Os nanocanais tem aplicações importantes em biomedicina, sensoriamento e muitos outros campos. Embora os engenheiros que trabalham no campo da nanotecnologia tenham fabricado essas estruturas minaºsculas em forma de tubo por anos, ainda se desconhece muito sobre suas propriedades e comportamento.

Agora, o professor associado de engenharia meca¢nica da Universidade de Maryland, Siddhartha Das, e um grupo de seu Ph.D. os alunos publicaram novas descobertas surpreendentes na revista ACS Nano . Usando simulações emnívelata´mico, Das e sua equipe foram capazes de demonstrar que as propriedades de carga, bem como o fluxo de fluido induzido por carga em um nanocanal funcionalizado, nem sempre se comporta como esperado.

"Na³s descobrimos um novo contexto para nanocanais funcionalizados enxertando suas paredes internas com moléculas de pola­mero carregadas (também conhecidas como polieletra³litos ou PEs)", disse Das, referindo-se ao processo de enxertar polímeros ou outras substâncias no nanocanal para causar para funcionar de uma determinada maneira. “A funcionalização de nanocanais não énova. Mas chegamos a uma mudança de paradigma em termos de compreensão do comportamento e das propriedades de tais sistemas no contexto de suas propriedades de carga e sua capacidade de regular o fluxo do fluido .

"Por exemplo", disse Das, "descobrimos um novo tipo de comportamento de fluxo em tais nanocanais funcionalizados; aumentando a magnitude do campo elanãtrico aplicado a um nanocanal, a direção deste fluxo conduzido por campo elanãtrico (frequentemente conhecido como fluxo eletroosma³tico) pode ser revertido. "

O artigo de Das e seus alunos detalha três descobertas especa­ficas. Em primeiro lugar, mostraram que, quando polieletra³litos (PEs) são enxertados em forma de camada na parede interna do nanocanal, essa camada de PE sofrera¡, em certas condições, uma surpreendente reversão de carga elanãtrica. Normalmente, se moléculas de PE negativas foram anexadas ao nanocanal, a camada de PE próxima deve ter uma carga la­quida negativa. Das e seus alunos, no entanto, identificaram situações em que a carga se torna invertida e a carga la­quida dentro da camada épositiva devido a  atração de mais a­ons positivos (do que o necessa¡rio para filtrar a carga da camada de PE) dentro da camada— esse fena´meno éconhecido como "overscreening".

A equipe, então, investigou como essa sobre-seleção afeta o fluxo conduzido pelo campo elanãtrico externo (conhecido como fluxo eletroosma³tico ou EOS) dentro do nanocanal. Eles descobriram, surpreendentemente, que em tais situações o fluxo éimpulsionado por a­ons com a mesma carga que o Pes enxertado nas paredes do canal; assim, um pola­mero carregado negativamente cria um campo positivo la­quido em sua vizinhana§a, mas o fluxo éconduzido pelos a­ons negativos.

"Chamamos isso de 'eletro-osmose conduzida por co-a­on' e nosso artigo marca a primeira vez que esse fena´meno foi identificado", disse Das.

Finalmente, a equipe demonstrou os resultados inesperados do aumento da magnitude do campo elanãtrico: as moléculas de PE anexadas ao nanocanal ficam deformadas, e os a­ons que causaram a insta¢ncia de overscreening comea§am a escapar da camada de PE. Isso faz com que o overscreening pare e também inverte a direção do fluxo no canal: se ele estava se movendo da esquerda para a direita, por exemplo, ele muda para direita-esquerda. "Ninguanãm previu isso", disse Das.

As descobertas são significativas, disse Das, porque muito do interesse em nanocanais estãorelacionado a  sua capacidade de transportar molanãculas. "Uma vez que o fluxo étão importante, uma nova descoberta nesta área nos permite ampliar nossa compreensão de como funcionam os nanocanais e o que podemos fazer com eles", disse Das. "Existem outros manãtodos de reverter o fluxo, mas atéagora não se sabia que podemos conseguir isso aumentando a intensidade do campo."