p (PhysOrg.com) - Nanoestruturas orgânicas são elementos-chave da nanotecnologia porque esses blocos de construção podem ser feitos com propriedades químicas personalizadas. Sua desvantagem é que suas propriedades mecânicas têm sido, até agora, significativamente inferiores às das nanoestruturas metálicas. p Ehud Gazit, Itay Rousso, e uma equipe da Universidade de Tel Aviv, o Weizmann Institute of Science e a Ben-Gurion University of the Negev (Israel) introduziram agora nanoesferas orgânicas que são rígidas como metal. Como os cientistas relatam no jornal Angewandte Chemie , eles são componentes interessantes para materiais biocompósitos ultrarígidos.

p Estruturas biológicas em nanoescala freqüentemente exibem propriedades mecânicas únicas; por exemplo, a seda da aranha é 25 vezes mais forte que o aço em peso. Os materiais orgânicos sintéticos mais rígidos conhecidos até hoje são as aramidas, como Kevlar. Seu segredo é um arranjo espacial especial de seus sistemas de anéis aromáticos e a rede de interações entre suas ligações amidas planas. As novas nanoesferas são baseadas em um princípio de construção semelhante. Contudo, ao contrário das grandes cadeias poliméricas, eles são formados em um processo de auto-organização a partir de moléculas muito simples baseadas em dipeptídeos aromáticos do aminoácido fenilalanina.

p Usando um microscópio de força atômica, os cientistas examinaram as propriedades mecânicas de suas nanoesferas. Este dispositivo usa uma nanotip (cantilever), um pequeno braço de alavanca flexível com uma ponta muito fina na extremidade. Quando esta ponta é pressionada contra uma amostra, a deflexão da alavanca indica se a ponta da agulha pode pressionar o objeto de amostra e até onde ela pode ir. Uma agulha de metal não foi capaz de causar qualquer impressão nas nanoesferas; apenas uma agulha de diamante foi capaz de fazer isso. Os pesquisadores usaram essas medidas para calcular o módulo de elasticidade (módulo de Young) para as nanoesferas. Este valor é uma medida da rigidez de um material. Quanto maior o valor, mais resistência um material tem à sua deformação. Ao usar um microscópio eletrônico de varredura de alta resolução equipado com um nanomanipulador, foi possível observar diretamente a deformação das esferas.

p Para as nanoesferas, a equipe mediu um módulo de elasticidade notavelmente alto (275 GPa), que é maior do que muitos metais e semelhante aos valores encontrados para o aço. Isso torna essas nanoestruturas as moléculas orgânicas mais rígidas até hoje; eles podem até eclipsar as aramidas. Além de ter excelentes propriedades mecânicas, as nanoesferas também são transparentes. Isso os torna elementos ideais para o reforço de materiais biocompósitos ultrarígidos, como plásticos reforçados para implantes ou materiais para substituição de dentes, aeroespacial, e outros aplicativos que requerem baixo custo, materiais leves com alta rigidez e estabilidade incomum.