Las plantas son capaces de producir un movimiento poderoso que se inicia a nivel molecular. Este movimiento rápido a menudo está respaldado por arquitecturas basadas en hélice, por ejemplo, en vezas u orquídeas que esparcen semillas mediante la apertura explosiva de sus vainas. Los investigadores ahora demuestran en eldiario Angewandte Chemie que estas estrategias biológicas pueden rediseñarse mediante la interconexión de interruptores moleculares con materiales hechos por humanos.
Inspirado por las estrategias evolutivas que apoyan el movimiento de las plantas, el equipo encabezado por Stephen P. Fletcher en la Universidad de Oxford Reino Unido y Nathalie Katsonis en la Universidad de Twente Enschede, Países Bajos unió dos tiras de líquido.elastómeros de cristal en una carcasa en forma de cápsula. La reorganización isomerización activada por la luz de un "interruptor molecular" incorporado en el material impulsa la torsión de las dos válvulas en direcciones opuestas, hasta que la carcasa se abre por la tensión.
"Este es un material hecho por el hombre en el que la acción colectiva de los interruptores moleculares produce un movimiento poderoso en la macroescala", dice Katsonis. "Un movimiento lento y continuo producirá trabajo durante un largo período de tiempo, por lo que ofrece poca potenciadensidad. Si confina el trabajo durante un período corto de tiempo, obtiene más potencia ". Con este dispositivo molecular similar a una planta, los científicos demuestran que es posible programar materiales moleculares para realizar tareas complejas. Katsonis dice:" En última instancia y enA largo plazo, esperamos que los materiales reales puedan promover una transición hacia materiales adaptables, energéticamente eficientes y sostenibles ".
El diseño de las cápsulas incluye cristales líquidos reticulados, ya que son capaces de transformación de forma direccional anisotrópica. Mediante un proceso de fotopolimerización de dos pasos, los investigadores crearon una película delgada de elastómero de cristal líquido que consta de barrascon estados cristalinos líquidos alternados de orden bajo y alto. A continuación, se cortan tiras de esta película. Cuando se irradian con luz ultravioleta, los interruptores moleculares integrados en el elastómero se isomerizan desde su forma recta a su forma doblada. Esto hace que las barras altamente ordenadas seencogen a lo largo de su eje largo, mucho más que las barras desordenadas, lo que resulta en una diferencia de longitud entre las barras.
El ángulo en el que se corta la película determina lo que sucede macroscópicamente: las tiras cortadas a 0 ° o 90 ° en el eje largo se doblan sin torsión cuando se irradian. Los cortes a 45 ° o 135 ° dan como resultado tiras helicoidales que se enrollan bajo la iluminación -- con direcciones de giro opuestas. Los investigadores juntaron dos tiras de imagen especular. Bajo la irradiación, la cápsula se dobla a lo largo de su eje longitudinal y luego forma un tubo a lo largo de su eje transversal, en el que las hélices de la imagen especular trabajan una contra la otra y se tensanse acumula, hasta que la cápsula se abre por el estrés. "La acumulación de tensión en arquitecturas tubulares es una elegante estrategia de ingeniería que es común en la naturaleza, y aquí permite amplificar la acción de unas pocas moléculas dinámicas y transformarla en un poderoso movimiento."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Wiley . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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