I micronuotatori artificiali hanno ricevuto molta attenzione negli ultimi anni. Imitando i microbi che convertono la loro energia circostante in movimenti di nuoto, queste particelle potrebbero presto essere sfruttate per molte importanti applicazioni. Eppure prima che questo possa accadere, i ricercatori devono sviluppare metodi per controllare meglio le traiettorie dei singoli micronuotatori in ambienti complessi. In un nuovo studio pubblicato su EPJ MI , Shubhadeep Mandal presso l'Indian Institute of Technology Guwahati (India), e Marco Mazza al Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation di Göttingen (Germania) e Loughborough University (UK), mostrano come questo controllo potrebbe essere ottenuto utilizzando materiali esotici denominati "cristalli liquidi nematici" (LC), la cui viscosità ed elasticità possono variare a seconda della direzione di una forza applicata.

Le scoperte del duo potrebbero informare il futuro utilizzo dei micronuotatori da carico nelle delicate procedure mediche:inclusa la consegna di farmaci, monitoraggio della malattia, e chirurgia non invasiva. Attraverso l'uso di LC nematici biocompatibili, queste tecniche potrebbero essere integrate facilmente e in sicurezza con i corpi dei pazienti. Tipicamente, i micronuotatori si spingono in avanti spingendo o tirando il fluido che li circonda. Finora, questi movimenti non sono stati ampiamente studiati in fluidi meno convenzionali come i LC nematici, che hanno strutture cristalline ordinate, ma possono anche fluire come liquidi.

Mandal e Mazza hanno studiato questo scenario utilizzando algoritmi di "dinamica di collisione multiparticellare", che descrivono come le strutture atomiche delle LC nematiche variano nel tempo. In combinazione con simulazioni di micronuotatori sferici, gli algoritmi hanno permesso loro di studiare come le viscosità e le elasticità dipendenti dalla direzione delle LC nematiche possono influenzare le velocità e gli orientamenti dei micronuotatori sferici. Studi precedenti hanno mostrato che i loro movimenti sono nettamente diversi da quelli trovati nei fluidi convenzionali; con micronuotatori che seguono traiettorie non casuali per minimizzare la loro energia elastica. Mandal e Mazza ora mostrano anche che la velocità di un micronuotatore varierà a seconda che spinga o tiri il fluido circostante; e diventa anche più lento quando spinge con una forza maggiore. Il duo ora spera che le loro tecniche di simulazione possano essere facilmente estese per modellare le dinamiche di più micronuotatori.