Pesquisa investiga novos materiais à base de nióbio para o aprimoramento do armazenamento de energia elétrica

A busca por fontes limpas e renováveis de energia tem se intensificado nos últimos anos, devido ao contínuo aumento da concentração na atmosfera de gases causadores do efeito estufa, como o gás carbônico. Desta busca também faz parte o desenvolvimento de novos sistemas para armazenar e fornecer energia para aplicações diversas, desde carros e ônibus elétricos até eletrônicos portáteis. Assim, dispositivos como baterias de lítio, baterias de fluxo e supercapacitores são estudados para atenderem a essas novas demandas.

Supercapacitores são uma classe de dispositivos de armazenamento de energia que combina as propriedades de baterias (alta capacidade de armazenamento) com as de capacitores (ultra-rápido carregamento e fornecimento de energia), tolerando um grande número de ciclos de carga e descarga. No entanto, este tipo de dispositivo apresenta ainda diversos inconvenientes: a capacidade de armazenamento de energia é ainda menor que a de baterias convencionais; a curva de descarga de tensão observada pode impedir o uso de toda a energia armazenada; e, em alguns casos, uma auto-descarga excessiva é verificada.

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Pesquisa contribui para o desenho de antibióticos e compostos anticâncer mais eficazes

A resistência aos antibióticos é um grave problema para a saúde pública. Bactérias resistentes a medicamentos estão aumentando, e o número de antibióticos disponíveis para combatê-las não é suficiente. As infecções por bactérias resistentes são um problema especialmente sério para pessoas com sistema imunológico comprometido, como pacientes com câncer e AIDS. Há também um enorme ônus financeiro para os pacientes devido à necessidade de antibióticos mais caros que geralmente têm efeitos colaterais mais graves. Assim, cientistas e médicos estão interessados ​​em encontrar novos antibióticos, novos alvos e novos modos de ação para reduzir as emergentes bactérias resistentes a medicamentos.

Nas células, uma enzima chamada protease ClpP é responsável pela remoção de proteínas danificadas e malformadas, degradando-as em fragmentos menores. Essa função é essencial para manter a homeostase proteica, na qual as proteínas são continuamente produzidas e removidas no ato da limpeza celular, e isso, por sua vez, sustenta a vida da célula. No entanto, essa enzima também é essencial em muitas bactérias patogênicas, porque sua função está ligada à sua capacidade de espalhar infecções. Portanto, a protease ClpP é um dos interessantes novos alvos para a descoberta de medicamentos antibióticos.

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Pesquisa investiga o uso de nanopartículas para o transporte de fármacos até o alvo

As bactérias resistentes a antibióticos são um dos problemas de saúde pública mais alarmantes, causando aproximadamente 700.000 vítimas fatais a cada ano. O surgimento de novas bactérias resistentes e a falta de medicamentos eficazes são alguns dos desafios deste complexo cenário médico. Se nada for feito, estima-se que este número aumente para cerca de 10 milhões de mortes até 2050.

A administração de múltiplos ciclos de antibióticos estimula o surgimento de bactérias resistentes, e patógenos com resistência a múltiplas drogas obrigam os pacientes a prolongadas internações hospitalares, aumentando também os custos associados ao tratamento.

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Pesquisa apresenta mapeamento de composição química de materiais na nanoscala para a produção de energia solar

A busca por fontes de energia limpas e renováveis tem se intensificado nos últimos anos. Entre elas está, por exemplo, a conversão da luz solar em eletricidade através de células fotovoltaicas, combinadas em módulos popularmente conhecidos como painéis solares. De forma simplificada, a luz solar incidente neste tipo de dispositivo é absorvida pelos elétrons do material. Os elétrons são expelidos dos átomos ou moléculas a que estavam associados, formando a corrente elétrica que será utilizada para o carregamento de uma bateria ou para o funcionamento de alguma máquina elétrica.

Atualmente, o silício ($\rm Si$), um material abundante na crosta terrestre, é a base da imensa maioria de painéis solares instalados. No entanto, apesar da contínua redução nos custos de produção dos painéis, o silício apresenta baixa eficiência na transformação da energia solar. Essa eficiência depende de propriedades intrínsecas dos materiais utilizados na confecção das células fotovoltaicas e aumenta ano a ano com a descoberta de novos e melhores materiais.

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Pesquisa investiga a fragmentação de moléculas complexas nos arredores de Núcleos Ativos de Galáxias

Uma galáxia é um sistema gravitacionalmente coeso, formado por estrelas, gases – principalmente hidrogênio e hélio – e, em menor quantidade, os outros elementos químicos mais pesados. Estima-se que o universo visível abrigue trilhões de galáxias e que cada galáxia contenha desde algumas centenas de milhões ($\rm 10^8$) a cem trilhões ($\rm 10^{14}$) de estrelas. A galáxia onde estamos localizados é chamada de Via Láctea e nosso Sol orbita o centro galáctico a uma distância de 27 mil anos-luz (um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano, aproximadamente 10 trilhões de quilômetros).

Evidências observacionais sugerem que o centro de quase todas as grandes galáxias, inclusive a Via Láctea, é constituído por buracos negros supermassivos, com massas de milhões ou até bilhões de vezes maiores que a do nosso Sol. Uma porção dessas galáxias, em especial, apresenta luminosidade em algumas faixas do espectro eletromagnético – desde as ondas de rádio até raios gama – incompatível com o que seria produzido apenas por suas estrelas. Elas possuem o que é chamado de um núcleo galáctico ativo (AGN, na sigla em inglês). Esses núcleos ativos estão entre as maiores fontes de energia do universo.

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Pesquisa traz análises toxicológicas inéditas de nanopartículas multifuncionais

Nanopartículas, aglomerados de átomos de tamanho tipicamente entre 1 e 100 nanômetros, têm sido investigadas nas mais diversas áreas do conhecimento. As propriedades dessas minúsculas partículas podem ser controladas através de sua composição, tamanho e formato. Dessa forma, elas são adaptáveis a todo tipo de aplicação. Em especial, nanomateriais de múltiplas funções, como por exemplo, que combinam propriedades ópticas e magnéticas, são uma promessa em uma variedade de aplicações biotecnológicas, como tratamentos de câncer, diagnóstico, rastreamento, marcação e análise quantitativa de DNA, separação bioquímica e sensores e separadores de poluentes, entre outras.

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Pesquisa investiga efeito da manufatura aditiva sobre materiais para indústria aeroespacial

Os veículos aeroespaciais – aviões, helicópteros, foguetes, espaçonaves, satélites e outros - são sujeitos a condições extremas de temperatura, pressão e carregamento mecânico durante sua operação. Dessa forma, os materiais e métodos de fabricação usados na indústria aeroespacial estão em constante evolução, sempre buscando o aumento da confiabilidade e a redução de peso sem sacrificar a performance mecânica.

Uma classe de materiais importante para a indústria aeroespacial é a dos aços Maraging. Eles apresentam alta resistência mecânica, e são usados em componentes como, por exemplo, trens de pouso em aviões ou helicópteros e até mesmo carenagem de foguetes, que são submetidos a altas cargas mecânicas e ciclos de fadiga.

A manufatura aditiva – popularmente conhecida como impressão 3-D – revitalizou a fabricação de componentes com formatos antes considerados desafiantes, ou mesmo impossíveis, e aumentou o potencial de uso de diferentes materiais de engenharia. No entanto, apesar da estrutura e composição química de determinado material ser conhecida, o produto obtido no processo de manufatura aditiva é fundamentalmente diferente do obtido pelos processos de manufatura convencional, como fundição ou soldagem.

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Resultados podem contribuir para uma melhor compreensão de reação química que causa a degradação de estruturas de concreto

O concreto é o material mais utilizado na construção civil e, consequentemente, um dos materiais mais consumidos pela humanidade. Ele pode fazer parte de praticamente todo tipo de construção, de residências a grandes obras de infraestrutura pública, como pontes e barragens. A resistência e a durabilidade do concreto dependem da proporção entre seus constituintes: o cimento Portland, areia, brita e água.

O cimento, por sua vez, é um pó fino produzido a partir de calcário e argila que, com adição de água, se torna uma pasta aglomerante, que endurece por meio de uma série de reações químicas complexas. Após o endurecimento, o concreto mantém sua estrutura mesmo que entre novamente em contato com a água. Com o tempo, no entanto, o concreto pode sofrer degradação por inúmeros fatores, tanto físicos quanto químicos.

Conhecida como “o câncer do concreto”, a reação álcali-sílica (ASR, na sigla em inglês) é uma reação química entre a sílica presente em agregados constituintes do concreto e os hidróxidos alcalinos, formados a partir dos constituintes do cimento. O produto dessa reação é um gel higroscópico que se expande na presença de água, gerando estresse mecânico e fissuração generalizada.

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Pesquisa investiga a concentração de elementos químicos em espécies comerciais

Peixes marinhos são considerados uma fonte de proteínas de alta qualidade, rica em aminoácidos essenciais, gorduras, vitaminas e vários elementos químicos essenciais como cálcio, ferro e selênio.  No entanto, a presença de elementos inorgânicos potencialmente tóxicos pode causar desde problemas neurológicos e endócrinos até o aumento da incidência de câncer.

Metais como mercúrio, chumbo e cádmio são tóxicos mesmo quando consumidos em baixas concentrações, e seus efeitos adversos são ampliados por se acumularem em tecidos animais. Por outro lado, mesmo elementos como zinco e cromo, que desempenham funções importantes no metabolismo, podem causar efeitos tóxicos se consumidos em excesso.

O acúmulo de elementos químicos no organismo animal depende de vários fatores, como o tipo de elemento, a forma de assimilação, a espécie e o metabolismo em diferentes tecidos. Por exemplo, tecidos com altas taxas metabólicas, como fígado e rins, podem apresentar alta concentração de metais, especialmente aqueles com potenciais efeitos tóxicos.

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Pesquisa investiga a adição de nióbio a catalisadores para a melhoria de combustíveis alternativos

A crescente concentração na atmosfera de gases do efeito estufa causada pela atividade humana é considerado o principal responsável pela elevação na temperatura média do planeta. Por isso, tem se intensificado a busca por alternativas aos combustíveis fósseis, como é o caso da transformação de biomassa proveniente da agricultura em combustíveis renováveis.

Por exemplo, o óleo de pirólise, também conhecido como bio-óleo, é obtido a partir do aquecimento da biomassa seca até altas temperaturas, e na ausência de oxigênio, com subsequente resfriamento. O bio-óleo é uma mistura complexa de compostos orgânicos que pode ser usado no lugar do petróleo para a produção de combustíveis e outros produtos químicos.

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