Em que mundo?

Manto da invisibilidade termal engana câmeras infravermelhas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  29/06/2018

Elementos ativos incorporados ao revestimento permitem também criar imagens fantasmas, para enganar os detectores. [Imagem: Hongrui Jiang]

Antidetecção infravermelha

Esforços de vigilância estado da arte geralmente contam com câmeras de infravermelho, que fornecem capacidade de "visão noturna" ao detectar o calor emitido por seres e objetos - o calor é radiação eletromagnética na faixa do infravermelho.

Mas os mantos da invisibilidade chegaram a esse reino: metamateriais foram usados para criar uma camuflagem que torna objetos e pessoas quase invisíveis às câmeras infravermelhas, tornando muito mais fácil se esconder desses detectores.

"O que demonstramos é uma folha antidetecção ultrafina. Hoje, o que as pessoas têm é uma armadura de metal muito mais pesada ou cobertores térmicos," disse o professor Hongrui Jiang, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos EUA.

Com menos de um milímetro de espessura, a folha, que pode ser aplicada como um revestimento sobre superfícies, absorve aproximadamente 94% da luz infravermelha que incide sobre ela.

Invisibilidade térmica

Para capturar a radiação infravermelha, a equipe se voltou para um material chamado silício negro, que vem sendo usado em células solares. O silício negro absorve a luz porque consiste em milhões de agulhas microscópicas - nanofios -, todas apontando para cima, como uma floresta densamente compactada. A luz incidente fica refletindo entre esses nanofios, em vez de escapar.

O que a equipe fez foi construir os nanofios usando minúsculas partículas de prata para ajudar a esculpir a nanofloresta em uma fina camada de silício sólido. Assim, tanto os nanofios do silício negro, quanto as nanopartículas de prata, contribuem para absorver a luz infravermelha.

Como o material é feito para absorver calor, foi necessário acrescentar uma estrutura flexível de espaçamento, contendo pequenos canais de ar, para que o revestimento não aqueça muito rapidamente.

Como ganho adicional, o revestimento de invisibilidade térmica consegue absorver fortemente a luz infravermelha de comprimentos médio e longo, o tipo de radiação emitida por objetos com temperatura similar à do corpo humano.

E, para enganar de vez as câmeras infravermelhas, a equipe adicionou pequenos elementos de aquecimento no meio do revestimento, o que permite criar imagens ilusórias.

Bibliografia:

Broadband and Ultrathin Infrared Stealth Sheets
Mohammad J. Moghimi, Guangyun Lin, Hongrui Jiang
Advanced Engineering Materials
DOI: 10.1002/adem.201800038

Maravilha

Nanorrobôs de DNA controlados instantaneamente com magnetismo

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/06/2018

Os nanorrobôs de DNA, aqui com uma considerável licença artística, são promissores para um sem-número de aplicações. [Imagem: Ella Maru Studio/Science]

Nanotecnologia robótica

Os robôs de DNA estão entre as nanotecnologias mais promissoras, sobretudo para uso em biotecnologia e saúde.

O grande inconveniente é que eles são muito lentos, levando vários minutos para fazer cada movimento ou dar um passo rumo ao seu objetivo.

Esse problema agora foi superado com um novo sistema de controle magnético que permite que os robôs e nanomáquinas feitos de DNA movam-se de forma controlada em uma fração de segundo.

Ou seja, são dois avanços em um: o movimento é rápido e cada passo pode ser controlado individualmente, dando um novo nível de flexibilidade para essas máquinas nanoscópicas e microscópicas.

Isso pode viabilizar várias visões futurísticas da nanotecnologia, incluindo a fabricação molecular e a aplicação localizada de medicamentos no corpo humano, entre várias outras.

"Métodos de manipulação em tempo real, como nossa abordagem magnética, permitem interagir com os nanodispositivos de DNA que, por sua vez, interagem com moléculas e sistemas moleculares que podem ser acoplados a esses nanodispositivos em tempo real e com feedback visual direto," disse o professor Carlos Castro, da Universidade de Ohio, nos EUA.

Nanorrobôs com controle magnético

O controle magnético dos robôs de DNA é fruto da mesclagem de duas tecnologias.

A equipe do professor Castro havia usado a técnica de origami de DNA para dobrar fitas individuais de DNA e formar ferramentas microscópicas simples, como rotores e dobradiças. Eles até construíram um "cavalo de Troia" com DNA para levar drogas para células cancerígenas.

A equipe do professor Ratnasingham Sooryakumar, por sua vez, desenvolveu pinças magnéticas microscópicas para movimentar células biológicas, também com vistas a aplicações biomédicas, como a terapia genética. As pinças são feitas com grupos de partículas magnéticas que se movem em sincronia para empurrar as células para onde elas são necessárias.

Embora invisíveis a olho nu, essas partículas magnéticas são muitas vezes maiores do que as nanomáquinas de Castro. E foi aqui que a junção das duas equipes encontrou um caminho.

As peças construídas com moléculas de DNA podem ser acopladas para formar mecanismos maiores e mais complexos. [Imagem: Stephanie Lauback et al. - 10.1038/s41467-018-03601-5]

Do micromundo ao nanomundo

"Descobrimos uma maneira de tirar proveito do poder das forças magnéticas para sondar o mundo microscópico - um mundo oculto de complexidade impressionante," disse Sooryakumar. "Mas nós queríamos fazer a transição do micromundo para o nanomundo. Isso levou à colaboração com o Dr. Castro. Os desafios eram encolher milhares de vezes a funcionalidade das nossas partículas, acoplá-las a locais precisos nas partes móveis das máquinas e incorporar moléculas fluorescentes como faróis para monitorar as máquinas enquanto elas se movem."

Para isso, as partículas magnéticas foram incorporadas em minúsculas esferas de poliestireno, às quais as nanomáquinas são também acopladas, o que permitiu fazer a conexão do magnetismo com as barras, rotores e dobradiças feitos com origami de DNA.

Ajustando o campo magnético, as partículas magnéticas movimentam os nanocomponentes para a frente e para trás ou os faz girar, com os movimentos sendo executados em menos de um segundo. Por exemplo, o nanorrotor gira 360 graus em cerca de um segundo, enquanto uma nanodobradiça pôde ser fechada ou aberta em 0,4 segundo, ou mantida em um ângulo específico com uma precisão de 8 graus.

Bibliografia:

Real-time magnetic actuation of DNA nanodevices via modular integration with stiff micro-levers
Stephanie Lauback, Kara R. Mattioli, Alexander E. Marras, Maxim Armstrong, Thomas P. Rudibaugh, Ratnasingham Sooryakumar, Carlos E. Castro
Nature Communications
Vol.: volume 9, Article number: 1446
DOI: 10.1038/s41467-018-03601-5