Estudo descobre que matéria ativa e fluxos de cisalhamento compartilham comportamentos de afinamento

De acordo com um estudo publicado em Anais da Academia Nacional de Ciênciasuma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Xu Ning da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) descobriu que a matéria ativa e os fluxos de cisalhamento compartilham comportamentos de afinamento semelhantes nas forças de autopropulsão e cisalhamento.

Substâncias ativas podem se mover espontaneamente consumindo sua própria energia ou a energia ambiental, com organismos biológicos sendo representantes típicos. Como substâncias ativas são sistemas de não equilíbrio, um grande número de indivíduos de substâncias ativas reunidos exibirá comportamentos de movimento coletivo muito ricos e peculiares, o que é atualmente um tópico quente em muitas disciplinas relacionadas.

A equipe propôs um novo ponto de vista de que o comportamento do movimento coletivo da matéria ativa era semelhante ao dos sistemas cisalhados. Apesar das diferenças significativas nos métodos de entrada de energia entre a matéria ativa e os sistemas de cisalhamento, a equipe foi uma das primeiras internacionalmente a comparar os dois sistemas, encontrando evidências diretas de potenciais correlações.

A equipe descobriu que as mudanças na viscosidade da matéria ativa com força ativa se assemelhavam àquelas em sistemas cisalhados com tensão de cisalhamento, ambas decorrentes do micromecanismo de quebra de aglomerados de partículas percoladas; e que quanto mais rápido os aglomerados se quebravam, mais drasticamente a viscosidade caía.

Para fluidos newtonianos comuns, a ação de cisalhamento apenas fez com que as moléculas tendessem a se alinhar ao longo da direção do fluxo de cisalhamento, formando aglomerados percolados que permanecem estáveis; assim, a viscosidade permaneceu inalterada pelo estresse de cisalhamento.

Entretanto, a adição de matéria ativa mudou esse cenário. Como a direção da força ativa podia desviar aleatoriamente, ela dotou a matéria ativa com a capacidade de quebrar aglomerados percolantes, levando a uma diminuição na viscosidade da solução.

Este trabalho oferece uma possível explicação para os fenômenos do tipo “superfluido” causados ​​pela E. coli e reforça ainda mais a evidência de possíveis ligações entre matéria ativa e sistemas cisalhados.