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Nanotecnologia

Objetos 3D criados com laser realizam sonho da nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/08/2012

Sonho da nanotecnologia: Laser cria objetos 3D com resolução molecular
Este objeto 3D criado pela técnica de fotoenxertia 3D tem 180 micrômetros de diâmetro.
[Imagem: Vienna University of Technology]

Caneta de laser

Enquanto a impressão 3D continua nos levando rumo à quarta revolução industrial, cientistas inventaram uma nova forma de criar objetos tridimensionais.

A complexa estrutura do objeto da foto ao lado foi inteiramente fabricada utilizando um feixe de laser de baixa potência como "caneta".

A técnica, batizada de "fotoenxertia 3D", foi criada por pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria.

Essa fotofabricação 3D a laser realiza um sonho da nanotecnologia, permitindo a construção de objetos ligando as moléculas nos lugares precisos, possibilitando a fabricação de materiais com propriedades químicas ajustadas com precisão micrométrica.

Essencialmente uma fabricação 3D a laser, molécula por molécula, a técnica é adequada para ocasiões onde as impressoras 3D não resolvem o problema.

"Montar um material a partir de blocos de construção minúsculos, com propriedades químicas diferentes, seria extremamente complicado," explica o professor Aleksandr Ovsianikov. "Foi por isso que nós começamos a partir de um andaime tridimensional e anexamos as moléculas desejadas exatamente nas posições certas."

Fabricação molécula por molécula

A técnica começa com um hidrogel, um material aquoso, formado por macromoléculas fracamente ligadas, que funciona como o andaime a que o pesquisador se refere.

A rede espaçada do hidrogel deixa grandes espaços internos, através dos quais podem fluir moléculas e até células.

Os cientistas então selecionam as moléculas que desejam usar para construir sua nova estrutura, e as espalham pelo hidrogel.

Sonho da nanotecnologia: Laser cria objetos 3D com resolução molecular
O laser, controlado por computador, é focalizado no interior do hidrogel (amarelo), conectando as moléculas em pontos específicos do espaço (verde).
[Imagem: Vienna University of Technology]

A seguir, um laser é focalizado com precisão nas coordenadas equivalentes à estrutura do novo objeto que se deseja criar.

Nos pontos onde o feixe do laser é mais intenso, quebram-se as ligações mais fracas, criando compostos intermediários altamente reativos, que se ligam rapidamente ao hidrogel.

"Um pouco como um artista, que vai colocando as tintas em determinados pontos da tela, nós podemos colocar as moléculas no hidrogel - mas em três dimensões, e com altíssima precisão," disse Ovsianikov.

Fotofabricação 3D

A precisão com que o objeto é construído depende do sistema de lentes do laser - em seus protótipos, os pesquisadores obtiveram uma resolução de 4 micrômetros, o que representa uma superfície lisa o suficiente para que o dedo humano não consiga detectar imperfeições.

Segundo os pesquisadores, pode-se usar diferentes moléculas para construir o material, dependendo das aplicações.

A técnica poderá ser utilizada para o cultivo de tecidos biológicos em laboratório, que poderão crescer tridimensionalmente, como nos órgãos vivos.

Outras aplicações da fotofabricação 3D incluem a fabricação de sensores, de novos tipos de células solares e de biochips.

A nova técnica mereceu a capa da edição mais recente da revista Advanced Funcional Materials.

Bibliografia:

Artigo: 3D Photografting: Selective Functionalization of 3D Matrices Via Multiphoton Grafting and Subsequent Click Chemistry
Autores: Aleksandr Ovsianikov, Zhiquan Li, Jan Torgersen, Jürgen Stampfl, Robert Liska
Revista: Advanced Funcional Materials
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/adfm.201290098






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