Músculos artificiales que pueden controlarse con la luz
Un químico desarrolla materiales inteligentes basados en diminutas máquinas moleculares
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Músculos robóticos que se contraen en respuesta a un pulso de luz; pantallas en forma de cubo en las que pueden verse imágenes tridimensionales desde todas las direcciones: El profesor Henry Dube, de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nürnberg (FAU), quiere desarrollar en los próximos cuatro años materiales para aplicaciones completamente nuevas. Se basan en diminutas máquinas moleculares, cada una de ellas formada por unas pocas docenas de átomos. El químico quiere combinar distintos tipos de ellas en tejidos tridimensionales que permitan diferentes funciones según el tipo y la disposición de los bloques de construcción. El proyecto está financiado por la Fundación Volkswagen con más de 900.000 euros.
La idea de Dube no es tan exótica como parece: En todos los seres vivos funcionan innumerables máquinas moleculares, cada una especializada en tareas específicas. Los músculos, por ejemplo, están formados por proteínas que se mueven unas junto a otras en movimientos similares a los de un tirón, haciendo que el músculo se acorte. "Llevamos tiempo desarrollando moléculas que, en principio, permiten funciones similares", explica el científico, que desde 2020 dirige la Cátedra de Química Orgánica I de la FAU. "Sin embargo, suelen tener una estructura completamente diferente a la de sus homólogas naturales y, además, son mucho más pequeñas.
Entre ellos se encuentran, por ejemplo, las diminutas ruedas dentadas, que constan de apenas unas decenas de átomos y pueden agruparse para formar engranajes. Dube también ha construido ya nanomotores o pinzas capaces de agarrar los objetos más pequeños. Ahora, en el proyecto de la Fundación Volkswagen, quiere ir un paso más allá. Innumerables "moléculas de tracción" se conectan en serie en un músculo. Además, se agrupan cientos de miles de veces para que puedan desarrollar juntas la fuerza suficiente. "También queremos producir tejidos tridimensionales en los que unamos numerosas máquinas moleculares según reglas definidas", dice el químico. "Dependiendo de los distintos tipos de bloques de construcción que combinemos en estos polímeros, podremos crear materiales inteligentes para una amplia variedad de aplicaciones".
Materiales cuyas propiedades pueden programarse con la luz
De este modo, debería ser posible, por ejemplo, producir músculos artificiales para nuevos tipos de robots. A diferencia de sus homólogos naturales, no estarán controlados por impulsos de tensión, sino por la luz. "Muchas de las nanomáquinas que utilizamos cambian de forma cuando se exponen a la luz", explica Dube. "Esto nos permite desencadenar movimientos, por ejemplo". A menudo, este cambio de forma también hace que adquieran un color diferente. Así, por ejemplo, se pueden producir pantallas en forma de cubo en las que se pueden escribir imágenes tridimensionales. Éstas pueden verse desde todas las direcciones y, a diferencia de los grabados láser en vidrio, también pueden borrarse fácilmente.
"También tenemos previsto producir materiales cuyas propiedades puedan programarse", explica el químico. "Por ejemplo, podrían volverse sólidos cuando se exponen a luz azul y elásticos cuando se exponen a luz roja". Incluso sería posible construir un brazo de agarre que sólo se volviera elástico durante un breve espacio de tiempo y en un punto definido, y que pudiera doblarse allí.
Territorio científico inexplorado
Dube está abriendo nuevos caminos con su proyecto. La Fundación Volkswagen lo financia dentro de su programa Momentum. Está dirigido a científicos que acaban de acceder a una cátedra y quieren ampliar sus conocimientos a un nuevo campo. "Como químicos orgánicos, normalmente trabajamos con moléculas individuales", explica. "Con nuestras ideas, sin embargo, nos adentramos en la ciencia de los materiales, un campo que requiere unos conocimientos completamente distintos". Por eso utilizará los fondos de la fundación para financiar postdoctorados que tengan los conocimientos necesarios precisamente en este campo. "Soy absolutamente optimista y creo que así podremos llevar a cabo con éxito nuestras ideas".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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