Esquema do dispositivo com os nanocanais de 2 nanômetros, mostrando ainda dois microcanais, dez nanocanais e quatro reservatórios.[Imagem: Chuanhua Duan]
Mecânica dos nanofluidos
Cientistas do Laboratório Berkeley, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica capaz de escavar nanocanais com apenas 2 nanômetros em pastilhas de vidro.
Isto é pequeno o suficiente para que os nanocanais repliquem os processos que acontecem nas membranas celulares, permitindo que íons e moléculas de determinados tamanhos passem, retendo objetos maiores.
E os primeiros testes já mostraram que a mecânica dos fluidos é significativamente diferente quando o líquido passa por esses nanocanais artificiais. As diferenças foram percebidas mesmo quando os nanocanais mediam até 10 nanômetros de diâmetro.
Células e baterias
Os canais em escala nanométrica nas proteínas transmembranas são críticos para controlar o fluxo de íons e moléculas através das paredes internas e externas de uma célula. Isto, por sua vez, é essencial para muitos dos processos biológicos que sustentam a célula.
Como suas contrapartidas biológicas, os nanocanais fluídicos artificiais poderão desempenhar um papel crucial nos biochips, destinados a análises clínicas, e na biotecnologia, permitindo experimentos de biologia sintética e de sintetização seletiva de compostos, nas chamadas biofábricas.
Mas não é apenas nas células biológicas que os nanocanais são importantes. As membranas são também uma parte essencial das das células a combustível e das baterias, mostrando o alcance da tecnologia de fabricação desses nanocanais.
Membranas muito finas são essenciais para permitir o transporte iônico nas baterias e nas células a combustível e, ao mesmo tempo, impedir o contato físico dos eletrodos. Além disso, quando mais finos forem os nanocanais, maior será a área disponível para a troca iônica, aumentando a eficiência dos dispositivos.
"Os separadores atuais são sobretudo camadas microporosas, compostas por uma membrana polimérica ou por uma manta de não-tecido", explica Chuanhua Duan, que fez os experimentos. "Uma membrana inorgânica contendo uma matriz de nanocanais hidrofílicos de 2 nanômetros pode ser usada para substituir os separadores atuais e aumentar a densidade de energia e a potência [das células a combustível]."
Microfluídica
No campo das aplicações biológicas, os dispositivos nanofluídicos atuais contam com canais de 10 a 100 nanômetros para separar e manipular as biomoléculas.
Devido a problemas com interações eletrostáticas, estes canais de dimensões maiores funcionar bem com soluções artificiais, mas não com soluções fisiológicas naturais.
Duan é membro de uma equipe que tem vários feitos na área da microfluídica, incluindo um transístor nanofluídico para processadores químicos e um gerador que usa moléculas orgânicas para converter calor em eletricidade.
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