Energia de única molécula move oscilador mecânico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/11/2012

"O resultado é que a molécula mais pequena que existe, uma molécula de hidrogênio, 'empurra' a barra oscilante, que tem uma massa 10¹⁹ vezes - dez trilhões de vezes - maior!"
[Imagem: Lotze et al./Science]

Energia das moléculas

Moléculas são objetos agitados, sujeitos a movimentações que são constantes no tempo, mas aleatórias no espaço.

Essas flutuações são normalmente chamadas "ruído", e afetam o movimento de fluidos, a intensidade dos campos eletromagnéticos, as reações químicas etc.

Mas, como todo movimento, essa agitação das moléculas é fonte de energia.

Cientistas da Universidade de Berlim, na Alemanha, agora demonstraram pela primeira vez que a nanotecnologia está prestes a permitir a exploração prática dessa energia.

José Ignacio Pascual e sua equipe conseguiram usar o movimento aleatório e espontâneo de uma única molécula de hidrogênio (H2) para mover um objeto macroscópico, uma barra oscilante em um microscópio eletrônico.

Força molecular

Os pesquisadores colocaram a molécula de hidrogênio em um espaço muito pequeno entre uma superfície plana e a ponta ultrassensível de um microscópio de força atômica.

Esse tipo de microscópio usa o movimento de uma ponta instalada na extremidade de um oscilador mecânico altamente sensível, a fim de "sentir" as forças que imperam em escala nanométrica.

A molécula de hidrogênio, com seu movimento aleatório e caótico, atinge a ponta do microscópio, induzindo sobre ela uma força que é suficiente para mover o braço oscilante do microscópio.

É claro que a alavanca também modula o movimento da molécula, o que resulta em uma "dança" orquestrada entre a ponta do microscópio e a molécula, mas gerando um movimento que pode ser observado em macroescala.

"O resultado é que a molécula mais pequena que existe, uma molécula de hidrogênio, 'empurra' a barra oscilante, que tem uma massa 10¹⁹ vezes - dez trilhões de vezes - maior!" explicou Pascual.

Motor elétrico molecular

O princípio por trás do experimento é conhecido como ressonância estocástica, que descreve como movimentos aleatórios de energia são canalizados na forma de movimentos periódicos.

"Em nosso experimento, o 'ruído' da molécula é gerado injetando uma corrente elétrica, e não temperatura, através da molécula. Portanto, ele funciona como um mecanismo de conversão de energia elétrica em mecânica," afirmou Pascual.

Ou seja, o aparato é essencialmente um motor elétrico molecular.

O pesquisador acrescenta que um dos aspectos mais promissores desta demonstração é a de que o princípio pode ser aplicado para a criação de moléculas artificiais, que são moléculas complexas destinadas a oscilar ou girar em uma única direção.

Ele também não descarta que esta flutuação molecular possa ser produzida por outras fontes, como luz, ou ser realizada com um maior número de moléculas, mesmo com composições químicas diferentes.

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