El avance, publicado en la revista Nature Communications, revela nuevas formas de reproducir la materia viva a escala celular.

« Los organismos vivos están hechos de materiales que bombean energía de forma activa a través de sus moléculas, lo que produce una serie de movimientos a una escala celular más grande », explica Matan Yah Ben Zion, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la Universidad de Nueva York en el momento del trabajo. y uno de los autores del artículo. « Al diseñar máquinas a escala celular desde cero, nuestro trabajo puede ofrecer nuevos conocimientos sobre la complejidad del mundo natural ».

La investigación se centra en los flujos de vórtices, que aparecen tanto en sistemas biológicos como meteorológicos, como algas o huracanes. Específicamente, las partículas adoptan un movimiento orbital en el flujo generado por su propia rotación, lo que da como resultado una variedad de interacciones complejas.

Para comprender mejor esta dinámica, los autores del artículo, que también incluían a Alvin Modin, un estudiante universitario de la NYU en el momento del estudio y ahora estudiante de doctorado en la Universidad Johns Hopkins, y Paul Chaikin, un profesor de física de la NYU, buscaron replicarlas en su nivel más básico. Para hacerlo, crearon diminutos microrrotores, aproximadamente 1/10 del ancho de un cabello humano, para mover micropartículas usando un rayo láser (Chaikin y sus colegas idearon este proceso en un trabajo anterior).

Los investigadores encontraron que las partículas giratorias se afectan mutuamente en el movimiento orbital, con sorprendentes similitudes con la dinámica observada por otros científicos en las algas « danzantes », agrupaciones de algas que se mueven en concierto entre sí.

Además, el equipo de la Universidad de Nueva York descubrió que los giros de las partículas se corresponden con la órbita de las partículas.

« Los giros de las partículas sintéticas se alternan de la misma manera que se observa en las algas, en contraste con el trabajo anterior con microrrotores artificiales », explica Ben Zion, ahora investigador en la Universidad de Tel Aviv. « Entonces pudimos reproducir sintéticamente, y en la escala de micras, un efecto que se ve en los sistemas vivos ».

« En conjunto, estos hallazgos sugieren que la danza de las algas se puede reproducir en un sistema sintético, lo que establece mejor nuestra comprensión de la materia viva », agrega.

La investigación fue apoyada por subvenciones del Departamento de Energía (DE-SC0007991, SC0020976).