Inspirados por el origami, los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han encontrado una manera de controlar de forma remota el orden en que una hoja bidimensional 2-D se pliega en una estructura tridimensional 3-D.
"Un desafío de larga data en el campo ha sido encontrar una manera de controlar la secuencia en la que una hoja 2-D se plegará en un objeto 3-D", dice Michael Dickey, profesor de ingeniería química y biomolecular en NC Statey co-corresponsal del autor de un artículo que describe el trabajo. "Y como cualquiera que haya hecho origami - o doblado su ropa - puede decirte, el orden en que haces los pliegues puede ser extremadamente importante".
"La secuencia de plegado es importante tanto en la vida como en la tecnología", dice el coautor correspondiente Jan Genzer, el Profesor Distinguido S. Frank y Doris Culberson de Ingeniería Química y Biomolecular en el estado de Carolina del Norte ".El plegado secuencial a través de maquinaria molecular permite que el ADN se empaquete eficientemente en los cromosomas y ayuda a las proteínas a adoptar una conformación funcional. En escalas de gran longitud, el plegado secuencial a través de motores ayuda a que los paneles solares en satélites y los transbordadores espaciales se desarrollen en el espacio.inducir a los materiales a plegarse secuencialmente usando solo luz ".
Específicamente, los investigadores han desarrollado una técnica para diseñar y fabricar materiales bidimensionales que se pueden controlar de forma remota para activar cualquiera de los pliegues dados, en cualquier orden.
Dickey y Genzer fueron los primeros líderes en el campo de las estructuras tridimensionales auto plegables. En su histórico documento de 2011, los investigadores describieron una técnica en la que una hoja de plástico pretensado se pasó por una impresora de inyección de tinta convencional para imprimir en negrita negrolíneas en el material. El material se cortó en un patrón deseado y se colocó bajo una luz infrarroja, como una lámpara de calor.
Las líneas impresas absorbieron más energía que el resto del material, haciendo que el plástico se contraiga, creando una bisagra que dobló las hojas en formas tridimensionales. Al variar el ancho de las líneas o bisagras impresas, los investigadores fueroncapaz de cambiar qué tan lejos, y qué tan rápido, se pliega cada bisagra. La técnica es compatible con técnicas de impresión comercial, como serigrafía, impresión de rollo a rollo e impresión de chorro de tinta, que son económicas y de alto rendimiento, pero inherentemente2-D.
El nuevo avance utiliza esencialmente la misma técnica, pero aprovecha el hecho de que diferentes colores de tinta absorben diferentes longitudes de onda, o colores, de luz.
"Al imprimir las bisagras en diferentes colores, podemos controlar el orden de los pliegues alterando las longitudes de onda de la luz que brilla en la hoja 2-D", dice Genzer.
Por ejemplo, si una bisagra se imprime en amarillo y otra se imprime en azul, los investigadores pueden hacer que la bisagra amarilla se pliegue exponiéndola a la luz azul. La bisagra azul no se doblará, porque la tinta azul no absorbeluz azul. Los investigadores pueden hacer que la bisagra azul se pliegue exponiendo la hoja a la luz roja.
Además, al manipular los colores de la tinta, los investigadores también pudieron hacer que las bisagras se plegaran secuencialmente cuando se exponen a una sola longitud de onda de luz. Esto es posible porque algunos colores absorberán una longitud de onda de luz dada de manera más eficiente que otros.Puede ver un video de las técnicas de plegado secuencial en acción en http://youtu.be/ZlZOdiwbZIE .
"Este es un documento de prueba de concepto, pero abre la puerta a una gama de aplicaciones potenciales utilizando un proceso simple y económico", dice Dickey.
"En última instancia, las personas están interesadas en estructuras de autoensamblaje por múltiples razones, desde enviar cosas en un paquete plano y hacer que se monten en el sitio hasta que los dispositivos se autoensamblen en entornos 'limpios' para aplicaciones médicas o electrónicas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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