Los físicos de Leiden explotan el autoensamblaje de pequeñas partículas para crear algún día estructuras funcionales como micro-robots de abajo hacia arriba. Ahora dieron un importante paso adelante al realizar de manera experimental juntas en la escala micrométrica. El estudio se publica en Nanoescala diario.

Los robots del tamaño de un micrómetro tienen un gran potencial, por ejemplo, en medicina, ya que pueden administrar medicamentos localmente o realizar una cirugía precisa. Por lo tanto, los científicos están buscando formas de desarrollar robots a esta escala en miniatura. Sin embargo, al fabricar versiones cada vez más pequeñas de dispositivos funcionales, uno encuentra rápidamente limitaciones. Por lo tanto, La física de Leiden, Daniela Kraft, trabaja al revés:de abajo hacia arriba en lugar de de arriba hacia abajo. Ella usa partículas de alrededor de un micrómetro, los llamados coloides, como partes. Debido a su pequeño tamaño, los coloides tienen el beneficio adicional de moverse continuamente en direcciones aleatorias, lo que permite que las estructuras se construyan solas.

Articulaciones

Si bien ya es un desafío crear las distintas partes, como cubos, triangulos, y mancuernas, y combínelas de la manera deseada, los objetos resultantes suelen ser rígidos. Si sueña con crear un micro-robot completamente funcional, también necesitas piezas que permitan el movimiento:articulaciones. Ahora por primera vez Kraft y su grupo de investigación han logrado realizar tres tipos diferentes de juntas a microescala:bisagras, deslizadores y rótulas. Publican sus hallazgos en nanoescala.

ADN

Para dar a sus articulaciones la movilidad necesaria, los investigadores conectan los coloides a través de enlazadores de ADN. En lugar de unir los enlazadores a un lugar fijo en el coloide, se mueven libremente por la superficie. Kraft mantiene la densidad relativamente baja en aproximadamente mil enlazadores de ADN por micrómetro cuadrado en la superficie del coloide. Eso es suficiente para incorporar la funcionalidad conjunta, mientras que al mismo tiempo no son demasiados para detener el sistema.

Grados de libertad

En el mundo macroscópico, las articulaciones no solo crean una conexión móvil, también proporcionan funcionalidad al restringir el movimiento en ciertas direcciones. Una bisagra de puerta por ejemplo, solo permite que la puerta gire en una dirección. Para impartir tales grados específicos de libertad y, por lo tanto, funcionalidad a sus articulaciones microscópicas, los físicos aprovecharon el hecho de que los coloides se adhieren más fuerte al máximo contacto. Una esfera conectada a una partícula cúbica solo puede deslizarse a lo largo de su lado, porque el área de contacto disminuirá si gira en la esquina; esto lo convierte en una junta deslizante (Figura 1b). Las esferas conectadas a la cintura de una mancuerna solo pueden orbitar alrededor del centro, ya que sienten el máximo contacto si tocan ambas mitades de la mancuerna (Figura 1c). Esto proporciona una función de bisagra. En tercer lugar, Los coloides esféricos se pueden usar como rótulas porque las partículas adheridas tienen la libertad de moverse en todas las direcciones (Figura 1a). Estos tres tipos de juntas microscópicas transforman estructuras coloidales rígidas en flexibles que forman la base de los futuros micro robots autoconstruidos.