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Nanotecnologia
Luz é capaz de retorcer estruturas rígidas
Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/03/2010
Após cerca de 24 horas sob a luz, as nanopartículas reuniram-se
autonomamente - um processo conhecido como automontagem - para formar fitas
planas. Mas, após 72 horas, as fita haviam se retorcido e se
aglomerado.[Imagem: Nicholas Kotov]
Inacreditável
"No início, eu não acreditei. Para ser honesto, levou três anos e meio para
realmente descobrir como fótons de luz podem causar uma mudança tão grande
em estruturas rígidas mil vezes maiores do que moléculas."
Foi assim que Nicholas Kotov, da Universidade de Michigan, nos Estados
Unidos, apresentou o trabalho de sua equipe, que mostra que a luz é capaz
de contorcer estruturas rígidas em escalas muito maiores do que se
acreditava possível.
Interação entre a luz e a matéria
Que a matéria curva e dobra a luz é algo facilmente verificável. Esse é o
mecanismo por trás das lentes comuns e dos óculos polarizadores que estão
nos permitindo assistir aos filmes 3-D.
Mas o oposto é um fenômeno raramente observável. Na verdade, ele somente
tinha sido observado até agora em escala molecular.
É a força da luz atuando sobre a matéria que permite o funcionamento das
pinças ópticas. Feixes de luz têm sido usados para manipular
nanoestruturas, para movimentar células vivas e até para aprisionar vírus.
Até mesmo um raio trator capaz de aprisionar moléculas de DNA foi
demonstrado, abrindo novos caminhos para os biochips.
Mas o que a equipe do Dr. Kotov levou três anos e meio para acreditar é que
a luz é capaz de dobrar e retorcer metais dispostos em feixes rígidos com
comprimentos entre 1 e 4 micrômetros - milhares de vezes maiores do que
moléculas, vírus ou células.
Luz atuando sobre a matéria
Kotov e seus colegas estavam trabalhando na área dos metamateriais, usados
para construir dispositivos de invisibilidade.
Para isto eles estavam criando partículas super quirais - espirais de
metais enrolados em nanoescala que podem teoricamente focalizar a luz em
pontos menores do que o seu comprimento de onda.
Eles começaram dispersando nanopartículas de telureto de cádmio em uma
solução à base de água. Após cerca de 24 horas sob a luz, as nanopartículas
reuniram-se autonomamente - um processo conhecido como automontagem - para
formar fitas planas, rígidas e bem alinhadas.
Mas, após 72 horas, as fitas resultantes haviam se retorcido e se
aglomerado.
Quando o processo foi repetido no escuro, as nanopartículas permaneceram na
forma de fitas longas, retas e separadas.
"Nós verificamos que, se fizéssemos as fitas no escuro e depois as
iluminássemos, poderíamos ver um processo de torção gradual, que vai
aumentando conforme aumentamos a intensidade da luz," explica o Dr. Kotov.
"Isso é muito incomum em muitos aspectos."
Depois de muito analisar o processo, eles descobriram que é mesmo a luz que
torce as fitas, ao causar uma forte repulsão entre as nanopartículas que as
compõem.
Nanomotores de bactérias
Agora que já aceitaram a descoberta e compreenderam seu mecanismo, os
cientistas estão tentando tirar proveito dela, embora achem difícil listar
todas as possibilidades.
As fitas retorcidas representam uma nova estrutura na área da
nanotecnologia. Além dos metamateriais super quirais voltados para os
trabalhos de invisibilidade, eles agora estão trabalhando para tentar fazê-
las girar, criando nanomotores similares aos usados pelas bactérias.
Embora alguns cientistas estejam tentando domar bactérias e usá-las para
movimentar engrenagens, criar um nanomotor baseado em um flagelo sintético
parece ser uma abordagem igualmente interessante.
"Estamos fazendo propulsores muito pequenos para se movimentarem através de
líquidos - submarinos em nanoescala, se você quiser chamar assim," diz
Kotov.
As estruturas em hélice também poderão ser úteis em nanomáquinas acionadas
por luz e nos dispositivos microeletromecânicos.
As possibilidades parecem ser realmente grandes, principalmente para essa
equipe de pesquisadores, que já criou um plástico transparente tão
resistente quanto o aço e uma forma de interligação entre circuitos
eletrônicos e neurônios utilizando nanotubos de carbono.
Bibliografia:
Light-Controlled Self-Assembly of Semiconductor Nanoparticles into Twisted
Ribbons
Sudhanshu Srivastava, Aaron Santos, Kevin Critchley, Ki-Sub Kim, Paul
Podsiadlo, Kai Sun, Jaebeom Lee, Chuanlai Xu, G. Daniel Lilly, Sharon C.
Glotzer, Nicholas A. Kotov
Science
12 March 2010
Vol.: 327. no. 5971, pp. 1355 - 1359
DOI: 10.1126/science.1177218