Il gruppo Freigeist alla TU Dresda, guidato dal chimico Dr. Juliane Simmchen, ha studiato un comportamento impressionante dei micronuotatori sintetici:non appena le particelle fotocatalitiche lasciano una zona illuminata, si capovolgono indipendentemente e tornano a nuotare nella luce. Questa promettente osservazione e la sua analisi sono state recentemente pubblicate sulla rivista scientifica Materia morbida come un articolo "Emerging Investigator".

La dott.ssa Juliane Simmchen, ricercatrice della TU Dresden Freigeist, sta studiando con il suo gruppo di ricerca multidisciplinare junior il movimento dei micronuotatori sintetici nei liquidi. Il suo obiettivo è consentire a queste microparticelle inanimate di muoversi in una certa direzione di propria iniziativa e quindi, in futuro, da utilizzare nella tecnologia dei sensori o nella pulizia biologica. "In realtà, è un po' come giocare al computer in laboratorio, La chimica descrive il suo straordinario lavoro di ricerca in un'intervista alla Fondazione Volkswagen.

Il gruppo Simmchen sta lavorando con le cosiddette "particelle di Giano". Sono costituiti da un corpo in biossido di titanio con due lati diversamente rivestiti:un lato con uno strato cataliticamente attivo di nichel e oro, l'altro lato rimane non trattato. Il biossido di titanio è usato come agente sbiancante, per esempio nella pittura murale, ma reagisce anche con la luce. Di conseguenza, Le particelle di Janus sono fotocatalitiche, il che significa che non appena la luce li colpisce, avvengono reazioni chimiche che innescano un movimento.

Il gruppo ha ora osservato e analizzato un fenomeno estremamente insolito nel movimento delle particelle di Giano:non appena le particelle lasciano una zona illuminata nel microscopio, si girano da soli e tornano indietro, un comportamento che in realtà è noto solo ai microrganismi. Ma come si può innescare un comportamento così complesso nei micronuotatori sintetici?

Il primo autore Lukas Niese e il Dr. Simmchen sono stati in grado di dimostrare che finché le particelle sono attive nella luce, la loro direzione di nuoto è stabilizzata da una combinazione di effetti fisico-chimici. Non appena le particelle non sono più esposte alla luce, non c'è conversione di energia e la direzione del movimento non è più stabile. "In questo caso, " spiega Lukas Niese, "il movimento termico naturale (Brownian Motion) si instaura. Questo fa sì che le particelle si capovolgano virtualmente, e poi nuotano di nuovo nell'area esposta."

"Il fatto che effetti così semplici come il moto browniano possano portare a un comportamento così complesso è stato abbastanza sorprendente e impressionante, soprattutto in termini di evoluzione e sviluppo delle capacità. Potremmo sfruttare questa proprietà per il controllo mirato dei microrobot. Sono ipotizzabili applicazioni in cui le particelle filtrano e rimuovono gli inquinanti dai liquidi o trasportano medicinali attraverso il corpo, e forse anche informazioni sui trasporti, "dice il dottor Simmchen, spiegando il significato della scoperta.