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Robot. EP

Pequeños cristales de tamaño micrométrico, apenas visibles para el ojo humano, pueden desplazarse como un gusano a través del objetivo de un microscopio, con cambios alternativos de temperatura.

Otros cristales son capaces de diferentes modos de locomoción, como rodar, voltear, doblarse, retorcerse y saltar. En el futuro, estos cristales en movimiento pueden abrir las puertas al desarrollo de robots basados en cristales.

Los investigadores, dirigidos por Hideko Koshima en la Universidad de Waseda en Tokio, Japón, han publicado un artículo sobre estos cristales animados en una edición reciente de Nature Communications.

"Creemos que este hallazgo abre las puertas a un nuevo campo de la robótica basada en cristal", dijo Koshima a Phys.org.

"Actualmente, los robots hechos de metales son rígidos y pesados, lo que los hace inadecuados para la interacción diaria con los humanos. Nuestro objetivo es crear robots blandos simbióticos usando cristales mecánicos".

En su trabajo, los investigadores investigaron cristales asimétricos derivados del azobenceno quiral. En experimentos, mostraron que exponer los cristales a temperaturas alternas frías y calientes (cambiando entre 120 ° y 160 ° C en el transcurso de aproximadamente 2 minutos) causa cambios en las formas de los cristales.

Dependiendo de sus dimensiones, algunos de los cristales se doblan y enderezan repetidamente. En ciclos repetidos de calentamiento y enfriamiento, estos cambios de forma se traducen en el movimiento mecánico de desplazarse como un gusano.

Los cristales con otras dimensiones exhiben flexión y volteos bajo cambios de temperatura.

En experimentos, los repetidos ciclos de calentamiento y enfriamiento hicieron que estos cristales rodaran rápidamente a través de una superficie, alcanzando velocidades de 16 mm / segundo. Esto fue aproximadamente 20.000 veces más rápido que los cristales andantes, que se arrastraron a solo 3 mm / hora.

Como explican los investigadores, las formas asimétricas de los cristales son la fuerza impulsora de ambos tipos de locomoción. En particular, los cristales que caminan tienen un gradiente de espesor mientras que los cristales que ruedan tienen un gradiente de ancho.

Ambas variedades de cristal experimentan una transición de fase a una temperatura crítica, y debido a la asimetría, esto produce un cambio de forma que es más pronunciado en un extremo del cristal que en el otro.

Junto con investigaciones anteriores que han demostrado el movimiento de los cristales en otros tipos de cristales, los nuevos resultados sugieren que los cristales parecen ser candidatos prometedores para la robótica.

En general, los materiales que responden a estímulos externos, como los cambios de temperatura, tienen aplicaciones potenciales como sensores, interruptores y en una amplia variedad de otras áreas.