Playdough e Legos estão entre os blocos de construção mais populares da infância. Mas o que você poderia usar se quisesse criar algo realmente pequeno - uma estrutura menor que a largura de um cabelo humano?

Acontece que, uma equipe de químicos encontrou, isso pode ser conseguido criando partículas com traços de massa de brinquedo e Lego.

Essas "partículas irregulares, "descrito na última edição da revista Natureza , têm 1/200 da largura de um cabelo humano e podem formar arquiteturas infinitas a partir de um punhado de peças básicas. E ao contrário de suas contrapartes maiores, essas partículas podem se automontar.

“Imagine que você quer construir um castelo, mas em vez de escolher manualmente os tijolos e conectá-los pacientemente um por um, você simplesmente balança a caixa de peças para que elas se conectem magicamente, formando um castelo completo, "diz Stefano Sacanna, um professor assistente no Departamento de Química da Universidade de Nova York e um dos criadores. "Essas partículas inteligentes representam um passo importante para a realização de novos materiais e micro-máquinas de automontagem."

Este processo - automontagem de micro-arquiteturas pré-determinadas - é semelhante à forma como os cristais atômicos se auto-montam a partir de uma mistura específica de blocos de construção atômicos.

"Na natureza, arquiteturas extremamente precisas, como cristais, crescer perfeitamente a partir de sopas aleatórias de átomos, "explica Sacanna." Usando princípios semelhantes, podemos fabricar microarquitetura extremamente precisa sem intervenção humana. "

"A automontagem coloidal tem o potencial de revolucionar a impressão 3D, ", acrescenta." Isso poderia ser alcançado não apenas reduzindo ainda mais o tamanho das arquiteturas impressas, mas também nos permitindo 'imprimir' arquiteturas funcionais. Digamos que você queira imprimir um modelo de carro - usando a automontagem coloidal, você poderia imprimir um carro que tem uma fração de milímetro e que algum dia poderia realmente funcionar! "

Para cientistas, Contudo, a miniaturização atualmente apresenta um desafio formidável.

A manipulação direta de "tijolos de construção" que são 10 ou até 100 vezes menores do que uma célula humana é difícil. Uma abordagem mais eficiente é replicar o que Sacanna chama de "tecnologia de manufatura" da natureza:automontagem. Esse, Contudo, requer a habilidade de projetar e fabricar blocos de construção que saibam o que fazer e para onde ir.

A tecnologia desenvolvida no laboratório de Sacanna permite a criação de tais blocos de construção microscópicos e os fornece com um manual de instruções de bordo que lhes diz como se conectar com as partículas vizinhas.

"Essas partículas nos ajudarão a compreender - e permitir imitar - os mecanismos de automontagem que a natureza usa para gerar complexidade e funcionalidades a partir de blocos de construção simples, " ele diz.

Sacanna e seu colega Gi-Ra Yi, professor da Escola de Engenharia Química da Universidade Sungkyunkwan (SKKU) em Suwon, Coreia do Sul, junto com os alunos de pós-graduação da NYU Zhe Gong e Theodore Hueckel, criou essas partículas fragmentadas por meio de uma nova metodologia sintética chamada "fusão coloidal, "que não é diferente de como diferentes pedaços de massa de brinquedo são colocados juntos.

Enquanto a massa de brincar envolve apertar diferentes cores de argila, a fusão coloidal mescla diferentes funcionalidades químicas para criar partículas multifuncionais - em oposição às multicoloridas - que também contêm instruções para automontagem. Esse processo é obtido com a implantação de um software - denominado "Surface Evolver" - que é um pacote de simulação semelhante ao que os engenheiros de software usam para projetar edifícios.

"O software nos permite prever como um cluster inicial irá evoluir quando 'comprimido' e como a partícula multifuncional resultante será semelhante, "observa Sacanna.