Nanotecnologia

Mixer movido a luz mistura ou desmistura líquidos

Mixer movido a luz mistura ou desmistura líquidos
A microesfera fica girando continuamente em torno do eixo do laser, misturando os líquidos onde está mergulhada. [Imagem: F. Schmidt/Univ. of Gothenburg]

Motor acionado por luz

Você provavelmente tem em sua cozinha um misturador elétrico - um mixer.

É um aparelho simples, com um motor elétrico cujo eixo é conectado a uma haste que, por sua vez, contém uma pequena hélice na outra extremidade.

Agora imagine obter o mesmo efeito de misturador trocando motor, haste e hélice por um laser - você terá um motor movido a luz.

Esse pequeno motor óptico não conseguirá misturar seu achocolatado na velocidade que você gostaria, mas ele representa a solução sob medida para misturar líquidos no interior dos biochips, microlaboratórios construídos dentro de pastilhas de vidro que funcionam com base nos princípios da microfluídica.

Motor a vapor a laser

A ideia original foi de Pedro Quinto-Su, da Universidade Autônoma do México, que usou feixes de laser para prender uma partícula no ponto de maior intensidade da luz - esse mecanismo é conhecido como pinça óptica.

A partícula estava mergulhada em água, e o aquecimento provocado pelo laser fazia a água adjacente ferver, produzindo uma bolha de vapor que afastava a partícula do eixo do feixe. Então a partícula resfriava e era puxada para trás pelas pinças ópticas conforme a bolha era reabsorvida.

O resultado é uma partícula que se movimenta continuamente para a frente e para trás - Pedro chamou o mecanismo de "motor a vapor microscópico".

Mixer a laser

Falko Schmidt e seus colegas da Universidade de Gotemburgo, na Suécia, partiram daí e substituíram a água por uma mistura líquida crítica - uma mistura formada por dois líquidos pouco abaixo da temperatura na qual os dois se separam.

Bastou essa modificação para que a partícula mudasse de comportamento - em vez de ficar indo e vindo como um pistão movido a vapor, ela circula continuamente em volta do eixo do laser. Além de misturar coisas, pode-se usar uma microesfera de ferro como mecanismo de agitação - como a partícula aquece com o laser, ela faz a temperatura subir e força as misturas líquidas críticas a se desmisturarem.

Esse mixer acionado por luz alcança altas velocidades de rotação com alguns poucos miliwatts de potência do laser, em contraste com outros sistemas acionados opticamente, que tipicamente requerem vários watts e envolvem maiores mudanças internas de temperatura, afetando a mistura.

A equipe sueca afirma que o mecanismo é suficiente para misturar as minúsculas gotas de fluido usadas nos dispositivos microfluídicos, onde a mistura natural é limitada por causa da falta de turbulência dentro dos espaços confinados dos microcanais.

Bibliografia:

A microscopic steam engine implemented in an optical tweezer
Pedro A. Quinto-Su
Nature Communications
Vol.: volume 5, Article number: 5889
DOI: 10.1038/ncomms6889

Microscopic Engine Powered by Critical Demixing
Falko Schmidt, Alessandro Magazzù, Agnese Callegari, Luca Biancofiore, Frank Cichos, Giovanni Volpe
Physical Review Letters
Vol.: 120, 068004
DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.068004




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