Materiais Avançados

Fios de sedas viram biossensores e otimizam células solares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/09/2008

Fio de seda vira biossensor e otimiza célula solar
Uma folha na qual foram depositadas diversas padronagens do material óptico à base de fios de seda.[Imagem: Fiorenzo Omenetto]

Explorado há milhares de anos para a fabricação de tecidos, os fios de seda agora estão abrindo caminho para novas tecnologias ópticas, com aplicações que vão da detecção de bactérias até a fabricação de um novo tipo de célula solar.

Descoberta por acaso

A descoberta de um uso tão promissor para um material tão antigo surgiu praticamente por acaso, quando Fiorenzo Omenetto, um especialista em raios laser de femtosegundos encontrou-se com David Kaplan, um cientista muito conhecido por suas experiências com robôs biomiméticos (veja Robôs químicos assumirão qualquer forma e serão biodegradáveis).

Kaplan perguntou a Omenetto se ele achava que um laser pulsado seria capaz de fazer cortes precisos em minúsculos pedaços de material feito com fios de seda. Kaplan está estudando esse material para utilizá-lo em córneas artificiais.

Quando os dois foram para o laboratório tentar encontrar uma resposta para a questão, Omenetto logo percebeu que o material à base de seda, trabalhado com precisão com o laser pulsado, teria aplicações claras no campo da óptica.

Aplicações ópticas da seda

As oportunidades se abriram porque o material à base de seda mostrou-se capaz de sustentar padrões de furos com dimensões entre 400 e 700 nanômetros - justamente a faixa de comprimentos de onda da luz visível. Logo, o material é um meio ideal para a manipulação da luz.

Agora Kaplan e Omenetto estão levantando todas as possibilidades de uso da óptica à base de seda - possibilidades que vão da detecção de bactérias danosas à saúde até a fabricação de aparatos para aumentar a eficiência das células solares.

Natural e verde

Como a seda é totalmente natural e processada com água em temperatura ambiente, os produtos em potencial poderão ser "verdes" e limpos em relação ao meio ambiente, podendo ser implantados no corpo humano e até serem comidos.

O novo material óptico à base de seda é produzido aquecendo-se o fio de seda para purificar a proteína de que ele é formado, e derramando o material liquefeito em um molde. "Nós esperamos que ele se cristalize e seque, o retiramos do molde e então utilizamos," diz Omenetto.

Cor estrutural

E qual o interesse de um material cheio de furos para a óptica? Para entender isso, basta se lembrar da iridescência das asas de uma borboleta, por exemplo. Elas não possuem pigmentos químicos de diversas cores - em vez disso, elas têm uma floresta de nano-árvores, que capturam a luz branca, filtram e selecionam uma determinada cor, que é refletida. É o que os cientistas chamam de cor estrutural.

Se você pingar um líquido sobre a asa da borboleta, ele irá se misturar com as nano-árvores e alterar a forma como as nanoestruturas refletem a luz - ou seja, fará mudar a cor da asa da borboleta.

Biossensores e células solares

O mesmo mecanismo poderá ser utilizado para a detecção de agentes patogênicos, como bactérias. Ao aderirem a um biossensor feito com o material à base de seda, as bactérias farão o material mudar de cor. E como o material é feito de seda, um sensor assim poderá ser colocado dentro da embalagem de alimentos, porque não fará mal nenhum se ele chegar a ser comido junto com o produto.

As células solares poderão ser beneficiadas pela manipulação dos diversos comprimentos de onda, que poderão ser dirigidos para os diversos materiais fotoelétricos.

Nas chamadas células solares multijunção, vários tipos de semicondutores são conjugados de forma a capturar vários comprimentos de onda da luz solar. Filtros nanométricos poderão dirigir essa luz, de forma a aumentar a eficiência de coleta de cada um desses materiais.





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