Al incrustar láminas a base de titanio en agua, un grupo dirigido por científicos del Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente ha creado un material utilizando materiales inorgánicos que se pueden convertir de un gel duro a materia blanda mediante cambios de temperatura.
La ciencia ficción a menudo presenta formas de vida inorgánicas, pero en realidad, los organismos y dispositivos que responden a estímulos como los cambios de temperatura casi siempre se basan en materiales orgánicos y, por lo tanto, la investigación en el área de "materiales adaptativos" se ha centrado casi exclusivamente ensustancias orgánicas. Sin embargo, existen ventajas en el uso de materiales inorgánicos como metales, incluidas propiedades mecánicas potencialmente mejores.
Teniendo esto en cuenta, el grupo liderado por RIKEN decidió intentar recrear el comportamiento mostrado por los hidrogeles orgánicos, pero utilizando materiales inorgánicos. La inspiración para el material proviene de una criatura acuática llamada pepino de mar. Los pepinos de mar son animales fascinantes, relacionados conestrellas de mar ¡pero no a pepinos! - que tienen la capacidad de transformar su piel de una capa dura a una especie de gelatina, lo que les permite arrojar sus órganos internos, que eventualmente vuelven a crecer, para escapar de los depredadores.En el caso de los pepinos de mar, las sustancias químicas liberadas por su sistema nervioso desencadenan el cambio en la configuración de un andamio proteico, creando el cambio.
Para hacerlo, los investigadores experimentaron colocando nanohojas, en este caso láminas delgadas de óxido de titanio, en agua, con las nanohojas que representan el 14 por ciento y el agua el 86 por ciento del material en peso.
Según Koki Sano de RIKEN CEMS, el primer autor del artículo, "La clave para saber si un material es un hidrogel blando o un gel más duro se basa en el equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión entre las nanoláminas. Si las fuerzas repulsivasdominar, es más suave, pero si las atractivas son fuertes, las láminas se bloquean en una red tridimensional y pueden reorganizarse en un gel más duro. Utilizando una repulsión electrostática finamente ajustada, intentamos hacer un gel cuyas propiedadescambiar dependiendo de la temperatura. "
El grupo finalmente tuvo éxito en hacer esto, descubriendo que el material cambió de un estado dominado por la repulsión más suave a un estado dominado por la atracción más dura a una temperatura de alrededor de 55 grados centígrados. También encontraron que podían repetir el proceso repetidamente sin"Lo fascinante", continúa, "es que este proceso de transición se completa en solo dos segundos, aunque requiere una gran reordenación estructural. Esta transición se acompaña de un cambio de 23 veces en la elasticidad mecánica del gel,que recuerda a los pepinos de mar ".
Para hacer que el material sea más útil, luego lo doparon con nanopartículas de oro que podrían convertir la luz en calor, permitiéndoles hacer brillar luz láser sobre el material para calentarlo y cambiar la estructura.
Según Yasuhiro Ishida de RIKEN CEMS, uno de los autores correspondientes del artículo, "Este es un trabajo realmente emocionante, ya que abre en gran medida el alcance de la sustancia que se puede usar en materiales adaptativos de próxima generación, e incluso puede permitirnoscrear una forma de 'vida inorgánica'. "
El trabajo, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , fue realizado por RIKEN CEMS en colaboración con la Universidad de Tokio, el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales NIMS y el Centro RIKEN SPring-8.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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