Cientistas da Chalmers University of Technology, na Suécia, criaram uma plataforma óptica simples usando flocos de ouro em água salgada para visualizar forças quânticas e eletrostáticas em escala nanométrica. Essas forças, descritas como 'o cola invisível da natureza', ligam objetos minúsculos e podem informar avanços em biossensores, medicamentos e até na formação de galáxias. A técnica revela interações por meio de padrões de luz coloridos observados sob um microscópio.
Pesquisadores da Chalmers University of Technology revelaram um método baseado em luz para observar as forças sutis que governam interações nas escalas menores. Ao suspender flocos de ouro microscópicos em uma solução salina e colocar uma gota em uma placa de vidro revestida de ouro, os flocos são atraídos para a superfície, mas param em distâncias nanométricas, formando pequenas cavidades que capturam a luz e produzem cores vívidas como vermelho, verde e ouro.
A estudante de doutorado Michaela Hošková, do Departamento de Física, explica a configuração: "O que estamos vendo é como as forças fundamentais da natureza interagem umas com as outras. Através dessas pequenas cavidades, agora podemos medir e estudar as forças que chamamos de 'cola da natureza' -- o que une objetos nas escalas menores. Não precisamos intervir no que está acontecendo, apenas observamos os movimentos naturais dos flocos."
A plataforma destaca o equilíbrio entre o efeito Casimir, uma força quântica que puxa os flocos para mais perto, e a repulsão eletrostática de partículas carregadas na solução salina. Flocos de ouro, com cerca de 10 micrômetros de tamanho, criam cavidades de 100-200 nanômetros, permitindo auto-montagem. Ao ajustar a salinidade e monitorar mudanças de cor via espectrômetro, os pesquisadores quantificam essas forças.
Este trabalho se baseia em quatro anos de pesquisa no grupo do Professor Timur Shegai, evoluindo da descoberta de resonadores de flocos de ouro auto-montados. "O método nos permite estudar a carga de partículas individuais e as forças atuando entre elas. Outros métodos para estudar essas forças frequentemente requerem instrumentos sofisticados que não podem fornecer informações até o nível de partícula," observa Shegai.
Aplicações potenciais abrangem física, química e ciência de materiais, oferecendo insights sobre a estabilidade de partículas em líquidos para medicamentos, biossensores, filtros de água e cosméticos. Hošková adiciona: "Forças em escala nanométrica afetam como diferentes materiais ou estruturas são montados... podemos obter insights sobre como os mesmos princípios governam a natureza em escalas muito maiores, até mesmo como galáxias se formam."
Os achados aparecem nos Proceedings of the National Academy of Sciences sob o título "Casimir self-assembly: A platform for measuring nanoscale surface interactions in liquids," autorado por Hošková, Oleg V. Kotov, Betül Küçüköz, Catherine J. Murphy e Timur Shegai.