Camada extremamente fina de líquido aprisionado se comporta como gel

Três moléculas de espessura, ou duas, ou uma: como se comporta um líquido ao passo que uma camada vai sendo afinada?

taniager

03 Junho 2011 | 15h34

Representação artista de ponta do microscópio de força atômica se aproximando da chapa plana, com apenas algumas camadas moleculares de líquido entre elas. Crédito: Sissi de Beer/ MESA+ Institute for Nanotechnology/University of Twente.

Representação artista de ponta do microscópio de força atômica se aproximando da chapa plana, com apenas algumas camadas moleculares de líquido entre elas. Crédito: Sissi de Beer/ MESA+ Institute for Nanotechnology/University of Twente.

Três moléculas de espessura, ou duas, ou uma: como se comporta uma camada extremamente fina de líquido aprisionado quando nós o tornamos mais fino? As medições feitas usando  microscópio de força atômica mostram que as forças de atrito aumentam a cada passo em que a camada vai sendo afinada. Líquidos começam a se comportar mais como um gel. Esta é a conclusão apresentada na tese de doutoramento de Sissi de Beer em 27 de maio na Universidade de Twente nos Países Baixos. O estudo dá novos insights, por exemplo, sobre as forças que desempenham um papel em inúmeros processos biológicos.

Os líquidos se organizam em camadas de moléculas quase como em um objeto sólido. Quanto mais fina a camada mais se comportam como um sólido.  Muitas teorias foram publicadas sobre isso ao longo dos anos. Depois de fazer medições e realizar simulações, Beer fez novas descobertas sobre o atrito e a viscosidade. “Eu fiz medições usando dois métodos diferentes, bem como simulações de dinâmica molecular. Obtive os mesmos resultados três vezes, o que foi notável, especialmente quando se considera o intervalo dos diferentes resultados obtidos no passado.”

Não há mais líquido

As medições foram feitas usando a ponta de um microscópio de força atômica. O líquido foi preso entre a ponta e uma placa plana. Conforme a distância entre a ponta e a placa foi sendo reduzida, as moléculas foram sendo forçadas a se reorganizar em três camadas, depois duas, até que, finalmente, restou apenas uma camada de moléculas.

As medições revelaram não somente as familiares forças oscilantes – as moléculas se deslocam em um tipo de movimento de onda plana quando próximas à placa –, mas também um atrito significativo que se torna maior conforme a distância vai sendo diminuída. Quando uma das superfícies do líquido se move em relação a outra, elas não irão deslizar suavemente como normalmente aconteceria com a lubrificação líquida, mas haverá um choque, um movimento escorregadio viscoso irregular. Na verdade, o líquido não está mais funcionando realmente como um líquido, diz Beer, mas mais como um gel ou como um material vítreo macio.

Os resultados podem ser aplicados na biologia para avaliar as forças que são exercidas no DNA, ou para compreender a lubrificação necessária em articulações, por exemplo. Os resultados também são relevantes para a lubrificação de dispositivos microscópicos em microtecnologia e nanotecnologia.