A menor guitarra do mundo que pode ser tocada

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/11/2003

Em cima, a nanoguitarra original. Embaixo a nova versão, maior, mas que pode ser tocada usando raios laser.
[Imagem: D. Carr/H. Craighead]

Nanoguitarra

Seis anos atrás, pesquisadores da Universidade Cornell (Estados Unidos) construíram a menor guitarra do mundo, mais ou menos do tamanho de um glóbulo vermelho.

O objetivo era demonstrar as possibilidades de fabricação de peças mecânicas minúsculas, utilizando técnicas originalmente desenvolvidas para a construção de circuitos eletrônicos.

Agora eles foram além e construíram uma nanoguitarra que pode ser tocada.

Novamente não foi por brincadeira. Os cientistas estão demonstrando que nanodispositivos mecânicos podem tornar os circuitos eletrônicos menores, mais baratos e com menor consumo de energia. A nova nano-guitarra foi construída pela estudante Lidija Sekaric.

NEMS

A nanoguitarra é o exemplo perfeito de um NEMS ("NanoElectroMechanical System": sistema nano-eletro-mecânico). Os NEMS representam uma tecnologia promissora, que permitirá, por exemplo, a construção de biossensores do tamanho de uma única bactéria.

Para poder ser tocada, a nova nanoguitarra é cerca de cinco vezes maior do que sua antecessora, mas ainda exige um microscópio para ser vista.

Suas cordas são feitas de silício, medindo cerca de 12 micrômetros de comprimento e com uma seção transversal de 150 por 200 nanômetros. Estas nanocordas vibram em freqüências 17 oitavas mais altas do que as cordas de uma guitarra normal, algo como 130 vezes mais alto.

É claro que o aparato não produz boa música. Na verdade, aos ouvidos humanos, ela não produz música nenhuma: os pesquisadores utilizaram um equipamento eletrônico específico para detectar as vibrações e convertê-las em sons audíveis.

Guitarra a laser

Como tocar algo tão pequeno? Utilizando feixes de raios laser.

Os pesquisadores recentemente observaram que a luz de um laser pode causar oscilações em nanodispositivos que apresentem as características mecânicas adequadas. Sekaric utilizou essas características no projeto de sua nanoguitarra.

As cordas são tocadas focalizando-se um feixe preciso de raio laser sobre cada uma das cordas. Quando as cordas vibram, elas criam padrões de interferência na luz refletida de volta, os quais podem ser detectados e convertidos em notas audíveis.

Os tons gerados pelas cordas dependem de seu comprimento e não da tensão a que as cordas estão submetidas, como em uma guitarra normal.

Osciladores

A capacidade para fazer aparatos minúsculos vibrarem a altas freqüências abre a possibilidade para várias aplicações práticas na eletrônica.

A freqüência na qual esses aparatos vibram depende de sua dimensão e de sua massa. Nano-objetos podem ser construídos de forma a vibrarem em freqüências de rádio, alcançando até centenas de megahertz, tornando-os substitutos de outros componentes nos circuitos eletrônicos, como os cristais de quartzo.

Com a vantagem de que o nano-oscilador ocupará uma fração do espaço do cristal e consumirá apenas alguns miliwatts de energia.

Como demonstrado pela nanoguitarra, os NEMS também conseguem modular a luz, o que significa que eles podem ser utilizados em sistemas de comunicação por fibras ópticas.

Os sistemas atuais exigem uma fonte de laser em cada ponta do circuito. Mas os NEMS abrem caminho para que um laser de potência, localizado de um lado do sistema de comunicação, possa enviar um feixe de luz que será modulado e refletido de volta por um minúsculo e barato dispositivo mecânico. Isto poderá permitir o barateamento dos sistemas ópticos de comunicação.