p Às vezes é melhor deixar os ímãs fazerem todo o trabalho. p Uma equipe liderada pelos professores de física da Cornell University, Itai Cohen e Paul McEuen, está usando o poder de ligação dos ímãs para projetar sistemas de automontagem que podem ser criados em nanoescala.

p Seu papel, "Materiais magnéticos de aperto de mão como uma plataforma invariável de escala para automontagem programada, "publicado em 21 de novembro em Proceedings of the National Academy of Sciences .

p Para fazer pequenos sistemas, como máquinas em miniatura, géis e metamateriais - que essencialmente se constroem, os pesquisadores se inspiraram no origami de DNA, em que as fitas de DNA em escala atômica podem ser dobradas em estruturas bidimensionais e tridimensionais por meio de um processo denominado pareamento de bases complementares, onde nucleotídeos específicos se ligam uns aos outros:A a T e G a C.

p Em vez de depender de ligações atômicas, a equipe foi atraída por outra forma de atração:o magnetismo. Aqui, a atração e repulsão entre vários ímãs podem servir como uma espécie de conexão inteligente, como um aperto de mão. As interações magnéticas também contribuem para ligações versáteis que não são facilmente interrompidas por efeitos térmicos. Com uma grande variedade de ímãs em uma variedade de orientações, milhares de configurações diferentes seriam possíveis.

p Os pesquisadores testaram sua teoria de design fazendo painéis de acrílico com centímetros de tamanho, cada um contendo quatro pequenos ímãs em um padrão quadrado. Esse arranjo permitiu que eles fizessem quatro interações magnéticas exclusivas.

p "Ao controlar o padrão de dipolos magnéticos em cada painel, podemos essencialmente obter uma ligação de bloqueio e chave, "disse Cohen." E ao colar esses painéis em uma tira flexível de mylar em sequências projetadas, criamos nossos blocos básicos de construção. "

p Para ativar a automontagem, os fios separados foram espalhados em uma mesa agitadora, com as vibrações da mesa evitando que os imãs se colem. À medida que a amplitude de agitação diminuiu, os ímãs fixados em sua ordem designada e os fios formaram as estruturas alvo.

p O objetivo final, diz Cohen, é produzir versões em nanoescala desses sistemas, com unidades de automontagem com apenas cem nanômetros de diâmetro, ou um milésimo de cabelo humano de diâmetro.

p "É uma plataforma bastante ampla com muitos aplicativos muito empolgantes e interessantes, "disse o pesquisador de pós-doutorado Ran Niu, o autor principal do artigo. "Você pode projetar muitas estruturas. Podemos construir atuadores opticamente ativos. Podemos construir máquinas funcionais que podemos controlar."

p O projeto recebeu recentemente uma concessão de US $ 1,1 milhão Designing Materials to Revolutionize and Engineer Our Future da National Science Foundation, o que permitirá que a equipe explore mais encarnações em nanoescala.

p "A parte que realmente me interessa é a ideia de como a estrutura e a informação interagem para fazer máquinas que mudam de forma, "disse o co-autor sênior McEuen, o professor de Ciências Físicas John A. Newman e diretor do Instituto Kavli em Cornell for Nanoscale Science, onde Cohen é um investigador sênior. "Então, RNA, por exemplo, é esta molécula incrivelmente incrível em nossos corpos que contém muitas informações, mas também tem todos os tipos de funções interessantes. E isso é uma espécie de análogo desse sistema, onde podemos começar a entender como você mistura informações e estrutura para obter um comportamento complexo. "

p Embora as máquinas em nanoescala e os sistemas de automontagem não sejam novos, este projeto marca a primeira vez que os dois conceitos foram combinados com a codificação magnética.

p "A visão é que um dia eu simplesmente entregarei a vocês um disco magnético, você coloca em seu disco rígido, ele escreve todos os códigos magnéticos que você projetou, então você pega e coloca em um pouco de ácido para liberar os blocos de construção, "Cohen disse." Todos os pequenos fios com os padrões magnéticos que codificamos se juntariam e se automontariam em algum tipo de máquina que poderíamos controlar usando campos magnéticos externos. "

p “Este trabalho abre o campo do design, "Cohen acrescentou." Agora estamos oferecendo às pessoas interessadas na matemática do projeto de materiais a partir do zero um conjunto de ferramentas incrivelmente poderoso. Realmente não há fim para a criatividade e potencial para designs interessantes surgirem disso. "

p As oportunidades potenciais de aprendizagem podem ser encontradas na própria equipe de pesquisa. Os co-autores do artigo incluem Edward Esposito, um ex-funcionário da universidade que auditou a aula de distinção de Eletricidade e Magnetismo de Cohen e se tornou um técnico no laboratório de Cohen. Ele agora está fazendo doutorado. na Universidade de Chicago. E o coautor Jakin Ng é um estudante da Ithaca High School que começou a trabalhar meio período no laboratório de Cohen por meio do programa de educação experiencial para jovens Learning Web. O conhecimento de Ng sobre os padrões de origami ajudou os pesquisadores a projetar algumas de suas estruturas.