p Os nanocanais têm aplicações importantes na biomedicina, de detecção, e muitos outros campos. Embora os engenheiros que trabalham no campo da nanotecnologia tenham fabricado esses minúsculos, estruturas semelhantes a tubos por anos, muito permanece desconhecido sobre suas propriedades e comportamento. p Agora, O professor associado de engenharia mecânica da Universidade de Maryland, Siddhartha Das, e um grupo de seu Ph.D. alunos publicaram novas descobertas surpreendentes no jornal ACS Nano . Usando simulações de nível atômico, Das e sua equipe foram capazes de demonstrar que as propriedades de carga, bem como o fluxo de fluido induzido por carga em um nanocanal funcionalizado, nem sempre se comportam como esperado.

p "Nós descobrimos um novo contexto para nanocanais funcionalizados através do enxerto de suas paredes internas com moléculas de polímero carregadas (também conhecidas como polieletrólitos ou PEs), "Das disse, refere-se ao processo de enxertar polímeros ou outras substâncias no nanocanal para fazer com que ele funcione de uma determinada maneira. “A funcionalização dos nanocanais não é nova. Mas chegamos a uma mudança de paradigma em termos de compreensão do comportamento e das propriedades de tais sistemas no contexto de suas propriedades de carga e sua capacidade de regular o fluxo de fluido.

p "Por exemplo, "Das disse, "descobrimos um novo tipo de comportamento de fluxo em tais nanocanais funcionalizados; ao aumentar a magnitude do campo elétrico aplicado a um nanocanal, a direção desse fluxo acionado por campo elétrico (frequentemente conhecido como fluxo eletroosmótico) pode ser revertida. "

p O artigo de Das e seus alunos detalha três descobertas específicas. Em primeiro lugar, eles mostraram isso, quando os polieletrólitos (PEs) são enxertados na forma de uma camada na parede interna do nanocanal, esta camada PE irá, sob certas condições, passam por uma surpreendente reversão de carga elétrica. Normalmente, se moléculas de PE negativas foram anexadas ao nanocanal, a camada de PE próxima deve ter uma carga líquida negativa. Das e seus alunos, Contudo, identificou situações em que a carga se torna invertida e a carga líquida dentro da camada é positiva devido à atração de mais um número de íons positivos (do que o necessário para filtrar a carga da camada de PE) dentro da camada - este fenômeno é conhecido como "superexploração . "

p A equipe, então, investigou como esse overscreening afeta o fluxo conduzido pelo campo elétrico externo (conhecido como fluxo eletroosmótico ou EOS) dentro do nanocanal. Eles encontraram, surpreendentemente, que em tais situações o fluxo é impulsionado por íons com a mesma carga que o Pes enxertado nas paredes do canal; portanto, um polímero carregado negativamente cria um campo positivo líquido em sua vizinhança, mas o fluxo é impulsionado pelos íons negativos.

p "Chamamos isso de 'eletro-osmose conduzida por co-íon, 'e nosso artigo marca a primeira vez que esse fenômeno foi identificado, "Das disse.

p Finalmente, a equipe demonstrou os resultados inesperados do aumento da magnitude do campo elétrico:as moléculas de PE anexadas ao nanocanal tornam-se deformadas, e os íons que causaram a instância de overscreening começam a escapar da camada PE. Isso faz com que a tela excessiva pare, e também inverte a direção do fluxo no canal:se ele estava se movendo da esquerda para a direita, por exemplo, ele muda para direita-esquerda. "Ninguém previu isso, "Das disse.

p As descobertas são significativas, Das disse, porque muito do interesse em nanocanais está relacionado à sua capacidade de transportar moléculas. "Uma vez que o fluxo é tão importante, uma nova descoberta nesta área nos permite ampliar nossa compreensão de como funcionam os nanocanais e o que podemos fazer com eles, "Das disse." Existem outros métodos de reverter o fluxo, mas até agora não se sabia que podemos conseguir isso aumentando a força do campo. "