Rugas e dobras são onipresentes. Eles ocorrem em sobrancelhas franzidas, topologia planetária, a superfície do cérebro humano, até a sola do pé de uma lagartixa. Em muitos casos, eles são a maneira engenhosa da natureza de compactar mais área de superfície em um espaço limitado. Cientistas, imitando a natureza, há muito procuram manipular superfícies para criar rugas e dobras para torná-las menores, dispositivos eletrônicos mais flexíveis, nanocanais que transportam fluidos ou mesmo telefones celulares e computadores imprimíveis.

Mas, para alcançar esses feitos que contornam a tecnologia, os cientistas devem compreender totalmente o perfil e o desempenho das rugas e dobras em nanoescala, dimensões 1/50, 000º da espessura de um cabelo humano. Em uma série de observações e experimentos, engenheiros da Brown University e da Coréia descobriram propriedades incomuns em rugas e dobras em nanoescala. Os pesquisadores relatam que as rugas criadas em filmes superfinos ocultam ondas longas que se alongam mesmo quando o filme é comprimido. A equipe também descobriu que, quando dobras são formadas em tais filmes, nanocanais fechados aparecem abaixo da superfície, como milhares de canos superminúsculos.

"Rugas estão por toda parte na ciência, "disse Kyung-Suk Kim, professor de engenharia da Brown e autor correspondente do artigo publicado na revista Anais da Royal Society A . "Mas eles guardam certos segredos. Com este estudo, descobrimos matematicamente como os espaçamentos de rugas de uma folha fina são determinados em um substrato macio amplamente deformado e como as rugas evoluem para dobras regulares. "

As rugas são feitas quando uma folha fina e rígida é dobrada em uma base macia ou em um ambiente macio. Eles são precursores de dobras regulares:quando a folha é comprimida o suficiente, as rugas são tão espaçadas que formam dobras. As dobras são interessantes para os fabricantes, porque eles podem caber em uma grande área de superfície de uma folha em um espaço finito.

Kim e sua equipe colocaram folhas de filme nanogranular de ouro com espessura de 20 a 80 nanômetros em um substrato de borracha comumente usado na indústria de microeletrônica. Os pesquisadores comprimiram o filme, criando rugas e examinando suas propriedades. Como em estudos anteriores, eles viram rugas primárias com periodicidades curtas, a distância entre os picos ou vales de rugas individuais. Mas Kim e seus colegas descobriram um segundo tipo de ruga, com uma periodicidade muito mais longa do que as rugas primárias - como uma longa onda oculta. Enquanto os pesquisadores comprimiam o filme nanogranular de ouro, a periodicidade das rugas primárias diminuiu, como esperado. Mas a periodicidade entre as ondas longas ocultas, que o grupo rotulou de rugas secundárias, alongado.

"Achamos isso estranho, "Kim disse.

Ficou ainda mais estranho quando o grupo formou dobras nas folhas nanogranulares de ouro. Na superfície, tudo parecia normal. As dobras foram criadas à medida que os picos das rugas vizinhas ficavam tão próximos que se tocavam. Mas a equipe de pesquisa calculou que essas dobras, se alongado, não correspondia ao comprimento do filme antes de ser comprimido. Um pedaço da superfície do filme original não foi contabilizado, "como se tivesse sido enterrado, "Kim disse.

De fato, tinha sido, como canais fechados de tamanho nano. Pesquisadores anteriores, usando microscopia de força atômica que varre a superfície do filme, não conseguira ver os canais enterrados. O grupo de Kim voltou-se para feixes de íons focalizados para extrair uma seção transversal do filme. Lá, abaixo da superfície, eram filas de canais fechados, cerca de 50 a alguns 100 nanômetros de diâmetro. "Eles estavam escondidos, "Kim disse." Fomos os primeiros a cortar (o filme) e ver que havia canais por baixo. "

Os nanocanais fechados são importantes porque podem ser usados ​​para canalizar líquidos, de medicamentos em adesivos para tratar doenças ou infecções, para limpar água e coleta de energia, como uma bomba hidráulica microscópica.