Microscópio consegue registrar ligações individuais entre átomos
Autor: Jorge Luiz Brito de Faria | Publicado: 2012-09-13T16:27:00-07:00












Microscópio consegue registrar ligações individuais entre átomos



Imagem feita pelo microscópio mostra molécula de nanografeno com ligações carbono-carbono de diferentes distâncias e ordem. A molécula foi sintetizada no CNRS





Pesquisadores da IBM Research, em Zurique, da Universidade de Santiago de Compostela e do Centro Nacional de Pesquisas (CNRS, francês), em Toulouse, afirmam ter conseguido usar um microscópio para registar uma imagem tão detalhada de uma molécula que mostra o comprimento e a ordem das ligações entre os átomos. O estudo, divulgado hoje, ilustra a capa daScience, da Associação Americana para o Avanço da Ciência (AAAS, na sigla em inglês) de sexta-feira.


Em 1981, Gerd Binnig e Heinrich Rohrer inventaram na IBM Research (em Zurique) o microscópio de corrente de tunelamento, que permitia aos cientistas registrar e manipular átomos. Em 1986 eles levaram o Nobel pelo feito e, no mesmo ano, Binnig apresentou o sucessor da máquina - o microscópio de força atômica (AFM, na sigla em inglês), que foi usado no estudo divulgado hoje.

Não é a primeira vez que se registra a ligação química em um microscópio. Contudo, o registro do comprimento e da ordem (o número de ligações entre cada átomo - uma, duas ou três) pode levar a um avanço na criação de nanomateriais. "Nós podemos estudar essas ligações em um nível de moléculas individuais e ligações individuais agora. Isso é emocionante. Nós temos agora que ver que importantes resultados nós vamos obter com esta técnica", diz ao&nbsp;Terra&nbsp;Leo Gross, da IBM Research, um dos autores da pesquisa.

O mecanismo usa uma única molécula de monóxido de carbono (CO) na ponta de uma espécie de agulha. O CO reage à força repulsiva de outras partículas e mexe a agulha, que registra essa força com precisão. A tecnologia já é bem conhecida e usada, afirma o pesquisador. "Um AFM vai de US$ 100, feito por conta própria, a até cerca de US$ 1 milhão. Nossa máquina é feita principalmente por nós mesmos, mas similares custam na casa de meio milhão de dólares", diz Gross.

Em nota, a IBM explica que na nova pesquisa os cientistas descobriram dois mecanismos para registrar cada ligação individualmente. Primeiro, eles encontraram pequenas diferenças na força medida acima das ligações. Segundo, as ligações apareciam com diferentes ondas nas medições do microscópio. Os cientistas descobriram que as oscilações medidas eram causadas por inclinações da molécula de CO e usaram isso para deixar mais detalhado o registro.

Em uma pesquisa de 2009, o time já havia conseguido fazer a imagem das ligações entre os átomos de uma molécula, mas com bem menos precisão que as atuais. O problema eram perturbações causadas no registro. Para chegar a um detalhamento maior, os cientistas tiveram que escolher e sintetizar moléculas nas quais eles podem "tirar" essas perturbações.

Os pesquisadores analisaram as ligações entre carbono de moléculas de grafeno C60 (fulereno) e de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH). As moléculas são parecidas, mas suas ligações químicas se diferem levemente em comprimento e força - essas diferenças resultam em todas as importantes características químicas, eletrônicas e ópticas dessas substâncias.

"Isso (o registro individual de ligações entre átomos) pode aumentar nosso conhecimento básico no nível de moléculas individuais, o que é importante para a pesquisa de novos equipamentos eletrônicos, células solares orgânicas e diodos orgânicos emissores de luz (oleds). Em particular, o relaxamento entre ligações ao redor de imperfeições do grafeno, assim como mudanças nas ligações em reações químicas e em estados excitados podem potencialmente ser estudados", diz Chris Sciacca, porta-voz da IBM Research.

Contudo, a empresa não acredita que os resultados práticos serão vistos em breve no nosso dia a dia. "Esta é uma pesquisa muito fundamental e levará muitos anos para que possamos ver algumas inovações desse trabalho no mercado", diz Chris Sciacca, porta-voz da IBM Research.