Cientistas desenvolvem micromotores menores que um fio de cabelo
Gotemburgo — InkDesign News — Em avanço inédito apresentado nesta semana, pesquisadores da Universidade de Gotemburgo desenvolveram engrenagens microscópicas movidas por luz. O estudo, publicado recentemente, representa um ponto de inflexão no design de motores em escala micrométrica, potencialmente viabilizando dispositivos tão pequenos que poderiam caber em um fio de cabelo.
O Contexto da Pesquisa
Desde relógios até turbinas eólicas, engrenagens são fundamentais na mecânica moderna. No entanto, a miniaturização desses sistemas, crucial para a criação de micro-motores em chips, se deparava com um grande obstáculo: abaixo de 0,1 milímetro, as tradicionais correntes mecânicas tornavam-se inviáveis. Por mais de três décadas, o impasse persistiu, limitando a automação em escala microscópica.
Resultados e Metodologia
A equipe sueca ultrapassou essa barreira ao abandonar os mecanismos clássicos e utilizar a luz de laser para acionar diretamente as engrenagens. Esses microdispositivos são criados a partir de metamateriais ópticos — estruturas padronizadas capazes de capturar e manipular a luz em escala nanométrica. Por meio da litografia convencional, as engrenagens são fabricadas em silício sobre microchips, com diâmetros entre 16 e 20 micrômetros, dimensões comparáveis a células humanas.
Ao incidir laser sobre a superfície do metamaterial, o movimento rotativo é iniciado. A intensidade da luz controla a velocidade do giro, enquanto a polarização da luz permite alternar a direção de rotação da engrenagem.
“Construímos um sistema em que uma engrenagem movida por luz coloca toda a cadeia em movimento. As engrenagens podem ainda converter rotação em movimento linear, executar movimentos periódicos e controlar minúsculos espelhos para desviar luz.”
(“We have built a gear train in which a light-driven gear sets the entire chain in motion. The gears can also convert rotation into linear motion, perform periodic movements and control microscopic mirrors to deflect light.”)— Gan Wang, pesquisador em física da matéria mole, Universidade de Gotemburgo
Além disso, como não há necessidade de contato físico fixo, a escalabilidade do micromotor passa a ser viável para sistemas mais complexos diretamente integrados a chips.
Implicações e Próximos Passos
Os autores vislumbram aplicações que vão da manipulação de partículas à integração em futuros sistemas “lab-on-a-chip” para diagnósticos médicos de alta precisão. No campo biomédico, modelos experimentais já indicam a possibilidade de empregar esses motores como microbombas internas para atuação sobre fluxos fisiológicos e válvulas temporizadas.
“Podemos usar esses novos micromotores como bombas dentro do corpo humano, por exemplo, para regular diferentes fluxos. Estou também estudando seu funcionamento como válvulas que abrem e fecham.”
(“We can use the new micromotors as pumps inside the human body, for example to regulate various flows. I am also looking at how they function as valves that open and close.”)— Gan Wang, pesquisador, Universidade de Gotemburgo
Especialistas enfatizam que a adoção de acoplamentos ópticos em vez de soluções volumosas pode redefinir o desenvolvimento de sistemas micromecânicos, finalmente rompendo o limite de miniaturização imposto pelas soluções tradicionais.
O próximo desafio será expandir a complexidade desses dispositivos e testar sua robustez em ambientes biológicos ou industriais, cenário que pode marcar uma nova era para a engenharia de materiais funcionais e aplicações médicas personalizadas.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
