Fenômeno em nanoescala permite criação de dispositivos portáteis

Coisas do mundo nano: pesquisadores descobrem ser possível passar uma corrente elétrica por uma camada de vidro sem danificá-la.

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18 Maio 2010 | 20h33

No mundo macroscópico, materiais isolantes só passam corrente quando submetidos a altas voltagens - como a faísca de um relâmpago no telhado -, causando danos irreversíveis. Em escala nano, o fenômeno ocorre de forma diferente.

No mundo macroscópico, materiais isolantes só passam corrente quando submetidos a altas voltagens - como a faísca de um relâmpago no telhado -, causando danos irreversíveis. Em escala nano, o fenômeno ocorre de forma diferente.

Os fenômenos da natureza acontecem de forma um pouco diferente em escala nanométrica, e algumas cientistas conseguem realmente encontrar vantagens nestas peculiaridades: pesquisadores da Universidade de Michigan, nos EUA, identificaram mais uma propriedade que torna possível a criação de dispositivos de diagnósticos portáteis mais rápidos e mais baratos, derrubando as barreiras para a construção de dispositivos micro mecânicos e do tipo “lab on a chip”. 

A equipe liderada por Allan Hunt descobriu que, diferente do mundo macroscópico, é possível passar uma corrente elétrica por uma camada de vidro (conhecidamente um não condutor) sem danificá-la. Em um mundo macroscópico, como o nosso, condutores transmitem eletricidade e isolantes não o fazem, exceto quando sujeitos a altas voltagens, como quando uma faísca de relâmpago atinge a ponta de um telhado, causando um dano irreversível no material.

O pesquisador explica que em escala nano os danos não ocorrem porque o material é tão minúsculo que o calor se dissipa de forma extraordinariamente rápida. “O que interessa é intensidade da queda de tensão através do dielétrico. Quando se desce à escala nano métrica e se utiliza um dielétrico extremamente fino, pode-se alcançar a ruptura com voltagens modestas que podem ser providas por baterias”, diz Hunt. Essas camadas de dielétricos condutores em escala nanométrica são o que Hunt chama de eletrodos de vidro líquido, fabricados na Universidade de Michigan com um laser de femtosegundos – que emite pulsos de luz que duram apenas quadrilionésimos de segundo.

Os eletrodos de vidro são ideais para uso em dispositivos “lab on a chip” que integram várias funções de laboratório em milímetros. A ideia poderia funcionar bem em testes domésticos instantâneos para doenças, contaminantes alimentares e gases tóxicos, não fosse a necessidade de uma fonte de energia (e, atualmente, essas fontes dependem de fios para distribuir a alimentação de potência, mas em máquinas tão minúsculas, a inserção de fios pode ser um grande desafio).

“O projeto de dispositivos micro-fluídicos fica restrito devido ao problema da alimentação”, explica Hunt. “Mas, nós podemos colocar eletrodos diretamente no dispositivo”. Em vez de usar fios para conduzir a eletricidade, a equipe de pesquisa escava canais através dos quais fluidos iônicos podem transmitir corrente elétrica. Esses canais, impossível de serem observados a olho nu, não se cruzam fisicamente – ou seja, são bloqueados nas suas intersecções físicas com os canais micro ou nano fluídicos, nos quais a análise está sendo realizada no “lab on a chip” (isso é importante, para evitar a contaminação). Porém, a eletricidade nos canais iônicos pode passar através da barreira de vidro fino, sem danificar o dispositivo no processo.

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