O desenvolvimento de micro e nanomáquinas autopropelidas capazes de emular o intrincado funcionamento interno do corpo humano e / ou do ambiente natural capturou a imaginação de uma comunidade de pesquisa em constante expansão desde a virada do milênio. Prevê-se que esses dispositivos terão um papel importante na nanomedicina e na remediação ambiental.

Um dos principais desafios enfrentados pelos cientistas está na busca por maneiras eficientes de alimentar essas máquinas sem recorrer a fontes externas. Estudos ao longo da última década produziram lotes de amostra de motores capazes de capturar, transportar e entregar cargas, ou detectar e neutralizar poluentes químicos ou bioquímicos, entre muitas outras tarefas. Contudo, a compreensão dos mecanismos precisos que causam essas ações é limitada.

A questão é como estudar as reações físico-químicas e outros fenômenos que ocorrem em um objeto que está ziguezagueando por toda parte em um meio aquático. O primeiro micromotor projetado em 2004 foi apelidado de "nadador". Mas se você segurar um nadador no lugar, as mesmas características que de outra forma o fariam se mover através do fluido farão com que o fluido se mova através dele, transformando-o em uma bomba. As observações de tais "microbombas" podem então ser extrapoladas para obter uma melhor compreensão dos micromotores.

Deste ponto de partida, pesquisadores do ICN2 Force Probe Microscopy and Surface Nanoengineering Group liderados pelo Dr. Jordi Fraxedas desenvolveram um conjunto de técnicas que fornecem uma análise mais profunda dos parâmetros-chave que influenciam este comportamento. Com o apoio adicional do Prof. Dr. David Reguera da Universidade de Barcelona e da Dra. Borja Sepúlveda Martínez do Grupo de Nanoestruturas Magnéticas do ICN2, eles observam como a interação complexa da química da superfície, gradientes químicos, e os campos elétricos e fluidos são traduzidos em movimento, e como o conhecimento adquirido pode ser usado para ajustar o comportamento de futuros micromotores. Descrito em seu artigo "Desvendando os Mecanismos Operacionais de Motores de Propulsão Química com Microbombas, "publicado em setembro em Contas de pesquisa química , eles relatam química de superfície, O potencial zeta e a rugosidade da superfície são fatores importantes no controle da direção e da força do movimento de diferentes tipos de micromotores.

A autora principal, Dra. María José Esplandiu, explica como essas descobertas são importantes não apenas para aproveitar todo o potencial das tecnologias micro e nanomotoras, mas também para compreender a natureza:"Como muitos organismos vivos, micromotores são conhecidos por exibir comportamento coletivo, o que significa que eles trabalham juntos em coordenação, economizando energia e realizando tarefas com mais eficiência. "Gansos voando em formação em V, enxame de inteligência em formigas e abelhas, e as respostas celulares à infecção ou lesão respondem a este princípio, operando no que são conhecidos como sistemas de matéria ativa.

Por enquanto, esses sistemas são mal compreendidos de uma perspectiva científica. Micromáquinas artificiais podem potencialmente lançar alguma luz:"Ao caracterizar e isolar quais parâmetros se traduzem em qual efeito mecânico no nível do micromotor individual, podemos prever e controlar o comportamento de um lote de micromotores e colocá-los no caminho de um determinado comportamento coletivo. Isso pode oferecer insights sobre esses processos em organismos vivos. "

Em seu jornal, a equipe faz uma abordagem experimental e teórica combinada para a análise de dois tipos de bombas - bimetálicas, e metal e semicondutor - apresentando dados inequívocos sobre os mecanismos operacionais desses motores de propulsão química.