Microveculos so impulsionados por algas vivas

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/07/2024

Veculos movidos por algas

Estes nano e micro-veculos tm os motores e o combustvel mais “verde” que se pode imaginar: Eles so impulsionados e manobrados por algas vivas.

As algas so capturadas em cestos presos s nanomquinas, que foram cuidadosamente projetadas para permitir espao suficiente para que as algas continuem nadando.

Haruka Oda e seus colegas da Universidade de Tquio, no Japo, criaram dois tipos de veculos: o “rotor”, que gira como uma roda, e a “motoneta”, que deveria se mover para frente, mas que nos testes se moveu de modo mais surpreendente.

“Ns nos inspiramos e tiramos proveito da Chlamydomonas reinhardtii, uma alga muito comum encontrada em todo o mundo, depois de ficarmos impressionados com a sua capacidade de natao rpida e irrestrita,” disse Naoto Shimizu, membro da equipe. “Mostramos agora que essas algas podem ser capturadas sem prejudicar sua mobilidade, oferecendo uma nova opo para impulsionar micromquinas que podero ser usadas para fins de engenharia ou pesquisa.”

No futuro, essas minifrotas movidas por algas podero ser aplicadas para auxiliar na engenharia e pesquisa ambiental em nvel microscpico, diz a equipe, que j est planejando experimentar projetos diferentes e mais complexos para seus prximos veculos.

O conceito e a implementao das armadilhas para capturar os motores verdes vivos.
[Imagem: Haruka Oda et al. – 10.1002/smll.202402923]

Nanomquinas ou micromquinas

As micromquinas foram criadas usando uma tecnologia de impresso 3D chamada estereolitografia de dois ftons. Esta impressora usa luz para criar microestruturas de plstico. A equipe trabalhou na escala de 1 micrmetro, ou 1.000 nanmetros, portanto na fronteira entre as nanomquinas e as micromquinas.

Segundo os pesquisadores, a parte mais desafiadora foi otimizar o projeto das armadilhas em forma de cesto, para que elas pudessem capturar e reter com eficcia as algas quando elas nadassem para dentro dela.

As armadilhas foram acopladas a duas mquinas diferentes. A primeira, chamada motoneta, tem duas armadilhas que contm uma alga em cada uma e se parece um pouco com um veculo de corrida de Guerra na Estrelas. O segundo, chamado rotor, possui quatro armadilhas, contendo no total quatro algas, e semelhante a uma roda gigante. O tamanho e o formato dos cestos permitiram que os dois flagelos (pequenos apndices em forma de chicote) da alga continuassem se movendo, impulsionando as mquinas.

“Como espervamos, o rotor apresentou um movimento rotacional suave. No entanto, ficamos surpresos com a motoneta. Pensvamos que ela se moveria em uma direo, j que as algas estavam voltadas para a mesma direo. Em vez disso, observamos uma srie de movimentos errticos e movimentos invertidos,” contou Oda. “Isso nos levou a investigar mais a fundo como o movimento coletivo de mltiplas algas influencia o movimento da micromquina.”

O grande desafio foi otimizar o desenho das armadilhas.
[Imagem: Haruka Oda et al. – 10.1002/smll.202402923]

Mquinas mais complexas

Segundo os pesquisadores, a principal vantagem dessas micromquinas em relao s movidas por diferentes organismos que nem a mquina e nem as algas necessitam de qualquer modificao qumica. As algas tambm no precisam de estruturas externas para gui-las at a armadilha. Isso permite maior liberdade de movimento da micromquina, alm de simplificar o processo.

A seguir, a equipe planeja aprimorar o rotor, para que ele gire mais rpido, e criar projetos de mquinas novas e mais complexas.

“Os mtodos aqui desenvolvidos no so apenas teis para visualizar os movimentos individuais das algas, mas tambm para desenvolver uma ferramenta que possa analisar os seus movimentos coordenados sob condies restritas,” disse o professor Shoji Takeuchi. “Esses mtodos tm potencial para evoluir no futuro para uma tecnologia que possa ser usada para monitoramento ambiental em ambientes aquticos e para transporte de substncias usando microrganismos, como a movimentao de poluentes ou nutrientes na gua.”

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