Movimento de partículas ativas em meios desordenados

Entrevista com Cristóvão Dias e Nuno Araújo

Investigadores da Ciências ULisboa e das universidades de College of London e de Gothenburg publicam na Nature Communications

Movimento de partículas ativas em meios desordenados

Investigadores descobrem um mecanismo de coordenação de partículas ativas para a formação de grupos que resulta da comunicação efetiva através de alterações do meio onde se movem

CD e NA

Sabia que quando um conjunto de robots ou bactérias se move num espaço onde há vários objetos livres, esses robots ou bactérias desviam esses objetos para poderem passar? Um grupo de investigadores da Ciências ULisboa e das universidades de College of London (Reino Unido) e de Gothenburg (Suécia) conseguiu mostrar que o rasto deixado por esse movimento contribui para a formação de grupos, funcionando como um mecanismo efetivo de comunicação entre eles.

Cristóvão Dias
Cristóvão Dias
Imagem cedida por CD

Nuno Araújo
Nuno Araújo
Imagem cedida por NA

Os resultados desta investigação encontram-se no artigo “Environmental memory boosts group formation of clueless individuals”, publicado na Nature Communications, a 13 de novembro passado. O primeiro autor é Cristóvão Dias, investigador no Departamento de Física (DF) e no Centro de Física Teórica e Computacional (CFTC) da Ciências ULisboa. Manish Trivedi, Giovanni Volpe, Nuno Araújo e Giorgio Volpe também assinam o artigo, que foi escolhido como highlight pelos editores da revista.

Na entrevista que se segue com os cientistas Cristóvão Dias e Nuno Araújo fica a saber como é que surgiu esta colaboração, a importância destes avanços científicos e os próximos passos da equipa.

A compreensão dos mecanismos de coordenação em sistemas descentralizados tem potencial para impactar positivamente diversos campos do conhecimento, desde a Biologia à Robótica.

Nuno Araújo, professor no DF Ciências ULisboa e coordenador do CFTC, desenvolve investigação na área de Soft Matter Physics, com especial interesse por Física de Sistemas Fora de Equilíbrio. A investigação de Cristóvão Dias tem sido focada no estudo de fenómenos fora do equilíbrio, indo desde a formação de géis até à separação de fases em sistemas ativos.

Como surgiu a oportunidade de desenvolverem este trabalho?

Nuno Araújo (NA) - Ao longo dos últimos anos, no contexto de uma rede doutoral financiada pela Comissão Europeia, temos vindo a colaborar com estes dois grupos, um da Universidade de College of London e da Universidade de Gothenburg, no estudo do movimento de partículas ativas (por exemplo, bactérias, micro robots, etc.) em meios desordenados. Observando a forma como eles interagem com o meio envolvente, alterando-o, e como isso impacta no movimento das próprias partículas, identificamos um comportamento não trivial que levava a formação de grupos e desenvolvemos métodos para melhor perceber quais os mecanismos envolvidos.

Em que consiste este estudo?

Cristóvão Dias (CD) - Este estudo aborda um sistema composto por partículas coloidais do tipo Janus que, tal como o deus grego Janus têm duas “faces” diferentes. No nosso caso, tratam-se de partículas esféricas em que, um dos hemisférios está coberto por grafite, conferindo-lhes propulsão numa direção específica, comportando-se como um robot à microescala. O nosso foco é compreender como essas partículas ativas, que agem como agentes autónomos, interagem com o meio envolvente, alterando-o, e como a memória dessas alterações facilita a coordenação, culminando na formação de grupos.

Quais são os principais resultados alcançados?

CD - Quando uma partícula ativa se move num meio com objetos móveis, colide com eles, acabando por desviá-los. Isso leva à formação de canais que podem ser usados por outras partículas ativas. Combinando métodos experimentais e computacionais, o que conseguimos mostrar é que a formação desses canais, promove um maior encontro entre as partículas ativas e consequentemente a formação de grupos. Assim, apesar das espécies envolvidas não serem capazes de comunicar diretamente, emerge uma capacidade de coordenar a sua ação e formam grupos de forma eficiente.

Qual a importância deste trabalho para a sociedade e para a ciência?

NA - Este trabalho é de relevância, pois abre caminho para a introdução de métodos que permitem a exploração de meios complexos por parte de sistemas ativos desprovidos de raciocínio. O conhecimento produzido contribui para o avanço do conhecimento científico, mas também tem implicações práticas, oferecendo abordagens inovadoras para o desenvolvimento de sistemas autónomos capazes de operar eficientemente em meios desafiadores. Essa compreensão aprofundada dos mecanismos de coordenação em sistemas descentralizados tem potencial para impactar positivamente diversos campos do conhecimento, desde a Biologia à Robótica, ajudando a perceber como é que a natureza desenvolveu mecanismos eficientes de coordenação e ajudando a implementar sistemas autónomos com o mínimo de complexidade das unidades individuais.

Quais são os próximos passos desta equipa?

NA - Os próximos passos envolvem aprofundar a nossa compreensão deste mecanismo de coordenação, explorando as implicações num contexto mais geral. Pretendemos aplicar esses conhecimentos para melhorar a eficiência e adaptabilidade de sistemas descentralizados a diferentes escalas de comprimento e de tempo.

Querem deixar alguma mensagem?

CD - Este trabalho destaca a importância de explorar e compreender as interações complexas entre sistemas ativos e o meio que os rodeia e aproveitar esses princípios para aprimorar a eficiência e a adaptabilidade de sistemas autónomos em diversas áreas.

Ana Subtil Simões, Gabinete de Jornalismo da DCI Ciências ULisboa
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt

Esta é já a 3ª edição que a ULisboa promove e Ciências esteve envolvida desde o início, com estudantes finalistas e premiados em todas as edições.

Atividades do Dia Aberto

A 24.ª edição do Dia Aberto juntou mais de 2500 alunos dos ensinos básico e secundário de cerca de 350 escolas de norte a sul do País e dos Açores, no passado dia 7 de maio, sob o mote explora, experimenta e decide. O programa incluiu cerca de 150 atividades, como visitas guiadas, experiências científicas, palestras sobre cursos, conversas com alunos e professores, speed-datings com cientistas e jogos, entre outras iniciativas lúdicas e interativas. Leia os testemunhos de quem participou no evento e consulte a fotogaleria.

Cecília Rodrigues, Luís Carriço, Conceição Freitas e Luis Ferreira

Conceição Freitas, professora da Faculdade, tomou posse como presidente do Conselho Científico (CC) da CIÊNCIAS, no passado dia 7 de maio, na Reitoria da ULisboa. Este é o segundo mandato de Conceição Freitas como presidente do CC.

Jorge Relvas e Rui Agostinho

No Dia de Ciências 2025 a Direção da Faculdade de Ciências homenageou o professor aposentado Rui Agostinho reconhecendo o seu impacto na sociedade 2024. A apresentação da distinção coube a Jorge Relvas, subdiretor da Faculdade. Leia o discurso de agradecimento de Rui Agostinho na notícia.

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A Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (ULisboa) integra o top 10 do estudo “RepScore™ 2025 - Reputação das marcas em Portugal”, na categoria ensino superior, da consultora OnStrategy.

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Ana Cachudo, de 34 anos, natural de Lisboa, é licenciada em Química, pela Faculdade. Este ano letivo, começou a dar aulas de Físico-Química, Física e Química no Colégio Vasco da Gama. Ana Cachudo assistiu à palestra da Faculdade com entusiamo durante o Futura-te, uma atividade do Colégio. Enquanto aluna foi monitora do Dia Aberto. Agora pensa trazer os alunos à Faculdade porque se trata de uma atividade interessante.

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A Faculdade de Ciências comemorou no dia 29 de abril o seu 114.º aniversário com a celebração do Dia de Ciências. A cerimónia decorreu ao longo da tarde e foi marcada pelo reconhecimento da excelência, reflexão sobre os desafios futuros e pela valorização da comunidade de Ciências.

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Cassilda Paz, de 59 anos, natural de Almancil, em Faro, licenciada em Matemática, nesta faculdade, é professora de Matemática na Escola Secundária de Camões, em Lisboa, desde 2013. Antes, esteve 20 anos na Escola Artística António Arroio e um ano na Escola Filipa de Lencastre. A sua profissão ajuda a definir gerações.

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Quatro professoras do Departamento de Informática de CIÊNCIAS assinaram um artigo de opinião para assinalar o Girls in ICT Day.

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A saúde começa no bem-estar — e o bem-estar também passa pela saúde sexual. Foi neste espírito que o projeto Ciências em Harmonia recebeu, na passada terça-feira, 15 de abril de 2025, a sexóloga e comunicadora Tânia Graça, num evento que encheu o Grande Auditório da Faculdade de Ciências.

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Já estão disponíveis os resultados do processo de avaliação das Unidades de I&D 2023/2024 da Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), realizado por painéis de especialistas internacionais independentes. As avaliações, divulgadas no passado dia 15 de abril, revelam que, de um total de 13 Centros de I&D de CIÊNCIAS, 12 foram classificados como Excelente ou Muito Bom.

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O Laboratório Associado ARNET – Aquatic Research NETwork | Rede de Investigação Aquática é uma rede multi-institucional, de dimensão nacional, estabelecida em 11 instituições nacionais e composta por 742 investigadores.

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Maria Helena Garcia dedicou a sua carreira ao estudo de compostos metálicos, como o ruténio para memórias óticas de computadores. A partir de 2004, entrou na área dos metalofármacos destinados a tratar o cancro.

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O maior evento de empregabilidade da Faculdade reuniu mais de 1500 estudantes, recém-graduados dos vários cursos de CIÊNCIAS, que puderam participar em workshops, debates, sessões com alumni, entrevistas, networking sunset e contactar diretamente com as empresas e recrutadores. Nesta edição estiveram presentes cerca de 80 empresas e entidades convidadas. Cerca de 695 estudantes submeteram currículos e participaram em entrevistas de recrutamento. Leia a reportagem e conheça a opinião de quem participou no evento.

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Boas Práticas - A shared learning experience at CIÊNCIAS ULisboa.

No arranque desta Primavera, CIÊNCIAS acolheu a visita exploratória por parte de um grupo de 12 estudantes universitários, pertencentes aos órgãos de Direção das Faculdades e da Universidade de Groningen, nos Países Baixos.

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Novo DataLab powered by Fidelidade reforça inovação e conhecimento nas áreas de Matemática Aplicada, Estatística e Analítica Avançada.

Olimpíadas Regionais de Física

No passado sábado, 29 de março, CIÊNCIAS acolheu as Olimpíadas Regionais de Física, um evento organizado pela Sociedade Portuguesa de Física que reuniu mais de 200 alunos do ensino básico e secundário de diversas escolas, acompanhados por mais de 80 professores. Durante a manhã, os participantes enfrentaram desafios teóricos e experimentais, pondo à prova os seus conhecimentos e criatividade na resolução de problemas científicos. O principal objetivo da competição foi estimular o interesse dos jovens pela Física e promover o pensamento crítico. Enquanto os alunos realizavam as provas, os professores acompanhantes tiveram a oportunidade de assistir a palestras ministradas pelos docentes do Departamento de Física Francisco Lobo e Nuno Matela, que abordaram temas como Ondas Gravitacionais e Imagem Médica.

Futurália

CIÊNCIAS marcou novamente presença na Futurália, a maior feira nacional dedicada à educação, formação e empregabilidade que vai já na 16ª edição. Foram milhares os visitantes, especialmente estudantes, que estiveram entre 26 e 29 de março na FIL – Feira Internacional de Lisboa.

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