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Você sabia como os instrumentos de força de superfície medem a deformação da superfície no nível micrométrico?
A instrumentação de força de superfície remonta à década de 1960, quando David Tabor e R.H.S. Winterton, da Universidade de Cambridge, propuseram a tecnologia pela primeira vez. Com o tempo, a tecnologia foi aprimorada, principalmente por J.N. Israelachvili na década de 1970, para permitir que fosse operada em líquidos.
Um instrumento de força de superfície (SFA) é um instrumento de alta precisão projetado para medir as forças de interação entre duas superfícies. Este instrumento usa interferometria multifeixe para monitorar a distância entre superfícies, permitindo uma medição direta da área de contato e a observação de qualquer deformação da superfície que ocorra dentro da região de contato. Isso faz do SFA uma ferramenta importante nas áreas de física e ciência dos materiais.
Instrumentos de força de superfície podem resolver distâncias de até 0,1 nanômetro e medir pequenas forças de até 10^-8 Newtons.
No SFA, uma superfície é sustentada por uma mola cantilever, e a deflexão da mola é usada para calcular a força aplicada. Ao fazer medições, dois cilindros são colocados horizontalmente e aproximados um do outro a uma distância de alguns micrômetros a nanômetros de contato. O instrumento geralmente é feito de mica transparente com um revestimento de prata altamente refletivo na parte traseira para criar um padrão de interferência distinto que pode ser observado em um microscópio para determinar a distância entre as duas superfícies.
Um dos desafios técnicos do instrumento é controlar os efeitos da vibração. Para isso, os pesquisadores desenvolveram um método de ressonância que permite medir forças de superfície em distâncias maiores (10 nanômetros a 130 nanômetros). Ao mesmo tempo, essa tecnologia foi inicialmente realizada em um ambiente de vácuo para reduzir o amortecimento causado pelo meio circundante.
O modo dinâmico do SFA permite a medição das propriedades viscosas e viscoelásticas dos fluidos, bem como as interações variáveis ao longo do tempo entre estruturas biológicas.
Por um lado, o SFA pode medir as forças de dupla camada hidrofóbicas e eletrostáticas das interações biomoleculares, especialmente em soluções aquosas. Essa propriedade a torna uma ferramenta técnica importante no campo biomédico. Por exemplo, o SFA pode resolver interações lipídicas ou proteicas em membranas lipídicas. No ambiente de diferentes solventes, o SFA pode até mesmo medir as forças oscilatórias do solvente geradas pela agregação de moléculas de solvente de monocamada.
Com os avanços tecnológicos, o SFA evoluiu para permitir medições dinâmicas, permitindo que os pesquisadores entendam não apenas as interações estáticas da superfície, mas também analisem o atrito da parede e as propriedades do fluido em um ambiente fluido.
Embora a SFA exija altas habilidades técnicas para operar, muitos laboratórios ao redor do mundo já incorporaram essa tecnologia em seus equipamentos de pesquisa. Isso demonstra seu profundo impacto na pesquisa científica de superfície. No futuro, com o desenvolvimento da nanotecnologia e da ciência dos materiais, poderemos testemunhar mais avanços nas aplicações de SFA. Você também já se perguntou como essa tecnologia pode mudar nossa compreensão do mundo microscópico no futuro?O escopo de aplicação da tecnologia SFA está em constante expansão, da ciência dos materiais à biomedicina, demonstrando sua importância e potencial.
