Recentemente, pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) e da Universidade de Chicago (UChicago) demonstraram como usar materiais macios de cristal líquido para fornecer os elementos básicos necessários para o projeto de operação lógica. Este novo método de cálculo abre caminho para um algoritmo com potenciais perspectivas de aplicação de robôs. Os resultados da pesquisa foram publicados na Science Advances em 23 de fevereiro de 2022.
Juan de Pablo, cientista sênior da Escola Pritzker de Engenharia Molecular (UChicago) e do Laboratório Nacional Argonne da Universidade de Chicago, e autor correspondente do artigo, disse: "Demonstramos como usar cristais líquidos para criar blocos de construção de circuitos - como portas, amplificadores e condutores. Isso significa que podemos montá-los em componentes que podem realizar operações mais complexas. Como novos métodos de processamento computacional raramente são descobertos, esta descoberta é um avanço muito interessante no campo de materiais ativos
Este estudo visa aprofundar nossa compreensão da ordem molecular em cristais líquidos. LCD é um material macio comumente usado para fabricar telas de TV LCD e laptops. As moléculas nos cristais líquidos são frequentemente alongadas e, quando reunidas, podem formar uma estrutura ordenada que também pode se mover como um líquido.
Este arranjo peculiar de moléculas cria regiões de colisão e incompatibilidade de orientação entre cristais líquidos, que os cientistas chamam de “defeitos topológicos”.
Os cientistas estão interessados nesses defeitos e querem saber se eles podem ser usados para transportar informações – semelhante à eletrônica em nossos laptops ou circuitos telefônicos. Mas está provado que o seu comportamento é difícil de controlar. Normalmente, se você observar um cristal líquido dinâmico sob um microscópio, verá caos e desordem completos – defeitos vagando por toda a área”, disse o professor de Pablo.
Porém, no ano passado, um estudo realizado pelo laboratório do professor de Pablo desenvolveu uma técnica para controlar esses defeitos topológicos. O estudo foi liderado pelo professor assistente Zhang Ruijiao, do Departamento de Física da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST), com a participação de um pós-doutorado da Escola Pritzker de Engenharia Molecular, e foi conduzido em colaboração com o laboratório de Margaret Gardel na Universidade de Chicago e o laboratório de Zev Bryant na Universidade de Stanford.
A sua investigação sugere que, ao iluminar áreas específicas para controlar a posição da injecção de energia no cristal líquido, os defeitos podem ser guiados para se moverem em direcções específicas. Em um novo artigo subsequente, eles determinaram, por meio de manipulação adicional, que é teoricamente possível usar essa tecnologia para fazer cristais líquidos realizarem operações computacionais como computadores.
Embora seja improvável que esta tecnologia seja aplicada imediatamente a transistores ou computadores, ela pode apontar o caminho para dispositivos com novas funcionalidades, como detecção, computação e robótica, especialmente no campo da tecnologia de robótica leve. A equipe de pesquisa sugere que usando cristais líquidos ativos, pode ser possível criar robôs leves capazes de pensar sozinhos.
Eles também prevêem o uso de defeitos topológicos em dispositivos minúsculos para transportar pequenas quantidades de líquidos ou outros materiais de um lugar para outro. O professor Zhang Rui deu um exemplo e disse: “Talvez possamos realizar operações dentro de células sintéticas. A natureza pode já ter utilizado mecanismos semelhantes para transmitir informações ou realizar atividades intracelulares.
Actualmente, a equipa de investigação está a realizar experiências com outras unidades colaboradoras para confirmar as conclusões teóricas.
