p Muitas áreas de pesquisa fundamental estão interessadas no grafeno devido às suas características excepcionais. É feito de uma camada de átomos de carbono, o que o torna leve e resistente, e é um excelente condutor térmico e elétrico. Apesar de seu potencial aparentemente ilimitado, Contudo, poucas aplicações foram demonstradas até o momento. Cientistas do Laboratório de Sistemas Bionanofotônicos (BIOS) da EPFL, juntamente com pesquisadores do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO, Espanha) adicionou agora outro. Eles aproveitaram as propriedades óticas e eletrônicas exclusivas do grafeno para desenvolver um sensor reconfigurável de moléculas altamente sensíveis. p Os resultados são descritos em artigo publicado na última edição da revista. Ciência .

p Foco na luz para melhorar a detecção

p Os pesquisadores usaram o grafeno para aprimorar um método conhecido de detecção de moléculas:a espectroscopia de absorção no infravermelho. No método padrão, a luz é usada para excitar as moléculas, que vibram de forma diferente dependendo de sua natureza. Pode ser comparado a uma corda de violão, que faz sons diferentes dependendo de seu comprimento. Em virtude desta vibração, as moléculas revelam sua presença e até mesmo sua identidade. Essa "assinatura" pode ser "lida" na luz refletida.

p Este método não é eficaz, Contudo, na detecção de moléculas de tamanho nanométrico. O comprimento de onda do fóton infravermelho direcionado a uma molécula é de cerca de 6 mícrons (6, 000 nanômetros - 0,006 milímetros), enquanto o alvo mede apenas alguns nanômetros (cerca de 0,000001 mm). É muito desafiador detectar a vibração de uma molécula tão pequena na luz refletida.

p É aí que entra o grafeno. Se tiver a geometria correta, o grafeno é capaz de focar a luz em um ponto preciso de sua superfície e "ouvir" a vibração de uma molécula nanométrica que está ligada a ele. "Primeiro padronizamos nanoestruturas na superfície do grafeno, bombardeando-a com feixes de elétrons e gravando-a com íons de oxigênio, "disse Daniel Rodrigo, co-autor da publicação. "Quando a luz chegar, os elétrons nas nanoestruturas de grafeno começam a oscilar. Este fenômeno, conhecido como 'ressonância de plasmon de superfície localizada, 'serve para concentrar a luz em pequenos pontos, que são comparáveis ​​com as dimensões das moléculas alvo. Assim, é possível detectar estruturas nanométricas. "

p Reconfigurando o grafeno em tempo real para ver a estrutura da molécula

p Tem mais do que isso. Além de identificar a presença de moléculas nanométricas, esse processo também pode revelar a natureza das ligações que conectam os átomos dos quais a molécula é composta.

p Quando uma molécula vibra, não emite apenas um tipo de "som". Ele produz uma ampla gama de vibrações, que são gerados pelas ligações que conectam os diferentes átomos. Voltando ao exemplo do violão:cada corda vibra de forma diferente e juntas formam um instrumento musical. Essas nuances fornecem informações sobre a natureza de cada ligação e sobre a saúde de toda a molécula. "Essas vibrações atuam como uma impressão digital que nos permite identificar a molécula; como as proteínas, e pode até dizer seu estado de saúde ", disse Odeta Limaj, outro co-autor da publicação.

p Para captar o som emitido por cada uma das cordas, deve ser possível identificar toda uma gama de frequências. E isso é algo que o grafeno pode fazer. Os pesquisadores "sintonizaram" o grafeno em diferentes frequências aplicando voltagem, o que não é possível com sensores de corrente. Fazer os elétrons do grafeno oscilarem de maneiras diferentes torna possível "ler" todas as vibrações da molécula em sua superfície. "Testamos esse método em proteínas que anexamos ao grafeno. Ele nos deu uma imagem completa da molécula, "disse Hatice Altug.

p Um grande passo mais perto de usar grafeno para detecção de moléculas

p O novo processo baseado em grafeno representa um grande passo para os pesquisadores, por várias razões. Primeiro, este método simples mostra que é possível realizar uma análise complexa usando apenas um dispositivo, embora normalmente exija muitos outros diferentes. E tudo isso sem estressar ou modificar a amostra biológica. Segundo, mostra o incrível potencial do grafeno na área de detecção. "Existem muitas aplicações possíveis, "disse Altug." Nós nos concentramos em biomoléculas, mas o método também deve funcionar para polímeros, e muitas outras substâncias, " ela adicionou.