Dalle slitte trainate da cani alle carrozze trainate da cavalli, gli animali trainano veicoli da migliaia di anni. Oggi questa pratica ancestrale ha assunto una dimensione microscopica grazie agli scienziati dell’Università di Tokyo. Sfruttando la capacità di nuotare velocemente delle alghe unicellulari, questi ricercatori hanno progettato veicoli microscopici in grado di ritrarle, aprendo nuovi orizzonti per la micromeccanica e la nanotecnologia.

Sfruttare la velocità delle alghe

Alghe unicellulari, in particolare Chlamydomonas reinhardiiSono noti per la loro capacità di nuotare velocemente, che può raggiungere molto di più 100 micrometri al secondo. Affascinato da questa incredibile velocità, un gruppo di ricerca dell'Università di Tokyo guidato da Naoto Shimizu ha pensato di incanalare questa energia naturale per alimentare micromacchine per applicazioni nell'ingegneria e nella ricerca.

Per realizzare questa visione, i ricercatori hanno dovuto prima progettare un dispositivo in grado di intrappolare le alghe senza impedirne il movimento. Dopo diversi test, hanno sviluppato una trappola a forma di cesto composta da tre anelli di… 7, 10 e 13 µm. Le alghe sono troppo grandi per penetrare nell'anello più piccolo, ma sono comunque in grado di estendere i loro flagelli, le appendici a forma di frusta che usano per nuotare. Questo design innovativo consente alle alghe di rimanere in cattività pur mantenendo la loro capacità di muoversi.

Risultati promettenti

Una volta progettate le trappole, i ricercatori le hanno collegate a due modelli di composti microscopici. Il primo, soprannominato lo “scooter”, utilizza trappole per alghe per trainare una piccola scatola come un carretto. Il secondo modello, chiamato “Rotore”, è una struttura circolare che ricorda una ruota panoramica con quattro trappole disposte attorno ad essa, che consentono la propulsione rotatoria.

In pratica, il modello del rotore ha funzionato come previsto, ruotando velocemente La velocità è compresa tra 20 e 40 micrometri al secondo. Tuttavia, lo scooter, che avrebbe dovuto muoversi in linea retta, ha mostrato comportamenti di rotolamento e ribaltamento inaspettati. Nonostante queste difficoltà, i risultati ottenuti sono promettenti e mostrano il potenziale delle alghe come fonte di propulsione per micromacchine.

Applicazioni e prospettive

Il professor Shuji Takeuchi, che supervisiona il progetto, prevede applicazioni che vanno ben oltre la semplice dimostrazione tecnologica. Queste micromacchine alimentate dalle alghe potrebbero già svolgere un ruolo cruciale nel monitoraggio ecologico degli ambienti acquatici. Ad esempio, possono essere utilizzati per trasportare sostanze, come nutrienti o sostanze inquinanti, consentendo una gestione precisa degli ecosistemi acquatici.

I ricercatori sperano anche di sviluppare micromacchine più complesse in grado di muoversi in vari modi per facilitare lo studio dettagliato delle alghe e dei loro comportamenti. Inoltre, queste innovazioni potrebbero aprire la strada a nuovi metodi per pulire gli ambienti acquatici inquinati utilizzando microrganismi per trasportare e concentrare gli inquinanti nelle aree di trattamento.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista piccolo.