Imagínese levantar repetidamente 165 veces su peso sin sudar, una hazaña normalmente reservada para héroes como Spider-Man.

Los ingenieros de la Universidad de Rutgers-New Brunswick han descubierto una forma económica de hacer un dispositivo de tamaño nanométrico que pueda coincidir con el amigable Avenger del vecindario, en una escala mucho menor. Su creación pesa 1,6 miligramos (aproximadamente cinco semillas de amapola) y puede levantar 265 miligramos (el peso de aproximadamente 825 semillas de amapola) cientos de veces seguidas.

Su fuerza proviene de un proceso de inserción y eliminación de iones entre láminas muy delgadas de disulfuro de molibdeno (MoS2), un compuesto mineral cristalino inorgánico. Es un nuevo tipo de actuador:dispositivos que funcionan como músculos y convierten la energía eléctrica en energía mecánica.

El descubrimiento de Rutgers, elegantemente llamado "dispositivo de actuación biomorfo conectado en serie invertida (ISC)", se describe en un estudio publicado en línea hoy en la revista. Naturaleza .

"Descubrimos que al aplicar una pequeña cantidad de voltaje, el dispositivo puede levantar algo que es mucho más pesado que él mismo, "dijo Manish Chhowalla, profesor y catedrático asociado del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Facultad de Ingeniería. "Este es un hallazgo importante en el campo de los actuadores electroquímicos. El simple reacondicionamiento de láminas atómicamente delgadas de MoS2 metálico conduce a actuadores que pueden soportar tensiones y tensiones comparables o mayores que otros materiales de actuadores".

Los actuadores se utilizan en una amplia variedad de sistemas electromecánicos y en robótica. Tienen aplicaciones como catéteres orientables, alas de aviones que se adaptan a las condiciones cambiantes y turbinas eólicas que reducen la resistencia, las notas del estudio.

El descubrimiento en la Universidad de Rutgers-New Brunswick fue realizado por Muharrem Acerce, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el grupo de Chhowalla, con la ayuda de E. Koray Akdo? an, profesor asistente de docencia en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, dijo Chhowalla, autor principal del estudio.

El disulfuro de molibdeno, un mineral natural, se usa comúnmente como lubricante de estado sólido en motores, según Chhowalla, quien también dirige el Instituto Rutgers de Materiales Avanzados, Dispositivos y Nanotecnología. Es un material en capas como el grafito, con una fuerte unión química dentro de las capas delgadas, pero una unión débil entre las capas. Por lo tanto, Las capas individuales de MoS2 se pueden separar fácilmente en láminas delgadas individuales mediante la química.

Las láminas extremadamente delgadas, también llamadas nanohojas, permanecen suspendidos en disolventes como el agua. Las nanohojas se pueden ensamblar en pilas colocando la solución sobre un material flexible y dejando que el solvente se evapore. Las hojas apiladas se pueden usar como electrodos, similares a los de las baterías, con alta conductividad eléctrica para insertar y eliminar iones. Insertar y eliminar iones conduce a la expansión y contracción de nanohojas, resultando en fuerza en la superficie. Esta fuerza desencadena el movimiento, o actuación, del material flexible.

Chhowalla y los miembros de su grupo encontraron que su dispositivo electroquímico basado en MoS2 tiene propiedades mecánicas como estrés, La tensión y la capacidad de trabajo que son extraordinarias considerando que los electrodos se hacen simplemente apilando nanohojas que interactúan débilmente.

"El siguiente paso es escalar e intentar hacer actuadores que puedan mover cosas más grandes, "Dijo Chhowalla.