Sinais de WiFi permitem fazer fotos de objetos atrás das paredes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/09/2023 Tirando fotos usando WiFi Embora já tenham sido largamente explorados para detectar a movimentação de pessoas, os sinais de WiFi que permeiam todos os nossos ambientes também podem ser usados para fotografar objetos parados, e fazer isto com uma precisão e uma resolução muito boas. "O imageamento de paisagens estáticas com WiFi é consideravelmente desafiador devido à falta de movimento," explica a professora Yasamin Mostofi, da Universidade da Califórnia de Santa Barbara. "Adotamos então uma abordagem completamente diferente para resolver este problema desafiador, concentrando-nos em traçar as bordas dos objetos." A solução envolve a chamada Teoria Geométrica da Difração e seus correspondentes cones de Keller, que permitem traçar os contornos dos objetos - essa teoria da difração, formulada por Joseph Bishop Keller [1923-2016] em 1958, mostra como os raios que incidem sobre uma aresta difratam-se pelo espaço formando uma região cônica. "Quando uma determinada onda incide em um ponto na borda [de um objeto], emerge um cone de raios emitidos de acordo com a Teoria Geométrica da Difração de Keller, conhecido como cone de Keller," detalhou Mostofi. O que a equipe descobriu é que esta interação não se limita a arestas visivelmente afiadas, mas se aplica a um conjunto mais amplo de superfícies com curvaturas bem pequenas. Sinais de WiFi permitem fazer fotos de objetos atrás das paredes Os cones de Keller permitem inferir os contornos dos objetos, a partir dos quais suas imagens são construídas. [Imagem: Pallaprolu et al. - 10.1109/RadarConf2351548.2023.10149785] Leitura pelas bordas A descoberta da equipe permitiu que a técnica fosse usada, pela primeira vez, para visualizar e ler o alfabeto inglês através de paredes, usando apenas os sinais de WiFi, uma tarefa até agora considerada muito difícil devido aos detalhes complexos das letras. Mais especificamente, a equipe propôs um núcleo de projeção de imagem baseado em um cone Keller. Esse núcleo é implicitamente uma função das orientações das arestas, uma relação que é então usada para inferir a existência das arestas - e sua orientação, se elas existirem - através de testes de hipóteses sobre um pequeno conjunto de possíveis orientações das arestas. Em outras palavras, se o cálculo determinar a existência de uma aresta, a orientação da aresta que melhor corresponde ao cone de Keller é escolhida para um determinado ponto, que então será usado para compor a imagem. "As bordas dos objetos da vida real têm dependências locais," detalhou Anurag Pallaprolu, membro da equipe. "Assim, uma vez que encontramos os pontos da borda de alta confiança por meio do núcleo de imagem que propomos, propagamos suas informações para o restante dos pontos usando a propagação de informações bayesiana. Esta etapa pode ajudar ainda mais a melhorar a imagem, uma vez que algumas das bordas podem ser em uma região cega, ou podem ser dominadas por outras bordas que estão mais próximas dos transmissores." Sinais de WiFi permitem fazer fotos de objetos atrás das paredes Imagens geradas de outras letras. [Imagem: Pallaprolu et al. - 10.1109/RadarConf2351548.2023.10149785] WiFi lê através das paredes Nos experimentos de demonstração, a equipe usou três transmissores WiFi comuns. Os receptores WiFi, por sua vez, foram montados em um veículo de controle remoto que emula uma grade de receptores WiFi à medida que se move. O receptor mede a potência do sinal recebido, que é então utilizado para geração das imagens. A tecnologia foi extensivamente testada com vários experimentos em três áreas diferentes, incluindo cenários em que as imagens eram geradas através das paredes. A demonstração é bastante válida porque usou um cenário desafiador, com a geração de imagens do alfabeto, já que as letras apresentam detalhes muito complexos e variados. Finalmente, eles mostraram como sua abordagem permite usar o WiFi para visualizar objetos atrás de paredes, gerando imagens com detalhamento suficiente para que as letras posicionadas detrás dessas paredes fossem lidas. Além disso, eles também capturaram imagens de vários outros objetos, mostrando que podem capturar detalhes que antes não eram possíveis com WiFi. Bibliografia: Artigo: Analysis of Keller Cones for RF Imaging Autores: Anurag Pallaprolu, Belal Korany, Yasamin Mostofi Revista: Proceedings of th 2023 IEEE Radar Conference (RadarConf23) Vol.: 23319896 DOI: 10.1109/RadarConf2351548.2023.10149785 FONTEM https://www.inovacaotecnologica.com.br

Nanotecnologia faz tecelagem molecular

Nanotecnologia faz tecelagem molecular: Primeiro material a ser tecido em nível molecular mostra que nanocostura pode render bem mais que belas roupas.

Costurando em nível atômico

Químicos da Suécia e dos EUA conseguiram pela primeira vez tecer um material em nível molecular.

A tecelagem é a forma tradicional de fabricar tecidos, mas criar tramas de moléculas pode permitir a criação de compostos químicos muito interessantes.

A equipe teceu fios de moléculas orgânicas para formar um material tridimensional, usando o cobre como modelo.

Os íons de cobre podem ser adicionados e removidos sem alterar a estrutura como um todo. Além disso, a elasticidade do material pode ser alterada de forma reversível.

"A tecelagem em química é algo que se tem tentado há muito tempo na química, e é desconhecida na biologia," disse Omar Yaghi, dos Laboratórios Berkeley. "No entanto, encontramos uma maneira de tecer fios orgânicos que nos permite projetar e fabricar estruturas orgânicas complexas e grandes em duas e três dimensões."

Tecidos moleculares

A equipe afirma que a técnica de nanotecelagem também pode ser aplicada a nanopartículas ou polímeros, o que significa que esses materiais poderão ser fabricados na forma de películas finas para dispositivos eletrônicos.

A nanotecelagem permite múltiplas tramas (primeira linha) e construir nanotecidos em duas e três dimensões (linha central). Na linha inferior, imagem dos nanotecidos por microscopia eletrônica. [Imagem: Yuzhong Liu - 10.1126/science.aad4011]

O novo material resultante deste primeiro experimento de tecelagem molecular se enquadra na categoria dos COFs, sigla de Covalent Organic Frameworks, ouestruturas orgânicas covalentes.

"Nós levamos a arte da tecelagem para os níveis atômico e molecular, criando uma nova maneira poderosa de manipular a matéria com incrível precisão para atingir propriedades mecânicas únicas e valiosas," disse o professor Yaghi, que foi pioneiro na criação dos COFs e seus parentes próximos, os MOFS (Metal Organic Frameworks, ou estruturas metal-orgânicas).

COFs e MOFs

As COFs (estruturas orgânicas covalentes) e MOFs (estruturas metal-orgânicas) são cristais tridimensionais porosos com superfícies internas extraordinariamente grandes, que podem absorver e armazenar enormes quantidades de moléculas-alvo, que se encaixam e se distribuem em seus poros.

Estas estruturas são muito promissoras para inúmeras aplicações, incluindo osequestro de carbono e a redução do dióxido de carbono em monóxido de carbono, uma rota que permite essencialmente transformar o CO2 em uma ampla gama de produtos químicos, incluindo combustíveis, produtos farmacêuticos e plásticos.

• Hidrogênio e CO2 viram combustível líquido

Com a nova técnica, essas estruturas são tecidas para formar redes de grandes dimensões, cujas tramas são mantidas coesas por ligações químicas fortes.

Bibliografia:

Weaving of organic threads into a crystalline covalent organic framework
Yuzhong Liu, Yanhang Ma, Yingbo Zhao, Xixi Sun, Felipe Gándara, Hiroyasu Furukawa, Zheng Liu, Hanyu Zhu, Chenhui Zhu, Kazutomo Suenaga, Peter Oleynikov, Ahmad S. Alshammari, Xiang Zhang, Osamu Terasaki, Omar M. Yaghi
Science
Vol.: 351 ISSUE 6271 365-369
DOI: 10.1126/science.aad4011

Li-Fi: México torna-se pioneiro em internet por luz

Li-Fi: México torna-se pioneiro em internet por luz: É o primeiro país a colocar no mercado a tecnologia de conexão Li-Fi, que usa luz para substituir Wi-Fi.

Li-Fi

O México tornou-se o primeiro país a colocar no mercado a tecnologia de conexão Li-Fi, que promete substituir a Wi-Fi.

A tecnologia Li-Fi permite a transmissão de áudio, vídeo e internet até 100 vezes mais rápido, através da luz de LEDs e outras luminárias, ou seja, por meio de luz visível, substituindo as ondas de rádio do sistema Wi-Fi.

"Imagine ter internet através de cada luminária, evitando os problemas de velocidade e largura de banda saturadas porque todo mundo está conectado," disse Arturo Campos, responsável pelo lançamento do serviço, chamado LedCom, da empresa Sisoft.

Segundo ele, a taxa de transmissão do LiFi permitirá o aumento da velocidade da internet para até 10 gigabits por segundo em alguns casos, o equivalente ao download de um filme HD em apenas 30 segundos, embora a velocidade dependa da empresa fornecedora.

• Li-fi: transmissão de dados por luz alcança 10 Gbit/s

E uma já vislumbrada segunda geração da tecnologia poderá alcançar larguras de banda ainda maiores, assim que os lasers brancos consigam sair dos laboratórios.

Custos do Li-Fi

Para transmitir os sinais por luz, os chips Li-Fi da SiSoft foram projetados para captar os sinais do roteador e convertê-los em alterações no brilho emitido pelos LEDs. O receptor é conectado ao computador por uma porta USB.

A empresa anunciou uma capacidade de produção de 10.000 chips Li-Fi por mês.

Campos afirmou que serão colocados no mercado diferentes kits, que variam de cinco lâmpadas até a iluminação completa de uma casa ou escritório, garantindo a transmissão de dados para qualquer canto iluminado.

Os custos vão depender do tipo de luminária, sendo estimados entre 50 e 400 dólares (R$200 a R$1.600), incluindo o transmissor, receptor e a instalação. A estimativa é que as lâmpadas tenham um tempo de vida de dois anos.

Primeiro chip óptico reprogramável

Primeiro chip óptico reprogramável: O circuito integrado fotônico pode multiplicar por milhares de vezes a velocidade do processamento de sinais.

Circuito integrado óptico flexível

Quando construíram o primeiro chip fotônico multiuso, os pesquisadores anunciaram que aquele era um passo essencial rumo a um processador fotônico reprogramável, análogo aos atuais chips eletrônicos FPGA.

O objetivo agora foi alcançado, em escala de laboratório, por José Capmany, Ivana Gasulla e Daniel Pérez, da Universidade Politécnica de Valência, na Espanha.

"De forma similar à invenção dos FPGAs eletrônicos em 1985, a disponibilidade em grande escala de chips ópticos programáveis será um passo importante rumo ao processamento ultrarrápido de sinais de banda larga," comentou o professor Jianping Yao, da Universidade de Ottawa, no Canadá, em comentário publicado pela revista Nature a respeito do feito da equipe espanhola.

"Atualmente a velocidade do processamento digital de sinais é limitada pela velocidade de conversão analógico-para-digital (ADC). O chip ADC mais rápido do mundo [fabricado pela Texas Instruments] pode operar a 1 giga-amostra por segundo, o que corresponde a uma largura de banda de 500 MHz. Para um chip óptico programável em larga escala, a banda de processamento pode ser 1.000 vezes mais larga, centenas de GHz," completou Yao.

Esquema de cada unidade programável do circuito integrado fotônico. [Imagem: José Capmany et al. - 10.1038/nphoton.2015.254]

FPGA fotônicos

FPGA é a sigla de Field-Programmable Gate Array (arranjo de portas programável em campo), um tipo de circuito integrado fabricado para ser configurado pelo projetista após a fabricação - daí o termo "programável em campo" que compõe sua sigla.

A empresa pioneira na fabricação de circuitos integrados FPGA, a Altera, foi recentemente adquirida pela Intel por US$16,7 bilhões, o que mostra o valor e a importância futura dos circuitos integrados ópticos programáveis.

"Trata-se de um primeiro passo rumo a uma nova revolução no campo das telecomunicações. Em um futuro não muito distante, disporemos de circuitos integrados fotônicos genéricos, com uma configuração padrão e um núcleo universal, que poderão ser programados conforme necessário. Sendo um chip genérico, não será necessário modificar os processos de fabricação para cada aplicação," disse o professor Capmany.

Bibliografia:

Microwave photonics: The programmable processor
José Capmany, Ivana Gasulla, Daniel Pérez
Nature Photonics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2015.254

Controle de elétrons produz supercondutividade

Controle de elétrons produz supercondutividade: Eletricidade à parte, manipular elétrons individualmente é outra história - com tantas outras possibilidades de aplicações.

Controle de elétrons individuais

Físicos desenvolveram uma forma de usar campos elétricos e magnéticos externos para controlar elétrons de forma seletiva no interior de materiais com espessura atômica.

Embora toda a tecnologia moderna, dos motores e lâmpadas aos computadores, funcione com base na eletricidade, aproveitando o fluxo de elétrons, manipular elétrons individualmente é outra história - com tantas outras possibilidades de aplicações.

"Os elétrons não são só pequenos e rápidos, eles naturalmente se repelem devido à sua carga elétrica. Eles obedecem às estranhas leis da física quântica, tornando-se difícil controlar seu movimento diretamente," explica o físico brasileiro Antônio Hélio de Castro Neto, atualmente na Universidade Nacional de Cingapura.

Dopagem química

Hoje, para controlar o comportamento dos elétrons, os materiais semicondutores necessitam de uma dopagem química, onde pequenas quantidades de outro material são incorporadas para liberar ou para absorver elétrons, criando uma mudança na concentração de elétrons que pode ser usada para dirigir correntes elétricas - é como se "gotas" de elétrons fossem usadas para controlar "rios" de elétrons.

Ocorre que a dopagem química tem limitações quando não se trata mais de lidar com rios, ou mesmo enxurradas de elétrons, mas apenas com alguns deles, como é necessário nas pesquisas de supercondutores, computação quântica ou mesmo em experimentos de física fundamental.

Isso porque a dopagem gera mudanças químicas irreversíveis no material que está sendo estudado. Além dos átomos dopantes perturbarem a ordem natural do material original - sua estrutura cristalina -, eles geralmente mascaram importantes estados eletrônicos do material puro.

Hoje já se sabe, por exemplo, que até mesmo a adição de um único átomo a outro material pode mudar dramaticamente suas propriedades, o que tem sido visto como uma grande oportunidade de abertura de novas fronteiras tecnológicas.

O experimento chamou a atenção da comunidade ao gerar supercondutividade de forma controlada e reversível. [Imagem: L. J. Li et al. - 10.1038/nature16175]

Gerando supercondutividade

A equipe conseguiu replicar os efeitos da dopagem utilizando apenas campos elétricos e magnéticos externos aplicados a um material monoatômico, o disseleneto de titânio (TiSe2), incorporado em uma amostra de nitreto de boro (hBN).

O controle do comportamento dos elétrons foi feito com precisão e de forma reversível, permitindo que os físicos executassem medições que até agora eram estritamente teóricas.

A finura dos dois materiais é crucial para o efeito ao confinar os elétrons dentro de uma camada bidimensional, onde os campos elétricos e magnéticos apresentam um efeito forte e uniforme.

"Em particular, nós conseguimos levar o material a um estado de supercondutividade, no qual os elétrons se movem através do material sem qualquer perda de calor ou energia," disse o professor Castro Neto.

Como são atomicamente finos, os materiais supercondutores bidimensionais podem ter vantagens em relação aos supercondutores tradicionais em aplicações como equipamentos médicos de ressonância magnética (MRI) menores e até portáteis.

• Estaneno: A um passo da supercondutividade a temperatura ambiente

Bibliografia:

Controlling many-body states by the electric-field effect in a two-dimensional material
L. J. Li, E. C. T. O Farrell, K. P. Loh, G. Eda, B. Özyilmaz, A. H. Castro Neto
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature16175