Material que se mueve por efecto de la luz

Unos científicos han creado dispositivos activados por la luz capaces de ejecutar movimientos precisos, que son perceptibles a ojo desnudo, y de conformar complejas estructuras tridimensionales sin necesidad de cables u otros materiales para tracción, ni de fuentes de energía incorporadas.

El novedoso diseño combina cristales fotónicos programables con un compuesto elastomérico que puede diseñarse a macroescala y a nanoescala para que reaccione a la iluminación del modo deseado.

Este avance tecnológico es obra del equipo de Fiorenzo Omenetto, de la Universidad Tufts en Estados Unidos.

Esta línea de investigación y desarrollo ofrece nuevas vías para el desarrollo de sistemas inteligentes impulsados por la luz, como por ejemplo células solares de alta eficiencia que sigan automáticamente la dirección y el ángulo de la luz del Sol sin necesidad de motores.

Otras aplicaciones potenciales pueden ser válvulas microfluídicas accionadas por la luz o robots blandos que se desplacen sin más ayuda que la de la luz.

Un “girasol artificial", que se mueve siguiendo a la luz para mantener su posición respecto a ella como hacen los girasoles auténticos, ha permitido demostrar de manera espectacular esta tecnología.

El material fotónico usado en este objeto que imita a un girasol permite que el objeto pueda moverse en respuesta a la luz, siguiendo de cerca el ángulo de máxima exposición. (Foto: Fio Omenetto, Tufts University)

El color es el resultado de la absorción y la reflexión de la luz. Detrás de cada destello de un ala de mariposa iridiscente o de una piedra preciosa de ópalo se esconden complejas interacciones en las que los cristales fotónicos naturales incrustados en el ala o en la piedra absorben luz de frecuencias específicas y reflejan otras. El ángulo en el que la luz se topa con la superficie cristalina puede afectar a las longitudes de onda que se absorben y al calor que se genera a partir de esa energía absorbida.

El material fotónico diseñado por el equipo de Tufts consta de dos capas. Una capa está hecha de un material con un coeficiente negativo de expansión térmica, lo que significa que se contrae cuando se calienta y se expande cuando se enfría. La otra capa, en cambio, está hecha de un material que tiene un alto coeficiente de expansión térmica y que por ello se expande deprisa cuando se calienta. Como resultado, cuando el material compuesto se expone a la luz, la distinta conducta de cada capa hace que el material se doble al expandirse un lado mientras el otro se contrae o se expande más despacio. (Fuente: NCYT de Amazings)