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
Vista Aérea do Observatório do Paranal

O Observatório do Paranal, no deserto do Atacama no Chile, que faz parte do Observatório Europeu do Sul (ESO), vai receber em 2025

Nuno Gonçalves e Inês Leite posam com os prémios junto aos restantes investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA)

Nuno Gonçalves e Inês Leite, estudantes de CIÊNCIAS, foram premiados na SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, a maior conferência internacional sobre instrumentação para a Astronomia.

Ranking de Leiden: Há três áreas de investigação de CIÊNCIAS em que a ULisboa é líder nacional

A Universidade de Lisboa (ULisboa) está em primeiro lugar a nível nacional em três áreas de produção científica de CIÊNCIAS no reputado CWTS Leiden Ranking: Ciências da Vida e da Terra, Matemáti

Banner Curso PRODIGI

A partir de 2025 a Universidade de Lisboa em parceria com o Instituto Politécnico de Lisboa, vai disponibilizar uma nova formação online em competências digitais.

 

Inês Fragata, Margarida Matos, Sara Magalhães e Cristina Máguas.

CIÊNCIAS inaugura hoje oficialmente a infraestrutura laboratorial de investigação - Unidade de Evolução Experimental.

Imagem alusiva ao Deep Tech Talent Initiative (DTTI), um programa do European Institute of Innovation and Technology (EIT)

O Mestrado em Bioestatística de CIÊNCIAS foi acreditado pela Deep Tech Talent Initiative (DTTI), um programa do European Institute of Innovation and Technology (EIT).

Dois professores de CIÊNCIAS eleitos sócios da Academia das Ciências de Lisboa

Pedro Miguel Duarte e Luís Eduardo Neves Gouveia, professores de CIÊNCIAS, foram eleitos sócios da Academia das Ciências de Lisboa.

O Centro de Congressos da Alfândega do Porto é o palco da edição de 2024 do Encontro Ciência.

Luís Carriço (Diretor de CIÊNCIAS) e Carlos Martins (Presidente da EPAL) junto a um dos novos bebedouros.

A Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa aderiu ao desafio da EPAL - Empresa Portuguesa das Águas Livres de consumir Água da Torneira nas suas áreas comuns, representando mais um compromisso com o Ambiente e com

 Rodrigo Freitas, Francisco Graça e Diogo Ávila no Pódio dos 3000 metros obstáculos no Campeonato Nacional Universitário de Pista ao Ar Livre

Rodrigo Freitas, estudante de CIÊNCIAS, sagrou-se bicampeão no Campeonato Nacional Universitário (CNU) de Atletismo Pista Ar Livre.

Desde ontem que CIÊNCIAS dispõe de um novo espaço: o Lounge C7!

Carolina Margarido, Catarina Lima e Raquel Costa seguram o prémio de primeiro lugar na segunda fase do Future Innovators Program da Unicorn Factory Lisboa

Carolina Margarido, Catarina Lima e Raquel Costa venceram a segunda fase do Future Innovators Program da Unicorn Factory Lisboa

A cientista Ana Russo, investigadora do Instituto Dom Luiz (IDL), visitou duas escolas básicas do concelho de Sintra no dia 23 de abril para rea

Branca Edmée Marques, cientista alumna de CIÊNCIAS

Branca Edmée Marques, alumna de CIÊNCIAS, será homenageada no dia 20 de junho pelos Museus da Universidade de Lisboa

Vanessa Fonseca, Catarina Frazão Santos, Rita Cardoso, Cláudio Gomes, Ana Duarte Rodrigues e Paulo J. Costa posam com os prémios para uma foto numas escadas

A faculdade conseguiu obter o segundo lugar entre as Escolas da Universidade de Lisboa mais galardoadas.

Margarida Fortes, docente do Departamento de Biologia Vegetal de CIÊNCIAS dá uma aula em frente a um quadro com uma projeção imagética

Margarida Fortes, professora de CIÊNCIAS, visitou a Escola Secundária de Carcavelos para dar uma aula acerca da edição genética.

Um grupo de membros de Instituições do Ensino Superior, onde se inclui CIÊNCIAS, está reunido em frente a um jardim, em visita à Siemens

 A iniciativa teve como objetivo aproximar a academia do tecido empresarial.

Nuno Gonçalves alcança o segundo lugar na competição 3MT ULisboa.

Nuno Gonçalves foi distinguido com o segundo lugar, na final da competição ‘Três Minutos de Tese – 3MT ULisboa’, que se realizou esta quint

Inês Ventura

Inês Ventura, a desenvolver o seu doutoramento no Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE) e no Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (

Universidade de Lisboa

A Universidade de Lisboa alcança a 260ª posição no QS World University Rankings (SUR) 2025, tornando-se na universidade portuguesa mais bem classificada neste ranking.

Signatários do acordo

Dia 5 de junho foi assinado o acordo para a construção do espectrógrafo ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph – Espectrógrafo Echelle de alta dispersão do Armazones), entre o Observatório Europeu do Sul (

 Luís Carriço, Diretor de CIÊNCIAS, e David Gonçalves, Dean do Instituto da Ciência e do Ambiente da Universidade de São José (USJ) assinam acordo sentados a uma mesa

CIÊNCIAS assinou no dia 5 de junho um acordo de cooperação com o Instituto da Ciência e do Ambiente da Universidade de São José (USJ)

Páginas