Aquest nou estudi, resultat d’una col·laboració entre la recerca experimental i la teòrica, demostra que les partícules poden utilitzar les característiques de les superfícies sobre les quals es desplacen per canviar la seva direcció de moviment. “Els micromotors tendeixen a assentar-se i a moure’s prop de les superfícies, i hem vist que aquesta tendència interfereix en la seva trajectòria”, comenta Samuel Sánchez, professor ICREA i investigador principal del grup Smart nano-bio-devices en el IBEC i en el Stuttgart MPI-ES. “Aquesta peculiaritat ens ha portat a explorar nous mètodes per guiar micromotors mitjançant alteracions en la superfície”.
Imatge, esquerra: Una partícula activa s’aproxima a un pas microfabricat i es reorienta desplaçant-se al seu llarg.
Mitjançant un procés de microfabricació, els investigadors van modificar la superfície creant una sèrie de diminutes marques (diverses vegades més petites que el radi de la partícula), de manera que, un tipus específic de micromotors -creats a partir de partícules esfèriques Janus, la superfície de les quals té dues o més propietats físiques diferents- poguessin usar-les com a guia per seguir un recorregut específic. Aquesta estratègia està inspirada en la que utilitzen els motors moleculars en els sistemes naturals, quan, a l’interior cel·lular, les proteïnes motores s’uneixen als filaments del citosquelet per aconseguir el moviment direccional.
Les partícules Janus -que prenen el seu nom del Déu de les portes en la mitologia romana i que es representa amb dues cares mirant punts oposats-, estan formades per una meitat de platí i l’altra de sílice. Quan la cara del platí actua com un catalitzador en peròxid d’hidrogen, la cara de sílice roman inert, una asimetria en les propietats químiques que produeix el moviment d’autopropulsió en aquests col·loides. Els investigadors van detectar que les partícules tendien a tenir una orientació estable paral·lela a la superfície, i van explotar aquest fenomen per guiar les partícules al llarg de les diminutes passes, d’aquesta manera, van poder demostrar que, l’activitat química de les partícules i les interaccions hidrodinàmiques associades amb les superfícies properes són responsables del fenomen observat.
“Els resultats de l’estudi obren la possibilitat de guiar aquest tipus de partícules al llarg de vies complexes mitjançant petites modificacions de la superfície”, comenta Samuel. “Això pot tenir implicacions significatives en el disseny de nous micromotors artificials per a múltiples aplicacions”.
—
Simmchen, J., Katuri, J., Uspal, W.E., Popescu, M.N., Tasinkevych, M., and Sánchez, S. (2016). Topographical pathways guide chemical microswimmers. Nat. Commun, 7, 10598
