p Um sistema microscópico modelo para demonstrar a transmissão de torque na presença de flutuações térmicas - necessário para a criação de uma minúscula 'embreagem' operando em nanoescala - foi montado na Universidade de Bristol como parte de uma colaboração internacional. p Ao dirigir um carro, a embreagem transporta mecanicamente o torque produzido pelo motor para o chassi do veículo - um acoplamento que há muito foi testado e otimizado em tais máquinas macroscópicas, dando-nos motores altamente eficientes. Para máquinas microscópicas, Contudo, desenvolver uma embreagem que funcione em nanoescala é muito mais desafiador porque, em escalas de comprimento microscópicas, física diferente precisa ser considerada. As flutuações térmicas desempenham um papel cada vez mais dominante à medida que um dispositivo é miniaturizado, levando a uma maior dissipação de energia e à necessidade de desenvolver novos princípios de design.

p No sistema microscópico modelo desenvolvido por cientistas de Bristol, Düsseldorf, Mainz, Princeton e Santa Bárbara, um anel de partículas coloidais são localizados em pinças ópticas e transladados automaticamente em um caminho circular, transferir um movimento de rotação para um conjunto de coloides idênticos confinados à região interna.

p O Dr. Paddy Royall, da Universidade de Bristol, disse:"Este dispositivo se parece muito com uma máquina de lavar, mas as dimensões são minúsculas. Por meio da manipulação óptica, o anel de partícula pode ser comprimido à vontade, alterar o acoplamento entre as partes acionadas e carregadas do conjunto e fornecer um modo de operação semelhante a uma embreagem. "

p As suspensões coloidais se enquadram na categoria de materiais conhecidos como 'matéria mole', e a suavidade do dispositivo rotacional é mostrado para levar a novos fenômenos de transmissão não observados em máquinas macroscópicas. "Explorar a suavidade dos nanomateriais nos dá mecanismos de controle adicionais e sem precedentes que podem ser empregados ao projetar máquinas microscópicas, "Dr. Royall explicou.

p Além dos experimentos realizados na Universidade de Bristol, físicos da Universidade de Düsseldorf desenvolveram simulações de computador modelo para investigar mais o acoplamento de torque em nanoescala. Isso permite a medição da eficiência da nanomáquina, que é pequeno, mas pode ser otimizado por meio do controle cuidadoso dos parâmetros do sistema.

p Os pesquisadores identificaram três regimes de transmissão diferentes:um cenário de tipo sólido que transmite o torque de maneira muito semelhante a uma engrenagem macroscópica; um cenário de tipo líquido em que grande parte da entrada de energia é perdida por atrito e um cenário de escorregamento intermediário exclusivo para materiais macios que combina aspectos dos comportamentos de tipo sólido e líquido.

p "Uma compreensão básica do processo de acoplamento nos dará uma visão sobre a construção de nanomáquinas, em que a transferência de torque é absolutamente essencial, "disse o professor Hartmut Loewen, da Universidade de Düsseldorf.

p O estudo é publicado em Física da Natureza .