Científicos del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente (CEMS) y la Universidad de Tokio han desarrollado una película que se enrolla y se endereza de forma autónoma cuando se expone a pequeños, cambios apenas mensurables en la humedad ambiental. Cuando se irradia con luz ultravioleta, que provoca cambios en la capacidad de la película para absorber y desorber agua, incluso puede "saltar" en el aire.
Según Daigo Miyajima de CEMS, "Nuestro estudio comenzó a partir de un hallazgo fortuito. Cuando colocamos un compuesto llamado carbonato de guanidinio en un horno de alta temperatura, descubrimos que no solo formaba una sustancia en polvo, como es habitual en procesos similares, sino también una película amarillenta que se pegaba a la superficie del sustrato. La película era un polímero de nitrito de carbono compuesto por polímeros apilados de heptazina orientados en paralelo a la superficie del sustrato ".
La sorpresa llegó cuando el equipo comenzó a analizar esta inusual película. Pudieron quitarlo del sustrato sumergiéndolo en agua tibia, y descubrió que era extremadamente ligero a pesar de su dureza. Lo que no pudieron explicar al principio fue que en condiciones ambientales, el material se doblaría repentinamente y luego se enderezaría nuevamente, sin ningún estímulo externo evidente.
El grupo hizo una serie de experimentos para determinar por qué estaba sucediendo esto, y descubrió que la clave era pequeña, cambios esencialmente indetectables en la humedad ambiental. Ellos encontraron, por ejemplo, que mover una gota de agua cerca de la película haría que se enderezara, pero que esto no sucedió cuando se aseguraron de que no hubiera movimiento de aire dentro de la caja. Pesaron la película cuando estaba estirada y enrollada, y encontró una pequeña disminución, de solo 680 nanogramos por 10 milímetros cuadrados, en la configuración enrollada. Llegaron a la conclusión de que estaba desorbiendo agua en una superficie y que los enlaces entre las moléculas de agua y el polímero creaban una tensión mecánica que cambiaba la forma de la película. El cambio ocurrió extremadamente rápido, tomando solo 50 milisegundos cuando la película se expuso a la luz ultravioleta.
El movimiento también fue poderoso. Cuando la película se colocó sobre una superficie plana y se curvó, literalmente podría saltar a una altura de un centímetro, una altura de 10, 000 veces el espesor de la película. También fue duradero:en un experimento irradiaron la película repetidamente con luz ultravioleta, se dobló y enderezó más de 10, 000 veces sin ningún deterioro apreciable.
En un experimento final, los investigadores cubrieron la mitad de la película con oro fino, para detener la absorción y desorción de agua, y luego lo sometió a rizos y alisados repetidos. La película podría caminar sobre una superficie, arrastrándose mientras la mitad de la película se doblaba y se relajaba.
Según Takuzo Aida, líder del Grupo de Investigación de Funciones Emergentes de Materia Blanda en CEMS y profesor en la Universidad de Tokio, "De la misma forma que un reloj mecánico aprovecha los movimientos naturales de la muñeca para ganar energía, esta película toma pequeñas fluctuaciones en la humedad ambiental y las transforma en energía mecánica. Este tipo de dispositivo será útil para crear una sociedad sostenible ".
La investigación fue publicada el 18 de julio en Materiales de la naturaleza .
