LEDs inspirados em vaga-lumes não precisarão de energia

Bioluminescência

Em um futuro não tão distante, você poderá comprar luzes de Natal que piscarão como vaga-lumes, mas em diversas cores, sem depender de energia elétrica.

Cientistas da Universidade de Siracusa, nos Estados Unidos, descobriram uma forma de sintetizar a luz natural produzida pelos animais, a chamada bioluminescência.

A luz dos vaga-lumes é um dos exemplos de bioluminescência mais eficientes encontrados na natureza, com uma luz extremamente brilhante.

Rabeka Alam e seus colegas usaram a nanotecnologia para recriar artificialmente a bioluminescência natural dos vaga-lumes com uma eficiência de 20 a 30 vezes maior do que já havia sido obtido anteriormente.

Eles criaram uma estrutura semicondutora, que eles chamam de nanobastões quânticos, formada por uma camada externa de sulfeto de cádmio e um núcleo de seleneto de cádmio, às quais são ligadas enzimas copiadas dos animais.

"Nós descobrimos uma forma de imitar a biologia para aplicações não-biológicas, manipulando a interface entre componentes biológicos e não-biológicos," disse Mathey Maye, coordenador do estudo.

Luciferina e luciferase

Os vaga-lumes geram sua luz por meio de uma reação química entre a luciferina e a enzima luciferase.

Na luminescência sintética, a luciferase é conectada aos nanobastões, aos quais é posteriormente adicionada a luciferina, que funciona como uma espécie de combustível.

A energia liberada pela interação entre o combustível e a enzima é transferida para os nanobastões, fazendo-os brilhar com muita intensidade.

O processo é chamado "bioluminescência ressonante por transferência de energia" (BREST: Bioluminescence Resonance Energy Transfer).

Alterando  o tamanho do núcleo e o comprimento do nanobastão, é possível alterar a cor  da luz gerada pelo componente. [Imagem: Syracuse University]

"O  truque para aumentar a eficiência do sistema está em diminuir a distância  entre a enzima e a superfície do bastão, além de otimizar a arquitetura dos  bastões," disse Maye.

LEDs sem eletricidade

E o  truque faria inveja aos vaga-lumes: se eles conseguissem fazer o mesmo,  poderiam brilhar em verde, laranja ou vermelho. É que, mudando o tamanho do  núcleo e o comprimento do nanobastão, é possível alterar a cor da luz gerada.

Os  pesquisadores conseguiram gerar até luz infravermelha, importante para  aplicações como telescópios, câmeras, imageamento digital e óculos de visão  noturna.

Os  cientistas agora querem reproduzir os experimentos em maior escala e de forma  sustentada por longos períodos, com vistas a desenvolver aplicações práticas  para a tecnologia.

"Os  nanobastões são feitos com os mesmos materiais usados nos chips de  computadores, painéis solares e LEDs," disse Maye. "É possível  vislumbrar que, no futuro, nossos nanobastões-vaga-lumes possam ser usados em  luzes do tipo LED que você não precisará ligar na tomada."

Adaptado de:

Redação  do Site Inovação Tecnológica - 18/06/2012

Bibliografia:
Designing Quantum Rods for Optimized  Energy Transfer with Firefly Luciferase Enzymes
Rabeka Alam, Danielle M. Fontaine, Bruce R. Branchini, Mathew M. Maye
Nano Letters
Vol.: 12 (6), pp 3251-3256
DOI: 10.1021/nl301291g

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