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Archive for the ‘Nanotecnologia’ Category

Fotografia de uma Molécula

2 de setembro de 2009 Deixe um comentário
Diga: “xissssss”
Não seria estranho se um fotógrafo nos pedisse para falar esta palavra, segundos antes de tirar uma foto. Mas imagine falarmos para uma molécula!!! Cientistas da IBM produziram a primeira imagem da “anatomia” de uma molécula. O termo fotografia, como comumente usado, não é exato porque a imagem é gerada pela interação entre a ponta de prova de um microscópio de força atômica e a molécula que está sendo observada. As medições dessas interações são interpretadas pelo software do microscópio, que produz uma imagem do relevo da molécula. Embora os mais poderosos microscópios já tenham conseguido fazer imagens de átomos individuais, que são muito menores, as moléculas são muito mais sensíveis e não existia até agora um equipamento capaz de “fotografá-las” diretamente.

A primeira imagem gerada de uma molécula individual é mostrado ao lado, é uma molécula orgânica chama da pentaceno. Abaixo, a estrutura teórica do pentaceno. [Imagem: IBM Research – Zurich]. Podemos observar a semelhança da imagem gerada para a estrutura teórica do pentaceno.

Embora não seja uma comparação exata, se você pensar em como um médico usa um raio X para fazer imagens dos ossos e dos órgãos internos do corpo humano, nós estamos usando o microscópio de força atômica para fazer uma imagem das estruturas atômicas que são a espinha dorsal das moléculas individuais.


A nova tecnologia de imageamento molecular terá grande impacto em todas as pesquisas envolvendo as nanociências e nanotecnologias, além da biologia, química e eletrônica molecular.

Tipos de microscópios eletrônicos

As primeiras imagens de átomos individuais foram geradas ainda nos anos 1970 alvejando-se uma amostra metálica com um feixe de elétrons, uma técnica chamada Microscopia de Transmissão Eletrônica (TEM –Transmission Electron Microscopy). O problema com essa técnica é que o feixe de elétrons destrói as ligações entre os átomos que formam a molécula, tornando impraticável a geração da imagem de uma molécula inteira.

Uma outra técnica de imageamento atômico é chamada Microscopia de Varredura por Tunelamento (STM – Scanning Tunnelling Microscopy), que usa uma ponta de prova para medir a densidade das cargas elétricas de cada átomo.

A terceira técnica, que foi a base para o avanço agora alcançado pelos cientistas da IBM, é a Microscopia de Força Atômica (AFM –Atomic Force Microscopy), que produz as imagens medindo a força de atração entre os átomos da amostra e a ponta de prova do microscópio. É como se a ponta de prova, que é tão fina que sua extremidade pode conter um único átomo, “apalpasse” a amostra. A imagem é criada a partir das variações na intensidade da força de interação entre a ponta de prova e o átomo.

Interação molecular

Embora o AFM tivesse tudo para ser usado para gerar imagens de moléculas inteiras, sua ponta acaba interagindo com a molécula, impedindo a aquisição da imagem.

Os cientistas resolveram este problema colocando na ponta de prova do microscópio uma molécula de monóxido de carbono. Como amostra, eles usaram uma molécula chamada pentaceno, uma molécula orgânica que possui 22 átomos de carbono e 14 átomos de hidrogênio e mede 1,4 nanômetro de comprimento.

Nesta configuração, a molécula de pentaceno entra em contato apenas com a molécula pouco reativa de oxigênio do monóxido de carbono, não correndo o risco de se quebrar ou de simplesmente grudar na ponta do microscópio devido às forças eletrostáticas ou de van der Waals.

Forças de atração e repulsão

Embora as forças de van der Walls atraiam a molécula para a ponta de prova, um efeito da mecânica quântica, chamado Princípio da Exclusão de Pauli, empurra-a de volta. Isto acontece porque os elétrons no mesmo estado quântico não podem se aproximar demais. Como os elétrons ao redor da molécula de pentaceno e os elétrons ao redor da molécula de monóxido de carbono estão no mesmo estado, cria-se uma pequena força repulsiva que as mantém afastadas, permitindo o funcionamento do microscópio de força atômica.

Medindo esta força, os cientistas construíram uma espécie de “mapa topográfico” da molécula, que se transformou nesta imagem histórica, a primeira visualização de uma molécula inteira.

O espaçamento entre os átomos de carbono na molécula é de 0,14 nanômetro. Na imagem pode-se ver claramente o formato hexagonal dos cinco anéis de carbono e a posição de cada átomo individual de carbono. Mesmo as posições dos átomos de hidrogênio podem ser deduzidas a partir da imagem.

A ponta do microscópio passa a apenas 0,5 nanômetro da amostra. Foram necessárias 20 horas de funcionamento do microscópio para se fazer uma única imagem.

Para saber mais consulte:

The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy
Leo Gross, Fabian Mohn, Nikolaj Moll, Peter Liljeroth, Gerhard Meyer
Science
28 August 2009
Vol.: 325. no. 5944, pp. 1110 – 1114
DOI: 10.1126/science.1176210

É a química sendo expandida…

by Bruno Leite

Menor Bíblia do Mundo

26 de abril de 2009 Deixe um comentário

O Instituto de Tecnologia de Israel (Technion) apresentou a menor Bíblia eletrônica do mundo. O livro sagrado em hebraico coube em um chip com 0,5 milímetroura. A microbíblia, do tamanho de um grão de areia, tem as mais de 300 mil palavras da Bíblia. Você sabia que 

Para observar mais detalhes do objeto do qual tratamos, é preciso utilizar lentes que ampliem a imagem. Essas lentes vão de uma simples lupa até sistemas altamente sofisticados, como podemos observar nos microscópios eletrônicos. A mentor distância entre dois pontos que podemos observar com nossos olhos é de aproximadamente 0,1 – 0,2 mm, dependendo da qualidade da visão e de uma iluminação adequada. Esta “menor distância” é chamada de resolução e qualquer instrumento que nos revele detalhes abaixo desse limite pode ser chamado de microscópio. 

Lembrando um pouco da história da nanotecnologia, quando Feynman desafiou os cientistas, questionando o porquê de não podermos escrever os 24 volumes inteiros da Enciclopédia Britânica na cabeça de um alfinete?

Não foi a enciclopédia britânica, mas a Bíblia com um tamanho de 0,5 mm. Será que Feynman esperava que a Bíblia chegasse a este tamanho?

É a química sendo expandida…