Capturar o movimento das moléculas não é uma tarefa fácil. Cientistas do Center for Soft and Living Matter, dentro do Institute for Basic Science (IBS) foram capazes de observar o movimento das moléculas armazenadas dentro de uma bolsa de grafeno sem a necessidade de colori-las. Publicado em Materiais avançados , este estudo abre caminho para a observação da dinâmica dos blocos de construção da vida, como proteínas e DNA, bem como a automontagem de outros materiais.

Um terço do diâmetro de um cabelo humano é aproximadamente o menor tamanho que os olhos humanos podem ver sem ajuda. Para distinguir objetos menores, precisamos de microscópios. Podemos avaliar células e bactérias com microscópios ópticos, enquanto os vírus e moléculas são visíveis apenas sob um microscópio eletrônico. No ultimo, as imagens são formadas por elétrons disparados em uma amostra. Como os elétrons têm um comprimento de onda muito menor em comparação com a luz, a microscopia eletrônica oferece uma ampliação muito maior do que a microscopia óptica. Contudo, o feixe de elétrons destrói a amostra e se houver água, ele tende a se decompor em bolhas. Portanto, microscopia eletrônica é adequada para visualizar inerte, amostras mortas, enquanto o material vivo está quimicamente bloqueado no lugar.

Os cientistas do IBS quebraram esta regra e visualizaram cadeias não fixas de átomos, chamados polímeros, nadando em um líquido dentro de bolsos de grafeno. Estes consistem em 3-5 camadas de grafeno na parte inferior e duas na parte superior. As folhas são impermeáveis ​​a pequenas moléculas, e também evitar que o feixe de elétrons danifique instantaneamente a amostra:os cientistas tiveram uma média de 100 segundos para admirar o movimento dinâmico de moléculas de polímero individuais, antes que fossem destruídos pelo feixe de elétrons. Durante esses segundos valiosos, moléculas mudam de posição, reorganizar ou "pular". "Foi incrível ver essas macromoléculas orgânicas flexíveis dançando, "diz Hima Nagamanasa, primeiro co-autor do artigo. "As moléculas se movem muito mais rapidamente em massa. Ficamos surpresos ao ver que elas estão se movendo mais lentamente aqui. Acreditamos que o apego à superfície da bolsa funcionou a nosso favor para retardá-las, sem isso, provavelmente veríamos apenas uma imagem borrada. "

Anteriormente, os cientistas precisavam corar as amostras com moléculas de metal ou corante para torná-las visíveis dentro da bolsa de grafeno. O metal tem alta reflexibilidade, o que significa que pode brilhar, para que possa ser usado para obter boas imagens. Contudo, as ligações químicas entre a amostra e o metal ou corante mudam as características da molécula da amostra. Neste estudo, a bolsa de grafeno é fina o suficiente para que seu conteúdo possa ser observado em tempo real sem qualquer mancha.

Em particular, os cientistas trabalharam com dois polímeros:um com enxofre, sulfonato de poliestireno, e um sem, óxido de polietileno. Isso permitiu que eles mostrassem que o contraste sob o microscópio vem da estrutura do polímero - feita de átomos de carbono e hidrogênio - e não do enxofre. "A maioria das moléculas produzidas por organismos vivos tem uma estrutura feita de carbono e hidrogênio, e é por isso que esperamos estender esta pesquisa ao estudo das interações entre DNA e proteínas, "explica o primeiro co-autor Huan Wang. Além disso, já que os cientistas usaram um microscópio eletrônico padrão, eles esperam que essa técnica seja usada em outros laboratórios.