Microrrobôs nadadores reestruturam a matéria em nível microscópico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/12/2022

O microrrobô de quatro braços pode abraçar o objeto, puxá-lo, empurrá-lo, dividi-lo etc.
[Imagem: Tianyi Yao et al. - 10.1002/adfm.202205546]

Máquinas microscópicas

Controlar processos microscópicos é inerentemente desafiador: As ferramentas disponíveis para manipular a matéria em macroescala não podem ser simplesmente reduzidas ao tamanho de uma célula.

E, mesmo que pudessem, as forças físicas nas quais as micromáquinas se baseiam e das quais elas dependem para funcionar operam de maneira diferente quando seus alvos são medidos em nanômetros.

Mas, embora não seja uma tarefa fácil, esse tipo de controle pode render enormes dividendos, seja transportando medicamentos para tumores, em terapias precisas, ou produzindo materiais funcionais a partir dos blocos de construção suspensos em líquidos conhecidos como coloides.

Inteligência física

Tianyi Yao e colegas da Universidade da Pensilvânia, nos EUA, encontraram uma maneira de tornar esses processos mais rápidos, seguros e confiáveis usando não máquinas com braços robóticos, mas microrrobôs móveis, que podem encontrar e "abraçar" as peças que devem manipular ou carregar.

Como esses microrrobôs são pequenos demais para terem seus próprios motores e computadores de bordo, eles se movem por meio de uma força magnética aplicada externamente.

E, para manipular cargas igualmente pequenas, eles precisam aproveitar as diferentes leis físicas e químicas que regem a microescala.

Nessas dimensões, todo objeto é muito influenciado pelas moléculas que o cercam. Quer estejam rodeados por gás, como a atmosfera ambiente, ou imersos em um líquido, os microrrobôs devem ser projetados para explorar essa influência por meio de um conceito conhecido como "inteligência física", incorporada nos chamados "materiais inteligentes".

Estes primeiros protótipos são controlados magneticamente, mas é possível usar outros gatilhos para fazer o robô operar.
[Imagem: Tianyi Yao et al. - 10.1002/adfm.202205546]

Microrrobôs "conscientes" do ambiente

O trabalho ainda está em nível básico, com a equipe tentando compreender e dimensionar as forças envolvidas, considerando a dinâmica dos fluidos e as interações físicas do meio como parte do projeto do microrrobô. Para isso, eles estão trabalhando em um fluido coloidal de cristais líquidos nemáticos (NLCs), o fluido que compõe cada píxel em uma tela de cristal líquido (LCD).

O melhor projeto desenvolvido até agora é um microrrobô de quatro braços, controlado magneticamente, que consegue nadar, transportar carga e reestruturar partículas ativamente, dividindo-as ou unindo várias delas para formar uma maior.

A equipe já imagina aplicações do mundo real para esta tecnologia na indústria de dispositivos ópticos, onde os LCDs são largamente utilizados, bem como em muitos outros campos: Materiais inteligentes, "conscientes" de seu ambiente, podem ser projetados para operar controlados por temperatura, luz, pH do meio etc.

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