Pequenas bolhas podem resolver grandes problemas. Microbolhas - cerca de 1-50 micrômetros de diâmetro - têm aplicações generalizadas. Eles são usados ​​para entrega de drogas, limpeza da membrana, controle de biofilme, e tratamento de água. Eles foram aplicados como atuadores em dispositivos lab-on-a-chip para mistura microfluídica, impressão a jato de tinta, e circuitos lógicos, e em litografia fotônica e ressonadores ópticos. E eles contribuíram de forma notável para imagens e aplicações biomédicas, como captura e manipulação de DNA.

Dada a ampla gama de aplicações para microbolhas, muitos métodos para gerá-los foram desenvolvidos, incluindo a compressão da corrente de ar para dissolver o ar em líquido, ultrassom para induzir bolhas na água, e pulsos de laser para expor substratos imersos em líquidos. Contudo, essas bolhas tendem a ser dispersas aleatoriamente em líquido e bastante instáveis.

De acordo com Baohua Jia, professor e diretor fundador do Center for Translational Atomaterials da Swinburne University of Technology, "Para aplicações que requerem posição e tamanho de bolha precisos, bem como alta estabilidade, por exemplo, em aplicações fotônicas como imagem e trapping - criação de bolhas em posições precisas com volume controlável, curvatura, e a estabilidade é essencial. "Jia explica que, para integração em plataformas biológicas ou fotônicas, é altamente desejável ter microbolhas bem controladas e estáveis ​​fabricadas usando uma técnica compatível com as tecnologias de processamento atuais.

Balões em Grafeno

Jia e outros pesquisadores da Swinburne University of Technology recentemente se uniram a pesquisadores da National University of Singapore, Universidade Rutgers, Universidade de Melbourne, e Monash University, desenvolver um método para gerar microbolhas de grafeno precisamente controladas em uma superfície de vidro usando pulsos de laser. Seu relatório é publicado na revisão por pares, jornal de acesso aberto, Fotônica Avançada .

O grupo usou materiais de óxido de grafeno, que consistem em filme de grafeno decorado com grupos funcionais de oxigênio. Os gases não podem penetrar através de materiais de óxido de grafeno, então, os pesquisadores usaram laser para irradiar localmente o filme de óxido de grafeno para gerar gases a serem encapsulados dentro do filme para formar microbolhas - como balões. Han Lin, Pesquisador Sênior da Swinburne University e primeiro autor do artigo, explica, "Desta maneira, as posições das microbolhas podem ser bem controladas pelo laser, e as microbolhas podem ser criadas e eliminadas à vontade. Enquanto isso, a quantidade de gases pode ser controlada pela área de irradiação e potência de irradiação. Portanto, alta precisão pode ser alcançada. "

Essa bolha de alta qualidade pode ser usada para dispositivos optoeletrônicos e micromecânicos avançados com requisitos de alta precisão.

Os pesquisadores descobriram que a alta uniformidade dos filmes de óxido de grafeno cria microbolhas com uma curvatura esférica perfeita que podem ser usadas como lentes reflexivas côncavas. Como uma vitrine, eles usaram as lentes reflexivas côncavas para focar a luz. A equipe relata que a lente apresenta um ponto focal de alta qualidade em um formato muito bom e pode ser usada como fonte de luz para imagens microscópicas.

Lin explica que as lentes reflexivas também são capazes de focar a luz em diferentes comprimentos de onda no mesmo ponto focal sem aberração cromática. A equipe demonstra a focalização de uma luz branca ultrabroadband, cobrindo a faixa visível ao infravermelho próximo, com o mesmo alto desempenho, que é particularmente útil em microscopia compacta e espectroscopia.

Jia observa que a pesquisa fornece "um caminho para gerar microbolhas altamente controladas à vontade e integração de microbolhas de grafeno como componentes nanofotônicos dinâmicos e de alta precisão para dispositivos miniaturizados de laboratório em um chip, junto com amplas aplicações potenciais em espectroscopia de alta resolução e imagens médicas. "