Empujar para retorcer: lograr lo imposible en un material creado por el hombre

En un nuevo estudio se ha presentado el diseño de un metamaterial que puede retorcerse a derecha o a izquierda en respuesta a un empujón lineal y firme. Esta respuesta quiral contradice la lógica desde el punto de vista de la mecánica de sólidos ordinaria, en la que esta propiedad simplemente no existe, según explica Corentin Coulais en un estudio de Perspective relacionado, en el que habla acerca de la historia y las futuras implicaciones de este trabajo.

Lograr este paradójico comportamiento mecánico en un metamaterial acerca este campo de la ciencia a la futura creación racional y extendida de materiales artificiales diseñados para cambiar de forma de maneras únicas. El desarrollo de materiales creados por el humano ha abierto las puertas a propiedades que, de otra manera, sería imposible conseguir, como niveles extremos de fuerza, reusabilidad, amortiguación, programabilidad y resistencia, todas ellas propiedades útiles para los campos de la astronomía, la óptica y la fluídica, por nombrar solo algunos.

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Uno de los mayores desafíos en la manipulación de metamateriales ha sido lograr una respuesta mecánica inesperada según los estándares clásicos; por ejemplo, hacer que un sólido se expanda, en lugar de encogerse, cuando es comprimido. En este estudio, mediante la superposición de capas de simulaciones informáticas, microimpresión láser 3D (que permite la fabricación a gran escala) y complejas técnicas de micromecánica experimentales, Tobias Frenzel y sus colegas lograron optimizar, manufacturar y caracterizar metamateriales 3D que se retuercen al comprimirlos.

Inspirados en las propiedades de la luz que permiten el movimiento en forma quiral a partir de una fuerza lineal, Frenzel et al. convirtieron con éxito un movimiento lineal (la acción de empujar) en una rotación (la acción de retorcer) en un material sólido. Dado que anteriormente se habían detectado efectos de tipo similar en huesos, estos metamateriales también podrían aprovecharse en el campo de las prótesis y proporcionar información muy valiosa acerca del funcionamiento de los sólidos biológicos, añade Coulais. (Fuente: AAAS)