Nanotecnologia – Brasileiros desenvolvem nova técnica de fabricação de nanocanais

Harry, valeu pela matéria, você não sabia, mas tenho um motivo especial para publicá-la.

É com orgulho que posto esta matéria aqui, o professor Omar Teshke foi meu chefe.  O chefe do nosso grupo lá no Laboratório de Interfaces e Sistemas Imersos ( foi lá na que fiz meu mestrado), atual Laboratório de Nano Estruturas e Interfaces, ainda coopero com meu ex-orientador e grande amigo, David Soares, tenho recebido apoio direto e indereto do Professor Omar pois sempre que vou ao Brasil visito-os e trabalhamos no LAB com o pessoal que tem me ajudado muito.

Parabéns Professor Omar e ao Grupo, a satisfação de publicar esta matéria é dupla, grande abraço David.

E.M.Pinto

Brasileiros desenvolvem nova técnica de fabricação de nanocanaisO professor Omar Teschke coordenou o desenvolvimento da nova técnica de fabricação de nanocanais, que foi publicada em uma das revistas de maior impacto na área. [Imagem: Antoninho Perri]

Pesquisadores brasileiros desenvolver um novo método de fabricação de nanocanais, uma das estruturas mais promissoras da nanotecnologia, permitindo medir os complexos mecanismos de transporte que atuam em seu interior.

Os nanocanais são a base da chamada microfluídica, que estuda o escoamento de fluidos por canais minúsculos.

Esses canais minúsculos são usados na fabricação dos biochips, nos chamados chips de DNA, que revolucionaram a análise genômica e nos mais futurísticos chips celulares.

A equipe do professor Omar Teschke, a Universidade Estadual de Campinas, anunciou suas descobertas na revista inglesa Nanotechnology, de alto impacto na área.

Efeito Kelvin

Nas nanoestruturas feitas de nanotubos de carbono, é muito difícil encontrar um método específico para medir como o escoamento do fluido evolui no tempo e qual a sua distribuição dentro dele.

“O que fizemos foi, em vez de usar um nanotubo de carbono, criar uma estrutura de nanocanais feita ao ar, usando um microscópio de força atômica (AFM). Fizemos uma varredura em cima da mica, um mineral antes utilizado como isolante no ferro de passar roupa,” conta Omar.

A vantagem de usar a mica é que se trata de uma superfície plana e com ela é possível produzir uma superfície limpa, bastando para isso “descamá-la”.

O experimento inicialmente demonstrou a relevância do efeito Kelvin – teoria formulada pelo físico inglês Lord Kelvin – que descreve o que ocorre numa estrutura rugosa de pequenas dimensões (micrômetros) por onde se escoa um fluido: as moléculas vão sair dos locais convexos para irem aos locais côncavos.

No entanto, se as dimensões do tubo são muito pequenas, não vai haver escoamento.

Nanocanais na prática

Segundo Omar, o que existe na área são pesquisadores atuando em simulações e modelos teóricos.

“Nós medimos e mostramos que esse efeito que estava sendo aplicado não era significativo. A limitação é que, se a dimensão do tubo for muito menor que o livre caminho médio do vapor, ou do gás, não existe realmente o transporte. Então o fluido não vai escoar e não poderá ser utilizado na microfluídica,” explica o físico.

O mecanismo que nivela o depósito de água é 104 vezes mais lento do que o calculado pela teoria.

Para observar a estrutura da água, foi utilizado então o AFM, que possui resolução suficiente para visualizar moléculas de água condensada sob superfície (a água condensa quando é uma camada muito fina), e é possível determinar inclusive qual é a estrutura do gelo, se hexagonal ou cúbica.

Nanocanais

Brasileiros desenvolvem nova técnica de fabricação de nanocanaisEsses canais minúsculos são usados na fabricação dos biochips, nos chamados chips de DNA, que revolucionaram a análise genômica e nos mais futurísticos chips celulares. [Imagem: Teschke et al.]

A princípio, o grupo observou que, quando se coloca a mica à temperatura ambiente de 25 graus e com umidade de 65 graus, a água se condensa em cima do material, não como água, porém como gelo, com uma espessura de alguns nanômetros (10-9 metro).

Ou seja, o fenômeno transforma-se em uma técnica simples para a construção de uma nanoestrutura, que nasce com as dimensões na ordem de nanômetros, como se espera dos nanocanais.

O próximo passo foi fazer uma série de nanocanais em cima dessa superfície de gelo. Para isso, a ponta do microscópio eletrônico, que mede 5 nanômetros e é feita de nitreto de silício, varre a superfície, desenhando ranhuras no padrão desejado.

Um programa faz a ponta do AFM deslocar-se da direita para a esquerda, voltar, descer alguns nanômetros, e assim sucessivamente, até construir o padrão.

Segundo Omar, esta foi a primeira parte do trabalho, “formar nanoestruturas de uma maneira relativamente fácil” – a outra maneira de desenvolver o processo seria empregando nanolitografia, um processo mais complexo e mais caro.

Sólido que varia no tempo

Feito o padrão de nanocanais, os pesquisadores partiram para averiguar como se dá sua evolução no tempo. O desafio era determinar que mecanismos relevantes atuam na camada de água.

Trabalhos teóricos anteriores reforçavam a ideia de que esse escoamento sofre uma forte influência da natureza da superfície, quanto à sua hidrofobicidade ou hidrofilicidade – a capacidade da superfície de repelir ou atrair água.

Ocorre que esses trabalhos não tinham valores experimentais para ajustar seus parâmetros.

“Nós conseguimos isso olhando como é a evolução do perfil do canal no tempo e aí determinamos os mecanismos que atuam no processo. O que descobrimos foi que a água, a uma espessura de alguns nanômetros, é sólida, não líquida. Então agora tínhamos um sólido e queríamos ver como ele evoluía no tempo, como ele ‘escoava’,” contextualiza Omar.

De acordo com ele, através do microscópio, observou-se que as imagens vão se alargando e, assim, é possível perceber que existe algum mecanismo atuando localmente. “É um sólido que aparece estático, mas que está variando no tempo”, revela.

Evolução dos nanocanais

Na primeira tentativa para avaliar esse tempo, o grupo tentou realizar uma varredura a 90 graus para constatar como se comportava a superfície.

O problema é que a passagem da ponta do AFM altera o formato do canal, já que a ponta é dura o gelo é relativamente “macio” e, além disso, está escoando. Um outro método consistiu em cobrir o perfil de nanocanais com uma camada de metal, levando-o a um microscópio de transmissão por vários intervalos depois da fabricação.

Depois de algum tempo, os pesquisadores constataram que não era preciso proceder a uma nova varredura. Uma maneira muito mais fácil de fazer isso consiste em utilizar a volta da varredura e medir o volume escoado para a região do canal.

“Deste modo, pode-se determinar a evolução do perfil, já que observávamos o que era coletado na varredura da direita para a esquerda, lembrando-se que o canal é feito na varredura da esquerda para a direita,” explica o pesquisador.

Após um intervalo de tempo, as paredes do canal começavam a escoar. “Quando voltamos com a ponta no mesmo percurso, pudemos determinar quanto material estava ocupando o canal original. Medindo o seu volume, determinamos a constante de tempo que queríamos”, realça.

Fonte:  Jornal da Unicamp

22 Comentários

  1. Não estou visualizando a necessidade prática desses nanocanais. Futuramente, pode ser que essa tecnologia seja importante. Pra que canais menores que os celulares ? É possível fazer canais no silício, sem problemas.
    Eu gostaria de desenvolver um chip para emissão de elétrons, com a finalidade de criar um novo tipo de propulsão para as aeronaves. Já tenho todo o esquema em mente.

  2. Gostaria de desenvolver também um dispositivo anti-gravitacional. Primeiramente macro, e depois em pequenas dimensões. O macro sairá barato para ser idealizado, em torno de R$20.000,00 (sem mão de obra). Outro projeto que tenho em mente é a fusão nuclear em pequenas dimensões.

  3. Parabéns ao cientista DANDOLO ELE Já tenho todo o esquema em mente.
    VIU, O CIENTISTA DANDOLO, O MELHOR DO BRASIL

  4. Intui como é a Mente de Deus, a razão da nossa existência, como o Universo foi criado e funciona, e as Leis da Física.
    A minha mente está 1000 anos à frente.

  5. Sobre as Leis da Física:
    1) Nova Teoria Atômica;
    2) Teoria Eletromagnética;
    3) Teoria Gravitacional;
    4) Teoria da Inércia;
    5) Teoria da Força Centrífuga;
    6) Teoria da Aceleração;
    7) Nova Teoria do Big-bang;
    8) Teoria Unificada Universal;
    9) Nova Teoria da Relatividade;
    10) Funcionamento do Universo, Buracos Negros, etc.

  6. 11) Teoria das Ondas Eletromagnéticas (luz, inclusive).

    Pessoal, essas teorias que eu citei, não existem ainda nos livros de física. Apenas os efeitos foram estudados e quantificados, mas não se sabe como esses fenômenos ocorrem.

  7. Na verdade tudo o que o Dondolo fala é seríssimo. Ele está absolutamente correto: “…essas teorias não existem ainda nos livros de física. Apenas os efeitos foram estudados e quantificados, mas não se sabe como esses fenômenos ocorrem.”
    Eu sou físico e garanto que só es efeitos foram estudados.
    Também tenho um projeto de fusão nuclear, mas o meu seria feito com quarks ao invés de prótons.

  8. Poderíamos aprisionar dois quarks up e um quark down em um recipiente magnetizado. Quando estivessem bem próximos a ponto da força nuclear forte os unir, desviaríamos as partículas virtuais (virtuais em teoria, pois já sei como capturá-las) da força forte, conduzindu-as para uma superbateria, que seria construída 1km abaixo da superfície. Essa energia seria suficiente para suprir as necessidades energéticas da América do Sul por um bom tempo.

  9. Jába;

    A minha ideia é simples e prática, para a Fusão Nuclear de pequeno porte. Do tamanho de uma caixa de sapatos, por exemplo.

    Romper a força do núcleo (força forte) através de 3 artifícios:

    1) Temperatura do plasma do arco-voltaico;
    2) Pressão;
    3) Múltiplas Frequências de Ondas Eletromagnéticas e / ou Magnetismo.

    É uma máquina é simples de ser fabricada e de baixo custo.
    Se não der certo, tenho outras idéias.

    Sobre a construção de uma usina de fusão nuclear de grande porte, já encontrei a solução. Se quiserem fabricá-la, estou às ordens. Só tem um detalhe, ela não será limpa de radiação, mas bem mais limpa que uma de fissão.

    Outra coisa: Qualquer átomo pode ser dividido em outros menores, sem problemas. Não há necessidade de reação em cadeia, desde que tenhamos quebradores de núcleos atômicos.
    A fórmula E=MC2 está errada, assim como a Teoria de Conservação da Energia.
    Ninguém sabe ainda o conceito de Energia, a não ser eu.
    Vamos ter que refazer a nossa Física.
    Se quiserem me chamar para colocar todos esses projetos em prática, vamos lá. É hora do Brasil ganhar alguns Prêmios Nobel.
    Einstein enrolou a humanidade, e o marketing judaico o mantém vivo.
    Vou refazer a Teoria da Relatividade em apenas 1 semana.
    Mostrarei para vocês como funciona o Universo.
    Estou precisando de um Laboratório de Física com uma boa equipe. Meu salário: R$ 8.000,00 / mês.

  10. Dandolo, podemos nos associar.
    Acho que deveríamos trabalhar com os quarks, ao invés de trbalharmos com os prótons. A força forte é mais poderosa nos quarks do que nos prótons.
    Você falou em romper a força forte, mas aí não é fusão e sim, fissão. A não ser que a sua nova teoria tenha feito novas revelações. Você deveria publicá-las antes que alguém descubra também e lhe roube as honrarias.
    Aceito ser o seu subalterno. Meu salário: R$ 7.999,99 a cada trinta dias, pois não posso ganhar mais e nem o mesmo que o meu chefe.

  11. Jába, o núcleo do átomo é unido por receptores dos prótons e nêutrons. Chamam isso de Força Forte. O núcleo do átomo recebe energia gravitacional e emite energia eletromagnética (minha teoria). Tal energia eletromagnética emitida,faz o os núcleos se repelirem a uma curta distância. Chamam isso de Barreira de Coulomb. Para que haja a fusão de núcleos, temos que neutralizar ou enfraquecer essa barreira, que pode ser realizada através de altas temperaturas. A pressão externa extremamente elevada vai fazer com que os núcleos se fundam. É o que ocorre nas estrelas e na Bomba de Hidrogênio. Através da frequência, podemos também quebrar a barreira de Coulomb ou e enfraquecer a Força Forte.
    Há outro método para se chegar à fusão nuclear, sem a necessidade de grandes temperaturas e pressão, que é a de se criar um Campo Antigravitacional em redor do átomo (minha teoria), e ainda temos um terceiro processo (também minha teoria).A Ciência para mim não tem mistério. O difícil são as pessoas que nos cercam. Caso me chamem para desenvolver essas maravilhas, vou lhe levar comigo. Sobre a utilização de partículas sub-atômicas. Elas são resíduos dos receptores atômicos, e são reabsorvidas pelos átomos, radiações, etc. Elas são fracas demais para influenciar na estrutura do átomo. Há bilhões de resíduos sub-atômicos. O elétron é o rabinho do próton, e o nêutron é o próton com o rabinho recolhido, incorporado. Entendeu como é Nova Teoria Atômica ? Sobre Deus e Ciência eu seu tudo, pois sou um místico, vidente, profeta, guru, ou algo semelhante. Tenho também ligações com ETs (já disse isso aqui).

  12. Jába, o Brasil não é um país sério. Eu gostaria de ajudar a humanidade com as minhas pesquisas, mas vamos ter que sair desse país. Estou tão desanimado com os políticos brasileiros, que você nem imagina. Pior do que está, não pode ser. Está tudo dominado e contaminado. A inversão de valores é total.

  13. Se nosso país tivesse pelo menos mais caras como esse Dandolo, queria ver Italia ou qualquer outra nação levantar a voz para o Brasil.

  14. Rafael, se eu fosse o dono das nossas Forças Armadas, os nossos prováveis inimigos iriam ficar bastante preocupados.
    Acho que a Itália está certa no Caso Battisti. Fiquei muito aborrecido com o Lula e com o nosso STF. Acho que a maioria do povo brasileiro ficou. A nossa democracia ainda está muito fraca, se é que ela existe.

  15. Mestre Místico Dandolo,
    Meu coração chora de alegria por ouvir a sua resposta.
    Este é um momento de profundo regozijo no meu ser.
    Estou aqui a verter oceanos de lágrimas.
    Mas, preciso rever minhas teorias.
    Procurarei interiorizar suas palavras e absorvê-las.
    Obrigado!
    Namastê!

  16. Jába,o corpulento, tenha Fé + Discernimento. Esse essa é a base de tudo. Fé apenas, leva ao fanatismo. Não podemos misturar os planos criados por Deus, para não nos perdermos. Deus sonha o Universo e tudo é virtual (Primeiro Plano). Essa é a verdade verdadeira; as outras são relativas (Segundo e Terceiro Planos). Bem, vamos nos ater ao nosso plano, o Terceiro – Material / Tridimensional, que possui as leis científicas atuando pós Big-bang. Para nós ele é real. Em pequenas doses vou colocando vocês a par de tudo.

  17. Świetny artykuł, niezmiernie wartościowy. Widać, iż masz predyspozycje do pisania. Powinieneś systematyczniej publikować artykuły na własnym blogu. Bez wątpienia żadna osoba się nie obrazi 🙂 Przemyśl to mój Ty mistrzu! Pewnie posiadasz spory ruch na witrynce internetowej.

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