Um tipo de superfície molecular considerada extremamente escorregadia pode não permanecer assim em todas as condições, de acordo com a nova pesquisa da UChicago e Argonne em Ciências.

O estudo realizado por cientistas do Instituto de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago e do Laboratório Nacional de Argonne pode ter implicações para aqueles que tentam explorar essas superfícies para novas tecnologias, tais como substituições de juntas ou superfícies antiembaçantes.

Os cientistas ficaram muito interessados ​​em um tipo de formação molecular chamada escova de polieletrólito na última década, disse o co-autor do estudo e diretor do IME Matt Tirrell, porque se pensa que eles tornam as superfícies escorregadias. Essas moléculas, que se parecem com um campo de minúsculos fios de cabelo em pé quando carregados, são mantidos em linha reta porque as cargas negativas ao longo de cada escova se repelem. Moléculas semelhantes revestem nossas articulações e nosso trato gastrointestinal.

Mas até agora, todos os estudos olharam para essas escovas enquanto estavam imersas em água pura ou água com íons com apenas cargas +1. Muitas condições no mundo real, como dentro do corpo humano, envolvem a exposição a líquidos com íons multivalentes - aqueles com cargas +2 ou +3, como cálcio e magnésio, em vez de apenas +1.

Quando a equipe decidiu investigar o desempenho das escovas nesses líquidos salgados, eles viram o escorregadio cair abruptamente.

"Tudo o que precisamos são quantidades mínimas desses íons para mudar completamente a estrutura, "disse o co-autor do estudo, Juan de Pablo, o Liew Family Professor em Engenharia Molecular. "Podemos esperar alguma mudança, mas ver mudanças tão dramáticas com quantidades tão pequenas foi uma surpresa. "

Quando Nick Jackson, uma Maria Goeppert Mayer Fellow em Argonne, simularam as reações, eles podiam ver o drama se desenrolar no nível molecular.

"Esses sais multivalentes simplesmente colapsam a coisa toda, "Tirrell disse." As forças normais entre as superfícies, em vez disso, são atraídas uma pela outra, e os pincéis ficam pegajosos e encolhem em pequenas bolhas. "

O efeito também piora quando os pincéis são pressionados - outra condição comum no mundo real.

É um efeito impressionante, os cientistas disseram, e é uma preocupação para cientistas e engenheiros que tentam transformar os pincéis em tecnologia. "É possível que essas escovas de polieletrólito não sejam fundamentalmente responsáveis ​​pela lubrificação das juntas, "Tirrell disse, ou que existem outros efeitos em jogo que ainda não compreendemos totalmente.

A simulação foi parcialmente executada no Blues, um cluster de computação de alto desempenho operado pelo Laboratory Computing Resource Center no Argonne National Laboratory.