Barreiras de luz controlam fluxo de fluido em três dimensões

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/10/2025

Funcionamento das barreiras optofluídicas configuráveis nos modos de direcionamento, divisão e concentração de partículas. O dispositivo microfluídico pode alternar de um modo para outro (reconfiguração das barreiras) quase instantaneamente.
[Imagem: Falko Schmidt et al. - 10.1038/s41566-025-01731-z]

Controle de fluidos com luz

Uma nova tecnologia fotônica está tornando possível controlar fluidos e partículas em três dimensões por meio de "estradas de calor", geradas unicamente por luz e pelos caminhos onde forem necessárias a cada momento.

O truque consiste em criar barreiras optofluídicas, fronteiras reconfiguráveis em tempo de voo para criar canais virtuais capazes de desviar, aprisionar ou dividir partículas, tudo sem contato e sem a necessidade de estruturas físicas fixas.

Essas barreiras são criadas por gradientes de temperatura induzidos opticamente. Mais especificamente, elas são construídas sob demanda iluminando superfícies revestidas com nanopartículas de ouro, que se aquecem de modo crescente, induzindo esses gradientes de temperatura.

Parece simples, mas há diversos fenômenos físicos em operação, incluindo conversão fototérmica, termo-osmose, termoforese e convecção natural, tudo junto levando à criação de canais virtuais que permitem controlar o fluxo de fluidos.

"Graças à possibilidade de configuração em tempo real, essa tecnologia pode ser ajustada dinamicamente para tarefas como direcionamento ou divisão de partículas, além de simular ambientes biológicos reais," explica o professor Emilio Reina, da Universidade de Málaga, na Espanha.

Além de guiar fluidos, o mecanismo também consegue manipular nanopartículas.
[Imagem: Falko Schmidt et al. - 10.1038/s41566-025-01731-z]

Microlaboratórios

Por ser muito versátil, a tecnologia permite criar múltiplas funções, facilitando o projeto de ferramentas rápidas, precisas e portáteis para - entre muitas outras finalidades - realizar análises clínicas, estudos farmacológicos ou pesquisa básica.

A expectativa é que a nova ferramenta fotônica tenha um impacto direto na biotecnologia e na medicina personalizada. Entre as possibilidades estão novos dispositivos do tipo microfluídico, dispositivos miniaturizados que integram múltiplas funções de um laboratório convencional em um único chip de poucos milímetros, por isso também conhecidos como microlaboratórios.

"Esta pesquisa foi baseada em uma metodologia híbrida que combina experimentação avançada com simulações numéricas de alta-fidelidade. Os modelos computacionais nos permitiram prever o comportamento térmico e fluídico em geometrias complexas, otimizando o planejamento dos experimentos. Por sua vez, os resultados experimentais permitiram a validação e o refinamento dos modelos, em um processo de retroalimentação contínua que foi fundamental para atingir o nível de controle demonstrado," concluiu o professor Reina.

Mais tópicos