LEDs inspirados em vagalumes não precisarão de energia

Bioluminescência

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

A nanotecnologia permitiu recriar artificialmente a bioluminescência dos vagalumes com uma eficiência de 20 a 30 vezes maior. [Imagem: Alam et al./Nano Letters]

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 vagalumes 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 vagalumes 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 vagalumes 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 muito 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 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 vagalumes: 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-vagalumes possam ser usados em luzes do tipo LED que você não precisará ligar na tomada."

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