Investigadores entrenan plástico para caminar bajo luz

Los investigadores en Finlandia están trabajando actualmente en el desarrollo y “entrenamiento” de piezas de plástico para ser comandadas por la luz. Esta es la primera vez que un actuador sintético, en este caso termoplástico, es capaz de “aprender” a realizar una nueva acción, en este caso caminar, basándose en sus experiencias pasadas y no en la programación informática.

Los plásticos en este proyecto están hechos de una red de polímero de cristal líquido termorresponsivo y una capa de tinte. Son actuadores suaves que pueden convertir la energía en movimiento mecánico. El actuador inicialmente solo podía responder al calor, pero eso está cambiando ya que la luz puede asociarse con el calor. Debido a esto, el plástico puede responder a la luz. El actuador es algo flexible y se dobla de manera similar a como un humano dobla su dedo índice. Cuando el actuador tiene luz proyectada sobre él y, por lo tanto, se calienta, “camina” de manera similar a una oruga, y se mueve a una velocidad de 1 mm/s, o al mismo ritmo que una babosa.

Arri Priimägi es autor senior de la Universidad de Tampere.

“Nuestra investigación esencialmente plantea la pregunta de si un material inanimado puede aprender de alguna manera en un sentido muy simplista”, dice. “Mi colega, el profesor Olli Ikkala de la Universidad Aalto, planteó la pregunta: ¿Pueden aprender los materiales, y qué significa si los materiales aprenden? Luego nos unimos en esta investigación para crear robots que de alguna manera aprendan nuevos trucos”.

Otros miembros del equipo de investigación incluyen a los investigadores postdoctorales Hao Zeng, de la Universidad de Tampere, y Hang Zhang, de la Universidad Aalto.

También hay un proceso de acondicionamiento que asocia la luz con el calor, y consiste en permitir que el tinte en la superficie se difunda a lo largo del actuador, lo que lo vuelve azul. La absorción general de luz aumenta, y el efecto fototérmico también aumenta. La temperatura del actuador también aumenta, y se dobla al ser irradiado.

Según Priimägi, el equipo se inspiró en otro experimento bien conocido.

“Este estudio que realizamos se inspiró en el experimento del perro de Pavlov”, dice Priimägi.

En ese famoso experimento, un perro salivaba en respuesta a ver comida, y Pavlov luego sonaba una campana antes de darle comida al perro. Esto se repitió varias veces, y el perro eventualmente asoció la comida con la campana y comenzó a salivar cuando escuchaba la campana.

“Si piensas en nuestro sistema, el calor corresponde a la comida, y la luz correspondería a la campana en el experimento de Pavlov”.

“Muchos dirán que estamos llevando esta analogía demasiado lejos”, dice Priimägi. “En algún sentido, esas personas tienen razón porque, en comparación con los sistemas biológicos, el material que estudiamos es muy simple y limitado. Pero bajo las circunstancias adecuadas, la analogía se mantiene”.

El equipo ahora aumentará la complejidad y controlabilidad de los sistemas, lo que ayudará a encontrar ciertos límites de las analogías que se pueden dibujar con los sistemas biológicos.

“Apuntamos a hacer preguntas que quizás nos permitan ver los materiales inanimados desde una nueva perspectiva”.

Los sistemas pueden hacer más que solo caminar. Pueden “reconocer” y responder a diferentes longitudes de onda de luz que corresponden al recubrimiento de su tinte. Debido a esto, el material se convierte en un robot microsuave tunable que es capaz de ser controlado de forma remota, lo que es extremadamente útil para aplicaciones biomédicas.

“Creo que hay muchos aspectos interesantes allí. Estas redes de cristal líquido controladas de forma remota se comportan como pequeños músculos artificiales”, dice Priimägi. “Espero y creo que hay muchas formas en que pueden beneficiar al campo biomédico, entre otros campos como la fotónica, en el futuro”.