Notícia

Pesquisadores desenvolvem robôs moleculares móveis que podem ‘nadar’ na água

Reprodução, Universidade Hokkaido

Fonte

Universidade Hokkaido

Data

sábado, 4 dezembro 2021 08:50

Áreas

Biologia. Biomecânica. Nanotecnologia.

Criar microrrobôs moleculares que imitem as habilidades de organismos vivos é um sonho da nanotecnologia. E existem vários desafios para alcançar este objetivo. Uma das mais significativas delas é a criação da autopropulsão dirigida na água.

Uma equipe de três cientistas da Universidade Hokkaido, no Japão, liderada pelo professor Dr. Yoshiyuki Kageyama, conseguiu criar um microcristal que utiliza movimento recíproco contínuo para propulsão. Suas descobertas foram publicadas na revista científica Small.

O sonho dos microrrobôs é antigo, tendo sido abordado na ficção científica por muitas décadas e popularizado com o surgimento da nanotecnologia. Um aspecto desses robôs é a autopropulsão, a capacidade de se mover de forma autossustentável. Existem dois desafios principais para alcançar isso: o primeiro é fazer um robô molecular que possa se deformar reciprocamente, e o segundo é converter essa deformação em propulsão do robô molecular.

O grupo do professor Kageyama desenvolveu uma pesquisa anterior que havia resolvido o primeiro desafio – a criação de robôs moleculares que podem se deformar reciprocamente. No entanto, objetos minúsculos não podem converter seu movimento recíproco em movimento progressivo, em geral, conforme explicado pelo teorema de Edward Purcell. No estudo atual, os cientistas foram para a próxima etapa e conseguiram realizar a autopropulsão do robô molecular em um sistema experimental onde o movimento estava confinado a duas dimensões; nesse sistema, a resistência viscosa atua anisotropicamente, tornando-a insignificantemente fraca.

O microrrobô era alimentado por luz azul, que gerava uma série de reações que levavam ao giro da nadadeira e à propulsão. Devido à natureza das reações, o movimento não era contínuo, mas ocorria de forma intermitente; além disso, os robôs moleculares exibiram um dos três estilos diferentes de propulsão: um estilo “golpe”, com a barbatana na frente; um estilo “chute”, com a barbatana atrás; ou um estilo de “traço lateral”, com a barbatana para um lado. A natureza da mobilidade foi afetada pela área da nadadeira e seu ângulo de elevação; cristais individuais impulsionavam em diferentes direções e estilos.

Os cientistas então criaram um modelo computacional mínimo para entender as variáveis ​​que afetavam a propulsão em um tanque bidimensional. Eles foram capazes de determinar que o comprimento das nadadeiras, a proporção das nadadeiras e ângulo de elevação eram as principais variáveis ​​que afetavam a direção e o ritmo das propulsões.

“O resultado, que demonstrou que pequenas superfícies podem nadar auxiliadas pela anisotropia causada por espaços confinados, pode estimular pesquisas em robôs moleculares. Um mecanismo semelhante pode estar no movimento de pequenos organismos aquáticos em condições específicas, como dentro de ovos”, concluiu o Dr. Yoshiyuki Kageyama.

Assista ao vídeo de apresentação dos microrrobôs:

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Hokkaido (em inglês).

Fonte: Sohail Keegan Pinto, Universidade Hokkaido.

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