Micro-máquinas movidas a luz:



Quando se fala em micro-máquinas, é fácil imaginar máquinas como as que conhecemos, cheias de engrenagens e eixos e
movimentadas por motores - só que tudo em miniatura.
Isso realmente acontece - mas até um determinado nível de miniaturização.

A alta tecnologia e a magia...



Quando essas máquinas diminutas começam a ficar pequenas demais, na faixa de poucos micrómetros de tamanho, as coisas começam a  comportar-se de maneira diferente:
forças que ajudam a movimentar as máquinas em macro-escala começam a atrapalhar e outras forças que são desprezadas na dimensão humana, passam a ter um papel
preponderante no funcionamento dessas micro-máquinas.


É aí que entram as pesquisas que procuram explorar forças pouco conhecidas - mas que poderão substituir os motores das máquinas que conhecemos.

Pode parecer contra-intuitivo mas, em micro-escala, é possível ter-se máquinas que funcionam sem motor.


Por exemplo, uma equipa de físicos da Universidade de Riverside, Estados Unidos, acaba de demonstrar que a força de Casimir - a diminuta força de atracção que age entre duas superfícies paralelas que se encontram muito próximas - pode ser alterada utilizando-se a luz, abrindo a possibilidade de se operar micromáquinas remotamente.


Dirija um feixe de luz em cima da micro-máquina e ela começará a funcionar, sem nenhum motor.
 Como disse Arthur C  Clarke, um dos mais conhecidos escritores de ficção científica, a partir de um determinado nível de progresso científico, a alta tecnologia começa a ser indistinguível da magia.


Luz virtual

A força de Casimir surge quando se alteram as propriedades dos "fótons virtuais."
 Enquanto um fóton normal é uma partícula portadora de interacções electromagnéticas, um fóton virtual é uma partícula que existe apenas por um instante extremamente curto,
 como um intermediário num processo, nunca podendo ser observado directamente.


Como os fótons virtuais estão sempre presentes no espaço vazio, o estudo da força de Casimir permite aos físicos compreender as propriedades da natureza quântica do espaço.

Para criar o ambiente no qual a força de Casimir pudesse ser detectada, o Dr. Umar Mohideen e sua equipa utilizaram uma pequena esfera de ouro, medindo 200 micrómetros de diâmetro e várias placas planas de silício.

"Onde a esfera e a placa se aproximam, as superfícies são consideradas praticamente paralelas a distâncias microscópicas," explica Mohideen.



Os cientistas então mediram a força de Casimir entre a esfera de ouro e as placas de silício alterando a "densidade de carga" das placas - a quantidade elétrons que se encontra em cada placa.

 Eles descobriram que a força de Casimir apresenta variações mensuráveis quando a densidade de elétrons varia em 10.000 vezes de uma placa para outra.



Manipulando a força de Casimir

"Nós então  perguntamo-nos se seria possível gerar essa diferença de densidade de alguma outra forma," diz Mohideen. Foi então que eles descobriram que podiam alterar a força
de Casimir utilizando um feixe de luz.

Utilizando a mesma bola de ouro e uma placa de silício, só que agora tendo ambas a mesma densidade de carga, os cientistas conseguiram alterar a densidade de carga da placa utilizando um feicho de luz - alteração essa suficiente para afectar a força de Casimir.


Quando a luz é absorvida pelo silício, os fótons são convertidos em cargas positivas e negativas.
É justamente o aumento nas forças negativas - o número de elétrons - que altera a força de Casimir.



Micro-máquinas

"Utilizando esses resultados, será agora possível construir pontas de prova especiais que possam medir as alterações na densidade de elétrons," explica o cientista.

"Eles poderão ser usados também para construir novas micro-máquinas que poderão ser operadas remotamente utilizando apenas luz."


As micro-máquinas são utilizadas para redireccionar a luz entre fibras ópticas e em acelerómetros que disparam air-bags no caso de acidentes, apenas para citar alguns exemplos.

 Sistemas complexos de engrenagens e alavancas também estão sendo desenvolvidos para movimentar micro-robôs e sistemas microeletromecânicos, os MEMS.

Agora os cientistas planeiam melhorar a sensibilidade dos seus equipamentos utilizando técnicas de medição mais precisas.

Eles vão tentar também entender como os elétrons interagem com os fótons virtuais.



fonte: inovacaotecnologica.com.br


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