Nanotecnologia

Balança mais sensível do mundo pesa um único próton

Balança mais sensível do mundo pesa um único próton
Apenas uma seção de 150 nanômetros do nanotubo fica vibrando, formando a balança. O próximo passo é colocar um prato onde poderão ser colocadas as partículas atômicas ou subatômicas. [Imagem: ICN]

Preocupações com o peso

Cientistas acabam de criar a balança mais sensível já fabricada, capaz de pesar um único próton.

A balança é tão sensível que, se no futuro ela for melhorada em uma única ordem de grandeza, será necessário inventar um novo prefixo de unidade para batizar o que estaria sendo pesado.

De um lado, já existem balanças capazes de pesar planetas e até uma técnica para pesar buracos negros.

Mas Adrian Bachtold e seus colegas do Instituto Catalão de Nanotecnologia, na Espanha, estão interessados em coisas bem menores.

Eles criaram um sensor de massa usando um nanotubo de carbono muito curto, capaz de detectar alterações de massa de 1,7 yoctograma - 10-24 grama - a massa de um próton.

Yoctobalança

O nanotubo de carbono que serve de sensor mede 150 nanômetros de comprimento, mas o prefixo nano, com seus (10-9), é astronômico quando chega perto do yocto - entre eles há pico (10-12), femto (10-15), atto (10-18), zepto (10-21) e, finalmente, o yocto (10-24).

Ainda não foi inventado um prefixo para algo na casa dos (10-27).

Ao contrário das balanças na escala dos gramas, a yoctobalança é vibratória. O nanotubo vibra a uma frequência na faixa dos 2 GHz.

Comparando a frequência de ressonância do nanotubo antes e depois que a massa a ser pesada foi depositada sobre ele, os cientistas podem quantificar quanta massa foi adicionada.

Para tamanha precisão, o ambiente dessa que é a balança mais precisa do mundo precisa ser cuidadosamente controlado - ela funciona a -269 ºC, em ultra-alto vácuo (10-14 bar) e isolada de qualquer ruído mecânico ou elétrico.

Balança mais sensível do mundo pesa um único próton
Esquema e protótipo da yoctobalança, que funciona a 4 Kelvin. [Imagem: Chaste et al./Nature Nanotechnology]

Balança mais sensível do mundo

A equipe acredita que dá para melhorar a precisão da yoctobalança criando para ela um "prato", um ponto específico do nanotubo onde a partícula a ser pesada possa ser colocada.

Nesta versão, os pesquisadores colocam a massa em qualquer ponto do nanotubo. Se conseguirem construir o prato, será possível reduzir as flutuações na frequência de ressonância do nanotubo, aumentando a precisão das medições.

Recentemente pesquisadores chineses afirmaram ser possível construir uma balança usando apenas luz.

Mas, segundo seus cálculos, ela terá uma precisão na faixa dos zeptogramas, o que seria suficiente apenas para pesar coisas "enormes", como átomos individuais.

Bibliografia:

A nanomechanical mass sensor with yoctogram resolution
J. Chaste, A. Eichler, J. Moser, G. Ceballos, R. Rurali, A. Bachtold
Nature Nanotechnology
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/NNANO.2012.42




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