p Cristais líquidos (LC) são amplamente utilizados em tecnologia de display e fibras ópticas. De smartphones em seus bolsos a TVs de tela grande, LCs estão por toda parte, pois este estado especial da matéria foi encontrado em bolhas de sabão coloridas, bem como em certos tecidos vivos. p Mas os LCs não são de forma alguma limitados ao uso em gadgets ou dispositivos eletrônicos. Há algum tempo, cientistas têm estudado a possibilidade de criar "nemáticos ativos, "uma classe particular de LCs ativos, que consistem em unidades auto-acionadas capazes de converter produtos químicos ou outras formas de energia em movimento. Quando administrados os estímulos adequados, cientistas descobriram que podem gerar uma resposta previsível de diferentes LCs, que permite o design de smart, sistemas de materiais multifuncionais, como sistemas multifásicos que matam bactérias, capazes de se auto-regular e relatar a presença e eliminação de patógenos. Estudos anteriores demonstraram que os padrões de luz podem ser aproveitados para direcionar a criação e o movimento de defeitos topológicos em LCs, que poderiam servir como transportadores de carga ou transmissores de sinal que aumentam ainda mais a resposta do material.

p Suas descobertas foram publicadas no jornal Materiais da Natureza em 18 de fevereiro, 2021. O trabalho foi uma colaboração bem-sucedida entre vários grupos de pesquisa, incluindo os professores Juan de Pablo, Margaret Gardel, Vincenzo Vitelli e Aaron Dinner, da University of Chicago, e o professor Zev Bryant, da Stanford University.

p A escultura de estruturas bem definidas em líquidos pode, em princípio, permitir a engenharia de funcionalidades que, de outra forma, só são possíveis em materiais sólidos. Os esforços existentes para esse objetivo muitas vezes dependem de vários componentes ou fases que estão longe do equilíbrio e são difíceis de controlar, limitando assim a sua aplicação.

p A introdução da atividade local em tais estruturas líquidas poderia, portanto, abrir oportunidades para uma ampla gama de aplicações, por exemplo, imitando o comportamento das células. Contudo, manipular essas estruturas embutidas ou esculpidas continua difícil. Graças ao campo de orientação molecular local subjacente, defeitos topológicos em LCs representam estruturas não homogêneas estáveis, que pode permitir a incorporação de estruturas flexíveis em um meio líquido.

p "LCs ativos são um campo nascente, e muitos fenômenos ainda precisam ser elucidados e aplicados, "disse o Prof. Zhang Rui, Professor Assistente do Departamento de Física, HKUST, que é um dos co-autores da pesquisa. "Nosso estudo investigou diferentes sistemas LC ativos, incluindo sistemas naturais, como colônias de células, biopolímeros e bactérias, bem como sistemas sintéticos, que imitam os comportamentos adaptativos e autônomos encontrados na matéria viva. "

p O estudo, que foi publicado recentemente em Nature Reviews Materials , revela que tipos distintos de sistemas LC ativos exibem semelhanças impressionantes uns com os outros, mas, mais importante, esses sistemas exibem uma alta sensibilidade ao meio ambiente, como eventos interfaciais, o que os torna potencialmente programáveis ​​e autônomos para uma ampla gama de aplicações.

p "A sensibilidade aos eventos interfaciais, como gradientes de temperatura e fluxos hidrodinâmicos, pode ser explorado para a detecção de espécies iônicas, gases, toxinas, e bactérias, "observou Zhang." Ao projetar as interfaces correspondentes, podemos transmitir uma atividade transitória a esses sistemas LC, o que tornaria esses LCs autopropulsores um candidato potencial para aplicações como projeto de microrreator e distribuição de drogas direcionadas. "

p "Sabíamos que esses materiais ativos eram bonitos e interessantes, mas agora sabemos como manipulá-los e usá-los para aplicações interessantes, "diz o professor Juan de Pablo, o vice-presidente e professor de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago, um autor correspondente do estudo disse. "Isso é muito promissor."

p "Os materiais ativos são promissores no sentido de que não precisam de comunicações em tempo real, intervenção humana, e fonte de alimentação externa, "diz Zhang. No futuro, O grupo Zhang continuará a colaborar com o grupo de Chicago para explorar a possibilidade de operações lógicas por meio desses cristais líquidos ativos, que pode levar a um material autônomo aplicável que pode computar e tomar as ações necessárias com base em seus cálculos. "Com a realização de tais materiais inteligentes, não temos que ler o manual de um medicamento, e a cápsula decidirá quanta dose será liberada enquanto estiver dentro de seu corpo; ou sua janela pode decidir sua cor e abrir mesmo em um evento catastrófico, incluindo um apagão de eletricidade, "diz Zhang.