Os micro-nadadores artificiais têm recebido muita atenção nos últimos anos. Ao imitar micróbios que convertem sua energia circundante em movimentos de natação, essas partículas poderão em breve ser exploradas para muitas aplicações importantes. Antes que isso aconteça, os pesquisadores devem desenvolver métodos para controlar melhor as trajetórias de micro-nadadores individuais em ambientes complexos. Em um novo estudo publicado em EPJ E , Shubhadeep Mandal no Instituto Indiano de Tecnologia Guwahati (Índia), e Marco Mazza no Instituto Max Planck de Dinâmica e Auto-organização em Göttingen (Alemanha) e na Universidade de Loughborough (Reino Unido), mostram como esse controle pode ser alcançado usando materiais exóticos chamados 'cristais líquidos nemáticos' (LCs) - cuja viscosidade e elasticidade podem variar dependendo da direção de uma força aplicada.

As descobertas da dupla podem informar o uso futuro de micro-nadadores de carga em procedimentos médicos delicados:incluindo entrega de medicamentos, monitoramento de doenças, e cirurgia não invasiva. Através do uso de LCs nemáticos biocompatíveis, essas técnicas poderiam ser integradas com facilidade e segurança aos corpos dos pacientes. Tipicamente, os micro-nadadores impulsionam-se para a frente, empurrando ou puxando o fluido que os rodeia. Até aqui, esses movimentos não foram amplamente estudados em fluidos menos convencionais como LCs nemáticos - que têm estruturas de cristal ordenadas, mas também pode fluir como líquidos.

Mandal e Mazza estudaram este cenário usando algoritmos de 'dinâmica de colisão de multipartículas', que descrevem como as estruturas atômicas de LCs nemáticos variam ao longo do tempo. Combinado com simulações de micro-nadadores esféricos, os algoritmos permitiram investigar como as viscosidades e elasticidades dependentes da direção de LCs nemáticos podem afetar as velocidades e orientações de micro-nadadores esféricos. Estudos anteriores mostraram que seus movimentos são totalmente diferentes daqueles encontrados em fluidos convencionais; com micro nadadores seguindo trajetórias não aleatórias para minimizar sua energia elástica. Mandal e Mazza agora também mostram que a velocidade de um micro-nadador irá variar dependendo se ele empurra ou puxa o fluido circundante; e também se torna mais lento quando empurra com uma força mais forte. A dupla agora espera que suas técnicas de simulação possam ser facilmente estendidas para modelar a dinâmica de vários micro-nadadores.