Metaveculos microscpicos so impulsionados apenas pela luz

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 29/09/2021

Metaveculos

Uma equipe das universidades Chalmers e Gotemburgo, na Sucia, vem h algum tempo misturando luz e matria para criar coisas como um misturador de lquidos, sem hlices, movido a luz.

Agora eles criaram microrrobs igualmente movidos por luz, mas que se destacam de demonstraes similares e dos mais comuns microveculos de propulso qumica por uma inigualvel capacidade de manobra.

Em vez de um motor, o pequeno veculo movido a luz possui uma metassuperfcie, um arranjo ultrafino de nanoestruturas cuidadosamente projetadas e ordenadas, feitas sob medida para direcionar a luz de maneiras interessantes e incomuns.

Como essas nanoestruturas funcionam como antenas para a luz, as metassuperfcies tm demonstrado possibilidades fascinantes de uso em componentes avanados para aplicaes pticas, como cmeras, microscpios e visores eletrnicos. Mas, em vez de coloc-las sobre um objeto estacionrio, Daniel Andrn e seus colegas olharam para o outro lado, investigando como as foras resultantes da mudana de momento da luz poderiam ser usadas para controlar a metassuperfcie.

O princpio no muito diferente das pinas pticas, que renderam o Nobel de 2018, mas desta vez ele foi aplicado a pequenas placas de 10 micrmetros de largura e 1 micrmetro de espessura, colocadas sobre a gua – os pesquisadores as chamam de metaveculos.

Por um processo puramente mecnico – o calor gerado pela luz no desempenha nenhum papel no efeito de movimento dos metaveculos – os veculos podem ser movidos em uma variedade de padres ajustando a intensidade e a polarizao da luz. “De acordo com a terceira lei de Newton, para cada ao h uma reao igual e oposta – isso significa que, quando a luz atinge a metassuperfcie e desviada em uma nova direo, a metassuperfcie tambm empurrada na outra direo. Imagine jogar bilhar, quando duas bolas se chocam e quicam em direes diferentes. Nesse caso, os ftons e a metassuperfcie so como aquelas duas bolas de bilhar,” explicou o professor Mikael Kall.

Metave

Ilustrao do metaveculo, impulsionado por um feixe de luz, empurrando uma partcula.
[Imagem: Daniel Andrn et al. – 10.6084/m9.figshare.14270783]

Explorao de possibilidades

A equipe demonstrou que possvel controlar o movimento e a velocidade dos veculos com alto nvel de preciso, incluindo mudanas bruscas de direo e realizao de padres complexos.

Os pesquisadores tambm experimentaram o uso dos metaveculos como transportadores, para carregar e empurrar pequenas partculas pelo tanque. Os metaveculos se mostraram capazes de transportar objetos com facilidade, incluindo uma esfera microscpica de poliestireno e uma partcula de levedura – eles at conseguiram empurrar uma partcula de poeira 15 vezes o tamanho do prprio metaveculo.

“Na explorao das foras pticas, existem muitos efeitos interessantes que ainda no so totalmente compreendidos. No so as aplicaes que impulsionam este tipo de pesquisa, mas a explorao das diferentes possibilidades. Em uma srie de diferentes estgios frente, voc nunca sabe o que ir acontecer. Mas o fato de termos mostrado como os metaveculos podem ser usados como transportadores a aplicao potencial mais promissora, por exemplo, para mover partculas atravs de solues celulares,” disse Kall.

Bibliografia:

Artigo: Microscopic metavehicles powered and steered by embedded optical metasurfaces
Autores: Daniel Andrn, Denis G. Baranov, Steven Jones, Giovanni Volpe, Ruggero Verre, Mikael Kall
Revista: Nature Nanotechnology
Vol.: 16, pages 970-974
DOI: 10.6084/m9.figshare.14270783

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