Los micro-nadadores se mueven como polillas hacia la luz

Se estudió el impresionante comportamiento de los micro nadadores sintéticos

30.11.2020 - Alemania

El grupo Freigeist de la Universidad Técnica de Dresde, dirigido por la química Dra. Juliane Simmchen, ha estudiado un impresionante comportamiento de los micro-nadadores sintéticos: tan pronto como las partículas fotocatalíticas salen de una zona iluminada, se voltean independientemente y nadan de vuelta a la luz. Esta prometedora observación y su análisis fue recientemente publicada en la revista científica "Soft Matter" como un artículo de "Emerging Investigator".

La Dra. Juliane Simmchen, investigadora freelance de la Universidad de Dresde, está investigando con su grupo de investigación multidisciplinar el movimiento de los micro-nadadores sintéticos en los líquidos. Su objetivo es permitir que estas micropartículas inanimadas se muevan en una cierta dirección por sí mismas y así, en el futuro, puedan utilizarse en la tecnología de sensores o en la limpieza biológica. "En realidad, es un poco como jugar a los juegos de ordenador en el laboratorio", la química describe su extraordinario trabajo de investigación en una entrevista con la Fundación Volkswagen.

El grupo Simmchen está trabajando con las llamadas "partículas Janus". Éstas consisten en un cuerpo de dióxido de titanio con dos caras recubiertas de forma diferente: una cara con una capa catalíticamente activa de níquel y oro, la otra cara permanece sin tratar. El dióxido de titanio se utiliza como agente blanqueador, por ejemplo en la pintura de las paredes, pero también reacciona con la luz. Como resultado, las partículas de Janus son fotocatalíticas, lo que significa que tan pronto como la luz las golpea, se producen reacciones químicas que desencadenan un movimiento.

El grupo ha observado y analizado un fenómeno extremadamente inusual en el movimiento de las partículas Janus: tan pronto como las partículas salen de una zona iluminada en el microscopio, se dan la vuelta por sí mismas y vuelven nadando, un comportamiento que en realidad sólo se conoce de los microorganismos. Pero, ¿cómo se puede desencadenar un comportamiento tan complejo en los micro-nadadores sintéticos?

El primer autor Lukas Niese y el Dr. Simmchen fueron capaces de demostrar que mientras las partículas estén activas en la luz, su dirección de natación se estabiliza por una combinación de efectos físico-químicos. Tan pronto como las partículas dejan de estar expuestas a la luz, no hay conversión de energía y la dirección del movimiento ya no es estable. "En este caso", explica Lukas Niese, "el movimiento térmico natural (Movimiento Browniano) se establece. Esto hace que las partículas prácticamente se volteen, y entonces nadan de vuelta al área expuesta".

"El hecho de que efectos tan simples como el Movimiento Browniano puedan llevar a un comportamiento tan complejo fue bastante sorprendente e impresionante, especialmente en términos de la evolución y el desarrollo de habilidades. Podríamos hacer uso de esta propiedad para el control dirigido de los microrobots. Se pueden concebir aplicaciones en las que las partículas filtren y eliminen los contaminantes de los líquidos o transporten la medicina a través del cuerpo, y quizás incluso transporten información", dice el Dr. Simmchen, explicando la importancia del descubrimiento.

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