Mecânica

Luz faz cristais saltarem 1.000 vezes seu comprimento

Músculos artificiais de cristal saltam acionados por luz
A intensidade da luz determina se o cristal vai rolar, quebrar-se, saltar ou mesmo dividir-se em dois. [Imagem: Wiley/Angewandte Chemie]

Cristais saltitantes

Cientistas dos Emirados Árabes e da Rússia, trabalhando conjuntamente, descobriram um novo fenômeno inusitado: cristais saltitantes.

Os cristais saltam - e saltam muito - quando iluminados por luz de baixa intensidade.

Os saltos podem cobrir distâncias que são milhares de vezes maiores do que o comprimento de cada cristal.

Cada um dos cristais, feitos à base de cobalto - [Co(NH3)5(NO2)]Cl(NO3) - mede alguns milímetros de comprimento.

Efeito Fotossaliente

O fenômeno da piezoeletricidade já é bem conhecido, quando cristais de quartzo se expandem quando submetidos a uma tensão elétrica - ou gerando eletricidade quando são submetidos a um tranco.

Mas o novo fenômeno - batizado por Pance Naumov e seus colegas de Efeito Fotossaliente - é inusitado pela magnitude dos seus efeitos. Os cristais podem virar, rolar, saltar e até mesmo explodir, dependendo da fonte de luz.

A intensidade do efeito fotomecânico - a distância percorrida nos saltos, por exemplo - também depende da intensidade da luz.

Intensidades menores fazem os cristais rolarem ou saltarem, enquanto uma luz forte faz com que o cristal se estilhace. De forma bastante interessante, a luz de maior intensidade faz com que o cristal simplesmente se divida em duas partes iguais.

Músculos artificiais de cristal saltam acionados por luz
O Efeito Fotossaliente pode ser controlado pela intensidade da luz. [Imagem: Naumov et al./Angewandte Chemie]

Efeito fotomecânico

Segundo os pesquisadores, o fenômeno ocorre por um rearranjo dos átomos na rede do cristal, quando o nitreto ligante (NO2), sob ação da luz, solta-se do átomo de cobalto e gira, para usar um dos seus átomos de oxigênio para ligar-se novamente ao cobalto.

O efeito fotomecânico somente ocorre após um período de latência, quando a tensão vai se acumulando no material. Quando a tensão atinge um limite, o estresse é liberado de uma vez só.

Quando a intensidade da luz é equivalente à do Sol em um dia claro, os cristais saltam em frações de segundo. Com uma iluminação mais fraca, o pulo pode demorar um pouco mais, mas acaba acontecendo.

Músculos artificiais e microválvulas

Segundo os pesquisadores, a conversão de luz em movimento mecânico pode ter inúmeras utilidades.

Uma delas será a criação de músculos artificiais, que permitirão a construção de robôs que se imitem o movimento de animais.

Mas a aplicação mais imediata deverá vir nos MEMS e NEMS, sistemas mecânicos em escalas micro e nano, que poderão dispensar as baterias e fontes de alimentação e passarem a ser controlados por luz.

Em tamanhos ainda menores do que os que foram usados no experimento, os cristais poderão ser usados para controlar a abertura e fechamento de válvulas nos microcanais dos biochips.

Bibliografia:

Dynamic Single Crystals: Kinematic Analysis of Photoinduced Crystal Jumping (The Photosalient Effect)
Pance Naumov, Subash Chandra Sahoo, Boris A. Zakharov, Elena V. Boldyreva
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/anie.201303757




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