No coração de um laboratório da Universidade do Colorado, em Boulder, uma equipa de investigação fez uma descoberta que pode mudar a nossa relação com a luz. Pesquisadores criaram nanocristais orgânicos que, sob o efeito da luz, geram uma força mecânica capaz de levantar uma massa 1000 vezes maior que a sua.
A parte mais interessante da pesquisa publicada no Nature Materials (te linko aqui) é que essa transformação ocorre sem auxílio de calor ou eletricidade. Uma perspectiva interessante que abre novos caminhos para a ciência e engenharia de materiais.
O poder dos nanocristais
A luz sempre desempenhou um papel central em nossa existência. Ele faz tudo: impulsiona nossos ritmos circadianos, alimenta as plantas por meio da fotossíntese e ilumina nosso mundo. Pode até afetar nossa visão e caminhos mentais, de acordo com as pesquisas mais recentes na área da optogenética.
Agora, graças aos avanços na ciência dos materiais, a luz está provando ter um potencial ainda maior.
Os nanocristais desenvolvidos por pesquisadores da Universidade do Colorado, Boulder são materiais fotomecânicos projetados para transformar diretamente a luz em força mecânica. Uma transformação resultante de um delicado equilíbrio entre fotoquímica, química de polímeros, física, mecânica, óptica e engenharia.
Um passo à frente na ciência dos materiais
A equipe liderada por Ryan Hayward trouxe a pesquisa sobre esses materiais a um novo nível. Os nanocristais orgânicos não apenas se dobram sob o efeito da luz, mas também levantam objetos mais pesados que eles. Muito mais pesado. Como o próprio Hayward explicou, eles “eliminaram o intermediário” e transformaram diretamente a energia luminosa em deformação mecânica.
Como em qualquer busca desse tipo, é claro, havia desafios a serem superados. Um dos maiores desafios com materiais fotoquímicos tem sido gerar uma resposta mecânica em larga escala a partir de movimentos em nível molecular. Isso requer que as moléculas reativas sejam organizadas de modo que todas empurrem na mesma direção.
A solução? O uso de nanocristais orgânicos diarileteno como um componente fotoativo, inserido em um material polimérico com poros de dimensões micrométricas.
O potencial de aplicação
Embora ainda haja trabalho a ser feito, como apontou Hayward, esta pesquisa representa um passo significativo em direção a um futuro em que a luz pode se tornar uma fonte ainda mais poderosa de energia mecânica. Para dizer o mínimo: imagine robôs, veículos ou drones alimentados por feixes de laser em vez de baterias pesadas. E não só:
- Medicina e Saúde: Atuadores fotomecânicos podem ser usados em dispositivos médicos miniaturizados, como microrrobôs que, uma vez introduzidos no corpo, podem ser guiados e ativados pela luz para realizar cirurgias de precisão ou para entregar medicamentos diretamente ao local de interesse.
- Energia e Meio Ambiente: Esses nanocristais podem ser integrados em painéis solares de última geração, convertendo diretamente a luz solar em movimento mecânico, que pode então ser convertido em energia elétrica. Isso poderia tornar os painéis solares mais eficientes e versáteis.
- Eletrônicos de consumo: Dispositivos eletrônicos flexíveis e dobráveis, como smartphones ou tablets, podem usar esses nanocristais para mudar sua forma ou posição em resposta à luz. Por exemplo, uma tela que se dobra ou se ajusta automaticamente às condições de iluminação do ambiente.
Em resumo, parece que o caminho para um futuro alimentado pela luz está ainda mais iluminado.
