Peneliti Melatih Plastik untuk Berjalan di Bawah Cahaya

Peneliti di Finlandia saat ini bekerja pada pengembangan dan “pelatihan” potongan plastik untuk diperintah oleh cahaya. Ini adalah pertama kalinya bahwa aktuator sintetis, dalam hal ini termoplastik, dapat “belajar” melakukan tindakan baru, dalam hal ini berjalan, berdasarkan pengalaman masa lalu dan tidak pemrograman komputer.

Plastik dalam proyek ini terbuat dari jaringan polimer kristal cair termoresponsif dan lapisan cat. Mereka adalah aktuator lunak yang dapat mengubah energi menjadi gerakan mekanis. Aktuator awalnya hanya dapat merespons panas, tetapi itu berubah karena cahaya dapat dikaitkan dengan panas. Karena itu, plastik dapat merespons cahaya. Aktuator sedikit fleksibel dan membengkokkan dirinya dengan cara yang sama seperti jari telunjuk manusia. Ketika aktuator memiliki cahaya yang diproyeksikan ke atasnya dan oleh karena itu menjadi panas, itu “berjalan” secara mirip dengan ulat, dan bergerak dengan kecepatan 1 mm/s, atau kecepatan yang sama dengan keong.

Arri Priimägi adalah penulis senior dari Universitas Tampere.

“Penelitian kami pada dasarnya bertanya apakah bahan tidak hidup dapat belajar dalam arti yang sangat sederhana,” katanya. “Rekan saya, Profesor Olli Ikkala dari Universitas Aalto, mengajukan pertanyaan: Apakah bahan dapat belajar, dan apa artinya jika bahan belajar? Kami kemudian bergabung dalam penelitian ini untuk membuat robot yang dapat belajar trik baru.”

Anggota tim penelitian lainnya termasuk peneliti pasca-doktor Hao Zeng, Universitas Tampere, dan Hang Zhang, Universitas Aalto.

Terdapat juga proses kondisi yang mengasosiasikan cahaya dengan panas, dan melibatkan membiarkan cat pada permukaan menyebar ke seluruh aktuator, yang berubah menjadi biru. Absorpsi cahaya secara keseluruhan meningkat, dan efek fototermal juga meningkat. Suhu aktuator juga meningkat, dan kemudian membengkok ketika terkena radiasi.

Menurut Priimägi, tim tersebut terinspirasi oleh eksperimen lain yang terkenal.

“Studi yang kami lakukan ini terinspirasi oleh eksperimen anjing Pavlov,” kata Priimägi.

Dalam eksperimen terkenal itu, seekor anjing mengeluarkan air liur sebagai respons terhadap melihat makanan, dan Pavlov kemudian membunyikan bel sebelum memberikan makanan kepada anjing. Ini diulangi beberapa kali, dan anjing akhirnya mengasosiasikan makanan dengan bel dan mulai mengeluarkan air liur ketika mendengar bel.

“Jika Anda memikirkan sistem kami, panas sesuai dengan makanan, dan cahaya sesuai dengan bel dalam eksperimen Pavlov.”

“Banyak orang akan mengatakan bahwa kami mendorong analogi ini terlalu jauh,” kata Priimägi. “Dalam beberapa hal, orang-orang itu benar karena dibandingkan dengan sistem biologis, bahan yang kami pelajari sangat sederhana dan terbatas. Tetapi dalam keadaan yang tepat, analogi itu berlaku.”

Tim tersebut sekarang akan meningkatkan kompleksitas dan kontrol sistem, dan ini akan membantu menemukan batas-batas analogi yang dapat ditarik ke sistem biologis.

“Kami bertujuan untuk mengajukan pertanyaan yang mungkin memungkinkan kami untuk melihat bahan tidak hidup dari sudut pandang yang baru.”

Sistem tersebut dapat melakukan lebih dari sekadar berjalan. Mereka dapat “mengenali” dan merespons panjang gelombang cahaya yang sesuai dengan lapisan cat. Karena itu, bahan tersebut menjadi mikro-robot lunak yang dapat disesuaikan dan dapat dikendalikan dari jarak jauh, yang sangat berguna untuk aplikasi biomedis.

“Saya pikir ada banyak aspek keren di sana. Jaringan kristal cair yang dikendalikan dari jarak jauh ini berperilaku seperti otot buatan kecil,” kata Priimägi. “Saya harap dan percaya bahwa ada banyak cara bahwa mereka dapat memberikan manfaat bagi bidang biomedis, di antara bidang lain seperti fotonik, di masa depan.”