p Pequenas esferas autopropulsoras, medindo apenas micrômetros, movem-se mais rápido em uma superfície de silicone hidrofóbica do que em vidro hidrofílico. "Quase ninguém percebeu que o substrato é importante, "diz Stefania Ketzetzi, o pesquisador que descobriu o efeito, pesquisou e explicou. Ela publica sobre isso no jornal Cartas de revisão física . p "Esta foi uma descoberta acidental, "diz Ketzetzi, um cientista do grupo Daniela Kraft, quem pesquisa micro nadadores. Estas são pequenas esferas coloidais medindo apenas micrômetros. Metade da esfera é coberta por uma fina camada de platina.

p Foguetes minúsculos

p Quando essas partículas são suspensas em uma solução de peróxido de hidrogênio, a platina atua como um catalisador. Promove a reação química do peróxido de hidrogênio em água e oxigênio. A formação de produtos de reação em um lado da partícula cria um fluxo de fluido que impulsiona a partícula como um minúsculo foguete. Por causa de sua autopropulsão, eles são chamados de partículas 'ativas'. Um dia, eles podem ser aplicados como peças de motor para micro-robôs.

p "Eu tropecei no efeito substrato enquanto trabalhava em um projeto para o qual precisava usar vidros revestidos de polímero como substratos, "diz Ketzetzi sobre a publicação em Cartas de revisão física . "Esses substratos eram altamente hidrofílicos. Notei que os mesmos nadadores estavam se movendo muito mais devagar. Por quê?" Junto com o líder do grupo Kraft, ela decidiu investigar.

p Silicones

p Os pesquisadores verificaram sistematicamente se as cargas elétricas dos substratos importavam para a velocidade, mas isso não produziu um resultado claro. A rugosidade dos substratos também não produziu correlação. Então, eles decidiram testar substratos com hidrofobicidade variável:o polidimetilsiloxano hidrofóbico ('silicones') versus vidro e polietileno hidrofílico. Acontece que a escorregabilidade do substrato faz diferença para as velocidades de propulsão:os minúsculos foguetes atingiram uma velocidade de 2,8 micrômetros por segundo em silicones, versus 1 micrômetro por segundo nos outros substratos.

p Uma medida de hidrofobicidade é o ângulo de contato, o ângulo que a superfície de uma gota d'água faz com uma superfície sólida. Em substratos hidrofílicos, as gotas se espalham amplamente e o ângulo de contato é pequeno. Em substratos hidrofóbicos, o ângulo de contato é maior, normalmente mais de 90 graus. Os pesquisadores descobriram que, para ângulos de contato semelhantes, as velocidades também eram semelhantes, enquanto um ângulo de contato maior também significa maior velocidade.

p Uma explicação foi encontrada com a ajuda do físico teórico Joost de Graaf, da Universidade de Utrecht. O ângulo de contato da solução no substrato relaciona-se ao escorregamento do substrato. Quanto maior o ângulo de contato, quanto mais escorregadio o substrato, e assim é mais fácil para o fluido fluir ao longo dele.

p Escorregadio

p “Acontece que a escorregabilidade do substrato faz diferença para as velocidades de propulsão, "diz Ketzetzi. A propulsão vem de fluxos de fluido ao redor da partícula. Quando uma partícula se move sobre um substrato, parte desses fluxos fluirá entre a partícula e a superfície. Isso será mais fácil em escorregadio, superfícies hidrofóbicas.

p Por outro lado, Ketzetzi diz, fluindo sobre superfícies hidrofílicas, a água sente mais resistência, portanto, os fluxos de propulsão têm mais dificuldade de se mover entre a partícula e a superfície. Isso vai dificultar a propulsão do colóide, o que resulta em nadadores mais lentos sobre superfícies hidrofílicas.

p O próximo passo, Ketzetzi diz, é investigar como usar isso. Pode-se pensar em aplicativos como lab-on-a-chip, um laboratório químico em miniatura, ou de entrega de drogas, onde as drogas são direcionadas e distribuídas em locais específicos do corpo. Ketzetzi:"Em aplicações, os nadadores terão que se autopropulsar em ambientes complexos com paredes confinantes e obstáculos. É importante entender o efeito que isso tem sobre o nadador. Usando este novo conhecimento, podemos compreender e possivelmente controlar o comportamento dos micro-nadadores. "