Os pesquisadores descobriram que os objetos podem atingir movimento direcionado dentro de um cristal líquido, alterando periodicamente seus tamanhos, abrindo caminho para avanços na microrobótica.
Um grupo de pesquisa do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), liderado pelo professor Junwoo Jeong do Departamento de Física, descobriu recentemente um princípio pioneiro de movimento no nível microscópico. Suas descobertas revelam que os objetos podem atingir movimento direcionado simplesmente alterando periodicamente seus tamanhos dentro de um meio líquido cristalino. Esta descoberta inovadora tem um grande potencial para muitas áreas de investigação e poderá levar ao desenvolvimento de robôs em miniatura no futuro.
Na sua investigação, a equipa observou que as bolhas de ar dentro de um cristal líquido podem mover-se numa direção, alterando periodicamente os seus tamanhos, em contraste com o crescimento ou encolhimento simétrico normalmente observado nas bolhas de ar noutros meios. Ao introduzir bolhas de ar, de tamanho semelhante a um fio de cabelo humano, no cristal líquido e manipular a pressão, os pesquisadores conseguiram demonstrar esse fenômeno incomum.
A partir da esquerda: Sung-Joo Kim, Professor Junwoo Jeong e Professor Pesquisador Eugene Ohm. Crédito: Unest
A chave para este fenômeno está na criação de defeitos de fase na estrutura do cristal líquido próximo às bolhas de ar. Estes defeitos perturbam a natureza simétrica das bolhas, permitindo-lhes experimentar uma força unidirecional, apesar da sua forma simétrica. À medida que as bolhas de ar flutuam em volume, empurrando e puxando o cristal líquido que as rodeia, elas são empurradas numa direção fixa, desafiando as leis da física convencional.
“Esta observação pioneira demonstra a capacidade de objetos simétricos exibirem movimento direcionado através de movimentos simétricos, um fenômeno sem precedentes”, disse Sung-Ju Kim, primeiro autor do estudo. Também destacou o potencial de aplicação deste princípio a uma ampla gama de líquidos complexos, além dos cristais líquidos.
Bolhas pulsantes dispersas em NLC. Crédito: Unest
O professor Jeong comentou: “Este resultado interessante ressalta a importância de quebrar a simetria no tempo e no espaço na condução da locomoção no nível microscópico. Além disso, é um bom presságio para a promoção da pesquisa no desenvolvimento de robôs microscópicos”.
Referência: “Bolhas pulsantes flutuam simetricamente em um fluido anisotrópico por dinâmica nemática” por Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm e Jun-Woo Jeong, 9 de fevereiro de 2024, Comunicações da Natureza.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1
Esta pesquisa foi apoiada pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia (NRF), pelo Instituto de Ciências Básicas (IBS) e pela Agência de Pesquisa Eslovena (ARRS).