Balança mais precisa do mundo vai medir um zeptograma

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/06/2011

O coração da zepto-balança é uma minúscula barra vibratória, que muda sua frequência de vibração quando é tocada pelo objeto a ser medido.
[Imagem: Li et al./PRL]

Ela será a balança mais precisa do mundo, capaz de pesar 1 zeptograma.

Um zeptograma equivale a 10^-21 gramas.

Nessa escala, até mesmo a nanotecnologia parece lidar com dimensões gigantescas - abaixo do nano (10^-9), vêm pico (10^-12), femto (10^-15), atto (10^-18) e só então o zepto (10^-21).

Zepto-balança

Jin-Jin Li e Ka-Di Zhu, da Universidade de Shanghai, na China, acreditam ser possível atingir tal nível de precisão eliminando os fios e usando apenas luz para fazer as medições.

A técnica é uma combinação de várias ferramentas em nanoescala que já foram demonstradas separadamente.

O coração da zepto-balança é uma minúscula barra vibratória, que muda sua frequência de vibração quando é tocada pelo objeto a ser medido - uma fita de DNA, por exemplo.

As melhores nanobalanças atuais usam fios para fazer a medição dessa frequência.

Mas os fios acabam drenando uma parte da energia pelo aquecimento, diminuindo a eficiência do sistema a frequências muito altas.

Balança óptica

Os pesquisadores chineses afirmam que é possível aumentar muito a precisão eliminando esses fios, e tirando proveito de nuvens de elétrons que se formam na superfície de metais, os chamados plásmons de superfície.

Isso permitirá o uso de um laser para medir com precisão a alteração na frequência de vibração da barra central da balança.

Para isso será necessário adicionar um ponto quântico no centro da nanobarra vibratória. Um ponto quântico tem uma série de níveis de energia, similares aos dos átomos, que variam com a vibração da nanobarra.

Uma técnica padrão de laser permitiria ler os níveis de energia do ponto quântico, mas os cientistas afirmam que a precisão não seria a desejada.

Plásmons de superfície

Para aumentar a precisão, os pesquisadores propõem inserir uma nanopartícula de ouro acima do ponto quântico, para que seus elétrons interajam com a nuvem de elétrons superficiais do metal.

Essa interação gera plásmons de superfície de uma única frequência, determinada pelos níveis de energia do ponto quântico, por sua vez determinados pela vibração da nanobarra, finalmente, determinada pela massa do objeto.

Desta forma, a massa do objeto a ser pesado pode ser determinada verificando a alteração na frequência da linha espectral dos plásmons.

Por exemplo, pesar uma molécula de DNA de uma bactéria E.coli fará o pico da linha espectral passar de 1,2 GHz, que é a frequência da barra sozinha, para 1,200575 GHz.

Mais tópicos