Pontos de fusão e ebulição da água são alterados pela Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/01/2005

Acaba de cair por terra o caráter absoluto de uma das mais maiores verdades científicas, conhecida por qualquer estudante. Da próxima vez que você encontrar a questão "A água se torna sólida a 0° C e entra em ebulição a 100o C" não vá marcando V sem pensar. É melhor procurar pela opção DEPENDE. E depende justamente da Nanotecnologia.

A Terra sempre foi conhecida como "planeta água". É a água que permite a vida como a conhecemos. Todas as sondas espaciais dedicam-se a procurar por moléculas de água em outros corpos celestes, já que esse seria o indicativo básico da possibilidade de existência de vida fora do nosso planeta.

São exatamente as alterações de estado físico da água que marcam os limites da escala Celsius de temperatura. Mas, até hoje, pouco se sabia sobre o comportamento de moléculas de água confinadas em um nanoespaço.

Agora, os cientistas Hiromichi Kataura, do Instituto Nacional de Tecnologia e Ciências Industriais Avançadas, e Yutaka Maniwa, da Universidade Metropolitana de Tóquio, identificaram a estrutura da água adsorvida por um nanotubo de carbono de parede simples. É a primeira vez no mundo que se verifica experimentalmente a existência de um nanotubo de gelo.

Quando aprisionada no interior do nanotubo de carbono, a água se mantém sólida a até 27° C e se torna vapor a apenas 45° C.

Eles descobriram que a água presa no interior do nanotubo de carbono forma um nanotubo de gelo e seu ponto de fusão - quando o gelo se torna água - varia muito, dependendo do diâmetro do nanotubo. Em um nanotubo de carbono com 1,17 nanômetro de largura, o nanotubo de gelo consiste de estruturas circulares de cinco moléculas de água, que se passam para o estado líquido apenas quando a temperatura atinge 27° C.

Até hoje, gelo a temperaturas ambientes somente era possível sob pressões extremamente altas, ao redor de 10.000 atmosferas. Em oposição à regra empírica de que o ponto de fusão do gelo em forma de tubos ultrafinos diminui à medida em que o diâmetro do tubo seja reduzido, os cientistas japoneses descobriram que, na verdade, o ponto de fusão aumenta à medida em que o diâmetro do nanotubo diminui.

Um efeito ainda mais interessante, que poderá criar toda uma nova tecnologia para as impressoras jato-de-tinta, foi descoberto quando os cientistas elevaram a temperatura do nanotubo de gelo a 45° C, sob pressão subatmosférica. A água vaporizou-se imediatamente e saiu do nanotubo na forma de um jato de vapor.

O nanojato de água poderá ter inúmeras outras aplicações práticas, inclusive em microlaboratórios, os chamados "lab-on-a-chip". Como a capacidade de absorção de calor do nanotubo de gelo é minúscula, ele pode ser aquecido utilizando-se apenas a iluminação por alguns poucos fótons.

E como os nanotubos de parede simples de diferentes estruturas absorvem a luz de diferentes comprimentos de onda, é possível aquecê-los seletivamente iluminando-o com um feixe de raios laser monocromático de comprimento de onda específico.

Com base nesse princípio, é possível obter-se o controle em escala nanométrica sem a necessidade de se focar a luz em cada nanotubo individualmente. Esse mecanismo poderá ser utilizado em jatos de tinta nanométricos ou no direcionamento de volumes nanoscópicos de qualquer tipo de matéria, líquida ou não.

A descoberta será publicada no próximo exemplar da revista científica Chemical Physics Letters.