p Evaporação de água, como observado quando uma poça d'água desaparece em um dia de verão, é um processo extremamente poderoso. Se fosse aproveitado, o processo pode fornecer uma fonte limpa de energia para alimentar máquinas e dispositivos mecânicos. Em um artigo recém-publicado em Materiais da Natureza , uma equipe internacional de cientistas liderada por pesquisadores do Centro de Pesquisa em Ciência Avançada do Centro de Pós-Graduação, CUNY (CUNY ASRC) detalha o desenvolvimento de cristais que mudam de forma que convertem diretamente a energia de evaporação em movimentos poderosos. p Esses materiais responsivos à água foram criados usando variantes simples de blocos de construção biológicos, conhecido como tripeptídeos, para criar cristais que são simultaneamente rígidos e morfáveis. Os materiais são compostos por padrões tridimensionais de poros em nanoescala onde a água se liga fortemente, e esses poros são intercalados com uma rede molecular de regiões rígidas e flexíveis. Quando a umidade é reduzida e atinge um valor crítico, a água escapa dos poros levando a uma forte contração da rede interconectada. Isso resulta na perda temporária dos cristais de seus padrões ordenados até que a umidade seja restaurada e os cristais recuperem sua forma original. Este processo recém-projetado pode ser repetido continuamente e dá origem a um método notavelmente eficiente de coleta de energia de evaporação para realizar trabalho mecânico.

p "Basicamente, criamos um novo tipo de atuador, que é impulsionado pela evaporação da água, "disse Roxana Piotrowska, estudante do Graduate Center Ph.D., o primeiro autor do estudo e pesquisador da CUNY ASRC Nanoscience Initiative. "Observando sua atividade, fomos capazes de identificar os mecanismos fundamentais de como os materiais que respondem à água podem converter com eficiência a evaporação em energia mecânica."

p “Nosso trabalho possibilita a observação direta da atuação dos materiais, impulsionada pela evaporação, em escala molecular, '' disse o autor correspondente do estudo, Xi Chen, cujo laboratório com a CUNY ASRC Nanoscience Initiative co-liderou a pesquisa. "Aprendendo como extrair eficientemente energia da evaporação, e transformá-lo em movimento, melhores e mais eficientes atuadores podem ser projetados para muitas aplicações, incluindo dispositivos de coleta de energia de evaporação. ''

p "Importante, nossos cristais projetados são produzidos a partir dos mesmos blocos de construção de que as proteínas são feitas, mas eles são radicalmente simplificados e, como resultado, suas propriedades podem ser precisamente ajustadas e racionalmente otimizadas para esta aplicação, "disse o Diretor da Iniciativa de Nanociência CUNY ASRC Rein Ulijn, cujo laboratório, que co-liderou o trabalho, é responsável pelos aspectos de design biomolecular da pesquisa. "A beleza de usar blocos de construção biológicos para criar esta nova tecnologia é que os cristais morfogênicos resultantes são biocompatíveis, biodegradável, e com boa relação custo-benefício. "

p Usando uma combinação de experimentos baseados em laboratório e simulações de computador, os pesquisadores conseguiram identificar e estudar os fatores que controlam a atuação desses cristais. Essa abordagem resultou em novos insights que informam o projeto de maneiras mais eficientes de usar a evaporação para uma variedade de aplicações, que podem incluir componentes robóticos ou micro e nanomáquinas mecânicas que são alimentadas por evaporação de água.