Micromáquinas poderão ser operadas remotamente por meio de luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/06/2007

Quando se fala em micro-máquinas, é fácil imaginar máquinas como as que conhecemos, cheias de engrenagens e eixos e movimentadas por motores - só que tudo em miniatura. Isso realmente acontece - mas até um determinado nível de miniaturização.

A alta tecnologia e a mágica

Quando essas máquinas diminutas começam a ficar pequenas demais, na faixa de poucos micrômetros de tamanho, as coisas começam a se comportar de maneira diferente: forças que ajudam a movimentar as máquinas em macro-escala começam a atrapalhar e outras forças que são desprezadas na dimensão humana, passam a ter um papel preponderante no funcionamento dessas micro-máquinas.

É aí que entram as pesquisas que procuram explorar forças pouco conhecidas - mas que poderão substituir os motores das máquinas que conhecemos. Pode parecer contra-intuitivo mas, em micro-escala, é possível ter-se máquinas que funcionam sem motor.

Por exemplo, uma equipe de físicos da Universidade de Riverside, Estados Unidos, acaba de demonstrar que a força de Casimir - a diminuta força de atração que age entre duas superfícies paralelas que se encontram muito próximas - pode ser alterada utilizando-se a luz, abrindo a possibilidade de se operar micromáquinas remotamente.

Dirija um feixe de luz em cima da micro-máquina e ela começará a funcionar, sem nenhum motor. Como disse Arthur Clarke, um dos mais conhecidos escritores de ficção científica, a partir de um determinado nível de progresso científico, a alta tecnologia começa a ser indistinguível da mágica.

Luz virtual

A força de Casimir surge quando se alteram as propriedades dos "fótons virtuais." Enquanto um fóton normal é uma partícula portadora de interações eletromagnéticas, um fóton virtual é uma partícula que existe apenas por um instante extremamente curto, como um intermediário em um processo, nunca podendo ser observado diretamente.

Como os fótons virtuais estão sempre presentes no espaço vazio, o estudo da força de Casimir permite aos físicos compreender as propriedades da natureza quântica do espaço.

Para criar o ambiente no qual a força de Casimir pudesse ser detectada, o Dr. Umar Mohideen e sua equipe utilizaram uma pequena esfera de ouro, medindo 200 micrômetros de diâmetro e várias placas planas de silício. "Onde a esfera e a placa se aproximam, as superfícies são consideradas praticamente paralelas a distâncias microscópicas," explica Mohideen.

Os cientistas então mediram a força de Casimir entre a esfera de ouro e as placas de silício alterando a "densidade de carga" das placas - a quantidade elétrons que se encontra em cada placa. Eles descobriram que a força de Casimir apresenta variações mensuráveis quando a densidade de elétrons varia em 10.000 vezes de uma placa para outra.

Manipulando a força de Casimir

"Nós então nos perguntamos se seria possível gerar essa diferença de densidade de alguma outra forma," diz Mohideen. Foi então que eles descobriram que podiam alterar a força de Casimir utilizando um feixe de luz.

Utilizando a mesma bola de ouro e uma placa de silício, só que agora tendo ambas a mesma densidade de carga, os cientistas conseguiram alterar a densidade de carga da placa utilizando um facho de luz - alteração essa suficiente para afetar a força de Casimir.

Quando a luz é absorvida pelo silício, os fótons são convertidos em cargas positivas e negativas. É justamente o aumento nas forças negativas - o número de elétrons - que altera a força de Casimir.

Micro-máquinas

"Utilizando esses resultados, será agora possível construir pontas de prova especiais que possam checar as alterações na densidade de elétrons," explica o cientista. "Eles poderão ser usados também para construir novas micro-máquinas que poderão ser operadas remotamente utilizando apenas luz."

As micro-máquinas são utilizadas para redirecionar a luz entre fibras ópticas e em acelerômetros que disparam air-bags no caso de acidentes, apenas para citar alguns exemplos. Sistemas complexos de engrenagens e alavancas também estão sendo desenvolvidos para movimentar micro-robôs e sistemas microeletromecânicos, os MEMS.

Agora os cientistas planejam melhorar a sensibilidade dos seus equipamentos utilizando técnicas de medição mais precisas. Eles vão tentar também entender como os elétrons interagem com os fótons virtuais.

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