p O que vaga-lumes, nanorods e luzes de Natal têm em comum? Algum dia, os consumidores podem adquirir fios de luz multicoloridos que não precisam de eletricidade ou baterias para brilhar. Cientistas do College of Arts and Sciences da Syracuse University encontraram uma nova maneira de aproveitar a luz natural produzida por vaga-lumes (chamada bioluminescência) usando a nanociência. Sua descoberta produz um sistema que é 20 a 30 vezes mais eficiente do que os produzidos em experimentos anteriores. p É tudo sobre o tamanho e a estrutura do personalizado, nanobastões quânticos, que são produzidos em laboratório por Mathew Maye, professor assistente de química na Faculdade de Artes e Ciências da SU; e Rabeka Alam, um Ph.D. em química candidato. Maye também é membro do Syracuse Biomaterials Institute.

p "A luz de Firefly é um dos melhores exemplos da natureza de bioluminescência, "Maye diz." A luz é extremamente brilhante e eficiente. Descobrimos uma nova maneira de aproveitar a biologia para aplicações não biológicas, manipulando a interface entre os componentes biológicos e não biológicos. "

p Trabalho deles, "Projetando hastes quânticas para transferência otimizada de energia com enzimas de luciferase do vagalume, "foi publicado online em 23 de maio em Nano Letras e será publicado em breve. Colaboraram na pesquisa o Professor Bruce Branchini e Danielle Fontaine, ambos do Connecticut College.

p Vaga-lumes produzem luz por meio de uma reação química entre a luciferina e sua contraparte, a enzima luciferase. No laboratório de Maye, a enzima está ligada à superfície do nanorod; luciferina, que é adicionado mais tarde, serve como combustível. A energia liberada quando o combustível e a enzima interagem é transferida para os nanobastões, fazendo-os brilhar. O processo é denominado Transferência de Energia por Ressonância de Bioluminescência (BRET).

p "O truque para aumentar a eficiência do sistema é diminuir a distância entre a enzima e a superfície da haste e otimizar a arquitetura da haste, "Maye diz." Nós projetamos uma maneira de anexar quimicamente enzimas luciferase geneticamente manipuladas diretamente à superfície do nanorod. "Os colaboradores de Maye no Connecticut College forneceram a enzima luciferase geneticamente manipulada.

p Os nanobastões são compostos por uma camada externa de sulfeto de cádmio e um núcleo interno de seleneeto de cádmio. Ambos são metais semicondutores. Manipulando o tamanho do núcleo, e o comprimento da haste, altera a cor da luz produzida. As cores produzidas em laboratório não são possíveis para vaga-lumes. Os nanobastões de Maye brilham em verde, laranja e vermelho. Os vagalumes emitem naturalmente um brilho amarelado. A eficiência do sistema é medida em uma escala BRET. Os pesquisadores descobriram que seus bastões mais eficientes (escala BRET de 44) ocorreram para uma arquitetura especial de bastão (chamada bastão em bastão) que emitia luz na faixa próxima ao infravermelho. A luz infravermelha tem comprimentos de onda mais longos do que a luz visível e é invisível a olho nu. A iluminação infravermelha é importante para coisas como óculos de visão noturna, telescópios, câmeras e imagens médicas.

p Os nanobastões conjugados com vaga-lumes de Maye e Alam existem atualmente apenas em seu laboratório de química. Pesquisas adicionais estão em andamento para desenvolver métodos de sustentação da reação química - e transferência de energia - por longos períodos de tempo e para "aumentar a escala" do sistema. Maye acredita que o sistema é o mais promissor para as tecnologias futuras que converterão a energia química diretamente em luz; Contudo, a ideia de nanobastões brilhantes substituindo luzes LED não é coisa de ficção científica.

p “Os nanobastões são feitos dos mesmos materiais usados ​​em chips de computador, painéis solares e luzes LED, "Maye diz." É concebível que algum dia nanobastões revestidos de vaga-lume possam ser inseridos em lâmpadas do tipo LED que você não precisa conectar. "