Pesquisadores da Beijing Institute of Technology criaram microestruturas de ouro em forma de teia, batizadas de “ultrawebs”, que exibem flexibilidade cerca de cinco vezes superior às geometrias inspiradas em teias de aranha tradicionais. O avanço, detalhado em artigo na revista Advanced Materials em 3 de fevereiro de 2026, foi possível graças à combinação de algoritmos genéticos e redes neurais para otimizar o desenho microscópico.
Com apenas 20 µm de diâmetro, cada dispositivo possui um disco central circundado por nove anéis concêntricos. Dezessete parâmetros – como ângulos de rotação e raios dos anéis – definem a arquitetura, gerando um universo de configurações descritas por cadeias binárias de 136 bits. O algoritmo avaliou 200 desenhos iniciais e refinou as formas ao longo de 40 gerações, reduzindo a rigidez prevista para 0,188 nN/nm, cerca de oito vezes menor que a do modelo bioinspirado.
Para acelerar o processo, a equipe treinou uma rede neural com 3.500 simulações de elementos finitos, permitindo prever rapidamente o comportamento mecânico dos novos desenhos. Depois de fabricadas, as ultrawebs apresentaram rigidez medida de 1,236 nN/nm, contra 6,416 nN/nm das versões convencionais – diferença atribuída, em parte, à camada adesiva de cromo incluída no processo.
Produção em escala compatível com semicondutores
As estruturas foram obtidas a partir de filmes de ouro de 120 nm depositados sobre óxido de silício. Feixes de elétrons definiram os padrões com precisão inferior a 10 nm, seguidos de corrosão iônica e remoção do óxido com ácido fluorídrico. A secagem por ponto crítico de dióxido de carbono preservou as teias suspensas. Segundo os autores, expor um arranjo de 5 × 5 ultrawebs leva apenas 15 segundos, indicando viabilidade para produção em lotes.
Teste de resistência e desempenho
Os sensores suportaram 1.000 ciclos de compressão de 150 nm, com variação abaixo de 4,28%, e resistiram a 10¹⁰ ciclos de vibração ao longo de 20 horas sem danos. A frequência ressonante caiu de 876 kHz, no design original, para 420 kHz nas ultrawebs otimizadas, sinal de maior sensibilidade a perturbações mecânicas.
Detecção de massa na escala de picogramas
Blocos de platina entre 26,53 e 132,65 pg foram depositados no disco central por feixe iônico focalizado. A frequência ressonante diminuiu linearmente a uma taxa de 0,801 kHz/pg, igualando o desempenho de sensores cinco vezes maiores.
Imagem: Nanowerk https
Codificação mecânica oculta
A equipe ainda demonstrou um método de criptografia física: matrizes que combinam ultrawebs flexíveis, intermediárias e rígidas revelam diferentes padrões – algarismos e caracteres chineses – apenas quando excitadas na frequência correta. O conteúdo permanece invisível a microscópios ópticos tradicionais.
Compatíveis com processos de microfabricação usuais, as ultrawebs podem ser integradas a circuitos eletrônicos para aplicações em pesagem de partículas biológicas, monitoramento de vibrações e sistemas de segurança que dependem de sinais mecânicos específicos.
Com informações de Nanowerk
