Luz é capaz de retorcer estruturas rígidas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/03/2010

Após cerca de 24 horas sob a luz, as nanopartículas reuniram-se autonomamente - um processo conhecido como automontagem - para formar fitas planas. Mas, após 72 horas, as fita haviam se retorcido e se aglomerado.
[Imagem: Nicholas Kotov]

Inacreditável

"No início, eu não acreditei. Para ser honesto, levou três anos e meio para realmente descobrir como fótons de luz podem causar uma mudança tão grande em estruturas rígidas mil vezes maiores do que moléculas."

Foi assim que Nicholas Kotov, da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos, apresentou o trabalho de sua equipe, que mostra que a luz é capaz de contorcer estruturas rígidas em escalas muito maiores do que se acreditava possível.

Interação entre a luz e a matéria

Que a matéria curva e dobra a luz é algo facilmente verificável. Esse é o mecanismo por trás das lentes comuns e dos óculos polarizadores que estão nos permitindo assistir aos filmes 3-D.

Mas o oposto é um fenômeno raramente observável. Na verdade, ele somente tinha sido observado até agora em escala molecular.

É a força da luz atuando sobre a matéria que permite o funcionamento das pinças ópticas. Feixes de luz têm sido usados para manipular nanoestruturas, para movimentar células vivas e até para aprisionar vírus.

Até mesmo um raio trator capaz de aprisionar moléculas de DNA foi demonstrado, abrindo novos caminhos para os biochips.

Mas o que a equipe do Dr. Kotov levou três anos e meio para acreditar é que a luz é capaz de dobrar e retorcer metais dispostos em feixes rígidos com comprimentos entre 1 e 4 micrômetros - milhares de vezes maiores do que moléculas, vírus ou células.

Luz atuando sobre a matéria

Kotov e seus colegas estavam trabalhando na área dos metamateriais, usados para construir dispositivos de invisibilidade.

Para isto eles estavam criando partículas super quirais - espirais de metais enrolados em nanoescala que podem teoricamente focalizar a luz em pontos menores do que o seu comprimento de onda.

Eles começaram dispersando nanopartículas de telureto de cádmio em uma solução à base de água. Após cerca de 24 horas sob a luz, as nanopartículas reuniram-se autonomamente - um processo conhecido como automontagem - para formar fitas planas, rígidas e bem alinhadas.

Mas, após 72 horas, as fitas resultantes haviam se retorcido e se aglomerado.

Quando o processo foi repetido no escuro, as nanopartículas permaneceram na forma de fitas longas, retas e separadas.

"Nós verificamos que, se fizéssemos as fitas no escuro e depois as iluminássemos, poderíamos ver um processo de torção gradual, que vai aumentando conforme aumentamos a intensidade da luz," explica o Dr. Kotov. "Isso é muito incomum em muitos aspectos."

Depois de muito analisar o processo, eles descobriram que é mesmo a luz que torce as fitas, ao causar uma forte repulsão entre as nanopartículas que as compõem.

Nanomotores de bactérias

Agora que já aceitaram a descoberta e compreenderam seu mecanismo, os cientistas estão tentando tirar proveito dela, embora achem difícil listar todas as possibilidades.

As fitas retorcidas representam uma nova estrutura na área da nanotecnologia. Além dos metamateriais super quirais voltados para os trabalhos de invisibilidade, eles agora estão trabalhando para tentar fazê-las girar, criando nanomotores similares aos usados pelas bactérias.

Embora alguns cientistas estejam tentando domar bactérias e usá-las para movimentar engrenagens, criar um nanomotor baseado em um flagelo sintético parece ser uma abordagem igualmente interessante.

"Estamos fazendo propulsores muito pequenos para se movimentarem através de líquidos - submarinos em nanoescala, se você quiser chamar assim," diz Kotov.

As estruturas em hélice também poderão ser úteis em nanomáquinas acionadas por luz e nos dispositivos microeletromecânicos.

As possibilidades parecem ser realmente grandes, principalmente para essa equipe de pesquisadores, que já criou um plástico transparente tão resistente quanto o aço e uma forma de interligação entre circuitos eletrônicos e neurônios utilizando nanotubos de carbono.

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