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

Conferência por Jorge Carvalho (LNEG) no dia 29 de Novembro, no GeoFCUL

Encontram-se abertos concursos para recrutamento de um posto de trabalho de Professor Auxiliar na área disciplinar de Astronomia e Astrofísica, e de dois postos de trabalho de Professor Auxiliar, na área disciplinar de Engenharia da Energia.

 Projetados com o objectivo de monitorizar as condições do Estado do Tempo, os satélites meteorológicos são atualmente utilizados em muitas outras áreas do estudo da Terra; por exemplo, a partir de medições efetuadas pelo satélit

Camião de longo curso em via rápida

Existe uma enorme vontade de potenciar a economia baseada no conhecimento. O Ecossistema de Transportes ambiciona transformar Portugal num polo de referência, dinamizando projetos em inovação aberta, reconhecendo a oportunidade estratégica que se coloca.

A Unidade de Informática informa que desde hoje, dia 13 de Novembro de 2012 às 9h00, o Portal da FCUL está em IPv6.

Estão a ser enviadas, desde o passado fim de semana (3/11), mensagens de correio eletrónico para alguns utilizadores de contas fc.ul.pt com solicitação de preenchimento de formulários web ou respostas via mail com dados pessoais dos utilizadores.

Devido ao numero excessivo de mensagens falsas que nos últimos tempos têm chegado às caixas de correio dos utilizadores da FCUL, algumas delas dando a entender que são enviadas de endereços internos, fomos obrigados a tomar medidas mais restritivas em relaç

Boletim da Sociedade Portuguesa de Matemática (SPM) integra Portal RCAAP

Alunos brasileiros

A Faculdade de Ciências recebeu cerca de 70 alunos de mobilidade, vindos do Brasil.

Aula aberta - Mestrado em Biologia Molecular e Genética

7 de Novembro, 11:00, sala 2.4.16

 

INFORMAÇÃO

Recent years have witnessed the emergence of new sequencing technologies that are revolutionizing the approach to public health problems.

Na FCUL existe uma unidade curricular designada Projeto Empresarial. Esta “cadeira”, comum ao ISCTE-IUL, prepara os alunos para a realidade empresarial e tecnológica. No total, cerca de 300 alunos já a frequentaram.

Carlos Rafael Mendes

A tese do antigo aluno da FCUL, Carlos Rafael Borges Mendes e recentemente premiada, contou com a orientação conjunta das professoras Vanda Brotas e Virginia M. Tavano.

Web of Science Book Citation Index - Trial para todos os membros b-on

Estão abertas as inscrições para a disciplina que promove o empreendedorismo - Projeto Empresarial. Todos os alunos de mestrado ou nos dois últimos anos de mestrado integrado podem candidatar-se até dia 16 de novembro.

A FCUL, bem como toda a Universidade de Lisboa está sem acesso à Internet desde cerca das 11:45 da manhã.

Professora Olga Pombo, autora do livro "O Círculo dos Saberes"

“Estou convencida que a imagem do círculo constitui um arquétipo, uma determinação conceptual prévia a toda a investigação”, defende Olga Pombo, docente na FCUL e autora do livro “O Círculo dos Saberes”.

Imagem ilustrativa do livro "O Círculo dos Saberes"

“A apresentação do livro seguirá um formato sério e discreto. O professor Shahid Rahman fará uma apresentação e apreciação do livro e eu agradecerei todas as suas palavras, sejam elas elogiosas, sejam críticas", afirma a autora Olga Pombo.

Trial para todos os Membros da b-on.

Pessoas a correr junto ao Marquês de Pombal

A primeira Corrida da Ciência aconteceu o ano passado por ocasião das celebrações dos 100 anos da FCUL. A edição deste ano integra-se na 2.ª Edição do AmbientALL – Universidade em Movimento.

O concurso de programação destina-se a alunos universitários e este ano junta 16 equipas, oriundas de oito instituições universitárias portuguesas. A equipa da FCUL chama-se BigO(1).

Imagem da professora Maria José Boavida

“Colega amiga”, “orientadora empenhada e humanista” e “investigadora solidária”, assim se recorda Maria José Boavida (1948 – 2012).

Desenho do campus da FCUL

As tabelas e notas científicas, assim como as regras elementares de segurança em laboratórios são algumas das mais-valias deste “livro”.

Páginas