El desarrollo de micro y nanomáquinas autopropulsadas capaces de emular el intrincado funcionamiento interno del cuerpo humano y / o el entorno natural ha capturado la imaginación de una comunidad de investigación en constante expansión desde el cambio de milenio. Se prevé que estos dispositivos jugarán un papel importante en la nanomedicina y la remediación ambiental.

Uno de los principales desafíos que enfrentan los científicos radica en la búsqueda de formas eficientes de alimentar estas máquinas sin recurrir a fuentes externas. Los estudios realizados durante la última década han producido lotes de muestra de motores capaces de capturar, transportar y entregar cargas, o detectar y neutralizar contaminantes químicos o bioquímicos, entre muchas otras tareas. Sin embargo, la comprensión de los mecanismos precisos que causan estas acciones es limitada.

La cuestión es cómo estudiar las reacciones fisicoquímicas y otros fenómenos que ocurren en un objeto que zigzaguea por todas partes a través de un medio acuático. El primer micromotor diseñado en 2004 fue apodado "nadador". Pero si sostienes a un nadador en su lugar, las mismas características que de otra manera harían que se mueva a través del fluido harán que el fluido se mueva a través de él, convirtiéndolo en una bomba. Las observaciones de tales "microbombas" se pueden extrapolar para obtener una mejor comprensión de los micromotores.

Desde este punto de partida, Investigadores del Grupo ICN2 Force Probe Microscopy y Surface Nanoengineering Group liderado por el Dr. Jordi Fraxedas han desarrollado un conjunto de técnicas que proporcionan un análisis más profundo de los parámetros clave que influyen en este comportamiento. Con el apoyo adicional del Prof.Dr. David Reguera de la Universidad de Barcelona y el Dr. Borja Sepúlveda Martínez del Grupo de Nanoestructuras Magnéticas ICN2, observan cómo la compleja interacción de la química de la superficie, gradientes químicos, y los campos eléctricos y fluidos se traducen en movimiento, y cómo se puede utilizar el conocimiento obtenido para ajustar el comportamiento de futuros micromotores. Descrito en su artículo "Desentrañar los mecanismos operativos de motores propulsados ​​químicamente con microbombas, "publicado este septiembre en Cuentas de investigación química , informan de la química de la superficie, El potencial zeta y la rugosidad de la superficie son factores importantes para controlar la dirección y la fuerza del movimiento de diferentes tipos de micromotores.

La autora principal, la Dra. María José Esplandiu, explica cómo estos hallazgos son importantes no solo para aprovechar todo el potencial de las tecnologías de micro y nanomotores, sino también para comprender la naturaleza:"Como muchos organismos vivos, Se sabe que los micromotores exhiben un comportamiento colectivo, lo que significa que trabajan juntos en coordinación, ahorrando energía y realizando tareas de manera más eficiente ". Los gansos volando en formación de V, enjambre de inteligencia en hormigas y abejas, y las respuestas celulares a la infección o lesión responden todas a este principio, operando en lo que se conoce como sistemas de materia activa.

Todavía, estos sistemas son poco conocidos desde una perspectiva científica. Las micromáquinas artificiales pueden arrojar algo de luz:"Al caracterizar y aislar qué parámetros se traducen en qué efecto mecánico a nivel del micromotor individual, podemos predecir y controlar el comportamiento de un lote de micromotores y ponerlos en el camino de un comportamiento colectivo particular. Esto puede ofrecer información sobre estos procesos en los organismos vivos ".

En su papel el equipo adopta un enfoque teórico y experimental combinado para el análisis de dos tipos de bombas:bimetálicas, y metal y semiconductores, presentando datos inequívocos sobre los mecanismos operativos de estos motores propulsados ​​químicamente.