Materiais Avançados

Novo passo rumo a um material totalmente invisível

Com informações da Agência Fapesp -  22/01/2018

O material obtido ainda não é invisível, mas o progresso foi marcante. [Imagem: Jihyeon Yeom et al. - 10.1126/science.aao7172]

Materiais invisíveis

A busca por vidros com antirreflexos perfeitos e materiais verdadeiramente invisíveis agora conta com a participação de pesquisadores brasileiros, que acabam de obter resultados marcantes na área - a pesquisa foi publicada pela renomada revista Science.

Ainda não se sabe bem como eles serão na prática, mas materiais invisíveis são definidos como materiais nos quais a luz não se refletiria (como em um espelho), não se espalharia (como em um objeto translúcido) e não mudaria de cor (como em um vidro colorido) - isso é diferente da invisibilidade que se obtém manipulando a luz com metamateriais.

A equipe liderada pelos professores André Farias de Moura (Universidade Federal de São Carlos) e Nicholas Kotov (Universidade de Michigan) obteve um avanço marcante no campo dos materiais invisíveis ao sintetizar nanopartículas de um metal, o cobalto, e misturá-las com um material orgânico, um aminoácido.

O objetivo da equipe era obter um material que tivesse ao mesmo tempo as propriedades de quiralidade - para permitir fazer o feixe de luz girar sobre seu próprio eixo - e magnetização, e, com isso, permitir fazer um material opaco ficar transparente usando um campo magnético para manipular as ondas de luz que o atravessam.

André adverte que isso ainda não torna o material pesquisado invisível: "Mas, para aplicações tecnológicas diversas, já é um avanço fantástico sermos capazes de mudar o material de opaco para transparente e de volta para opaco."

"Por exemplo, podemos ligar e desligar a conexão entre duas fibras ópticas transmitindo dados, e isso vai facilitar em muito a construção de redes de dados em um futuro próximo. Também podemos ter um botão liga-desliga para reações químicas que dependem da luz. Ou podemos aumentar o controle sobre terapias fotodinâmicas para doenças como câncer. Ainda não atingimos o alvo, mas parece que já estamos no caminho correto," acrescentou.

Magnetismo e quiralidade

Tudo começou com a síntese e a caracterização de nanopartículas de óxido de cobalto como a substância aparece no mineral semiprecioso espinélio - trata-se de um material cerâmico já bastante estudado por conta de suas propriedades magnéticas.

A diferença ficou por conta da adição do aminoácido natural cisteína durante a síntese. "A cisteína é um dos aminoácidos naturais e, como tal, só ocorre na natureza em uma de suas formas quirais, a L-cisteína", explicou André.

A molécula biológica transferiu essa sua quiralidade para as nanopartículas de cerâmica, com essa impressão quiral mantendo-se estável mesmo depois que as moléculas do aminoácido são removidas.

A molécula orgânica "imprime" sua propriedade quiral no material. [Imagem: Jihyeon Yeom et al. - 10.1126/science.aao7172]

Blocos de montagem

A combinação do magnetismo e da quiralidade no mesmo material deverá levar à síntese de outras cerâmicas com propriedades magnéticas e de outras moléculas quirais, com o objetivo de otimizar o efeito conhecido como "dicroísmo circular magnético", que é a propriedade utilizada para controlar a transparência do material na presença de campos magnéticos, e também a sua atividade catalítica na presença de luz.

"Dando sequência à pesquisa, esperamos formar uma biblioteca de nanopartículas quirais diversas, que serão usadas como blocos de montagem para estruturas maiores e mais complexas, e com um controle ainda maior da interação do material com a luz. Esse será um grande objetivo nos próximos anos, tanto na síntese e caracterização experimental dos novos materiais, como na modelagem computacional de suas propriedades e funcionalidades," disse André.

Bibliografia:

Chiromagnetic nanoparticles and gels
Jihyeon Yeom, Uallisson S. Santos, Mahshid Chekini, Minjeong Cha, André F. de Moura, Nicholas A. Kotov
Science
Vol.: 359, Issue 6373, pp. 309-314
DOI: 10.1126/science.aao7172