quinta-feira, 17 de maio de 2012

A incrível arte de montar objetos com átomos e moléculas


Brincadeira de cientista
Montar objetos usando peças que você consegue ver e pegar é tão fácil que virou literalmente brincadeira de criança.
É assim também que são montadas todas as máquinas que usamos, de torradeiras e automóveis, até navios e naves espaciais.
Mas átomos e moléculas não podem ser manipulados tão facilmente quanto porcas e parafusos.
Empenhados em desenvolver técnicas que permitam a fabricação de dispositivos ultraminiaturizados, de nanorrobôs a memórias de computador que consigam armazenar mais dados por área, os cientistas estão tendo que criar ferramentas totalmente novas.
Esse desafio, que depende de um auxílio especialmente intenso da matemática, está sendo vencido aos poucos, com pinças de luz, moldes de DNA, alicates magnéticos e vários outros artifícios.
A difícil e apaixonante arte de montar legos com átomos e moléculas
Há 43.480 jeitos diferentes de dobrar um dodecaedro. A vantagem é que, em nanoescala, ele vira uma caixa sozinho. [Imagem: Gracias/Menon/NSF]
Matemática da nanotecnologia
Imagine montar uma caixa, algo trivial em escala humana, mas que se torna um desafio quando é preciso acondicionar nanopartículas ou picolitros de alguma substância.
Mas, vencido o desafio, há uma grande vantagem: as nanocaixas montam-se sozinhas.
É verdade que David Gracias, da Universidade Johns Hopkins não teria nem começado a construir suas caixas tridimensionais automontantes sem a ajuda da matemática.
Foi Govind Menon, da Universidade Brown, quem descreveu matematicamente como os materiais planos deveriam ser cuidadosamente cortados para que resultassem em caixas perfeitamente lacradas, que poderão ser usadas para levar medicamentos para o interior do corpo humano.
"Há 43.480 jeitos diferentes de dobrar um dodecaedro," disse Menon.
"Da mesma forma que a natureza monta tudo, de conchas do mar a pedras preciosas, sempre de de baixo para cima, a ideia da automontagem promete se tornar uma técnica totalmente nova de fabricar objetos partindo de átomos e moléculas," completa Gracias.
Depois de feitos os cortes com precisão, tudo o que é necessário fazer é aquecer o material para que, sozinho, ele crie a nanodobradura com perfeição.

Transístor bioeletrônico é fabricado com clara de ovo

Eletrônica biológica
Você certamente já ouviu falar da eletrônica orgânica e sua promessa de dispositivos finos, flexíveis, ambientalmente corretos e mais baratos.
Na verdade, é grande a chance de que seu telefone celular tenha uma tela feita de LEDs orgânicos, ou OLEDs.
O termo "orgânico" se refere ao fato de que esses novos componentes são fabricados com elementos à base de carbono, geralmente polímeros.
Mas Jer-Wei Chang seus colegas da Universidade Nacional Cheng Kung, em Taiwan, demonstraram que a eletrônica orgânica pode ser muito mais orgânica do que se supunha - ela pode se tornar uma bioeletrônica.
A equipe criou transistores totalmente funcionais usando como elemento dielétrico a clara de ovo, diretamente aplicada no processo produtivo, sem nenhum tratamento a não ser o aquecimento - ou seja, eles usaram clara de ovo frita.
Transístor bioeletrônico
Biomateriais já são utilizados como semicondutores e como dielétricos, mas são materiais sintetizados, obtidos por meio de processos em múltiplas etapas.
"A clara de ovo parece ser o material ideal para a eletrônica orgânica, uma vez que ela é fácil de processar, largamente disponível e de baixo custo," escrevem os pesquisadores.
"O calor transforma a clara de ovo de líquido em um sólido insolúvel, conforme suas proteínas sofrem uma desnaturação irreversível, quebrando suas cadeias lineares para formar redes," explicam eles.
O transístor de efeito de campo bioeletrônico - um BioFET - foi construído depositando a albumina seca sobre óxido de índio titânio e, a seguir, colocando os eletrodos.
O rendimento do BioFET, em termos de corrente de saída, foi quase o dobro dos transistores orgânicos que usam dielétricos de polímero, como o polimetil metacrilato.
Os transistores, de tipo p e n, foram usados para construir inversores e verificar seu funcionamento na prática, o que revelou sua estabilidade.
Bibliografia: Egg white in organic electronics Jer-Wei Chang, Cheng-Guang Wang, Chong-Yu Huang, Tzung-Da Tsai, Tzung-Fang Guo, Ten-Chin Wen SPIE Optics East 2006 Conference Proceedings Vol.: Published online DOI: 10.1117/2.1201203.004149