Brasileiros descobrem nanotubos metálicos quadrados

LNLS - 30/01/2009

Estrutura de um nanotubo de prata com seção quadrada. Todos os nanotubos conhecidos até agora eram realmente tubos, redondos.
[Imagem: Daniel Ugarte]

A nanotecnologia é uma área de pesquisa extremamente ativa, com milhares de artigos publicados nos últimos anos. Mesmo assim, a natureza ainda guarda muitos segredos sobre as nanoestruturas.

Nanotubos quadrados

Um desses segredos, contudo, acaba de ser revelado em artigo publicado na revista Nature Nanotechnology. Nele, uma equipe formada por pesquisadores do Instituto de Física da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS/MCT) descreve a descoberta de uma inesperada família de nanotubos metálicos ocos e quadrados.

O estudo, coordenado pelo professores Daniel Ugarte e Douglas Galvão, da Unicamp, identificou como se deformam, e finalmente quebram, arames nanométricos de prata. No processo, foi observada a formação espontânea de estruturas com uma base quadrada composta por apenas quatro átomos, a menor possível.

Nanossanfona

"Esse arranjo atômico oco ou tubular é completamente inesperado e se forma quando os nanofios são submetidos a uma alta taxa de estiramento", explica Ugarte, que também é pesquisador associado do LNLS.

Assim, os átomos mudam sua distribuição ou estrutura para uma configuração que pode ser descrito como uma nanossanfona, capaz de se esticar muito sem quebrar. Nenhum trabalho anterior tinha considerado como possível a existência dessa forma de estrutura, nem mesmo do ponto de vista teórico especulativo.

Detalhes atômicos

O artigo descreve com detalhes atômicos todos os processos de elongação gerados por tensão mecânica, utilizando experimentos de microscopia eletrônica de transmissão com resolução atômica e simulações de dinâmica molecular.

"Tais simulações computacionais sugerem que a estabilidade dessas estruturas pode ser o resultado de uma combinação de um tamanho mínimo necessário associado a um regime de alta tensão mecânica", afirma Galvão.

Nanopeças metálicas

Os resultados obtidos fornecem informações essenciais para compreender o atrito e a adesão, assim como para avaliar a possível utilização de nanopeças metálicas como reforço estrutural ou condutor elétrico em nanodispositivos eletrônicos. "Essa inesperada descoberta abre novas possibilidades para o estudo de nanoestruturas metálicas e sugere que talvez outras estruturas "exóticas" possam existir", completa Ugarte.

Além de Ugarte e Galvão, participaram também da pesquisa Maureen Lagos, doutorando e bolsista da Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Fernando Sato (Fapesp), Jefferson Bettini (LNLS) e Varlei Rodrigues (Unicamp).

Futuro promissor

A nanotecnologia é uma das promessas para melhorar a qualidade de vida do ser humano no século 21. A expectativa é que ela possa gerar produtos e processos mais eficientes e econômicos, com menor gasto de energia e menos agressivos ao meio ambiente. Mas, para que o "nano" chegue às prateleiras, é necessário ultrapassar a barreira da pesquisa e, só então, entrar na fase de fabricação e possível comercialização.

A pesquisa em nanossistemas concentra um gigantesco esforço científico para entender e explorar sistemas muito pequenos. A industrialização de nanocircuitos, ou nanodispositivos, requer a avaliação precisa de aspectos como a confiabilidade e tempo de vida dos produtos. Contudo, o conhecimento sobre propriedades mecânicas dos nanossistemas (atrito, resistência, deformação, fadiga e quebras), ou sobre como manipulá-los, é quase inexistente.

Praticamente todos os dados de que se dispõem hoje são obtidos por meio de simulações computacionais sem validação prática ou experimental. Como conseqüência, poucos avanços concretos tem sido possível. Nesse contexto, o estudo conduzido no LNLS/Unicamp destaca-se por trazer contribuições validadas experimentalmente sobre propriedades até então pouco conhecidas dos nanotubos metálicos.

Mais tópicos