Cientistas criam uma balança capaz de pesar um único átomo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2004

Utilizando um nanotubo de carbono, pesquisadores da Universidade Cornell, Estados Unidos, construíram um minúsculo oscilador eletromecânico que poderá ser capaz de pesar um único átomo. O dispositivo, o menor desse tipo já produzido, pode ser configurado em uma extensa faixa de rádio-freqüências, o que permitirá que, no futuro, ele venha a substituir elementos em circuitos eletrônicos que atualmente são muito maiores.

Balança de nanotubo

As pesquisas recentes em sistemas nanoeletromecânicos (NEMS) têm se concentrado em bastões de silício tão pequenos que são capazes de balançar de um lado para o outro em radiofreqüências. O que os pesquisadores fizeram agora foi substituir o bastão de silício por um único nanotubo de carbono. Com isto eles criaram um oscilador que é muito menor e muito durável. Além de servir de componente em um circuito de radiofreqüência, o novo aparelho poderá ter aplicações na detecção de massas e em pesquisa básica.

O nanotubo utilizado tem entre um e quatro nanômetros de diâmetro e cerca de 1,5 micrômetro de comprimento, suspenso entre dois eletrodos sobre uma placa de silício condutor.

Forças eletrostáticas

O próprio nanotubo é condutor de eletricidade, de forma que, quando uma tensão é aplicada entre o tubo e a placa de silício, forças eletrostáticas atraem o tubo para a placa. Aplicando-se uma corrente alternada, alternam-se padrões de atração e repulsão, o que faz com que o nanotubo oscile velozmente.

A aplicação simultânea de uma tensão estática aumenta a tensão no tubo, mudando sua freqüência da mesma forma que o aumento da tensão das cordas de um violão altera seu timbre.

Balança e transístor

O aparelho como um todo funciona como um transístor, o que permite que o movimento do nanotubo possa ser detectado por meio da medição do fluxo de corrente. Experimentando com vários diâmetros e comprimentos de nanotubos, os pesquisadores conseguiram construir osciladores entre 3 e 200 megaHertz.

Os osciladores de nanotubos poderão ser utilizados como balanças para massas muito pequenas. Como a freqüência de vibração é uma função da massa do elemento que vibra, a adição de pequenas massas ao tubo pode alterar a freqüência de oscilação.

Balanças de bactérias e vírus

Osciladores de tubos de silício já são empregados para pesar bactérias e vírus. "Este é tão menor que a sensibilidade à massa deve ser muito mais alta," afirma Paul McEuen, coordenador da pesquisa. "Nós estamos ultrapassando os limites, talvez pesando átomos individuais."

A pesquisa foi feita inteiramente no vácuo, já que mesmo o ar ou qualquer outro gás presente poderia lançar moléculas sobre o nanotubo, alterando sua massa. Isso abre a possibilidade de utilização do novo oscilador também como detector de gases.

A pesquisa foi publicada na revista Nature, sob o título "A Tunable Carbon Nanotube Electromechnical Oscillator" e é assinada pelo Dr. Paul McEuen e por seus colegas Vera Sazonova, Yuval Yaish, David Roundy e Tomás A. Arias.