Nanotecnologia aplicada à saúde

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/01/2003

Pesquisadores da Universidade de Michigan (Estados Unidos), trabalhando em conjunto com o instituto de pesquisas japonês Riken, disseram que os motores biológicos que a natureza utiliza para o transporte intracelular e para outras funções dentro de um organismo, inspirou-os na criação de uma classe totalmente nova de micro-dispositivos para controlar o movimento de campos magnéticos em supercondutores. A descoberta irá permitir a construção de uma nova geração de equipamentos de diagnóstico médico.

À medida em que os circuitos eletrônicos tornam-se menores, torna-se cada vez mais difícil criar os muitos canais-guia que agem como fios para mover os elétrons entre os componentes do circuito.

Esta dificuldade em conectar os nano-circuitos deve ser superada se os pesquisadores quiserem continuar a desenvolver máquinas e sensores microscópicos que representam uma nova onda no futuro da nanotecnologia. Um problema similar existe para os pesquisadores que trabalham no desenvolvimento de melhores aparelhos de imagens magnéticas para o diagnóstico médico. Aqui o objetivo é controlar o movimento de linhas de um campo magnético no interior de um material supercondutor, de forma que seu movimento não produza ruído que degrade o desempenho do equipamento. Um novo enfoque e vários novos dispositivos descritos em um recente artigo na revista Nature oferecem esperança para que o desafio do ruído magnético possa ser superado.

As descobertas agora anunciadas, frutos das pesquisas dos cientistas Franco Nori, da Universidade de Michigan, e Sergey Savel'ev, da Riken, foram publicadas no número de novembro da revista Nature Materials.

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Campos magnéticos penetram nos materiais supercondutores como redes de fluxo magnético quantizado, chamadas vórtices porque os elétrons giram ao seu redor sem dissipar energia. Correntes elétricas, externamente aplicadas em materiais supercondutores, induzem a movimentação desse quanta de fluxo magnético. Esse movimento de vórtice produz ruído que degrada o rendimento do equipamento em aplicações práticas, tais como a medição dos campos magnéticos produzidos pelo cérebro. Desta forma, o controle preciso do movimento desses vórtices é de crucial importância para aplicações envolvendo materiais supercondutores.

Controlando o movimento do quanta dentro dos supercondutores, os novos dispositivos permitirão a construção de micro-máquinas, tais como bombas, diodos e lentes de fluxo magnético quântico para criar padrões magnéticos específicos no interior de um determinado dispositivo ou amostra. Isto irá dar aos projetistas a capacidade de remover fluxos indesejáveis presos dentro de dispositivos supercondutores e permitirá aos pesquisadores incrementar o campo magnético em regiões alvo específicas no interior do material, o que irá permitir focar magneticamente até mesmo partículas magnéticas.

Inspirado pelo desenho de "motores" biológicos que usam estruturas em formato de dentes de serra espacialmente assimétricos para mover pequenos objetos, Nori e Savel'ev propuseram o uso de forças temporalmente assimétricas para gerar um padrão dente-de-serra similar. Repetidamente empurrando lentamente em uma direção e mais rapidamente na direção oposta, eles forçam o fluxo magnético a se mover de um ponto a outro dentro do material. Eles propuseram dispositivos em estado sólido que poderão ser utilizados em aplicações tecnológicas específicas, incluindo a remoção de vórtices de flutuação indesejados dentro dos sensores magnéticos de campo utilizados para geração de imagens médicas, e para esculpir o padrão do fluxo magnético dentro de materiais supercondutores, conforme exigido por aplicações específicas.

Ainda mais, estes dispositivos assumem o controle sem a a necessidade de utilização das complicadas e demoradas técnicas de irradiação ou litografia, hoje utilizadas para criar padrões no material hospedeiro. "A idéia inovadora é aplicar uma corrente ou campo magnético no supercondutor que é assimétrica no tempo e não no espaço." comentou a G. D'Anna, pesquisador suiço. "Esta proposta extraordinária torna possível criar movimento de fluxo assimétrico, o qual poderá inspirar experimentalistas na construção de uma nova geração de dispositivos supercondutores para o controle de quantas de fluxo magnético.

Um dos dispositivos, por exemplo, age como uma lente côncava ou convexa, permitindo a criação de uma "paisagem magnética mutável" dentro do material supercondutor. Mas os autores também enfatizam que sua idéia tem um horizonte mais amplo. "É uma classe totalmente nova de micro-dispositivos," disse Nori. "O ponto é que em um sistema complexo, uma força externa assimétrica no tempo aplicada a um conjunto ou tipo de objetos móveis pode controlar precisamente a dinâmica de outro sub-conjunto, mesmo sem que a força externa interaja diretamente com este último. Isto permite novas formas de manipulação e controle do movimento de uma espécie de partículas utilizando outro tipo que interage com ela. Por exemplo, pequenas partículas com diferentes cargas elétricas ou diferentes momentos magnéticos poderão ser manipulados desta forma."

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