Alguns dos padrões mais requintados da natureza; folhas ao redor do caule de uma planta, escamas em uma pinha, e a cauda de alguns vírus, consistem em pequenos objetos que decoram um chassi cilíndrico com um padrão específico. O método preferido da natureza de construção é por meio da automontagem, o processo no qual componentes individuais se organizam de maneira autônoma e espontânea em estruturas ordenadas. Inspirando-se na natureza, cientistas do Center for Soft and Living Matter, dentro do Institute for Basic Science (IBS, Coreia do Sul), encontraram as condições necessárias para construir dinamicamente grandes estruturas a partir de pequenos objetos dentro de cilindros fiados. Enquanto a natureza nos oferece belos exemplos de padrões, como fitas de DNA, recriar as mesmas estruturas tubulares em laboratório tem sido difícil, especialmente se dois ou mais tipos de partículas forem usados ​​juntos.

Os pesquisadores desenvolveram um método para compactar várias partículas ou a forma de bolhas dentro de um cilindro, explorando a força centrípeta de um fluido em rotação. Devido a esta força, o fluido de densidade mais alta é empurrado para fora enquanto o material de densidade mais baixa é conduzido para o centro. Conforme o líquido mais denso (mais pesado) gira, as partículas mais leves dentro do cilindro são organizadas em um conjunto tubular. Os conjuntos tubulares anteriores foram estudados de uma maneira completamente diferente, como molduras de estampagem. A criação de cristais tubulares sob condições de não equilíbrio de um quadro de referência rotativo é uma tentativa conceitualmente nova de sua automontagem. Usando este método, é possível fazer cristais tubulares de dois tipos de partículas, que não tinha sido feito antes.

O primeiro autor, Lee Tae-hoon, um estudante de graduação, disse, “Este estudo pode ser estendido a vários sistemas, incluindo entidades soft, como bolhas ou talvez até células vivas. ”Acredita-se que este trabalho contribuirá para a criação de vários formatos de microcompósitos nos quais as partículas possam atingir dimensões coloidais, tornando essas estruturas úteis em, por exemplo, aplicações fotônicas.

A condução desse tipo de experimento tradicionalmente teve que lidar com problemas causados ​​pela gravidade. Quando a gravidade está presente, a sedimentação ocorre, o que levou a algumas pesquisas realizadas na Estação Espacial Internacional, onde a gravidade é removida da equação. "O que conseguimos fazer usando líquidos em rotação é desligar efetivamente a gravidade porque a batemos contra a força de flutuação. A gravidade está sempre lá, mas introduzimos uma força que corresponde exatamente a ela. Em algum sentido, somos capazes de fazer um experimento na Terra que normalmente exigiria o espaço sideral, condições de gravidade zero. "explica Bartosz Grzybowski, quem conduziu o estudo.

Agora que os cientistas são capazes de controlar grupos de partículas usando rotação, eles se concentrarão no controle de partículas individuais. É possível mover uma única partícula em um espaço 3-D usando lasers (pinças ópticas) ou ímãs (armadilhas magnéticas), mas ambos os métodos requerem instalações volumosas. Bartosz Grzybowski explica:"Se você quiser pegar uma partícula e movê-la para um local desejado em 3-D, geralmente requer muitos equipamentos. Mas agora sabemos como manipular pequenos objetos por fluxos de fluidos em um referencial rotativo , como manipular partículas em 3-D, e posicioná-los como se fossem uma pinça, embora não tenhamos nenhuma pinça. "Além de estudar os efeitos nas partículas sólidas, seus estudos de formato de bolha estão levando a experimentos em unidades cada vez menores; células. A capacidade de aplicar forças suavemente a objetos macios pode levar ao controle da função das células, mantendo-as vivas.