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Conheça o 'Modo Super-H,' um novo modo recentemente descoberto de plasma tokamak que pode impulsionar a performance de futuros reactores de fusão. Este novo estado aumenta a pressão das pontas do plasma para além do que se julgava possível, criando um potencial de aumento de produção de energia de um núcleo super-quente do plasma.

A descoberta deste modo levou a uma nova linha de pesquisa dentro da física do plasma que irá permitir definir o caminho para aumentar energia. A rota poderá ser particularmente promissora para o ITER - a experiência internacional em construção em França para demonstrar a fiabilidade da energia de fusão.

Pesquisadores liderados por Wayne Solomon do departamento de energia dos EUA, Laboratório de Física e Plasma de Princeton (PPPL), motivado pelas suas descobertas, estão teorias acerca do estado do plasma para além do 'Modo-H', o regime actual para uma performance elevada do plasma.

Philip Snyder, director de Teoria e Ciência Computacional para o Grupo de Conceitos Avançados e Energia Atómica Geral, desenvolveu as teorias, com a surpreendente descoberta de um modelo chamado EPED, que predisse mais do que um tipo de limite na região de plasmas tokamat, com o previamente desconhecido 'Modo Super-H', entre eles.

Tais regiões são chamadas de 'pedestais' porque servem com saliências no plasma de 'Modo-H' a partir do qual a pressão diminui grandemente. Quanto maior e mais largo o pedestal, maior a densidade e a temperatura, que juntos agem como garrafas térmicas que contém o plasma fabricado, a mais de 100 milhões de graus. 'É um modo importante de atingir a energia de fusão eficientemente,' diz Snyder, que o modelo prediz que uma nova altura de pedestal corresponde ao 'Modo Super-H'.

Verificação destas teorias, foi o que os pesquisadores encontraram. As suas experiências atingiram um regime de 'Modo Super-H' aumentando consistentemente a densidade num estado de imobilidade que naturalmente evita colapsos do pedestal. O resultado faz com que o pedestal siga um caminho estreito no 'Modo Super-H', a física equivalente a passar um barco através de encostas rochosas.

Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, descobriram que as baterias de iões de lítio funcionam durante mais tempo e são mais rápidas quando os seus eléctrodos são tratados com hidrogénio. As baterias de iões de lítio (LIBs) são uma classe de tipo de baterias recarregáveis, nas quais iões de lítio se movem de eléctrodos negativos para eléctrodos positivos durante a descarga, e voltam ao início quando carregam.

A crescente procura por armazenamento de energia dá ênfase à necessidade de baterias com alta performance.

Várias características chave da performance da bateria com iões de lítio - capacidade, voltagem e densidade energética - são em último caso determinadas pela ligação entre iões de lítio e material do eléctrodo. Mudanças subtis na estrutura, química e forma de um eléctrodo pode afectar significativamente a força com que os iões de lítio se ligam.

Através de experimentação e cálculos, a equipa de Livermore descobriu que eléctrodos de nanoespuma grafeno com hidrogénio-tratado nas LIBs mostram maior capacidade e transporte mais rápido.

'Estas descoberta dão uma compreensão qualitativa na ajuda do design de materiais baseados em grafeno para eléctrodos de alta-potência,' diz Morris Wang, cientista de materiais LLNL e co-autor de um trabalho publicado na Nature Scientific Reports.

Baterias de iões de lítio crescem em popularidade para veículos eléctricos e aplicações aeroespaciais. Por exemplo, baterias de iões de lítio estão a tornar-se um substituto comum para as baterias de chumbo com ácido que foram usadas historicamente em carros de golfe e veículos utilitários. No lugar de pesadas placas de chumbo e electrólitos de ácido, a moda é usar 'packs' de baterias de iões de lítio leves, que podem proporcionar a mesma voltagem que as baterias de chumbo-ácido, sem requerer modificações no sistema de condução do veículo.

Aplicações comerciais de materiais de grafeno para aparelhos de armazenamento de energia, incluindo baterias de iões de lítio e super-condensadores, depende crucialmente na capacidade de produzir estes materiais em grandes quantidades e a baixo preço. No entanto, os métodos para o sintetizar quimicamente, frequentemente usados, deixam para trás quantidades significativas de hidrogénio atómico, onde o efeito na performance electroquímica em derivativos de grafeno é difícil determinar.

Ainda assim, os cientistas de Livermore fizeram exactamente isso. As suas experiências e cálculos em escala, revelam que tratamentos a baixas temperaturas deliberadas em grafeno rico em imperfeições com hidrogénio, pode efectivamente melhorar a capacidade. O hidrogénio interage com os defeitos do grafeno e abre pequenas falhas, de modo a facilitar a penetração do lítio, que melhora o transporte. Mais capacidade reversível é dada por um lítio reforçado, onde o hidrogénio é mais provável ligar-se.

'O melhoramento da performance que vimos nos eléctrodos é um avanço para aplicações no mundo real das aplicações,' diz Jianchao Ye, que é cientista na Divisão de Ciências de Materiais de Laboratório, e o principal autor da publicação.

Para estudar o envolvimento do hidrogénio e defeitos hidrogenados na capacidade de armazenamento de lítio do grafeno, a equipa aplicou várias condições de tratamentos de calor combinados com exposições ao hidrogénio e olharam para a performance electroquímica de eléctrodos de nanoespuma do grafeno 3D, que são compostos principalmente de grafeno defeituoso. A equipa usou nanoespuma de grafeno 3D devido ao seu enorme potencial em aplicações, incluindo armazenamento de hidrogénio, catalização, filtração, isolamento, absorventes de energia, dessalinização capacitiva, supercondensadores e LIBs.

A natureza livre de aglutinante da espuma de grafeno 3D faz dela o ideal para estudos mecânicos sem as complicações causadas por aditivos.

'Encontramos um melhoramento drástico na taxa de capacidade dos eléctrodos de nanoespuma de grafeno após o tratamento de hidrogénio. Ao combinar os resultados experimentais com as simulações detalhadas, fomos capazes de ver as melhorias a subtis interacções entre defeitos e hidrogénio dissociado. Isso resulta em algumas pequenas mudanças para a química e a morfologia do grafeno que viria a ter um efeito surpreendentemente enorme no seu desempenho ", disse o cientista da LLNL, Brandon Wood, que dirigiu a teoria do esforço na publicação.

A investigação sugere que o tratamento controlado de hidrogénio pode ser utilizada como uma estratégia para a optimização do transporte e armazenamento reversível de lítio em outros materiais de ânodo à base de grafeno.

Cientistas, oficiais e apoiantes de um consórcio internacional de universidades e instituições de pesquisa, estão reunidos no topo de uma montanha nos Andes Chilenos para celebrar o inicio da construção do Telescópio Gigante Magalhães (GMT). A cerimónia marca o começo da construção do telescópio e dos seus alicerces.

O GMT está programado ser o maior telescópio do mundo quando começar a operar em 2021. Irá produzir imagens dez vezes melhores do que as produzidas pele Telescópio Espacial Hubble e irá espoletar questões chave na cosmologia, astrofísica e no estudo de exoplanetas.

'Estamos entusiasmados de estar a iniciar com o Telescópio Gigante Magalhães um tempo tão excitante e inovador para a astronomia,' diz o Director do Instituto Observatório McDonald, da Universidade do Texas em Austin, o Dr. Taft Armandroff.

'Com o seu tamanho sem precedentes e poder de resolução, o GMT irá permitir a gerações actuais e futuras de astrónomos, continuar a jornada de descoberta cósmica.'

O GMT será posicionado no Observatório de Las Campanas no deserto Chileno de Atacama. Conhecido pelos seus céus escuros e límpidos e com uma imagem excepcional de claridade astronómica, Las Campanas é um dos melhores locais do mundo para a astronomia. Equipas de construção, estarão em breve ocupadas para construir estradas, redes energéticas e outras infraestruturas necessárias ao suporte do observatório.

O desenho único do telescópio combina sete dos maiores espelhos que podem ser manufacturados, cada um com 8,4 metros, para criar um unico telescópio de 25 metros de diâmetro. Os espelhos gigantes estão a ser desenvolvidos na Universidade do Arizona, Laboratório de Espelho Richard F. Caris. Cada espelho terá de ser polido com uma exactidão de até 25 nanometros.

Um espelho gigante já foi polido de acordo com as especificações exactas. Três outros estão a ser processados e a produção de espelhos adicionais começarão a ser realizados à média de um por ano. O telescópio iniciará operações com estes primeiros espelhos em 2021 e o telescópio é esperado atingir capacidade operacional plena durante a próxima década.

'Uma enorme quantidade de trabalho foi para a fase de design do projecto e desenvolvimento dos espelhos gigantes, que são o coração do telescópio. Os maiores riscos técnicos foram removidos e estamos a preparar para levar os componentes para o topo da montanha,' referiu Patrick McCarthy, presidente interino da GMTO.

O GMT irá permitir aos astrónomos caracterizar planetas orbitando outras estrelas, testemunhar formações de galáxias e estrelas e ganhar capacidade de visualizar matéria escura e energia escura. As descobertas do GMT darão origem a novas descobertas e novas e imprevistas descobertas.

Os Directores do Quadro da Organização GMT, aprovaram a entrada em construção do projecto no inicio de 2015, após os onze fundadores iniciais terem colocado $500 milhões de dólares à disposição do projecto. Os fundadores vieram dos EUA, Brasil, Austrália, Coreia e Chile como país receptor do projecto.

'Passando esta barreira, tomamos um passo em frente, crucial para a nossa missão para construir uma nova geração de extremamente grandes telescópios. O GMT irá ajudar a uma nova era de descoberta e repostas acercas das mais profundas questões acerca do universo,' diz o Dr. Charles Alcock, director do Centro de Astrofísica de Harvard/Smithsonian.

'Estamos satisfeitos com a celebração desta data com os nossos colegas Chilenos, os nossos colegas internacionais e a comunidade astronómica.'