Como Legos em pequena escala clicando no lugar, a natureza monta autonomamente blocos de construção microscópicos. Os sistemas vivos são máquinas bioquímicas que se destacam na construção e movimentação de suas peças. Assim como as máquinas precisam de alguma forma de energia para operar, os sistemas vivos são energizados pelo consumo de "combustível" - substâncias ou alimentos - de maneira confiável. O corpo humano, por exemplo, contrai os músculos pelo movimento de minúsculos nanomotores - dispositivos moleculares que convertem energia em escala nano para gerar movimento em escala macro. A capacidade de imitar a automontagem da natureza revolucionaria a abordagem da ciência para sintetizar materiais que podem curar, contrair ou reconfigurar.
Para explorar esse mimetismo potencial, Jeremie Palacci, professor assistente de física da Universidade da Califórnia em San Diego, e Antoine Aubret, acadêmico de pós-doutorado, junto com o professor Stefano Sacanna e sua equipe na New York University, introduziu uma nova abordagem para montar blocos microscópicos especialmente projetados em pequenas máquinas semelhantes a engrenagens. Os resultados de suas pesquisas são descritos em um artigo intitulado, "Montagem e Sincronização Direcionada de Microgears Auto-Spinning, "publicado em 23 de julho online em Física da Natureza .
"Este é um primeiro passo importante no que podemos construir sinteticamente para emular sistemas vivos, "observou Palacci.
Os blocos de construção são micropartículas autoalimentadas que se propelem após serem ativadas pela luz. Os cientistas os projetaram especialmente para detectar gradientes de luz de forma autônoma e navegar em padrões de luz. Isso leva à sua notável montagem em apenas um tipo de máquina - uma autoformadora, microgear giratório composto de sete dessas micropartículas - uma "máquina feita de máquinas".
Como uma matéria condensada suave, o físico experimental Palacci disse que a equipe montou os microgears em motivos mais sofisticados e máquinas maiores, sincronizando como engrenagens mecânicas, mesmo que eles não estejam em contato.
"Isso não é mágica, obviamente, mas física, "disse Palacci." As engrenagens se sentem e interagem por meio do combustível que consomem e do líquido que movem. "
Aubret disse que era emocionante ver o que poderia ser feito em termos de automontagem usando dois ingredientes simples:sinais de luz e um bloco de construção bem projetado.
"Em vez de pegar as partículas uma por uma, acabamos de sobrepor padrões de luz com nossa configuração óptica, e deixar as partículas e rotores fazerem o trabalho, "ele explicou." Claro, foi muito trabalhoso chegar aqui, mas este é apenas o começo da história. Isso abre novos caminhos para nossa pesquisa, e esperamos poder subir ainda mais na hierarquia dos processos de automontagem. "
De acordo com Germano Iannacchione, Diretor do programa da NSF que supervisionou a concessão de Palacci, o objetivo da pesquisa de matéria mole não é apenas compreender os princípios fundamentais que governam este vibrante e diversificado campo da ciência, mas também para traduzir esses princípios em meios de controlar a matéria de novas maneiras.
"A parte empolgante deste trabalho é a descoberta de como controlar e montar pequenas partículas em partículas maiores, estruturas projetadas que podem então ser manipuladas com luz. Esta pesquisa é um belo exemplo de como fazer uma minúscula protomáquina que você nunca toca, "disse Iannacchione.
