Graças ao trabalho de cientistas do RIKEN Center for Emergent Matter Science e colaboradores, os cientistas estão mais perto de criar dispositivos que podem usar movimentos microscópicos de forma coordenada para criar movimento coerente em escala macroscópica. Isso replica a maneira como os organismos vivos se movem de maneira diferente dos dispositivos mecânicos feitos pelo homem.
Na obra, publicada na Nature Communications , os pesquisadores usaram nanofolhas de titânio dispostas em uma solução aquosa para criar uma onda que se propagou através do material, mesmo que as nanofolhas não estivessem presas umas às outras. Eles também foram capazes de usar o movimento coordenado para transportar micropartículas junto com a onda. O movimento dos músculos humanos, por exemplo, ocorre por meio de um processo complexo, no qual os "motores moleculares" individuais se movem de forma coordenada. Da mesma forma, o movimento ondulatório dos cílios, que impulsionam o movimento das bactérias, pode se propagar em um meio fluídico de maneira bem controlada. Em contraste, as máquinas artificiais ao nosso redor tendem a se mover como resultado de apenas um pequeno número de elementos em movimento. Portanto, os organismos vivos podem gerar movimentos finos e intrincados sob demanda, enquanto os motores podem apenas repetir movimentos lineares ou circulares simples.

No estudo atual, os pesquisadores decidiram criar um material artificial que pudesse recriar o movimento dos sistemas naturais. Concretamente, os pesquisadores relataram que aproximadamente dez bilhões de nanofolhas coloidalmente dispersas em meio aquoso poderiam ser persuadidas a operar de forma coerente para gerar uma onda macroscópica em propagação em um estado de não equilíbrio. As nanofolhas foram inicialmente induzidas a adotar uma geometria cofacial com uma distância plano a plano grande e uniforme de aproximadamente 420 nanômetros. Essencialmente, eles foram mantidos no lugar pela repulsão eletrostática competitiva e atração de van der Waals entre as nanofolhas carregadas negativamente. Quando os pesquisadores enfraqueceram a força repulsiva adicionando íons à solução, as nanofolhas ficaram mais próximas à medida que a repulsão enfraquecia. Isso criou uma onda que se espalhou pelo material. A onda também foi capaz de transportar micropartículas em uma direção e velocidade uniformes.

De acordo com Koki Sano, o primeiro autor do artigo, "Foi muito emocionante ver as micropartículas realmente se movendo através do material. Sabemos que esse tipo de movimento é muito comum na natureza, então foi definitivamente uma conquista ver que nós poderia realmente replicar isso de alguma forma."

Yasuhiro Ishida, do RIKEN CEMS, um dos líderes do grupo de pesquisa, disse:"Os pesquisadores já tentaram replicar a natureza criando movimento macroscópico usando movimento coordenado de componentes minúsculos, mas parecia difícil de alcançar. Nossa abordagem era diferente, pois o unidades individuais não foram ligadas através de ligações, mas sim mantidas no lugar pela competição entre forças atrativas e repulsivas. Esperamos que esta descoberta forneça um princípio geral para projetar máquinas macroscópicas a partir de um grande número de componentes minúsculos." + Explorar mais

Um material que muda de forma baseado em matéria inorgânica