Equipamento aprimora a investigação de materiais para células a combustível, baterias e eletrolisadores, entre outros

Os combustíveis fósseis são a principal fonte de energia no mundo. No entanto, a busca por fontes de energia limpa, renovável e barata tem se intensificado, especialmente com o crescente consenso de que a elevação na temperatura média do planeta é causada pela ação humana. Nesse contexto, os dispositivos eletroquímicos, que envolvem reações para a transformação de energia química em energia elétrica, surgem como uma opção viável aos combustíveis fósseis.

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Pesquisa desvenda mecanismos de ação de nanopartículas de ferro usadas na descontaminação de aquíferos

Os hidrocarbonetos clorados estão entre os contaminantes mais persistentes em reservas de águas subterrâneas – aquíferos – em todo o mundo. O problema é característico de regiões industrializadas, onde as substâncias foram muito utilizadas, até a década de 1980, como solventes, desengraxantes, em esmaltes para pintura de automóveis e na lavagem a seco, dentre outras aplicações. Quantidades muito pequenas destes poluentes são suficientes para tornar essas águas impróprias para consumo humano, por causarem danos aos rins, fígado e, também, câncer.

As tecnologias usuais de remoção desse tipo de poluente envolvem o tratamento da água depois de ser trazida à superfície. No entanto, além de seu elevado custo, este método não resolve totalmente o problema, pois sempre existirá um volume de contaminante remanescente em subsuperfície. Por serem mais densos que a água, os hidrocarbonetos clorados afundam até chegar em um leito menos permeável, geralmente o leito de um aquífero. Ali nos poros das rochas, os poluentes persistem por muitos anos e vão sendo lentamente carregados pelas águas, e levados para regiões distantes da origem da contaminação.

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Pesquisa explora a dualidade onda-partícula para acelerar a luz em um cristal bidimensional usando substratos funcionais

O entendimento da luz e de sua interação com os mais diversos tipos de materiais foi, no século passado, uma importante via para descobertas científicas. Um exemplo proeminente é o efeito fotoelétrico: a emissão de elétrons por materiais quando sujeitos a incidência de luz em determinados comprimentos de onda. Teorias ondulatórias já explicavam o comportamento da luz em muitos fenômenos ópticos, mas não eram capazes de explicar as caracterisiticas do efeito fotoelétrico. A explicação para este fenômeno, como proposta por Einstein, exigia que a energia associada à luz pudesse assumir apenas valores bem definidos, ditos discretos ou quantizados, ou seja, a luz deveria ter também propriedades normalmente associadas a partículas.

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Pesquisa revela novos mecanismos e estratégias para romper polissacarídeos vegetais e gerar subprodutos de interesse

Os polissacarídeos são moléculas onipresentes na natureza servindo como barreira natural para as plantas, fonte de energia para algas e compõem a parede celular de fungos. A desconstrução ou modificação desses polissacarídeos tem grande interesse industrial como na indústria têxtil e de papel, assim como para a geração de biocombustíveis e intermediários químicos renováveis. Atualmente, a utilização desses polissacarídeos em subprodutos de interesse industrial exige o uso de reagentes químicos que geram impactos ambientais ou é realizada por enzimas industriais ainda pouco eficientes.

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Pesquisadores obtiveram detalhes sem precedentes da forma, composição e preservação desses microfósseis

Por décadas, os cientistas vêm usando fósseis de microorganismos para entender melhor a origem e evolução da vida na Terra, mas esse ramo da paleobiologia deu um grande salto com o desenvolvimento de novas técnicas de produção de imagem. Historicamente, o estudo dos primeiros vestígios de vida na Terra tem sido cercado por muita controvérsia e desafios técnicos. Às vezes é até difícil dizer se uma estrutura é realmente um fóssil ou... apenas um artefato.

Esses desafios estão relacionados às características desses microfósseis: têm apenas alguns micrômetros de tamanho (dez vezes menor que a espessura de um cabelo humano). Além disso, as rochas antigas sofreram algum grau de alteração geológica devido à pressão e temperatura exercidas pelas camadas de rocha acima delas. Portanto, os componentes originais dessas pequenas células foram "cozidos" a temperaturas superiores a 100°C, substituídos por minerais e prensados ​​por centenas de milhões a bilhões de anos, antes de acabar nas mãos dos cientistas.

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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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