Los investigadores han descubierto que los objetos pueden lograr un movimiento dirigido dentro de un cristal líquido cambiando periódicamente sus tamaños, allanando el camino para los avances en la microrrobótica.
Un grupo de investigación del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), dirigido por el profesor Junwoo Jeong del Departamento de Física, descubrió recientemente un principio pionero de movimiento a nivel microscópico. Sus hallazgos revelan que los objetos pueden lograr un movimiento dirigido simplemente cambiando periódicamente sus tamaños dentro de un medio cristalino líquido. Este descubrimiento innovador tiene un gran potencial para muchas áreas de investigación y podría conducir al desarrollo de robots en miniatura en el futuro.
En su investigación, el equipo observó que las burbujas de aire dentro de un cristal líquido pueden moverse en una dirección cambiando periódicamente su tamaño, en contraste con el crecimiento o encogimiento simétrico que se observa típicamente en las burbujas de aire en otros medios. Introduciendo burbujas de aire del tamaño de un cabello humano en el cristal líquido y manipulando la presión, los investigadores pudieron demostrar este fenómeno inusual.
De izquierda a derecha: Sung-Joo Kim, el profesor Junwoo Jeong y el profesor de investigación Eugene Ohm. Crédito: Unista
La clave de este fenómeno reside en la creación de defectos de fase dentro de la estructura del cristal líquido junto a las burbujas de aire. Estos defectos alteran la naturaleza simétrica de las burbujas, permitiéndoles experimentar una fuerza unidireccional a pesar de su forma simétrica. A medida que las burbujas de aire fluctúan en volumen, empujando y tirando del cristal líquido que las rodea, son empujadas en una dirección fija, desafiando las leyes de la física convencional.
«Esta observación pionera demuestra la capacidad de los objetos simétricos para exhibir un movimiento dirigido a través de movimientos simétricos, un fenómeno sin precedentes», dijo Sung-Joo Kim, primer autor del estudio. También destacó el potencial para aplicar este principio a una amplia gama de líquidos complejos distintos de los cristales líquidos.
Burbujas pulsantes dispersas en NLC. Crédito: Unista
El profesor Jeong comentó: «Este interesante resultado subraya la importancia de romper la simetría en el tiempo y el espacio al impulsar la locomoción a nivel microscópico. Además, es un buen augurio para promover la investigación en el desarrollo de robots microscópicos».
Referencia: “Burbujas pulsantes flotan simétricamente en un fluido anisotrópico mediante dinámica nemática” por Sung-Joo Kim, Zija Kuss, Eugene Ohm y Jun-Woo Jeong, 9 de febrero de 2024. Comunicaciones de la naturaleza.
doi: 10.1038/s41467-024-45597-1
Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF), el Instituto de Ciencias Básicas (IBS) y la Agencia de Investigación Eslovena (ARRS).
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