Cuando piensa en un robot, puede que le vengan a la mente imágenes de R2-D2 o C-3PO. Pero los robots pueden ofrecer algo más que entretenimiento en la pantalla grande. En un laboratorio, por ejemplo, los sistemas robóticos pueden mejorar la seguridad yeficiencia al realizar tareas repetitivas y manipular productos químicos agresivos.
Pero antes de que un robot pueda comenzar a trabajar, necesita energía, generalmente de electricidad o una batería. Sin embargo, incluso el robot más sofisticado puede quedarse sin energía. Durante muchos años, los científicos han querido hacer un robot que pueda funcionar de forma autónomay continuamente, sin entrada eléctrica.
Ahora, como se informó la semana pasada en la revista Química de la naturaleza , los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab y la Universidad de Massachusetts Amherst han demostrado precisamente eso: a través de robots líquidos que "caminan sobre el agua" que, como pequeños submarinos, se sumergen bajo el agua para recuperar sustancias químicas preciosas, y luego salir a la superficie para entregar los productos químicos "a tierra" una y otra vez.
La tecnología es el primer robot acuoso autoalimentado que funciona continuamente sin electricidad. Tiene potencial como síntesis química automatizada o sistema de administración de fármacos para productos farmacéuticos.
"Hemos roto una barrera al diseñar un sistema robótico líquido que puede funcionar de forma autónoma mediante el uso de la química para controlar la flotabilidad de un objeto", dijo el autor principal Tom Russell, científico visitante de la facultad y profesor de ciencia e ingeniería de polímeros de la Universidad de MassachusettsAmherst, quien dirige el programa Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids en la División de Ciencias de Materiales de Berkeley Lab.
Russell dijo que la tecnología avanza significativamente en una familia de dispositivos robóticos llamados "liquibots". En estudios anteriores, otros investigadores demostraron liquibots que realizan una tarea de forma autónoma, pero solo una vez; y algunos liquibots pueden realizar una tarea de forma continua, pero necesitan electricidad paraPor el contrario, "no tenemos que proporcionar energía eléctrica porque nuestros liquibots obtienen su energía o 'alimento' químicamente de los medios circundantes", explicó Russell.
A través de una serie de experimentos en la División de Ciencias de Materiales de Berkeley Lab, Russell y el primer autor Ganhua Xie, un ex investigador postdoctoral en Berkeley Lab que ahora es profesor en la Universidad de Hunan en China, aprendieron que "alimentar" con la sal liquibots hace que los liquibotsmás pesado o más denso que la solución líquida que los rodea.
Experimentos adicionales de los coinvestigadores Paul Ashby y Brett Helms en la Fundición Molecular de Berkeley Lab revelaron cómo los liquibots transportan los productos químicos de un lado a otro.
Debido a que son más densos que la solución, los liquibots, que parecen pequeños sacos abiertos y tienen solo 2 milímetros de diámetro, se agrupan en el medio de la solución donde se llenan con sustancias químicas seleccionadas. Esto desencadena una reacción quegenera burbujas de oxígeno, que como pequeños globos elevan el líquido hasta la superficie.
Otra reacción tira de los liquibots al borde de un contenedor, donde "aterrizan" y descargan su carga.
Los liquibots van y vienen, como el péndulo de un reloj, y pueden funcionar continuamente mientras haya "comida" en el sistema.
Dependiendo de su formulación, un conjunto de liquibots podría realizar diferentes tareas simultáneamente. Por ejemplo, algunos liquibots podrían detectar diferentes tipos de gas en el ambiente, mientras que otros reaccionarían a tipos específicos de químicos. La tecnología también puede permitirsistemas robóticos que examinan pequeñas muestras químicas para aplicaciones clínicas o aplicaciones de descubrimiento y síntesis de fármacos.
Russell y Xie planean a continuación investigar cómo ampliar la tecnología para sistemas más grandes y explorar cómo funcionaría en superficies sólidas.
The Molecular Foundry es una instalación para usuarios de nanociencia en Berkeley Lab.
Este trabajo fue apoyado por la Oficina de Ciencias del DOE. La Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. Brindó apoyo adicional.
Video de robots líquidos : http://www.youtube.com/watch?v=BdS72O2c9nQ
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