Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/08/2012
Balança molecular
Cientistas franceses e norte-americanos construíram uma balança capaz de medir a massa de moléculas individuais, uma de cada vez.
A nanobalança permitirá o estudo de vírus, a análise do funcionamento das células e o projeto de nanopartículas funcionalizadas, além de avaliar melhor os componentes da poluição atmosférica e até o processo de formação das nuvens.
O núcleo do aparelho é uma estrutura em formato de ponte, que fica vibrando em uma frequência muito precisa.
Quando a molécula é colocada sobre essa ponte, a massa da molécula muda ligeiramente a frequência de oscilação da ponte, permitindo calcular seu peso exato.
Medição única
Parece simples demais para não ter sido feito antes, mas o problema é que a alteração na frequência depende da posição exata onde a molécula, ou a nanopartícula, cai sobre a ponte vibratória.
Assim, era necessário um longo e tedioso trabalho de medir moléculas ou partículas idênticas cerca de 500 vezes, até se chegar ao valor exato.
Agora, Michael Roukes e seus colegas desenvolveram uma técnica que permite que a nanobalança funcione com a simplicidade de uma balança comum: basta colocar uma molécula e ler o resultado.
"O avanço crítico que fizemos neste trabalho é que agora conseguimos pesar as moléculas uma por uma, conforme elas vão se depositando sobre a ponte," explicou o pesquisador.
Modos vibracionais
Para isso, os pesquisadores analisaram como uma partícula altera a frequência de vibração da ponte.
Todo movimento oscilatório é composto dos chamados modos vibracionais.
No primeiro modo, a partícula influencia o movimento de um lado para o outro, com o centro da estrutura apresentando o movimento máximo.
O segundo modo vibracional ocorre em uma frequência maior, quando metade da ponte se move lateralmente em uma direção, e a outra metade vai no sentido oposto, formando uma onda em forma de S que se estende pelo comprimento da ponte.
Existe um terceiro modo, um quarto modo, e assim por diante.
Sempre que a ponte oscila, o seu movimento pode ser descrito como uma mistura desses modos de vibração.
O que a equipe descobriu é que basta analisar a forma como os dois primeiros modos alteram as frequências para determinar tanto a massa da partícula quanto sua posição.
Nanobalança
Embora uma outra nanobalança já tenha conseguido pesar átomos individuais, este novo equipamento é reutilizável como qualquer balança, ou seja, uma vez posto em funcionamento, pode ser usado um sem-número de vezes, para pesar o que for necessário e quando for necessário.
A nanobalança se enquadra na categoria dos NEMS (nanoelectromechanical system), sistema eletromecânicos com dimensões 1.000 vezes menores do que os mais conhecidos MEMS (microelectromechanical system).
Para o futuro, cientistas chineses demonstraram ser possível deixar para trás os mecanismos oscilantes, e usar apenas luz para medir "coisas" na faixa dos zeptogramas, o que equivale a 10-21 gramas.