Considerando que o caminho mais curto entre dois pontos é uma conexão reta, pode não ser o caminho mais eficiente a seguir. Correntes complexas muitas vezes afetam o movimento dos micronadadores e dificultam que eles cheguem ao seu destino. Ao mesmo tempo, fazer uso dessas correntes para navegar o mais rápido possível é uma certa vantagem evolutiva.
Enquanto essas estratégias permitem que os micronadadores biológicos tenham melhor acesso à comida ou escapem de um predador, os microrrobôs podem ser direcionados para realizar tarefas específicas.

O caminho ideal em uma determinada corrente pode ser facilmente determinado matematicamente, mas as flutuações perturbam o movimento dos micronadadores e os desviam da rota ideal. Assim, eles têm que reajustar seu movimento para levar em conta as mudanças ambientais. Isso normalmente requer a ajuda de um intérprete externo e tira sua autonomia.

“Graças à evolução, alguns microrganismos desenvolveram estratégias autônomas que permitem o movimento direcionado para uma maior concentração de nutrientes ou luz”, explica o primeiro autor do estudo, Lorenzo Piro. Inspirados por essa ideia, os pesquisadores do Departamento de Física da Matéria Viva do MPI-DS projetaram estratégias que permitem que os micronadadores naveguem de maneira ideal de maneira quase autônoma.

Luz como guia para navegação autônoma

Quando um intérprete externo define o padrão de navegação, os micronadadores seguem, em média, um caminho bem definido. Assim, é uma boa abordagem guiar o micronadador ao longo desse caminho dentro da corrente. Isso pode ser alcançado de forma autônoma por meio de estímulos externos, apesar da presença de flutuações.

Este princípio pode ser aplicado a nadadores que respondem à variação de luz, como certas algas, caso em que o caminho ideal pode simplesmente ser iluminado. Notavelmente, os desempenhos resultantes são comparáveis ​​à navegação supervisionada externamente. "Essas novas estratégias podem, além disso, ser convenientemente aplicadas a cenários mais complexos, como navegação em superfícies curvas ou na presença de correntes aleatórias", conclui Ramin Golestanian, diretor do MPI-DS.

As possíveis aplicações do estudo vão desde a entrega de drogas direcionadas em microescala até o design ideal de micromáquinas autônomas.

A pesquisa é publicada no New Journal of Physics .