ARLA/CLUSTER: Novas descobertas em electromagnetismo viabiliza antenas dentro de circuitos integrados

[João Costa > CT1FBF]

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Publicado por PY2JF - João Roberto
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*Do site Inovação Tecnológica.*[image: antennachip]

*Descoberta sobre eletromagnetismo*

Se a onda tecnológica atual dava a impressão de que já sabíamos tudo sobre
o eletromagnetismo e a transmissão de dados por meio de antenas, ficou
claro agora que essa era uma suposição ilusória. Uma nova descoberta não
apenas complementa e estende as teorias atuais, como também tem implicações
práticas imediatas para a melhoria da própria tecnologia, com grande
impacto no campo das transmissões via rádio, hoje mais conhecidas pelo
termo *wireless* (sem fios). Físicos acabam de apresentar uma nova
descrição da natureza mais íntima do eletromagnetismo que torna possível a
construção de antenas pequenas o suficiente para serem inseridas dentro dos
chips de computadores, tablets e celulares. E, no nível mais fundamental, a
nova descrição alinhava uma ponte entre as teorias da física clássica e da
mecânica quântica.

*Dimensões das antenas*

O entendimento atual das ondas eletromagnéticas vem do trabalho de James
Clerk Maxwell, feito há mais de 150 anos, que estabelece que as ondas
eletromagnéticas são geradas pela aceleração dos elétrons. Impulsionados
por uma corrente elétrica, os elétrons aceleram e geram a radiação
eletromagnética, ou ondas de rádio, que podem então ser dispersas pelo
espaço através das antenas – a chamada radiação eletromagnética. Ocorre
que, para emitir e captar essas ondas, as antenas precisam ter dimensões
que são determinadas pelo comprimento das ondas usadas nas transmissões –
dimensões estas que são incompatíveis com as dimensões dos circuitos
eletrônicos ultraminiaturizados da atualidade. Dhiraj Sinha e Gehan
Amaratunga, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, descobriram agora
que não precisa ser assim.
*Teoria incompleta*

Os físicos sabiam que a teoria de Maxwell era incompleta há várias décadas,
desde que foram descobertos materiais conhecidos como sólidos dielétricos,
que normalmente agem como isolantes, nos quais os elétrons não estão livres
para se mover – mas esses materiais dielétricos geram e emitem radiação
eletromagnética. Além disso, o fenômeno da radiação devido à aceleração dos
elétrons não tem uma contrapartida na mecânica quântica, onde se assume que
os elétrons saltam entre estados discretos de energia. Apesar da
incompletude da teoria, isso não impediu que esses materiais fossem usados
na prática: os ressonadores dielétricos são a base das antenas dos
telefones celulares, por exemplo. Os dois pesquisadores descobriram agora
que o fenômeno da radiação eletromagnética não precisa ser gerado apenas
pela aceleração dos elétrons: ele é gerado também por um processo chamado
quebra de simetria.

*Quebra de simetria do campo elétrico*

Em física, a simetria é uma indicação de uma característica constante de um
aspecto particular de um sistema. Neste caso em particular, quando os
elétrons estão em movimento no material, há uma simetria do campo
elétrico. Usando uma película muito fina de material piezoelétrico
<http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=efeito-piezoeletrico-pontos-quanticos&id=010160101022>,
a dupla demonstrou que é possível quebrar a simetria do campo elétrico
aplicando um tensão assimétrica ao material. Isto gerou uma radiação
eletromagnética que se espalha pelo espaço livre ao redor, demonstrando que
o material pode funcionar como uma antena mesmo em escalas nanométricas.

Assim, a radiação eletromagnética emitida pelos materiais dielétricos é
gerada tanto pela aceleração dos elétrons nos eletrodos metálicos
conectados a eles, como Maxwell previu, quanto pela quebra de simetria do
campo elétrico gerada pela chegada desses elétrons no material isolante.
Além de permitir fabricar antenas dentro dos próprios chips, a descoberta
pode ser o elemento que faltava na teoria eletromagnética. “Eu não estou
sugerindo que nós tenhamos descoberto alguma grande teoria unificadora, mas
esses resultados vão ajudar a entender como o eletromagnetismo e a mecânica
quântica se cruzam e se juntam. Eles abrem um enorme conjunto de
possibilidades a serem exploradas,� disse Amaratunga.

*Aplicações práticas*

A descrição deste novo fenômeno terá efeitos práticos imediatos, não apenas
para os telefones celulares e para as redes sem fios, mas também para
tecnologias que estão dependendo de um impulso de miniaturização
<http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/meta.php?meta=Miniaturiza%E7%E3o>
para
decolar, como a Internet das Coisas
<http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=internet-das-coisas-plataforma-livre-desenvolvedores&id=010150150330>,
que depende de transmissores e receptores sem fios muito pequenos – algo
limitado pela atual dimensão das antenas
<http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/meta.php?meta=Antenas>. Os
materiais piezoelétricos usados no experimento podem ser fabricados na
forma de filmes – ou películas muito finas – usando semicondutores como o
niobato de lítio, o nitreto de gálio ou o arseneto de gálio, todos bem
conhecidos da indústria eletrônica e totalmente integráveis no interior dos
chips.

Fonte da notícia: Inovação Tecnológica
<http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=descoberta-eletromagnetismo-antenas-dentro-chips&id=010110150420&ebol=sim#.VT7kGiFVhBe>
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