Criar microrrobôs moleculares que imitam as habilidades dos organismos vivos é um sonho da nanotecnologia, conforme ilustrado pelo renomado físico Richard Feynman. Há uma série de desafios para atingir esse objetivo. Uma das mais significativas delas é a criação de autopropulsão direcionada na água.
Uma equipe de três cientistas da Universidade de Hokkaido, liderada pelo professor assistente Yoshiyuki Kageyama, conseguiu criar um microcristal que utiliza movimento recíproco auto-contínuo para propulsão. Suas descobertas foram publicadas na revista Small .

O sonho dos microrrobôs é antigo, tendo sido abordado na ficção científica por muitas décadas, e popularizado pela ascensão da nanotecnologia. Um aspecto desses robôs é a autopropulsão, a capacidade de se mover de forma autossustentável. Existem dois grandes desafios para conseguir isso:o primeiro é fazer um robô molecular que possa se deformar reciprocamente, e o segundo é converter essa deformação em propulsão do robô molecular.

O grupo de Kageyama baseou-se em suas pesquisas anteriores que resolveram o primeiro desafio – a criação de robôs moleculares que podem se deformar reciprocamente. No entanto, objetos minúsculos não podem converter seu movimento recíproco em movimento progressivo, em geral, como explicado pelo teorema da vieira de Edward Purcell. No estudo atual, os cientistas foram para o próximo passo e conseguiram realizar a autopropulsão do robô molecular em um sistema experimental onde o movimento era confinado a duas dimensões; neste sistema, a resistência viscosa age anisotropicamente, tornando-o desprezivelmente fraco.

Robôs moleculares móveis nadam na água

O microrrobô era alimentado por luz azul, que conduzia uma série de reações que levavam ao giro da barbatana e à propulsão. Devido à natureza das reações, o movimento não era contínuo, mas ocorria de forma intermitente; além disso, os robôs moleculares exibiam um de três estilos diferentes de propulsão:um estilo "stroke", com a barbatana na frente; um estilo "chute", com a barbatana para trás; ou um estilo "side-stroke", com a quilha para um lado. A natureza da mobilidade foi afetada pela área da nadadeira e seu ângulo de elevação; cristais individuais impulsionavam-se em diferentes direções e estilos.

Os cientistas então criaram um modelo computacional mínimo para entender as variáveis ​​que afetaram a propulsão em um tanque bidimensional. Eles foram capazes de determinar que o comprimento da aleta, a proporção da aleta e o ângulo de elevação eram as principais variáveis ​​que afetam a direção e o ritmo das propulsões.

“O resultado, que demonstrou que pequenas melindrosas podem nadar auxiliadas pela anisotropia causada por espaços confinados, pode estimular a pesquisa de robôs moleculares”, diz Kageyama. “Um mecanismo semelhante pode estar no movimento de pequenos organismos aquáticos em condições específicas, como dentro de ovos”. + Explorar mais

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