Los científicos han buscado durante mucho tiempo inventar materiales que puedan responder al mundo externo de manera predecible, formas de autorregulación. Ahora, nueva investigación realizada en la Universidad de Massachusetts Amherst y que aparece en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias nos acerca un paso más a ese objetivo. Por su inspiración, los científicos miraron a la naturaleza.

Lampreas nadando, caballos caminando, e insectos que vuelan:cada uno de estos comportamientos es posible gracias a una red de osciladores, mecanismos que producen un movimiento repetitivo, como mover una cola, dando un paso, o batir un ala. Y lo que es más, estos osciladores naturales pueden responder a su entorno de formas predecibles. En respuesta a diferentes señales, pueden cambiar rápidamente de velocidad, cambiar entre diferentes modos, o dejar de cambiar por completo. "La pregunta, "dice Hyunki Kim, el coautor principal del artículo, junto con Subramanian Sundaram de la Universidad de Boston, recientemente recibió un doctorado en ciencia e ingeniería de polímeros de UMass Amherst, "¿Podemos fabricar materiales blandos? como los plásticos, polímeros, y estructuras nanocompuestas, que puede responder de la misma manera? "La respuesta, como documenta el equipo, es un sí definitivo.

Una de las dificultades clave que resolvió el equipo fue lograr que una serie de osciladores funcionaran al unísono. un requisito previo para la coordinación, movimiento predecible. "Hemos desarrollado una nueva plataforma donde podemos controlar con notable precisión el acoplamiento de osciladores, "dice Ryan Hayward, James y Catherine Patten, catedráticos de ingeniería química y biológica en la Universidad de Colorado Boulder, y uno de los coautores del artículo. Esa plataforma se basa en otra fuerza natural, conocido como el efecto Marangoni, que es un fenómeno que describe el movimiento de sólidos a lo largo de la interfaz entre dos fluidos impulsado por cambios en la tensión superficial. Un clásico, Un ejemplo real del efecto Marangoni ocurre cada vez que lava los platos. Cuando echas jabón para platos en una olla llena de agua sobre cuya superficie se esparcen uniformemente las migas de tu cena, puedes ver cómo las migas se escapan a los bordes de la olla una vez que el jabón llega al agua. Esto se debe a que el jabón cambia la tensión superficial del agua, y las migajas se retiran de las zonas bajas, tensión superficial jabonosa, hacia los bordes de la sartén donde la tensión superficial permanece alta.

"Todo se reduce a comprender el papel de las interfaces y el profundo impacto de combinar materiales poliméricos y metálicos en estructuras compuestas, "dice Todd Emrick, coautor y profesor de ciencia e ingeniería de polímeros en la UMass. En lugar de agua con jabón y sartenes, el equipo utilizó discos de nanocompuestos de hidrogel hechos de geles de polímero y nanopartículas de oro, que eran sensibles a los cambios de luz y temperatura. El resultado fue que el equipo pudo diseñar una gama diversa de osciladores que podían moverse al unísono entre sí y responder de manera predecible a los cambios de luz y temperatura. "Ahora podemos diseñar un comportamiento acoplado complejo que responda a estímulos externos, "dice Kim.