(PhysOrg.com) - Em um estudo recente, pesquisadores examinaram a possibilidade de rolar um nanobastão na superfície da água. Na macroescala, talvez a analogia mais próxima seja o esporte de logrolling, em que dois competidores tentam se equilibrar em uma tora por mais tempo enquanto a tora rola na água. Contudo, enquanto o macro log rola devido aos concorrentes andando sobre ele, o nanorod rolaria ao se tornar eletricamente polarizado por um feixe de luz.

Os pesquisadores, Lela Vuković e Petr Král da Universidade de Illinois em Chicago, desenvolveram um modelo de um nanobastão rolando sobre a água. Usando simulações de dinâmica molecular, os cientistas mostraram como nanobastões com diâmetros de 3-10 nanômetros podem rolar na água com velocidades de translação de até 5 nanômetros por nanossegundo. Seu estudo foi publicado em uma edição recente da Cartas de revisão física .

“Mover nanoobjetos em fluidos pode ser mais simples do que mover objetos macroscópicos devido à irrelevância da gravidade, ”Vuković disse PhysOrg.com . “Somos o primeiro grupo que investigou seriamente a ideia de rolar nanobastões em interfaces ar / líquido. Nossas simulações de nanobastões rolantes confirmam que se pode, em princípio, usar os mesmos princípios ou princípios semelhantes que a Natureza usa, onde aranhas d'água e até alguns lagartos podem andar sobre os fluidos. ”

Para rolar o nanorod na água, os cientistas explicaram como carregar a superfície do nanorod com um feixe de luz inclinado em relação à superfície da água. A luz excita os cromóforos do nanorod, que são as partes das moléculas que absorvem os fótons. Em seguida, os cromóforos polarizados do nanotubo são atraídos pelas moléculas altamente polares da água, fazendo o nanorod rolar. Ao combinar o tempo em que o feixe de luz atinge os cromóforos com a velocidade de rotação dos nanobastões, os pesquisadores teoricamente mostraram que deveriam ser capazes de manter o nanorod rodando em um ritmo constante.

Como os cientistas explicaram, o nanorod deve se acoplar bem o suficiente à superfície da água para ser impulsionado com deslizamento mínimo, mas não muito para que fique profundamente enterrado e tenha que empurrar muita água para se mover. Para determinar como o nanorod pode rolar de forma mais eficiente, os cientistas analisaram a química na interface nanobastão-água.

Em seu modelo, os pesquisadores também determinaram que o nanorod deve ser capaz de puxar objetos presos a ele enquanto rola na água. Essa capacidade pode tornar o sistema um possível candidato para o transporte de carga em nanoescala no nível celular, que pode ser útil em aplicações biológicas, como a manipulação de grandes proteínas.

"Potencialmente, podemos imaginar uma série de nanoobjetos que podem ser controlados de forma síncrona em superfícies líquidas, ”Disse Král. “Esses objetos podem ter uma variedade de aplicações em detecção, ou preparação do material. Também podemos usar os nanobastões para arrastar cargas autonomamente nas superfícies do fluido. Eles podem preparar pequenas redes como barcos de pesca para novos tipos de aplicações. Provavelmente saberemos mais sobre as capacidades reais desses sistemas depois que nossos primeiros experimentos forem feitos em um futuro próximo. ”

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