Um novo método de controle preciso do movimento de defeitos em cristais líquidos ativos

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6 de agosto de 2021

Revisados ​​pela

Joan Nugent

Os cristais líquidos contêm pequenos defeitos que exibem a capacidade de hospedar reações químicas ou transportar cargas, o que os torna úteis para novas tecnologias empolgantes, como plataformas sintéticas para sistemas de entrega de drogas, sensores e materiais completamente novos.

Os pesquisadores mostraram em simulações que podem controlar com precisão o movimento dos defeitos dentro dos cristais líquidos ativos, o que os torna candidatos a tecnologias como sensores e sistemas de liberação de drogas. Crédito de imagem: Wikimedia Commons.

Cientistas da

Universidade de Chicago

A Pritzker School of Molecular Engineering (PME) deu um passo anterior em direção a essas tecnologias ao fabricar cristais líquidos que podiam se mover de forma independente.

Atualmente, a mesma equipe tem demonstrado, por meio de simulações, que é possível regular com precisão o movimento dos defeitos no interior de tais cristais líquidos ativos, alterando o gradiente de atividade sobre eles. Teoricamente, isso pode ser realizado descarregando pulsos de luz ou variando a composição química em várias áreas do sistema.

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Os resultados do estudo foram publicados no

Cartas de revisão física

jornal em 2 de junho

WL

, 2021. Os outros autores do estudo incluem os pesquisadores de pós-doutorado Rui Zhang, Ali Mozaffari e Noe Atzin.

Controlando movimentos, criando padrões

Quando comparados aos líquidos convencionais, os cristais líquidos exibem uma ordem molecular uniforme. Esses cristais têm sido utilizados em tecnologias ópticas, como comunicações ou monitores. No entanto, eles podem ser utilizados em tecnologias altamente sofisticadas, como cápsulas implantadas no corpo para descarregar a

Um passo à frente no desenvolvimento de tais tecnologias é a engenharia de materiais autônomos que podem ser regulamentados remotamente. Anteriormente, de Pablo e colaboradores da UChicago e da Universidade de Stanford criaram cristais líquidos autônomos misturando filamentos de actina - os mesmos filamentos que são responsáveis ​​pela formação do citoesqueleto de uma célula - e proteínas "motoras", as proteínas usadas por sistemas biológicos para aplicar força nos filamentos de actina.

Nesse caso específico, as proteínas foram projetadas para serem sensíveis à luz, o que implica que sua atividade aumenta com a exposição à luz.

Por meio de simulações de computador, a equipe descobriu que o movimento dos cristais líquidos pode ser regulado em domínios circulares, alterando o gradiente de baixa e alta atividade.

Assim, os pesquisadores concluíram que poderiam alterar os estados dinâmicos do material ao mesmo tempo em que faziam os defeitos agirem de certas maneiras periódicas como cruzar, dançar, saltar ou manter uma rotação constante. Os resultados de tais movimentos podem ser mapeados como desenhos geométricos complexos que lembram desenhos feitos com um espirógrafo.

Compreendendo a dinâmica dentro das células

Como uma próxima etapa, a equipe está colaborando com experimentalistas para testar se os mesmos resultados são obtidos em sistemas físicos. Obter melhores insights sobre as maneiras de controlar esses sistemas dinâmicos pode ser um salto em direção às tecnologias de detecção e também dar aos pesquisadores uma dica de como compreender ou controlar materiais dentro de sistemas semelhantes, como células.

Referência do jornal:

Mozaffari, A.,

et al

. (2021) Espirógrafo de Defeitos: Comportamento Dinâmico de Defeitos em Nematics Ativo com Padronização Espacial.

Cartas de revisão física

.

doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.227801

.

Fonte:

https://www.uchicago.edu/

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