Uma equipe de pesquisadores da Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), a Universidade de Liège e o Instituto Helmholtz de Erlangen-Nürnberg para Energias Renováveis ​​desenvolveram um micro-nadador que parece desafiar as leis da dinâmica dos fluidos:seu modelo, consistindo em duas contas conectadas por uma mola linear, é impulsionado por oscilações completamente simétricas. O teorema do scallop afirma que isso não pode ser alcançado em microssistemas de fluidos. As descobertas já foram publicadas na revista acadêmica Cartas de revisão física .

As vieiras podem nadar na água batendo rapidamente suas conchas. Eles são grandes o suficiente para ainda serem capazes de se mover para a frente no momento de inércia enquanto a vieira está abrindo sua concha para o próximo golpe. Contudo, o teorema da vieira se aplica mais ou menos dependendo da densidade e da viscosidade do fluido:um nadador que faz movimentos simétricos ou recíprocos para frente ou para trás semelhantes à abertura e fechamento da concha da vieira não se moverá um centímetro. "Nadar na água é tão difícil para os organismos microscópicos quanto nadar no alcatrão seria para os humanos, "diz o Dr. Maxime Hubert." É por isso que os organismos unicelulares têm meios de propulsão comparativamente complexos, como cabelos vibrantes ou flagelos em rotação. "

Nadando na mesoescala

Dr. Hubert é um pesquisador de pós-doutorado no grupo da Prof. Dra. Ana-Suncana Smith no Instituto de Física Teórica da FAU. Juntamente com pesquisadores da Universidade de Liège e do Instituto Helmholtz Erlangen-Nürnberg para Energia Renovável, a equipe da FAU desenvolveu um nadador que não parece estar limitado pelo teorema do Scallop:o modelo simples consiste em uma mola linear que conecta duas contas de tamanhos diferentes. Embora a mola se expanda e se contraia simetricamente com a reversão do tempo, o microswimmer ainda é capaz de se mover através do fluido.ü

"Testamos originalmente este princípio usando simulações de computador, ", diz Maxime Hubert." Em seguida, construímos um modelo de funcionamento. "No experimento prático, os cientistas colocaram duas contas de aço medindo apenas algumas centenas de micrômetros de diâmetro na superfície da água contida em uma placa de Petri. A tensão superficial da água representava a contração da mola e a expansão na direção oposta era obtida com um campo magnético que fazia com que as microesferas repelissem outras periodicamente.

Visão:Robôs nadadores para transporte de drogas

O nadador é capaz de se propelir porque as contas são de tamanhos diferentes. Maxime Hubert diz, "O cordão menor reage muito mais rápido à força da mola do que o cordão maior. Isso causa um movimento assimétrico e o cordão maior é puxado junto com o cordão menor. Portanto, estamos usando o princípio da inércia, com a diferença de que aqui estamos preocupados com a interação entre os corpos e não com a interação entre os corpos e a água. "

Embora o sistema não ganhe nenhum prêmio por velocidade - ele avança cerca de um milésimo do comprimento de seu corpo durante cada ciclo de oscilação - a simples simplicidade de sua construção e mecanismo é um desenvolvimento importante. "O princípio que descobrimos pode nos ajudar a construir pequenos robôs nadadores, "diz Maxime Hubert." Um dia eles podem ser usados ​​para transportar drogas através do sangue para um local preciso.