Impacto do campo magnético da Terra no fluxo de fluidos revelado pela primeira vez

O campo magnético da Terra sustenta silenciosamente a vida no planeta e agora, pela primeira vez, os seus poderes invisíveis foram utilizados para criar novas nano partículas e materiais.

Os cientistas da Universidade de Flinders embarcaram numa viagem ousada em águas desconhecidas, desafiando pontos de vista há muito defendidos na física ao demonstrarem como o campo magnético sempre presente influencia o fluxo de fluidos.

Os peritos australianos, com colaboradores nos EUA, no Reino Unido e na China, afirmam que os novos dados baseados na modelação do dispositivo fluídico de vórtice de alta velocidade (VFD) criam possibilidades interessantes no domínio do nanoprocessamento e da química verde sustentável.

O novo artigo publicado na revista Small recolhe provas de cinco locais em todo o mundo para mostrar como os nanomateriais formam estruturas destras e canhotas em relação à colocação ou orientação do dispositivo de fluxo fluídico – rodando o tubo no sentido dos ponteiros do relógio e no sentido contrário.

“Simplificando, descobrimos que o fluxo de fluidos associado a campos magnéticos pode resultar na preferência de uma quiralidade (estruturas helicoidais esquerdas ou direitas) sobre a outra”, diz o Professor de Tecnologia Limpa Colin Raston, do Instituto Flinders de Ciência e Tecnologia em Nanoescala da Universidade Flinders.

“O campo magnético da Terra não é inocente ou inócuo. Não só ajuda as aves a migrar por todo o mundo, como também pode ser uma força positiva para os esforços humanos”, explica.

“As nossas experiências nos hemisférios Sul e Norte demonstram o seu poder potencial e estamos agora a estudar a forma como pode ser utilizado no fabrico de moléculas quirais, macromoléculas e materiais, simplesmente alterando os parâmetros de processamento do VFD”, acrescenta.

O Professor Raston inventou o dispositivo fluídico de vórtice (VFD) há quase 15 anos para explorar as múltiplas capacidades do fluxo de fluido de alto cisalhamento num tubo de rotação rápida – recentemente estabelecido como fluxo helicoidal duplo e fluxo tipo tufão.

A sua conceção única conduziu a novas técnicas para o desenvolvimento de melhores produtos farmacêuticos, novas nanopartículas e processamento industrial, cosméticos mais naturais, purificação da água – e outras aplicações – utilizando menos energia e menos ou nenhuns solventes ou produtos químicos tóxicos.

Uma das primeiras “descobertas” de grande visibilidade da VFD foi a de “desferrar um ovo” ou separar proteínas que interagem entre si, o que resultou num Prémio Ig Nobel global em 2015. Em seguida, demonstrou ser uma ferramenta útil na produção de nanomateriais, quebrando as fortes ligações nos nanotubos de carbono – um dos materiais mais resistentes do mundo – e, mais tarde, para extrair ADN, desenvolver biomarcadores rápidos de doenças e manipular fluidos imiscíveis e separar o óleo da água sem produtos químicos. (https://www.youtube.com/watch?v=hcLN3wtLVTY).

Com base nestas descobertas anteriores, este último estudo revela como o fluxo rápido de água do dispositivo microfluídico pode ser ajustado aos controlos regulares do campo magnético, resultando em alguns resultados surpreendentes e potencialmente revolucionários.

“As descobertas também destacam o potencial para otimizar os resultados do processamento, explorando o espaço 3D completo para campos magnéticos aplicados, incluindo componentes potencialmente úteis em dispositivos quânticos para manipular fotões e eletrões”, afirma o Professor Raston.

“Para além dos seus benefícios ambientais, ao simplificar significativamente os processos de nanofabricação, o processamento VFD criou novos metamateriais que nunca foram fabricados antes, com um forte potencial em tecnologias quânticas”, conclui.