DNA seleciona nanotubos para fabricação de fios quânticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/08/2011

Os cientistas desenvolveram uma fita de DNA com afinidade com o tipo particular de nanotubo útil para a fabricação de fios quânticos. [Imagem: Roxbury/Jagota/NIST]

Jeito de enrolar

Se o grafeno se parece com uma tela de galinheiro, um nanotubo de carbono nada mais é do que uma tela de galinheiro enrolada.

Mas o jeito de enrolar o grafeno é crítico para definir as propriedades dos nanotubos. Isto porque seu comportamento vai depender de como as bordas da folha se grafeno se encaixam para fechar o tubo.

E há inúmeras formas de encaixe possíveis, dependendo do ângulo que as linhas de hexágonos se encontram - o que os químicos chamam de quiralidade.

A maior parte dos encaixes resulta em nanotubos semicondutores, mas alguns se comportam como metais.

Fio quântico

Uma quiralidade específica forma o que os cientistas chamam de nanotubo "cadeira de braço" (armchair).

São esses nanotubos de carbono específicos que os físicos acreditam ser úteis para a fabricação de fios quânticos, uma versão futurista dos cabos de energia atuais.

Calcula-se que os fios quânticos serão capazes de transportar eletricidade 10 vezes melhor do que o cobre, com menos perda de energia e pesando seis vezes menos, revolucionando as linhas de transmissão de energia.

O problema é fabricá-los em os encaixes corretos. Hoje, os nanotubos são fabricados em lotes, que resultam em quantidades aleatórias das diversas quiralidades.

DNA e nanotubos

Xiaomin Tu e seus colegas do Instituto Nacional de Tecnologia e Padronização dos Estados Unidos foram buscar uma solução para isso na biologia, mais especificamente nas moléculas de DNA.

Os pesquisadores descobriram que fitas de DNA podem ser usadas para purificar os nanotubos, separando os tão interessantes "cadeira de braço" dos demais.

Se forem deixados soltos em solução, os nanotubos se aglomeram, formando uma pasta preta. Os cientistas têm usado diversos dispersantes para evitar essa aglomeração indesejada, incluindo polímeros, proteínas e mesmo moléculas de DNA.

O truque da equipe do Dr. Tu foi identificar uma fita de DNA com afinidade com o tipo particular de nanotubo que ele pretendia separar. Para isso, eles tiveram que submeter a molécula de DNA a diversas mutações, até que ela "evoluísse" para gostar de nanotubos cadeira de braço.

Ao encontrar seu nanotubo afim, a molécula de DNA se enrola ao seu redor.

Uma vez envelopados os nanotubos de uma solução, os cientistas usam técnicas comuns em química, como a cromatografia, para separá-los do restante da solução.

Bibliografia:
Evolution of DNA sequences towards recognition of metallic armchair carbon nanotubes
Xiaomin Tu, Angela R. Hight Walker, Constantine Y. Khripin, Ming Zheng
Journal of the American Chemical Society
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/ja205407q