Alemania reescribe las leyes de la robótica: Investigadores crean músculos artificiales que se pueden controlar con la luz

Una investigación científica en Alemania ha logrado desarrollar un sistema revolucionario para el sector de la robótica. Un grupo de investigadores ha diseñado los primeros músculos artificiales moleculares que consiguen contraerse y generar movimiento autónomo mediante el impacto de la luz. De esta forma, se elimina la necesidad de usar cables o impulsos eléctricos tradicionales en los componentes mecánicos.

El proyecto utiliza la ingeniería química para imitar el comportamiento de las proteínas biológicas a una escala nanométrica. Los responsables del hallazgo, quienes pertenecen a la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg, han creado redes tridimensionales que reaccionan de manera inmediata ante estímulos lumínicos.

¿Cómo funcionan los músculos robóticos artificiales controlados por luz?

La creación de estos músculos artificiales se fundamenta en el ensamblaje de máquinas moleculares compuestas por apenas unas pocas docenas de átomos. Estas estructuras nanométricas, al recibir el impacto de un pulso de luz, modifican su forma geométrica y generan una contracción mecánica programada.

A diferencia de los tejidos naturales o de los motores convencionales que reaccionan a señales eléctricas, el uso de la robótica fotónica elimina la necesidad de conexiones cableadas complejas.

«Muchos de los nanomecanismos que empleamos cambian de forma cuando se exponen a la iluminación», detalla el doctor Henry Dube, director de la Cátedra de Química Orgánica I de Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg.

Uniendo cientos de miles de estas unidades moleculares en estructuras tridimensionales, los investigadores logran acumular la fuerza necesaria para producir un movimiento macroscópico observable. El principio imita a las proteínas musculares biológicas, las cuales se deslizan entre sí para tensar el tejido de los seres vivos.

El desarrollo científico de la Universidad de Erlangen-Núremberg

El laboratorio de la Universidad Friedrich-Alexander ha expandido su actividad hacia la ciencia de los materiales con este proyecto. Esta transición disciplinaria resulta indispensable, ya que los químicos orgánicos habitualmente trabajan con moléculas aisladas y no con redes poliméricas complejas.

Al cambiar de enfoque, el equipo necesita dominar un campo científico totalmente nuevo, motivo por el cual la Fundación Volkswagen financia la investigación con una dotación de 900.000 euros a través de su programa Momentum para contratar investigadores posdoctorales expertos.

El equipo alemán cuenta con experiencia previa en la fabricación de engranajes microscópicos, nanotoberas y pinzas a escala atómica. El reto actual radica en interconectar dichos componentes individuales siguiendo reglas definidas para dar lugar a polímeros inteligentes con comportamientos colectivos predecibles.

Propiedades programables y pantallas tridimensionales

La flexibilidad del sistema permite que las características mecánicas del material varíen según la longitud de onda de la luz aplicada. El diseño contempla estructuras capaces de volverse completamente rígidas al recibir un haz azul y tornarse elásticas bajo un estímulo de color rojo.

En el ámbito de la robótica, esta capacidad facilitará el desarrollo de brazos articulados que cambien su flexibilidad en puntos específicos y durante lapsos de tiempo determinados de forma exacta.

La alteración geométrica de las nanomáquinas suele provocar, de manera simultánea, una variación en su tonalidad superficial. Esta particularidad óptica se está utilizando para proyectar imágenes tridimensionales en el interior de pantallas con forma de cubo. Los gráficos resultantes se pueden observar desde cualquier ángulo y se borran con facilidad, lo que supera las limitaciones técnicas de los grabados láser fijos en vidrio.

El descubrimiento abre la oportunidad comercial para fabricar materiales inteligentes con propiedades físicas que cambian bajo demanda.