, que contrasta com técnicas convencionais que exigem que as super lentes estejam próximas do objeto e, ao fazer isso,  capturaram dados do objeto em alta e baixa resolução. Após a captura das imagens, a etapa seguinte é o pós-processamento do computador, aqui,  a mágica acontece, usando algoritmos especializados em que a equipe filtra dados de baixa resolução deixando apenas informações de alta qualidade, sendo que o processo de remoção é crucial para obter uma imagem final clara e detalhada, sendo que o método de manter a fonte de luz afastada do objeto tem vantagem de preservar a integridade dos dados de alta resolução e, nas técnicas anteriores, a proximidade da super lente ao objeto resultava na degradação da informação de alta resolução e, ao evitar esse problema, a equipe de Sydney conseguiu manter a qualidade da imagem. Os cientistas destacam que a técnica produz imagem “verdadeira” do objeto, amplificando seletivamente ondas de luz evanescentes ou desbotadas que normalmente se atenuam amplificadas para contribuir à alta resolução da imagem final e a utilização da frequência de terahertz, entre o espectro visível e as microondas,  útil para imagens biológicas como visualização de estruturas proteicas ou células cancerígenas, beneficiando áreas como Diagnóstico Médico melhorando visualização de estruturas celulares, Arqueologia e Ciências Forenses com Imagens detalhadas de artefatos e evidências e Ciência dos Materiais com avaliação não destrutiva da integridade do microchip.

No foco dos avanços, aparece projeto do MIT que aproveitaria 40% do calor do sol para produzir combustível de hidrogênio limpo, já que sistemas convencionais de produção de hidrogênio dependem de combustíveis fósseis, enquanto o novo sistema utiliza apenas energia solar em que 8 caixas são interligadas em 2 linhas e passam por uma área vermelha chamada “estação quente” e uma área azul chamada “estação fria”, enquanto uma seta vermelha aponta para fora das caixas identificada como “O2” e uma seta azul semelhante identificada como “H2”, sendo que a seta azul escura aponta para dentro rotulada como “H2O”. O estudo publicado no Solar Energy Journal, em que engenheiros apresentam o projeto conceitual de sistema que produz hidrogênio de modo eficiente denominado  “hidrogênio termoquímico solar” que aproveita calor do sol para dividir água e gerar hidrogênio, um combustível limpo que pode alimentar caminhões, navios e aviões de longa distância, sem emitir, no processo, gases efeito de estufa. O hidrogênio é  produzido via processos que envolvem gás natural e outros combustíveis fósseis, tornando o combustível verde fonte de energia “cinza” quando considerado desde o início da sua produção até utilização final, em contraste, o hidrogênio termoquímico solar, ou, STCH, oferece alternativa livre de emissões uma vez que depende da energia solar renovável para impulsionar a produção de hidrogênio, até agora, projetos existentes de STCH têm eficiência limitada, apenas 7% da luz solar que entra é usada para produzir hidrogênio e os resultados até agora têm sido de baixo rendimento e alto custo. Em passo na direção à produção de combustíveis solares, o MIT estima que o projeto aproveitará até 40% do calor do Sol para gerar mais hidrogênio e o aumento da eficiência reduzirá o custo do sistema, tornando o STCH opção escalável e acessível para descarbonizar a indústria dos transportes e semelhante a outros projetos, o sistema do MIT seria combinado com fonte existente de calor solar como usina solar concentrada, CSP, um conjunto circular de espelhos que coletam e refletem luz solar à torre receptora central, enquanto um sistema STCH absorve o calor do receptor e o direciona para dividir a água e produzir hidrogênio, processo diferente da eletrólise que utiliza eletricidade em vez de calor para dividir a água. Os pesquisadores realizaram simulações do projeto conceitual e descobriram que aumentaria a eficiência da produção de hidrogênio termoquímico solar, 7%, demonstrado em projetos anteriores, para 40% e, em 2024, a equipe construirá um protótipo do sistema que pretende testar em instalações de energia solar concentrada em laboratórios do Departamento de Energia, que financia o projeto.

Moral da Nota: artigo da Universidade de Oklahoma publicado na Geophysical Research Letters destaca extremos medidos registrados no projeto de campo da Dinâmica e Química da Estratosfera de Verão da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço, cujo foco é determinar a profundidade, a quantidade e frequência com que a água na estratosfera aumenta devido às tempestades. O aumento do vapor de água na estratosfera contribui para o aquecimento climático e pode contribuir à destruição do ozônio, sendo que a compreensão do aumento do vapor de água extratosférico auxilia na compreensão do sistema climático da Terra, cujas medições do ar impactado por tempestades e estratosfera têm sido esporádicas e incidentais em grande parte das últimas 5 décadas e, somente nos últimos anos, foram feitos esforços para mostrar ambientes para tais medições.  Pesquisadores do projeto no verão de 2021 e 2022, baseados em Salina, Kansas, em aeronaves de pesquisa de alta altitude ER-2 da NASA fizeram medições com a intenção de determinar os efeitos na estratosfera, sendo que as aeronaves foram equipadas com 12 instrumentos e as implantações resultaram em até 29 voos com dados de qualidade de pesquisa, voos, que quebraram recordes de medição da profundidade estratosférica de hidratação por convecção, sendo que as observações recolhidas demonstram que as tempestades de alto nível aumentam o vapor de água na estratosfera em níveis mais elevados que se entendia antes.