Forças fundamentais da natureza são transformadas em luz visível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/10/2025

As forças invisíveis que conectam e repelem os menores objetos do Universo são vistas como cores.
[Imagem: Mia Halleröd Palmgren/Chalmers University of Technology]

Força vista como luz

Cientistas suecos descobriram uma maneira rápida, fácil e intuitiva de estudar as forças que unem os menores objetos do Universo: Torná-las visíveis.

Usando ouro, água salgada e luz, a equipe criou uma plataforma na qual as forças podem ser vistas como cores. E duas finas placas de vidro são tudo o que é necessário para usar essa mistura e estudar a "cola invisível da natureza" - pense em quando a poeira gruda em uma superfície ou uma lagartixa caminha tranquilamente pelo teto.

Por meio da luz capturada no interior das placas - o nome técnico é cavidade - os pesquisadores podem estudar o delicado equilíbrio entre duas forças: Uma que atrai os pequenos objetos e outra que os mantém separados.

A força de união, o efeito Casimir, faz com que os flocos de ouro se conectem entre si e ao substrato. A segunda, a força eletrostática, surge na solução salina e impede que os flocos grudem completamente no substrato. Quando essas duas forças se equilibram, isso é conhecido como um processo de automontagem, e o resultado são as cavidades, que abrem novas possibilidades de pesquisa.

"O que estamos observando é como forças fundamentais da natureza interagem entre si. Através dessas minúsculas cavidades, agora podemos medir e estudar as forças que chamamos de 'cola da natureza' - o que une os objetos nas menores escalas. Não precisamos intervir no que está acontecendo, apenas observamos os movimentos naturais dos flocos," disse Michaela Hosková, da Universidade Chalmers de Tecnologia.

Esquema geral da plataforma de observação das forças por meio da luz.
[Imagem: Michaela Hosková/Chalmers University of Technoogy]

Vendo as cores das forças

Na demonstração do novo método experimental, Hosková pega um recipiente de vidro cheio de milhões de flocos de ouro, de tamanho micrométrico, dispersos em uma solução salina. Usando uma pipeta, ela pega uma gota da solução e a coloca em uma placa de vidro revestida de ouro. Essa placa então vai para um microscópio óptico.

O que acontece é que os flocos de ouro na solução salina são imediatamente atraídos para o substrato de ouro, mas deixam espaços de tamanho nanométrico entre eles e o substrato. Essas cavidades funcionam como ressonadores, nos quais a luz reflete para frente e para trás, ganhando cores. Quando a lâmpada halógena do microscópio ilumina a plataforma e um espectrômetro separa os comprimentos de onda, as diferentes cores da luz podem ser identificadas.

Na prática, tudo é visto olhando no monitor conectado ao microscópio, onde se vê inúmeros flocos movendo-se e mudando de cor contra o fundo amarelo dourado, vistos em vermelho ou verde, dependendo da força que está atuando.

"Forças na nanoescala afetam a forma como diferentes materiais ou estruturas são montados, mas ainda não compreendemos completamente todos os princípios que regem essa complexa automontagem. Se os compreendêssemos completamente, poderíamos aprender a controlar a automontagem na nanoescala. Ao mesmo tempo, podemos obter insights sobre como os mesmos princípios regem a natureza em escalas muito maiores, até mesmo como as galáxias se formam," disse Hosková.

Os cientistas sugerem alguns usos mais imediatos para a tecnologia, mas é como tentar prever todos os usos são muito amplos.
[Imagem: Michaela Hosková et al. - 10.1073/pnas.2505144122]

Usos possíveis

Esta nova plataforma de observação de fenômenos em nanoescala, na qual os flocos de ouro automontados funcionam como sensores flutuantes, pode ser útil em diversos campos científicos, como física, química e ciência dos materiais.

"O método nos permite estudar a carga de partículas individuais e as forças que atuam entre elas. Outros métodos para estudar essas forças geralmente exigem instrumentos sofisticados que não conseguem fornecer informações até o nível das partículas," disse o professor Timur Shegai - esta nova plataforma deriva de um trabalho anterior da equipe, quando eles descobriram que os nanoflocos de ouro misturam luz e matéria.

Outra forma de utilizar a plataforma consiste em estudar como as partículas individuais interagem em líquidos e como se mantêm estáveis, ou tendem a aderir umas às outras. Isso pode trazer muitas informações novas, por exemplo, sobre os caminhos percorridos pelos medicamentos no corpo, ou como fabricar biossensores ou filtros de água mais eficazes, exemplificam os pesquisadores.

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