p Imagine se você pudesse beber um copo d'água apenas inserindo um fio sólido nele e chupando-o como se fosse um canudo de refrigerante. Acontece que se você fosse pequeno o suficiente, esse método funcionaria muito bem - e nem mesmo exigiria a sucção para iniciar. p Uma nova pesquisa realizada no MIT e em outros lugares demonstrou pela primeira vez que, quando inserido em uma poça de líquido, nanofios - fios que têm apenas centenas de nanômetros (bilionésimos de metro) de diâmetro - atraem naturalmente o líquido para cima em uma película fina que reveste a superfície do fio. A descoberta pode ter aplicações em dispositivos microfluídicos, pesquisa biomédica e impressoras a jato de tinta.

p O fenômeno foi previsto por teóricos, mas nunca observado porque o processo é muito pequeno para ser visto por microscópios ópticos; microscópios eletrônicos precisam operar no vácuo, o que faria com que a maioria dos líquidos evaporasse quase instantaneamente. Para superar isso, a equipe do MIT usou um líquido iônico chamado DMPI-TFSI, que permanece estável mesmo em um vácuo poderoso. Embora as observações usassem este líquido específico, acredita-se que os resultados se aplicam à maioria dos líquidos, incluindo água.

p Os resultados são publicados na revista Nature Nanotechnology por uma equipe de pesquisadores liderada por Ju Li, professor do MIT de ciência nuclear e engenharia e ciência e engenharia de materiais, junto com pesquisadores do Sandia National Laboratories no Novo México, a Universidade da Pensilvânia, a Universidade de Pittsburgh, e a Universidade de Zhejiang na China.

p Embora Li diga que esta pesquisa pretende explorar a ciência básica das interações líquido-sólido, pode levar a aplicações em impressão a jato de tinta, ou para fazer um laboratório em um chip. "Estamos realmente olhando para o fluxo de fluido em uma escala de comprimento pequena sem precedentes, "Li diz - então novos fenômenos inesperados podem surgir à medida que a pesquisa continua.

p Em escala molecular, Li diz, "o líquido tenta cobrir a superfície sólida, e é sugado pela ação capilar. "Nas menores escalas, quando o líquido forma um filme com menos de 10 nanômetros de espessura, ele se move como uma camada lisa (chamada de "filme precursor"); conforme o filme fica mais espesso, uma instabilidade (chamada de instabilidade de Rayleigh) se instala, causando a formação de gotículas, mas as gotículas permanecem conectadas por meio do filme precursor. Em alguns casos, essas gotículas continuam a subir no nanofio, enquanto em outros casos as gotas parecem estacionárias mesmo quando o líquido dentro delas flui para cima.

p A diferença entre o filme precursor liso e os grânulos, Li diz, é que no filme mais fino, cada molécula de líquido está perto o suficiente para interagir diretamente, através de efeitos de mecânica quântica, com as moléculas do sólido enterradas embaixo dele; esta força suprime a instabilidade de Rayleigh que, de outra forma, causaria perolização. Mas com ou sem miçangas, o fluxo ascendente do líquido, desafiando a força da gravidade, é um processo contínuo que pode ser aproveitado para o transporte de líquidos em pequena escala.

p Embora essa atração para cima esteja sempre presente com fios nessa escala minúscula, o efeito pode ser ainda mais aprimorado de várias maneiras:Adicionar uma voltagem elétrica no fio aumenta a força, o mesmo ocorre com uma ligeira mudança no perfil do fio, de modo que se afunila em direção a uma das extremidades. Os pesquisadores usaram nanofios feitos de diferentes materiais - silício, óxido de zinco e óxido de estanho, bem como grafeno bidimensional - para demonstrar que esse processo se aplica a muitos materiais diferentes.

p Os nanofios têm menos de um décimo do diâmetro dos dispositivos fluídicos agora usados ​​em pesquisas biológicas e médicas, como micropipetas, e um milésimo do diâmetro das agulhas hipodérmicas. Nessas escalas pequenas, os pesquisadores descobriram, um nanofio sólido é tão eficaz para reter e transferir líquidos quanto um tubo oco. Essa escala menor pode abrir caminho para novos tipos de sistemas microeletromecânicos para realizar pesquisas em materiais em nível molecular.

p A metodologia que os pesquisadores desenvolveram permite estudar as interações entre sólidos e fluxo de líquido "quase na menor escala que você poderia definir um volume de fluido, que tem 5 a 10 nanômetros de diâmetro, "Li diz. A equipe agora planeja examinar o comportamento de diferentes líquidos, usando um "sanduíche" de membranas sólidas transparentes para encerrar um líquido, como água, para exame em um microscópio eletrônico de transmissão. Isso permitirá "estudos mais sistemáticos de interações sólido-líquido, "Li diz - interações que são relevantes para a corrosão, eletrodeposição e funcionamento das baterias. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.