TRANSMISSÃO: como os átomos se movem apareceu primeiro em Olhar Digital

Pesquisadores da Universidade de Manchester desenvolveram nano-aquários feitos com camadas de grafeno que tornam possível filmar, em tempo real, a movimentação de átomos em líquidos. A técnica foi descrita em um estudo publicado na revista Science e supera limitações que até agora impediam a visualização dinâmica de processos químicos em ambientes fluidados.

O que é e como funciona

Os nano-aquários consistem em finas membranas de grafeno que selam uma pequena quantidade de líquido, criando uma câmara estanque capaz de resistir ao vácuo exigido por microscópios eletrônicos. O grafeno atua como uma “janela” que permite a passagem de um feixe de elétrons sem comprometer a integridade da amostra, por ser simultaneamente resistente e extremamente fino.

Durante as experiências, um feixe de elétrons atravessa a membrana de carbono e interage com as partículas no interior do compartimento. Sensores de alta velocidade registram essas interações, transformando-as em imagens sequenciais que revelam movimentos atômicos como colisões, ligações e rearranjos.

Por que é um avanço

Antes dessa técnica, a observação clara de átomos em líquidos exigia o congelamento criogênico das amostras ou o uso de superfícies sólidas e estáticas, o que impedia a análise de reações tal como ocorrem naturalmente. Com os nano-aquários de grafeno é possível coletar vídeos em vez de imagens estáticas, permitindo acompanhar processos como cristalização, dissolução e reações catalíticas em condições mais próximas das reais.

Os primeiros experimentos já trouxeram resultados inesperados: núcleos iniciais de cristais mostraram-se mais dinâmicos e instáveis do que previsto por modelos teóricos, alternando formas com rapidez. Esses achados apontam para nuances nas leis termodinâmicas em escala nanométrica que ainda precisam ser compreendidas.

Imagem: Ap

Aplicações e próximos passos

As aplicações potenciais abrangem desde o desenvolvimento de baterias — monitorando o movimento de íons em eletrólitos líquidos para melhorar carga e durabilidade — até a medicina, onde observar proteínas e vírus em seu estado hidratado pode acelerar o desenho de fármacos e o entendimento de mecanismos de ligação molecular.

Os pesquisadores de Manchester e grupos colaboradores planejam aumentar a resolução temporal das capturas para registrar eventos que ocorrem em frações de segundo menores, visando alcançar escalas da ordem de femtossegundos. Também há esforço para ampliar o tipo de materiais encapsulados, incluindo ambientes gasosos e misturas complexas.

O desenvolvimento dos nano-aquários de grafeno representa, segundo os autores, o início de uma nova etapa na visualização experimental do mundo atômico, ao possibilitar observações diretas de processos que antes eram acessíveis apenas por métodos indiretos ou estáticos.

Com informações de Olhardigital