Altieres Rohr

A quebra da segurança das chamadas de redes de celular GSM era considerada possível, mas inviável – até hoje. Os pesquisadores Karsten Nohl e Sylvain Munaut demonstraram na conferência do Chaos Computer Club (CCC), em Berlim, um ataque que pode ser realizado com equipamentos baratos, desde que adaptados, para facilmente ouvir (grampear) as conversas telefônicas de qualquer usuário de uma rede GSM.

O protocolo GSM é 2G e ainda é o mais usado para a realização de chamadas telefônicas em celulares. O protocolo foi criado há 20 anos. Apesar da existência de tecnologias mais novas, as operadoras reservam a capacidade 3G para serviços de dados e chamadas de vídeo, enquanto as chamadas de voz permanecem no GSM.

Demonstração
A apresentação da dupla de pesquisadores começou explicando como as operadoras gerenciam os dados de clientes. Eles mostraram como é possível identificar a cidade em que um usuário de um telefone GSM se encontra usando informações publicamente acessíveis sobre a rede GSM.

Nohl e Munaut usaram um telefone comum da Motorola, que custa cerca de US$ 15, e o adaptaram. Trocaram o firmware (software de fábrica) e melhoraram a conectividade USB para permitir a análise dos dados coletados pela rede GSM em um computador.

Com ele, os dois especialistas enviaram mensagens SMS corrompidas para o número alvo. Essa troca forçou o telefone da vítima – que não ficou sabendo do recebimento das mensagens – a trocar informações com a rede. Essas informações, uma vez capturadas, foram analisadas e decodificadas usando uma base de dados de dois terabytes de uma “rainbow table”, uma espécie de lista com dados pré-computados que permitem a quebra rápida da segurança.

 

“Queremos que os celulares evoluam como os computadores evoluíram na década de 1990”

Karsten Nohl, pesquisador

Essa chave de segurança, uma vez quebrada, é reutilizada pelas operadoras para as chamadas que o telefone irá realizar. Com a chave quebrada em mãos, basta esperar que a vítima realize uma chamada e os dados poderão ser lidos, grampeando a conversa. O processo todo leva alguns poucos minutos.

“Há uma chave usada para a comunicação entre a operadora e o cartão SIM que é muito bem protegida, porque isso protege o interesse financeiro da operadora”, disse Nohl, segundo o blog “Threat Level” da revista “Wired”. “A outra chave é menos protegida, porque ela só assegura seus dados pessoais”.

A comunicação da rede GSM já era considerada insegura antes dessa pesquisa de Nohl e Munaut. No entanto, havia uma dificuldade em encontrar equipamentos específicos e também meios de capturar os dados necessários para realizar o grampo telefônico.

“Queremos que os celulares evoluam como os computadores evoluíram na década de 1990”, afirmou Nohl. Segundo ele, operadores de celular ainda podem diminuir o problema ao descartar a sucessiva reutilização das chaves de segurança.
 

Reator imita plantas para produzir combustível solar

Combustível solar

Um grupo de pesquisadores norte-americanos e suíços desenvolveu um reator capaz de produzir combustível líquido que é uma boa aproximação do conceito de fotossíntese artificial.

O reator produz combustível usando a luz do Sol, dióxido de carbono e água, mais um composto chamado óxido cérico. E o combustível são hidrocarbonos, similares ao petróleo e aos bio-óleos.

A distância da fotossíntese real é gigantesca, mas a ideia de imitar a forma de conseguir energia desenvolvida ao longo de milhões de anos pela natureza parece ser um caminho mais concreto do que as "formas alternativas" já desenvolvidas pelo homem - tanto que os cientistas já falam na criação de folhas artificiais.

Produzir combustível líquido a partir da luz do Sol significa que a energia estará disponível a qualquer momento, e não apenas enquanto o Sol está brilhando. E ela pode ser facilmente transportada para ser utilizada em outro lugar.

Hidrocarbonos artificiais

O princípio de funcionamento do reator lembra com a forma como as plantas geram sua própria energia, aproveitando a energia do Sol para converter dióxido de carbono em polímeros à base de açúcar e compostos aromáticos.

Esses compostos de origem biológica podem ser transformados em combustível arrancando-se o oxigênio de suas formulações. É o que os cientistas acreditam que aconteça na geração natural dos combustíveis fósseis.

Isto também pode ser feito de forma artificial, por meio de processos de dissolução, fermentação e hidrogenação, gerando os bio-óleos.

Mas gerar os combustíveis líquidos a partir da luz do Sol ainda não pôde ser realizado com eficiência, e uma rota para os "biocombustíveis solares" continua sendo um caminho a ser desbravado.

Reator solar

Agora, William Chueh e seus colegas demonstraram um projeto de reator que se mostrou altamente promissor.

A luz do Sol concentrada aquece o óxido cérico - um óxido do metal de terras raras cério - a uma temperatura suficiente para arrancar alguns átomos de oxigênio de sua rede cristalina - o cério tem uma propensão natural a liberar oxigênio quando é aquecido e absorvê-lo quando voltar a resfriar.

Quando atinge uma temperatura adequada, água ou dióxido de carbono são bombeados para dentro do reator.

Sentindo a falta de seu oxigênio, arrancado pelo calor, o material prontamente arranca átomos da água ou do dióxido de carbono, de forma a repor seu oxigênio perdido.

O hidrogênio produzido pode ser usado para abastecer células a combustível, enquanto a combinação de hidrogênio e monóxido de carbono, mediante o uso de catalisadores adicionais, pode ser usada para criar uma espécie de gasolina sintética.

Quando o óxido de cério se resfria pela interação com a água ou com o gás, estes são drenados e o processo começa novamente.

Para otimizar a luz do Sol captada, a abertura por onde a luz entra é dotada de uma lente de quartzo e seguida por um sistema que a reflete múltiplas vezes, otimizando o aquecimento do óxido cérico.

Segundo os pesquisadores, os cilindros de óxido de cério que ficam dentro da cavidade suportam centenas de ciclos de aquecimento e resfriamento. E o cério é o elemento mais abundante na família das terras raras, o que significa que ele não é tão caro.

Conversão da energia solar

Embora o conceito seja promissor, o protótipo ainda é ineficiente, aproveitando apenas entre 0,7% e 0,8% da energia solar que entra no reator - as células solares de silício convertem até 20%, podendo chegar ao dobro disto com o uso de concentradores ópticos.

Por outro lado, as maiores perdas se dão durante a manipulação da luz solar e por falta de um isolamento mais eficiente, e não pelo princípio de funcionamento baseado no aproveitamento das propriedades do óxido de cério, que é o grande avanço científico da pesquisa.

Segundo os pesquisadores, seus cálculos indicam que é possível alcançar uma eficiência de até 19% com a solução desses "problemas de engenharia".

 

 

Embora o efeito Spin Hall venha sendo intensamente estudado nos últimos anos, gerá-lo no interior de um componente de estado sólido vinha se mostrando um desafio difícil de ser superado.[Imagem: Wunderlich et al./Science]

Tecnologias spintrônicas

Efetivamente conectando dois fenômenos distintos no campo da spintrônica, cientistas criaram um novo componente semicondutor que lhes permite usar o efeito Spin Hall dentro de um transístor de spin.

O experimento representa um verdadeiro marco, o ponto culminante de mais de 20 anos de pesquisas na área - os transistores spintrônicos foram propostos em 1989 por Supriyo Datta e Biswajit Das.

Este é o primeiro transístor de efeito de campo (FET) spintrônico completo e realístico, capaz de operar em altas temperaturas, e que ainda incorpora uma porta lógica AND.

Transistores spintrônicos

Desde a invenção do transístor, há mais de 60 anos, este componente básico de toda a eletrônica e dos computadores funciona exatamente da mesma maneira: pela manipulação de correntes elétricas e detecção de cargas dentro de materiais semicondutores.

A tecnologia tem permitido encolher continuamente os transistores eletrônicos, mas isso só faz aproximá-los cada vez de seus limites físicos.

Os especialistas acreditam que está mais do que na hora de mudar para um novo princípio de funcionamento, em que os transistores não dependerão mais do fluxo contínuo de uma enxurrada de elétrons, como acontece na eletrônica atual.

Entram em cena os transistores spintrônicos, em que cada um lida apenas com a propriedade quântica do spin de um único elétron - veja mais na reportagem Cientistas preveem novo estado da matéria em semicondutores.

Spin em estado sólido

Os efeitos Spin Hall ocorrem quando uma corrente elétrica faz com que um grupo de elétrons com spins opostos mova-se lateralmente através da corrente.

Contudo, embora o efeito Spin Hall venha sendo intensamente estudado nos últimos anos, gerá-lo no interior de um componente de estado sólido vinha se mostrando um desafio difícil de ser superado.

Foi o que fizeram Jörg Wunderlich e seus colegas de uma equipe que reúne cientistas checos, norte-americanos e ingleses.

Até agora, toda a pesquisa em torno dos efeitos Spin Hall vinha se mantendo separada dos chamados transistores de spin, deixando o campo da spintrônica como uma área dividida - veja também Spintrônica totalmente elétrica é demonstrada pela primeira vez.

Agora, em um artigo publicado na revista Science, os pesquisadores descreveram o seu componente não-magnético que injeta opticamente uma corrente de spin dentro de um transístor.

"Nós combinamos as duas rotas construindo um transístor de efeito Hall inteiramente semicondutor. O dispositivo utiliza o transporte difuso e funciona sem corrente elétrica na parte ativa do transístor. Nós demonstramos o spin e uma lógica em um canal semicondutor com duas portas," afirmam eles.

Transístor de spin

Para observar a manipulação elétrica e a detecção dos spins, a equipe construiu um fotodiodo planar - normalmente se usam fontes de luz polarizadas circularmente - colocado ao lado do canal do transístor.

Ao iluminar o diodo, eles injetaram elétrons foto-excitados no canal do transistor - normalmente se injetam elétrons polarizados pelo spin. A aplicação de tensão sobre os eletrodos da porta de entrada permite controlar os spins por meio dos efeitos Spin Hall.

São também esses efeitos os responsáveis pelo surgimento de tensões elétricas transversais no dispositivo, que representam o sinal de saída, dependentes da orientação local dos spins dos elétrons no canal do transístor.

Amplificador de spin

O componente representa um novo tipo de transístor de spin, que poderá ser usado para explorar o efeito Spin Hall e outros fenômenos em uma nova geração de dispositivos mais rápidos e com consumo de energia infinitamente menor do que os atuais.

"Nosso estudo mostra a utilidade do efeito spin Hall em um dispositivo microeletrônico, demonstra o transístor de spin com detecção elétrica diretamente ao longo do canal semicondutor, e fornece uma ferramenta experimental para explorar o efeito spin Hall e os fenômenos de precessão do spin em uma camada semicondutora eletricamente ajustável," concluem eles.

O transístor spintrônico também representa a realização de um polarímetro controlável de estado sólido, capaz de converter a polarização da luz em sinais elétricos.

O próximo passo rumo ao uso prático dos transistores spintrônicos é a construção de um amplificador de spin - os transistores eletrônicos são capazes de amplificar as correntes elétricas.