Investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts han desarrollado compuestos elastoméricos magnéticos que se mueven de diferentes maneras cuando se exponen a la luz. planteando la posibilidad de que estos materiales puedan permitir una amplia gama de productos que realizan movimientos simples a complejos, desde pequeños motores y válvulas hasta paneles solares que se inclinan hacia la luz del sol. La investigación se describe en un artículo publicado hoy en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

En biología, Hay muchos ejemplos en los que la luz induce movimiento o cambio; piense en flores y hojas que se vuelven hacia la luz del sol. Los materiales activados por luz creados en este estudio se basan en el principio de la temperatura de Curie, la temperatura por encima de la cual ciertos materiales cambiarán sus propiedades magnéticas. Al calentar y enfriar un material magnético, uno puede apagar y encender su magnetismo. Los biopolímeros y elastómeros dopados con CrO2 ferromagnético se calentarán cuando se expongan al láser o la luz solar. perdiendo temporalmente sus propiedades magnéticas hasta que se enfríen nuevamente. Los movimientos básicos del material, en forma de películas, esponjas e hidrogeles, son inducidos por electroimanes o permanentes cercanos y pueden exhibirse como flexión, retortijón, y expansión.

"Podríamos combinar estos movimientos simples en movimientos más complejos, como gatear, caminando, o nadar, "dijo Fiorenzo Omenetto, Doctor., autor correspondiente del estudio y profesor Frank C. Doble de Ingeniería en la Escuela de Ingeniería de Tufts. "Y estos movimientos se pueden activar y controlar de forma inalámbrica, usando la luz ".

El equipo de Omenetto demostró algunos de estos movimientos complejos mediante la construcción de pinzas blandas que capturan y sueltan objetos en respuesta a la iluminación de la luz. "Una de las ventajas de estos materiales es que podemos activar selectivamente partes de una estructura y controlarlas usando luz localizada o enfocada, "dijo Meng Li, el primer autor del artículo, "Y a diferencia de otros materiales activados por luz basados ​​en cristales líquidos, estos materiales se pueden modelar para moverse hacia, o lejos de la dirección de la luz. Todas estas características se suman a la capacidad de hacer objetos grandes y pequeños con complejos, movimientos coordinados ".

Para demostrar esta versatilidad, los investigadores construyeron un simple "motor Curie". Se formó un anillo con una película accionada por luz y se montó en un poste de aguja. Colocado cerca de un imán permanente, cuando un láser se enfoca en un punto fijo en el anillo, localmente desmagnetiza esa parte del anillo, creando una fuerza neta desequilibrada que hace que el anillo gire. A medida que gira, el punto desmagnetizado recupera su magnetización y se ilumina y desmagnetiza un nuevo punto, haciendo que el motor gire continuamente.

Los materiales utilizados para crear los materiales activados por luz incluyen polidimetilsoloxano (PDMS), que es un elastómero transparente ampliamente utilizado a menudo conformado en películas flexibles, y fibroína de seda, que es un material biocompatible versátil con excelentes propiedades ópticas que se puede moldear en una amplia gama de formas, desde películas hasta geles, hilos, bloques y esponjas.

"Con patrones de material adicionales, patrón de luz y control de campo magnético, teóricamente podríamos lograr movimientos aún más complicados y afinados, como plegar y desplegar, conmutación de válvula de microfluidos, motores de tamaño micro y nano y más, "dijo Omenetto.