Boletim SBF<\/a><\/strong>. Seu orientando de Doutorado, Matheus Valen\u00e7a, que \u00e9 tamb\u00e9m \u201cprata da casa\u201d, inspirou a pesquisa atual, pois ele j\u00e1 havia publicado um artigo anteriormente sobre o assunto, mas sem as grandes descobertas ora realizadas.<\/p>\n\n\n\nSegundo Cl\u00e9cio, a semente do artigo nasceu desse estudo anterior. \u201cEra um trabalho para tentar entender como skyrmions antiferromagn\u00e9ticos se movem em um material antiferromagn\u00e9tico sint\u00e9tico. Esses materiais s\u00e3o de grande interesse atualmente porque os skyrmions atingem velocidades absurdas, j\u00e1 comprovados experimentalmente. O recorde de velocidade de skyrmions \u00e9 nesse tipo de material. Mas essas velocidades s\u00e3o adquiridas quando voc\u00ea aplica uma corrente el\u00e9trica, ou seja, tem um custo energ\u00e9tico. A pergunta b\u00e1sica \u00e9 como os skyrmions conseguiriam atingir essa autopropuls\u00e3o.\u201d<\/p>\n\n\n\n
Para dimensionar, o professor compara com fen\u00f4menos conhecidos. \u201c\u00c9 mais simples pensar em algo corriqueiro, como a velocidade em que uma pessoa consegue correr. Temos o recordista dos 100 metros rasos, o Usain Bolt, que chega a quase 45 km\/h, algo em torno de 12 metros por segundo. Ele mede 2 metros de altura, ent\u00e3o corre seis corpos por segundo. As bact\u00e9rias se movem em velocidades semelhantes, cerca de dez corpos por segundo. Mas os skyrmions autopropelidos previstos por n\u00f3s chegam a 200 milh\u00f5es de tamanhos de corpo por segundo. Fiz uma continha: se o Usain Bolt corresse a uma mesma velocidade, ultrapassaria 400 milh\u00f5es de metros por segundo. \u00c9 muito r\u00e1pido.\u201d<\/p>\n\n\n\n
Matheus explica outro ingrediente essencial: \u201cnosso trabalho \u00e9 baseado em simula\u00e7\u00f5es micromagn\u00e9ticas. Colocamos no computador uma esp\u00e9cie de tabuleiro em que spins do material interagem entre si. Um dos ingredientes \u00e9 a intera\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica, que reproduz o que acontece na natureza. Estudamos o fen\u00f4meno com e sem temperatura. Sem temperatura, o par se autopropulsiona em linha reta. Mas quando adicionamos o ru\u00eddo t\u00e9rmico, observamos reorienta\u00e7\u00f5es e at\u00e9 invers\u00f5es de movimento, mimetizando o comportamento de bact\u00e9rias como a E. coli, que \u00e0s vezes mudam bruscamente de dire\u00e7\u00e3o. Isso torna a simula\u00e7\u00e3o mais fidedigna.\u201d<\/p>\n\n\n\n
O paralelo com organismos vivos levanta tamb\u00e9m perguntas sobre aplica\u00e7\u00f5es pr\u00e1ticas. \u201c\u00c9 dif\u00edcil vislumbrar uma aplica\u00e7\u00e3o direta no nosso corpo\u201d, admite Cl\u00e9cio. \u201cOs skyrmions nadam apenas dentro do material magn\u00e9tico. Mas, como eles s\u00e3o muito pequenos e r\u00e1pidos, voc\u00ea pode brincar com uma grande quantidade em laborat\u00f3rio, num chip. H\u00e1 aplica\u00e7\u00f5es poss\u00edveis (da mat\u00e9ria ativa inorg\u00e2nica) em biologia, como entrega de medicamentos diretamente nas c\u00e9lulas. Talvez, brincando com os skyrmions, se consiga propor formas de montagem desses robozinhos.\u201d<\/p>\n\n\n\n
Matheus acredita at\u00e9 que, no futuro, possa haver viabilidade no uso desses redemoinhos na \u00e1rea da sa\u00fade, \u201cporque essa autopropuls\u00e3o pode ser ativada por campos el\u00e9tricos ou magn\u00e9ticos\u201d. \u201cEnt\u00e3o temos um certo grau de controle sobre o movimento, inclusive pensando em manipular mais de um par e explorar simetrias para controlar esse \u2018nanorrob\u00f4\u2019. Mas a aplica\u00e7\u00e3o direta ainda est\u00e1 distante.\u201d<\/p>\n\n\n\n
Entre o futebol e for\u00e7as girotr\u00f3picas <\/h2>\n\n\n\n Outro ponto do estudo s\u00e3o as chamadas for\u00e7as girotr\u00f3picas n\u00e3o rec\u00edprocas. Cl\u00e9cio detalha que a fonte de energia dos skyrmions \u00e9 um campo eletromagn\u00e9tico e n\u00e3o o ATP usado por microalgas e bact\u00e9rias. Eles consomem essa energia de forma eficiente, numa esp\u00e9cie de resson\u00e2ncia. O movimento da autopropuls\u00e3o \u00e9 devido \u00e0 for\u00e7a de Magnus, aquela que faz uma bola de futebol desviar quando chutada com efeito. \u201cA for\u00e7a que faz a bola de futebol fazer um desvio, sabe? Quando voc\u00ea chuta de tr\u00eas dedos, ent\u00e3o a bola vai pra frente e faz um desvio, como no gol do Roberto Carlos na Copa de 2002. O skyrmion tem essa for\u00e7a tamb\u00e9m, que \u00e9 chamada for\u00e7a de Magnus. E o engra\u00e7ado \u00e9 que o movimento da autopropuls\u00e3o \u00e9 toda devida a essa for\u00e7a\u201d, diz Cl\u00e9cio.<\/p>\n\n\n\n
Como os dois skyrmions interagem como se um fosse a imagem do outro num espelho, a for\u00e7a que os empurraria para frente se cancela e sobra apenas a lateral, que gera o deslocamento perpendicular. \u201cExiste ainda uma n\u00e3o-reciprocidade: a for\u00e7a \u00e9 mais forte quando eles se aproximam do que quando se afastam\u201d, explica o professor. Matheus lembra que essa foi uma reviravolta curiosa. \u201cNo artigo anterior, um dos objetivos era eliminar justamente essa for\u00e7a que costuma desviar os skyrmions. Neste, ela aparece como mecanismo de autopropuls\u00e3o.\u201d<\/p>\n\n\n\n
Nanorrob\u00f4s e o corpo humano<\/h2>\n\n\n\n A semelhan\u00e7a com bact\u00e9rias e microalgas inspira reflex\u00f5es maiores. \u201c\u00c9 inspirador ver como sistemas t\u00e3o simples quanto os skyrmions, que n\u00e3o t\u00eam estrutura complexa, conseguem reproduzir fen\u00f4menos complexos exibidos por organismos vivos. A trajet\u00f3ria que eles executam na tela do computador \u00e9 incrivelmente semelhante \u00e0 de uma bact\u00e9ria ao microsc\u00f3pio\u201d, comenta Cl\u00e9cio. Matheus acrescenta que a pesquisa j\u00e1 avan\u00e7a para um pr\u00f3ximo passo: \u201ca sequ\u00eancia imediata \u00e9 continuar as simula\u00e7\u00f5es com ajuda de um cluster de computadores. Claro que conjecturamos uma realiza\u00e7\u00e3o experimental, mas isso depende de colabora\u00e7\u00f5es e de encontrar o material adequado. O ponto alto seria realmente ver a realiza\u00e7\u00e3o experimental. Todo te\u00f3rico sonha com isso.\u201d<\/p>\n\n\n\n
Al\u00e9m de Cl\u00e9cio e Matheus, o artigo contou com o f\u00edsico colombiano Juan Carlos Pi\u00f1a Velasquez, hoje professor no campus do Agreste. \u201cA pesquisa foi feita por n\u00f3s tr\u00eas e foi bem simbi\u00f3tica. O Juan fez as simula\u00e7\u00f5es que permitiram entender como os skyrmions interagem. Isso foi uma parte importante para mapear as propriedades de autopropuls\u00e3o\u201d, explica Cl\u00e9cio. O paralelo entre biologia e f\u00edsica levanta quest\u00f5es provocadoras. Se microrganismos podem ser modelados como redes de spins em equil\u00edbrio din\u00e2mico e se sistemas f\u00edsicos podem imitar o comportamento de seres vivos, as fronteiras entre biologia e f\u00edsica parecem cada vez mais perme\u00e1veis. A no\u00e7\u00e3o de \u201cmat\u00e9ria ativa\u201d, aplicada a contextos biol\u00f3gicos, ganha uma contraparte em materiais sint\u00e9ticos capazes de exibir movimentos espont\u00e2neos. A pesquisa da UFPE insere-se nesse contexto. Matheus explica que j\u00e1 h\u00e1 estudos sobre skyrmions gerados em \u00e1gua, ser\u00e1 que um dia eles tamb\u00e9m estar\u00e3o em nosso corpo? O professor conclui com a humildade de cientista que sabe que nada sabe: \u201caparecer no corpo, n\u00e3o imagino como isso seria poss\u00edvel. Mas a vida sempre traz surpresas.\u201d<\/p>\n\n\n\n
Assista \u00e0 \u00edntegra da entrevista<\/h2>\n\n\n\n