Nanotecnologia

Nanotubos de carbono são visualizados com microscópio óptico

Imagens de nanotubos de carbono estão largamente disponíveis e várias delas já apareceram aqui no Inovação Tecnológica. Como esses minúsculos tubos são menores do que o comprimento de onda da luz visível, essas imagens são produzidas por meio de microscópios eletrônicos especiais, que "mapeiam" a superfície do nanotubo e geram a imagem correspondente na tela do computador.

Agora, cientistas da Universidade Rice, Estados Unidos, descobriram um meio de se ver, fotografar e filmar os nanotubos de carbono utilizando-se microscópios ópticos comuns, como aqueles existentes em qualquer laboratório. E, para coroar sua descoberta, eles já verificaram um fenômeno desconhecido nesse que é um dos materiais mais promissores da nanotecnologia.

Matteo Pasquali trabalhava com visualização de moléculas de DNA, utilizando a técnica de fluorescência - substâncias especiais que emitem luz aderem às moléculas, permitindo sua visualização por meio do microscópio. No mesmo laboratório, alguns colegas trabalhavam com nanotubos de carbono em outro experimento.

A oportunidade foi rapidamente aproveitada por Pasquali, que pediu aos colegas um pouco de solução contendo nanotubos de carbono, que estava sendo descartada. A seguir, ele aplicou sua técnica de fluorescência aos nanotubos. O resultado não poderia ser melhor. Ele conseguiu fotos perfeitas dos nanotubos utilizando equipamentos tradicionais, de baixo custo e disponíveis em virtualmente todos os laboratórios.

Antes, porém, de fotografar nanotubos individuais, os cientistas tiveram que romper sua tendência natural à aglomeração. Para isso eles adicionaram à solução uma espécie de sabão, chamado SDS ("Sodium Dodecyl Sulphate") e desmancharam os blocos de nanotubos utilizando ondas ultrasônicas. Ao se separarem, os nanotubos individuais eram imediatamente recobertos pelo sulfactante, da mesma forma que o sabão recobre as partículas de sujeira na máquina de lavar. Assim, eles não se aglomeram novamente.

A seguir, eles adicionaram à solução um corante fluorescente, normalmente utilizado para a marcação e visualização de células biológicas. O corante aderiu então ao sulfactante e brilhou em um nível suficiente para que se pudesse ver diretamente os nanotubos em um microscópio óptico.

Além de fotografar, Pasquali e seu colega Rajat Duggal filmaram os nanotubos de carbono brilhantes flutuando livremente na água. E, ao observar atentamente seus filmes, feitos a 30 quadros por segundo, os pesquisadores tiveram uma surpresa: os nanotubos vibram como as cordas de uma guitarra, "tocados" pelas moléculas de água ao seu redor.

"Nanotubos são bastante rígidos, e quando eles são compridos o suficiente, o bombardeamento pelas moléculas de água ao seu redor faz com que eles se dobrem em formatos harmônicos, de forma muito parecida com as cordas de um violão ou de um piano," explica Pasquali.

Mas o cientista ressalta que a analogia com um instrumento musical não descreve completamente o mundo em nanoescala. Ao contrário das cordas de um violão, por exemplo, o nanotubo de carbono vibra aleatoriamente em vários pontos ao mesmo tempo. E ele, obviamente, não gera a ressonância das corda do violão porque ele não tem massa suficiente, e suas vibrações se dissipam rapidamente devido à viscosidade do líquido que o circunda.

Além do baixo custo do equipamento e de sua simplicidade, a nova técnica permite que os nanotubos sejam vistos em tempo real, o que não acontece na visualização através dos microscópios eletrônicos.

A vibração dos nanotubos é consistente com a teoria do professor Boris Yakobson, que, no início deste ano, previu que os nanotubos de carbono são fortes, mas não inquebráveis.

Bibliografia:

Dynamics of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes in Water by Real-Time Visualization
Rajat Duggal, Matteo Pasquali
Physical Review Letters
23 June 2006
Vol.: 96, 246104 (2006)
DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.246104




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