Investigadores de la Universidad de Tampere en Finlandia y la Universidad Anhui Jianzhu en China han logrado un avance significativo en la robótica blanda.Su estudio presenta el primer microrobot toroidal impulsado por luz que puede moverse de forma autónoma en líquidos viscosos, como la mucosidad.Esta innovación marca un gran paso adelante en el desarrollo de microrobots capaces de navegar en entornos complejos, con aplicaciones prometedoras en campos como la medicina y la monitorización ambiental.

Su artículo, titulado "Locomoción orientable con luz utilizando modos de energía elástica cero", fue publicado recientemente.publicadoenMateriales de la naturaleza.

Una mirada a través de un microscopio óptico revela un universo oculto repleto de vida.La naturaleza ha ideado métodos ingeniosos para que los microorganismos naveguen en sus ambientes viscosos: por ejemplo, la bacteria E. coli emplea movimientos de sacacorchos, los cilios se mueven en ondas coordinadas y los flagelos dependen de un latido similar a un látigo para impulsarse hacia adelante.Sin embargo, nadar a microescala es similar a cuando un humano intenta nadar a través de la miel, debido a las abrumadoras fuerzas viscosas.

Inspirándose en la naturaleza, los científicos especializados en tecnologías microrobóticas de vanguardia están ahora tras la pista de una solución.En el centro de la investigación pionera de la Universidad de Tampere se encuentra un material sintético conocido como elastómero cristalino líquido.Este elastómero reacciona a estímulos como los láseres.Cuando se calienta, gira por sí solo debido a un modo especial de energía elástica cero (ZEEM), causado por la interacción de fuerzas estáticas y dinámicas.

Según Zixuan Deng, investigador doctoral de la Universidad de Tampere y primer autor del estudio, este descubrimiento no sólo representa un importante avance en elrobótica blandapero también allana el camino para el desarrollo de microrobots capaces de navegar en entornos complejos.

"Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá de la robótica y pueden tener un impacto en campos como la medicina y la monitorización ambiental. Por ejemplo, esta innovación podría usarse para el transporte de medicamentos a través de moco fisiológico y para desbloquear los vasos sanguíneos después de la miniaturización del dispositivo", afirma.

La forma de donut simplifica el control de los robots nadadores

Durante décadas, los científicos han estado fascinados por los desafíos únicos de nadar a microescala, un concepto introducido por el físico Edward Purcell en 1977. Fue el primero en imaginar la topología toroidal (una forma de donut) por su potencial para mejorar la navegación.de organismos microscópicos en ambientes donde las fuerzas viscosas son dominantes y las fuerzas de inercia son insignificantes.Esto se conoce como régimen de Stokes o límite bajo del número de Reynolds.Aunque parecía prometedor, no se había demostrado tal nadador toroidal.

Ahora, un gran avance en el diseño toroidal ha simplificado el control de los robots nadadores, eliminando la necesidad de arquitecturas complejas.Al utilizar un único haz de luz para desencadenar un movimiento no recíproco, estos robots aprovechan ZEEM para determinar de forma autónoma sus movimientos.

"Nuestra innovación permite la natación libre tridimensional en el régimen de Stokes y abre nuevas posibilidades para explorar espacios confinados, como entornos de microfluidos. Además, estos robots toroidales pueden cambiar entre los modos de rodadura y autopropulsión para adaptarse a su entorno".añade Deng.

Deng cree que la investigación futura explorará las interacciones y la dinámica colectiva de múltiples tori, lo que podría conducir a nuevos métodos de comunicación entre estos microrobots inteligentes.

Culminando el desarrollo de la robótica blanda impulsada por la luz

Este último estudio representa la culminación de los hallazgos de dos importantes proyectos de investigación.

El primer proyecto,BOTS DE TORMENTA, tiene como objetivo formar una nueva generación de investigadores en el campo de la robótica blanda, con especial atención a los elastómeros de cristal líquido.Como parte de este proyecto, la investigación de la tesis doctoral de Deng se centra en el desarrollo de robots blandos impulsados ​​por luz que puedan moverse de manera eficiente tanto en el aire como en el agua.Su trabajo está cosupervisado por el profesor Arri Priimagi y el profesor Hao Zeng de la Universidad de Tampere.

El segundo proyecto,EN LÍNEA, explora sistemas de actuadores blandos en desequilibrio.Este proyecto tiene como objetivo lograr un movimiento autosostenido, permitiendo funciones robóticas novedosas como la locomoción, la interacción y la comunicación.