Nanotecnologia

Laser faz água vencer a gravidade e subir pelas paredes

Laser ultrapotente faz água vencer a gravidade e subir pelas paredes
A água sobe chip de silício acima a uma velocidade de 3,5 centímetros por segundo, atraída pela superfície altamente hidrofílica criada pelos pulsos de laser.[Imagem: J. Adam Fenster/University of Rochester]

Laser pulsado

Pesquisadores da Universidade de Rochester, nos Estados Unidos, descobriram uma maneira de fazer um fluxo de líquido subir verticalmente por uma parede de silício, vencendo a força da gravidade, sem usar bombas ou outros dispositivos mecânicos.

O segredo dessa quase mágica está em um raio laser pulsado, um tipo de laser que gera pulsos muito curtos, mas muito potentes, de luz, ao contrário dos lasers tradicionais, que geram luz continuamente.

O laser é utilizado para criar nanoestruturas na superfície de uma pastilha de silício. Dispostas em linha e cuidadosamente projetadas, essas estruturas criam verdadeiras estradas que exercem uma força de atração incrivelmente alta sobre gotas de água.

Água que sobe pelas paredes

Embora pareça que as gotas de água estejam subindo pela placa de silício como se estivessem sendo sugadas por um canudo, não há qualquer pressão mecânica externa empurrando-as ou sugando-as.

O fenômeno ocorre porque as nanoestruturas na superfície do silício tornam o material tão hidrofílico (ou hidrófilo) que sua atração supera a forte atração que as moléculas de água sentem umas pelas outras.

Assim, em vez de simplesmente se juntarem e ficarem quietas, as moléculas de água sobem umas por cima das outras tentando atingir o silício nanoestruturado, puxadas pela sua irresistível atração.

O resultado é que a água sobe chip de silício acima a uma velocidade de 3,5 centímetros por segundo.

Isto pode lembrar um pouco as ideias por trás dos artefatos que buscam obter "energia do nada" - mas, ainda que a água suba, ganhando energia potencial, as ligações químicas que mantêm a água presa ao silício exigem uma energia menor do que a energia que mantém as moléculas de água unidas umas às outras.

Resfriamento de processadores

Laser ultrapotente faz água vencer a gravidade e subir pelas paredes
Dispostas em linha e cuidadosamente projetadas, essas estruturas criam verdadeiras estradas que exercem uma força de atração incrivelmente alta sobre gotas de água. [Imagem: Vorobyev et al./Optics Express]

A primeira aplicação da "água que sobe pelas paredes", como vislumbrado pelos cientistas, é no resfriamento dos processadores de computador.

Quase todos os computadores são resfriados com ventiladores. O ar ao redor dos componentes do chip absorve o calor e um ventilador sopra esse ar quente para longe do processador.

Mas líquidos podem absorver muito mais calor do que o ar, o que tem levado à criação de vários sistemas de resfriamento a água para processadores.

E as incisões a laser são tão precisas - virtualmente não-destrutivas - que a superfície de silício parece continuar totalmente lisa, mantendo-se inalterada ao toque, o que abre caminho para seu uso nos chips.

O Dr. Guo afirma que, embora ele ainda não tenha incorporado seu silício nanoestruturado em um protótipo para testar sua capacidade de exaustão, ele acredita que uma pastilha de silício que possa bombear seu próprio líquido refrigerante, dispensando sistemas de bombeamento, poderá contribuir significativamente para viabilizar processadores mais potentes e mais velozes.

Mágicas de superfície

A técnica de manipulação de superfícies usando lasers pulsados tem sido usada pela equipe do Dr. Guo há vários anos.

Entre os seus feitos mais recentes estão metais capazes de detectar doenças e uma técnica para fabricar melhores lâmpadas incandescentes.

A técnica de manipulação de superfícies com laser pulsado também já gerou metais coloridos sem precisar de tinta e até amostras de ouro literalmente negro.

Bibliografia:

Laser turns silicon superwicking
Anatoliy Y. Vorobyev, Chunlei Guo
Optics Express
March 2010
Vol.: 18, Issue 7, pp. 6455-6460
DOI: 10.1364/OE.18.006455




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