Al incrustar láminas a base de titanio en agua, un grupo dirigido por científicos del Centro RIKEN de Ciencias de la Materia Emergente ha creado un material utilizando materiales inorgánicos que se pueden convertir de un gel duro a materia blanda mediante cambios de temperatura.

La ciencia ficción a menudo presenta formas de vida inorgánicas, Pero en la realidad, Los organismos y dispositivos que responden a estímulos como los cambios de temperatura casi siempre se basan en materiales orgánicos. y por lo tanto, la investigación en el área de "materiales adaptativos" se ha centrado casi exclusivamente en sustancias orgánicas. Sin embargo, Existen ventajas en el uso de materiales inorgánicos como metales, incluyendo propiedades mecánicas potencialmente mejores.

Considerando esto, el grupo liderado por RIKEN decidió intentar recrear el comportamiento mostrado por los hidrogeles orgánicos, pero utilizando materiales inorgánicos. La inspiración para el material proviene de una criatura acuática llamada pepino de mar. Los pepinos de mar son animales fascinantes, relacionados con las estrellas de mar (¡pero no con los pepinos!), que tienen la capacidad de transformar su piel de una capa dura a una especie de gelatina, permitiéndoles arrojar sus órganos internos, que eventualmente vuelven a crecer, para escapar de los depredadores. En el caso de los pepinos de mar, Las sustancias químicas liberadas por sus sistemas nerviosos desencadenan el cambio en la configuración de un andamio proteico. creando el cambio.

Para hacerlo, los investigadores experimentaron con la disposición de nanohojas (láminas delgadas de óxido de titanio en este caso) en agua, con las nanoláminas que constituyen el 14 por ciento y el agua el 86 por ciento del material en peso.

Según Koki Sano de RIKEN CEMS, el primer autor del artículo, "La clave para determinar si un material es un hidrogel blando o un gel más duro se basa en el equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión entre las nanohojas. Si las fuerzas de repulsión dominan, es mas suave, pero si los atractivos son fuertes, las hojas se bloquean en una red tridimensional, y puede reorganizarse en un gel más duro. Al utilizar una repulsión electrostática finamente ajustada, intentamos hacer un gel cuyas propiedades cambiaran dependiendo de la temperatura ".

El grupo finalmente tuvo éxito en hacer esto, encontrando que el material cambió de un estado dominado por la repulsión más suave a un estado dominado por la atracción más dura a una temperatura de alrededor de 55 grados centígrados. También encontraron que podían repetir el proceso repetidamente sin un deterioro significativo. "¿Qué fue fascinante, " él continúa, "es que este proceso de transición se completa en solo dos segundos a pesar de que requiere una gran reordenación estructural. Esta transición va acompañada de un cambio de 23 veces en la elasticidad mecánica del gel, recuerda a los pepinos de mar ".

Para que el material sea más útil, luego lo doparon con nanopartículas de oro que podrían convertir la luz en calor, permitiéndoles hacer brillar la luz láser sobre el material para calentarlo y cambiar la estructura.

Según Yasuhiro Ishida de RIKEN CEMS, uno de los autores correspondientes del artículo, "Este es un trabajo realmente emocionante, ya que abre en gran medida el alcance de la sustancia que se puede utilizar en materiales adaptativos de próxima generación, e incluso puede permitirnos crear una forma de vida inorgánica ".