p (PhysOrg.com) - A molhabilidade - o grau em que um líquido se espalha sobre uma superfície ou se forma em gotas - é crucial para uma ampla variedade de processos. Isso influencia, por exemplo, com que facilidade o pára-brisa de um carro embaça, e também afeta o funcionamento de baterias avançadas e sistemas de células de combustível. p Até agora, a única maneira de quantificar essa característica importante da superfície de um material tem sido medir as formas das gotículas que se formam nele, e este método tem resolução muito limitada. Mas uma equipe de pesquisadores do MIT encontrou uma maneira de obter imagens que melhora a resolução de tais medições por um fator de 10, 000 ou mais, permitindo uma precisão sem precedentes na determinação dos detalhes das interações entre líquidos e superfícies sólidas. Além disso, o novo método pode ser usado para estudar curvas, superfícies sólidas complexas ou texturizadas, algo que não poderia ser feito anteriormente.

p “Isso é algo impensável antes, ”Diz Francesco Stellacci, o Professor Associado de Desenvolvimento de Carreira Paul M. Cook de Ciência e Engenharia de Materiais no MIT, líder da equipe que desenvolveu o novo método. “Isso nos permite fazer um mapa da umidade, " isso é, uma visão detalhada de como exatamente o líquido interage com a superfície até o nível de moléculas ou átomos individuais, em oposição a apenas a interação média de toda a gota.

p O novo método é descrito em artigo publicado em 25 de abril na revista. Nature Nanotechnology . O autor principal é pós-doutorado Kislon Voďtchovsky, e o artigo é co-autoria de Stellacci e outros no MIT, na Inglaterra, e na Itália. Stellacci explica que a capacidade de obter tais imagens detalhadas é importante para o estudo de processos como a catálise, corrosão e o funcionamento interno de baterias e células de combustível, e muitos processos biológicos, como interações entre proteínas.

p Por exemplo, Voďtchovsky diz, na pesquisa biológica, “Você pode ter uma amostra muito heterogênea, com todos os tipos de reações acontecendo em todo o lugar. Agora podemos identificar certas áreas específicas que desencadeiam uma reação. ”

p O método, desenvolvido com o apoio da Swiss National Science Foundation e da Packard Foundation, funciona alterando a programação que controla um Microscópio de Força Atômica (AFM). Este dispositivo usa uma ponta afiada montada em um cantilever vibratório, que varre a superfície de uma amostra e reage à topologia e às propriedades da amostra para fornecer imagens altamente detalhadas. Stellacci e sua equipe variaram um parâmetro-chave de imagem:eles fazem o ponto vibrar apenas alguns nanômetros (em oposição a dezenas a centenas de nanômetros, que é típico).

p "Ao fazê-lo, você realmente melhora a resolução do AFM, ”Stellacci explica. A resolução resultante, fino o suficiente para mapear as posições de átomos ou moléculas individuais, é “incomparável antes com instrumentos comerciais, " ele diz. Essa resolução já havia sido alcançada antes com AFMs especializados muito caros, dos quais apenas alguns existem no mundo, mas agora pode ser igualado pelos modelos comerciais muito mais comuns, dos quais existem milhares. Stellacci e seus colegas acreditam que a resolução melhorada resulta da maneira como a ponta vibratória faz com que a água empurre repetidamente contra a superfície e dissipe sua energia ali, mas essa explicação ainda precisa ser testada e confirmada por outros pesquisadores.

p Com a demonstração de ambos um 10, Melhoria de 000 vezes na resolução para a função específica de medição do umedecimento de superfícies e uma melhoria de 20 vezes na resolução geral do AFM de baixo custo, Stellacci diz que não está claro qual desses aplicativos terá mais impacto.

p Arvind Raman, um professor e bolsista do corpo docente da universidade em engenharia mecânica na Purdue University, concorda que esses avanços têm um potencial significativo. O método demonstrado por esta equipe, em que Raman não estava envolvido, “Pode atingir rotineiramente a resolução atômica em superfícies duras, mesmo com sistemas AFM comerciais, e fornece uma grande visão física sobre as condições ideais em que isso pode ser alcançado, ambos são conquistas muito significativas, " ele diz. “Eu realmente acho que muitos no campo do AFM vão pular nisso e tentar usar a técnica.”

p Raman acrescenta que, embora a interpretação da equipe de por que o método funciona como funciona oferece "um mecanismo possível por trás da formação da imagem, outros mecanismos plausíveis também existem e precisarão ser estudados no futuro para confirmar a descoberta. ”