Palestra de Divulgação Científica aborda tecnologias premiadas utilizadas nos celulares

Paula Guatimosim

A luz está tão incorporada ao nosso dia a dia, que pouco nos damos conta do quanto ela faz parte do nosso cotidiano. Ela está presente em quase tudo que nos rodeia. Sua importância levou a Assembleia Geral das Nações Unidas (ONU) a proclamar 2015 o Ano Internacional da Luz e Tecnologias baseadas na Luz, com o objetivo de incentivar o capital de risco e a indústria a investirem em Fotônica, assim como promover conhecimento sobre a sua importância entre jovens, empreendedores e o público em geral. Sob a liderança da Unesco, a ONU também reuniu, naquele ano, centenas de parceiros nacionais e internacionais para aumentar a conscientização sobre a importância da ciência e da tecnologia leve, em áreas como desenvolvimento sustentável, energia, educação, mudança climática e saúde. Na ocasião, foi lançado o vídeo intitulado “Light 2015 – Lighting the Future”, disponibilizado gratuitamente na internet em diversos idiomas. Esse vídeo foi um dos recursos utilizados pelo professor Hypolito José Kalinowski, do Departamento de Engenharia de Telecomunicações da Universidade Federal Fluminense (UFF), em sua palestra de Divulgação Científica para alunos do Ensino Médio, paralela à abertura da Semana de Telecomunicações do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia Fluminense (IFF), em Campos dos Goytacazes, município do Norte Fluminense.

No IFF de Campos, Kalinowski destacou a importância da ciência para o desenvolvimento dos celulares e das telecomunicações (Fotos: Divulgação)

A palestra, intitulada “Leve um Nobel em seu bolso”, é requisito de contrapartida do programa “Cientista do Nosso Estado” (CNE), da FAPERJ, no qual Kalinowski foi um dos contemplados. O objetivo da apresentação foi mostrar aos cerca de 200 estudantes da plateia que seus celulares (apenas um deles não possuía um aparelho móvel) carregam conhecimentos e produtos desenvolvidos por diversos cientistas, inclusive contemplados com o Prêmio Nobel, como os físicos Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, que receberam o Nobel de Física de 2017 pela descoberta das ondas gravitacionais, produzidas por meio da colisão entre dois buracos negros, previstas por Einstein em 1917 e confirmadas apenas em 2015. Com a exibição do vídeo, o professor lembrou aos estudantes que a luz ilumina não só ruas e residências, mas estão nos celulares, nos painéis dos automóveis, nas estações de metrô e aeroportos, nos leitores de códigos de barra, na TV, nos videogames e em todos os controles remotos. E mais: a luz do sol dá energia à terra, promove a fotossíntese, sendo fundamental para a produção de alimentos, além de ser uma importante aliada da medicina de ponta.

“Seu celular inteligente agrega vários resultados científicos de Física e Química. E é leve, light”, afirmou Kalinowski ao público, em sua maioria familiarizado com as diferentes siglas que caracterizam as tecnologias que compõem os smartfones, mas nem sempre conhecedores do que elas significam. Em seguida, o professor listou algumas tecnologias detentoras do Prêmio Nobel presentes nos celulares, como a CPU baseada em transístores, a tela ativa LCD, Led e Oled, as câmeras fotográficas (com sensores CCD/CMOS), além do laser, responsável pelas imagens das máscaras de produção dos circuitos, pelos circuitos eletrônicos, padrões para tela ativa, corte e fusão de vidro, gravação plástica, além de impressão de marcas e símbolos. Voltando no tempo, Kalinowski recordou as diversas formas de propagação de ondas no espaço livre, como as ondas eletromagnéticas (Herz), a telegrafia sem fio, as ondas de rádio, televisão, os satélites de comunicação, os enlaces de micro-ondas e os aparelhos de comunicação móvel sem fio (celulares). 

As alunas Samara, Stela e Estéfany usaram um  balão metalizado para simular um satélite de 1960

Didaticamente, Kalinowski discorreu sobre a interferência de ondas, exemplificando com a área de intercessão das ondas mecânicas, formadas por objetos sobre a água; para depois abordar a interferência das ondas luminosas (interferômetro de Michelson), pois a luz também é uma onda eletromagnética. O professor mostrou aos alunos fotos do Ligo (Observatório de ondas gravitacionais por interferômetro laser) projetado para abrir o campo da astrofísica através da detecção direta de ondas gravitacionais previstas pela Teoria Geral da Relatividade de Einstein. Os dois detectores de ondas gravitacionais estão localizados nos Estados Unidos – um em Hanford, no estado de Washington, e outro em Livingston, na Louisiana – e são operados em uníssono para, por meio da interferometria de laser, medir as ondulações mínimas no espaço-tempo causadas pela passagem de ondas gravitacionais de eventos cósmicos cataclísmicos, como colisões de estrelas de nêutrons ou buracos negros, ou por supernovas.  

Com mestrado e doutorado em Física, livre-docência em Comunicações Óticas, pós-doutorados em Telecomunicações e Sensores de Fibra ótica em aplicações nas engenharias, Kalinowski considera que uma das maiores invenções da humanidade foi o vidro, material descoberto provavelmente pelos egípcios, por volta de 2.500 AC, cujos primeiros manuais de produção datam de 650 AC. Segundo historiadores da ciência, a janela de vidro foi responsável pela maior mudança de hábitos sociais no final da Idade Média, Renascença e Idade Moderna. Isso porque o vidro permitia que a luz entrasse dentro das construções e favorecesse atividades variadas antes impedidas pela escuridão imposta pelas janelas de madeira, contribuindo, ainda, tanto para a ciência quanto para o comércio.

Os alunos também puderam conhecer melhor as diversas aplicações da fibra ótica, desde as fontes luminosas, a fibra de vidro para uso industrial, os iluminadores de vidro ou plástico, a leitura ótica de cartões perfurados, até a criptografia, os endoscópios gástricos e iluminadores para cirurgias, os intensificadores de imagem e os cabos óticos submarinos, que se estendem por 450.000 km em mais de 100 sistemas, que tornou o mundo global no setor de comunicação. Kalinowski também falou sobre o impacto da globalização no consumo de energia. “O consumo de energia na Internet representa aproximadamente 1% da energia elétrica total consumida em países que oferecem banda larga. Essa porcentagem pode ultrapassar 4%, à medida que as taxas de acesso aumentam. Mas o gargalo de energia na Internet reside nos roteadores, não nos enlaces de fibra ótica”, explicou o professor. E encerrou sua palestra fazendo uma provocação aos alunos: “Será que substituindo elétrons por fótons, aumentaremos o tempo de vida da bateria, resolveremos o gargalo de roteamento IP e reduziremos o tempo de processamento? Quem sabe um de vocês terá a resposta?”.

Como parte das atividades da Semana de Telecomunicações do IFF Campos, três alunas – Samara Soares do Espírito Santo, Stela de Azevedo Gomes dos Santos e Estéfany Duarte Carvalho – organizaram uma demonstração de reflexão de ondas eletromagnéticas usando placas metálicas e o professor sugeriu que usassem um balão metalizado para simular um satélite de comunicações usado na década de 1960.