Matéria ativa: Partículas inertes viram vermes sintéticos tridimensionais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/02/2025

Partículas coloidais dispersas movem-se independentemente para formar estruturas semelhantes a vermes, que se movem sozinhas como se fossem vermes.
[Imagem: University of Bristol]

Matéria animada

Pesquisadores fizeram um avanço no desenvolvimento de materiais sintéticos "semelhantes à vida", que são capazes de se mover por si mesmos como vermes.

Tem havido pesquisas intensas sobre uma nova classe de materiais, chamada matéria ativa, que pode ser usada para várias aplicações, desde administração de medicamentos e materiais autocurativos até robótica de enxame.

Em comparação com a matéria inanimada - o tipo de material imóvel que encontramos em nossas vidas todos os dias, como plástico e madeira - a matéria ativa pode apresentar um comportamento incrivelmente semelhante à da matéria viva, ou biológica.

Esses materiais são compostos por elementos individuais que são tirados do equilíbrio por fontes de energia internas ou externas, permitindo que eles se movam independentemente.

Xichen Chao e colegas da Universidade de Bristol, no Reino Unido, criaram sua versão de matéria ativa usando partículas especiais de tamanho micrométrico, chamadas coloides Janus, partículas esféricas com duas "caras", uma para cada lado, postas em uma solução. A energia para as partículas vem um forte campo elétrico aplicado externamente.

Pesquisas anteriores neste campo já usaram partículas coloidais maiores, mas reduzir os coloides para um terço de seu tamanho permitiu fazer experimentos em três dimensões e observar tudo sob um microscópio que faz imagens 3D.

As partículas coloidais compostas de sílica revestida de cromo são conhecidas como partículas de Janus em homenagem ao deus romano de duas faces.
[Imagem: University of Bristol]

Matéria ativa tridimensional

Quando o campo elétrico é ligado, as partículas coloidais dispersas se fundem para formar estruturas semelhantes a vermes, um comportamento que cria um sistema de matéria ativa sintética totalmente tridimensional.

"Nós descobrimos a formação de novas estruturas fascinantes - filamentos ativos autopropulsionados que lembram vermes vivos. Fomos então capazes de desenvolver uma estrutura teórica que nos permitiu prever e controlar o movimento dos vermes sintéticos apenas com base em seus comprimentos," explicou Chao.

As cadeias de vermes sintéticos emergem em condições de baixa densidade. Em densidades mais altas, as partículas formam estruturas semelhantes a folhas e labirintos, perdendo sua tridimensionalidade, mas ainda assim sendo interessante para várias aplicações.

"Embora as aplicações no mundo real provavelmente ainda estejam distantes no futuro, como esses materiais podem se mover de forma independente, isso pode levar à capacidade de projetar dispositivos que movem diferentes partes de si mesmos de forma independente, ou ao projeto de enxames de partículas que podem procurar um alvo, o que pode ter aplicações na saúde, em medicamentos e tratamentos dirigidos," disse a professora Tannie Liverpool.

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