Tecnologia Científica

Imitando como a águae o vento criam formas complexas na natureza
Os cientistas reconheceram hámuito tempo que uma combinação particular de campos de energia aleata³rios e caa³ticos pode, por um longo período de tempo, dar origem a esses tipos de formaa§aµes únicas que pontilham nosso globo.
Por Aalto University - 22/09/2021


Instanta¢neos de um experimento de formação de forma mostrando vários esta¡gios do processo, desde a distribuição inicial daspartículas atéo resultado final. Crédito: Artur Kopitca / Aalto University

Formações naturais intrincadas, como dunas de areia em forma de estrela ou rochas em forma de arco, podem parecer tão intencionais na forma que éfa¡cil imaginar se alguém as projetou. Os cientistas reconheceram hámuito tempo que uma combinação particular de campos de energia aleata³rios e caa³ticos pode, por um longo período de tempo, dar origem a esses tipos de formações únicas que pontilham nosso globo. Poucos, poranãm, conseguiram replicar esses fena´menos naturais.

Pesquisadores da Universidade Aalto da Finla¢ndia descobriram agora uma maneira de imitar os processos naturais que criam formas e paisagens complexas com a ajuda de uma placa vibrata³ria e campos de energia resultantes. Os resultados foram publicados em 22 de setembro de 2021 na Science Advances .

Para criar o efeito, a equipe distribuiu até100partículas de minaºsculas bolas de metal - como as usadas normalmente na soldagem - em uma placa de silicone medindo 5x5 cm. Uma ca¢mera e um algoritmo inteligente permitiram que a equipe rastreasse e manipulasse aspartículas nas formas desejadas, como letras do alfabeto, conforme a placa vibrava, criando campos de energia não lineares.

"Usamos a ca¢mera para determinar a localização daspartículas, e o algoritmo selecionou a frequência de vibração mais adequada para mover aspartículas na direção desejada. Aspartículas se movem atravanãs da placa em uma direção especa­fica, dependendo da frequência de vibração, e o mesmo a frequência pode causar direções de movimento muito diferentes em diferentes partes da placa ", explica o professor Quan Zhou, que lidera o grupo de pesquisa por trás das descobertas.

Os pesquisadores ficaram surpresos com o quanto bem o algoritmo inteligente foi capaz de prever o movimento daspartículas em diferentes frequências, apesar da complexidade de seu movimento. O algoritmo minimizou com eficiência a diferença entre a forma do alvo e a distribuição real daspartículas na placa .

"O movimento do enxame departículas ésemelhante aos fena´menos naturais em que os materiais naturais são moldados pela força do vento e da a¡gua. O manãtodo deve funcionar em escalas menores e maiores e pode ter muitas aplicações futuras onde o uso de ma£os ou ferramentas édifa­cil ", diz o candidato ao doutorado Artur Kopitca.

Normalmente, a fabricação de um produto com um formato especa­fico requer um molde ou um par de ma£os habilidosas. Os pesquisadores acreditam que seu manãtodo inspirado na natureza poderia ser usado para classificar células em pesquisas médicas e em biociências ou como um manãtodo de produção industrial.

Uma questãochave que permanece em aberto, no entanto, équantaspartículas podem ser controladas e como o processo pode ser integrado a outros sistemas que tem propriedades dina¢micas semelhantes, como fluxos turbulentos.

O grupo de pesquisa do professor Zhou estudou anteriormente as propriedades das placas vibrata³rias e como elas podem ser usadas para guiar aspartículas ao longo de uma rota especa­fica ou em direção a um destino final. a‰ a primeira vez que tentam criar formas imitando fena´menos naturais .

 

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