DNA reconstrói nanotubos para criar supercondutores a temperatura ambiente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/08/2022

A técnica de origami de DNA permitiu refazer a estrutura dos nanotubos de carbono com precisão.
[Imagem: Zhiwei Lin et al. - 10.1126/science.abo4628]

Nanotubos supercondutores

Em um notável exemplo de convergência científica, pesquisadores do campo da biomedicina criaram uma ferramenta que pode impulsionar o campo dos supercondutores, materiais que transmitem eletricidade sem resistência e que prometem revolucionar quase tudo, da transmissão de energia à eletrônica.

Há muito se sabe sobre o potencial dos nanotubos de carbono para criar fios supercondutores. Embora fios comuns de eletricidade feitos de nanotubos já tenham virado realidade há bastante tempo, torná-los supercondutores é um desafio bem mais difícil de ser vencido.

Isto na verdade exigiria viabilizar na prática um dos maiores sonhos da nanotecnologia: A possibilidade de construir as coisas de baixo para cima, molécula por molécula ou até mesmo átomo por átomo.

Acontece que uma maneira possível de concretizar a ideia de um supercondutor é modificar as treliças que formam os minúsculos cilindros ocos de carbono, os nanotubos de carbono. O problema é como controlar as reações químicas ao longo dos nanotubos, para que sua rede seja montada com a precisão necessária para que não se crie nenhum empecilho à passagem dos elétrons.

Foi aí que Zhiwei Lin e seus colegas do campo das ciências da vida da Universidade da Virgínia, nos EUA, tiveram uma ideia: E se usássemos a cada vez mais avançada tecnologia de origami de DNA, que já permite montar estruturas visíveis a olho nu e até construir motores elétricos?

Eles ainda não criaram cabos supercondutores de nanotubos de carbono, mas acabam de demonstrar que sua técnica é promissora e pode de fato nos levar a isso.

O próximo passo será fazer os ajustes necessários para atingir a prevista supercondutividade a temperatura ambiente.
[Imagem: Zhiwei Lin et al. - 10.1126/science.abo4628]

Montagem de nanotubos com DNA

Lin pegou moléculas de DNA, o material genético que diz às células vivas como operar, e as usou para guiar uma reação química que pode viabilizar a construção de um supercondutor de baixo para cima.

Em resumo, a técnica consiste em usar a química para realizar uma engenharia estrutural surpreendentemente precisa - a construção no nível de moléculas individuais. O resultado foi uma rede de nanotubos de carbono montados conforme necessário para criar um supercondutor que funciona à temperatura ambiente.

Tudo foi feito dentro de um microscópio crio-eletrônico, uma técnica largamente utilizada em biologia para determinar a estrutura atômica das proteínas. Mas seu uso em pesquisa de novos materiais é uma novidade.

"Este trabalho demonstra que a modificação ordenada de nanotubos de carbono pode ser alcançada aproveitando o controle da sequência de DNA sobre o espaçamento entre os locais de reação adjacentes," disse o professor Edward Egelman.

O próximo passo agora será montar uma equipe, com a participação de físicos e engenheiros, para testar os nanotubos construídos com DNA, verificando sua eventual supercondutividade. A equipe está animada com isto, uma vez que, tendo comprovado que sua ferramenta biológica funciona, será possível fazer qualquer ajuste que se mostre necessário para chegar a um nanotubo supercondutor.

"Embora nós frequentemente pensemos na biologia usando ferramentas e técnicas desenvolvidas pela física, nosso trabalho mostra que as abordagens desenvolvidas na biologia podem realmente ser aplicadas a problemas de física e engenharia," disse Egelman. "Isto é o que é tão emocionante sobre a ciência: não ser capaz de prever para onde nosso trabalho nos levará."

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