p (PhysOrg.com) - Muitos processos físicos e químicos necessários para a biologia e a química ocorrem na interface da água com as superfícies sólidas. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Los Alamos que publicam na Nature Nanotechnology mostraram agora que os nanotubos de carbono semicondutores - cilindros emissores de luz de carbono puro - têm o potencial de detectar e rastrear moléculas únicas na água. p Usando imagens microscópicas de alta velocidade, eles descobriram que os nanotubos podem detectar e rastrear o movimento de moléculas individuais conforme elas bombardeiam a superfície na interface da água. As técnicas tradicionais para investigar moléculas em superfícies não podem ser usadas na água porque o estudo requer atmosferas de baixa pressão, como as encontradas no espaço. A equipe está esperançosa de que seu trabalho levará a práticas, baseado em nanotubos, detectores de molécula única em ambientes biológicos e químicos aquosos.

p O movimento molecular e a fixação às superfícies são importantes para impulsionar a química que vai desde a produção de amônia no metal até a oxidação enzimática da glicose. A fixação ocorre por meio de movimentos esporádicos, seguido por uma colisão com a superfície à qual a molécula adere. As moléculas podem então se mover ao longo da superfície, onde podem colidir com outras moléculas e sofrer reações químicas.

p Em experimentos tradicionais de “ciência de superfície”, esses processos são visualizados em um vácuo onde outras espécies moleculares do ar não podem borrar a imagem. Em soluções como água, não tem havido maneira de fazer isso diretamente. Consequentemente, pesquisadores têm procurado um material que possa ser usado na água para detectar moléculas individuais para aplicações em ciências de superfície.

p Inspirado por este desafio, uma equipe de cientistas de Los Alamos (Jared Crochet, Juan Duque, Jim Werner, e Steve Doorn) no Centro de Nanotecnologias Integradas do LANL, explorado o uso de nanotubos de carbono emissores de luz como detectores. Com técnicas desenvolvidas por outros, a equipe usou água e sabão para estabilizar os nanotubos, onde eles poderiam ser fotografados diretamente com uma câmera de vídeo de alta velocidade. Quando iluminados com luz laser, esses tubos brilham intensamente, como longos bastões luminosos.

p Quando os nanotubos brilhantes são expostos na água a diferentes produtos químicos, os pesquisadores viram que certos pontos do tubo escureciam brevemente conforme as moléculas bombardeavam a superfície. Isso permitiu que eles determinassem a eficácia com que certas moléculas iriam aderir à superfície. Os pesquisadores também foram capazes de rastrear o movimento das moléculas conforme elas se moviam ao longo da superfície. A equipe agora está examinando como as reações químicas ocorrem nas superfícies dos nanotubos para entender melhor a química na interface da água para aplicações biológicas e químicas.