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Estructuras que adoptan múltiples formas

Un nuevo tipo de ladrillos plegables promete aplicaciones en la fabricación de nanodispositivos.

Una nueva clase de objetos es capaz de plegarse en numerosas formas estables. [Agustin Iniguez-Rabago y Johannes T. B. Overvelde/Instituto de Física Atómica y Molecular de los Países Bajos]

Las figuras de corte escultórico que ocupan el laboratorio de Bas Overvelde, en el Instituto de Física Atómica y Molecular de los Países Bajos (AMOLF), no son tan simples como parecen. Construidas a partir de múltiples piezas con forma de prisma y cuyas caras se conectan mediante bisagras flexibles, pueden metamorfosearse con facilidad y adoptar el aspecto de estrellas tridimensionales, cilindros o esferas, entre otras posibilidades.

Overvelde sugiere pensar en un brazalete elástico: una estructura que cuenta con dos posiciones estables, una recta y otra enroscada. La diferencia con los objetos de su laboratorio es que, cuando a estos se les aplica presión, pueden plegar sus múltiples bisagras para adoptar decenas de configuraciones distintas. Overvelde y sus colaboradores se basaron en simulaciones por ordenador para explorar diversos ensamblajes complejos de sus unidades básicas, gracias a lo cual hallaron todas las posibles formas que podían tomar las diferentes combinaciones. Varias construcciones virtuales de gran tamaño superaron el centenar de configuraciones estables. Los resultados se publicaron el pasado mes de diciembre en Nature Communications.

Al diseñar y simular figuras que se pliegan en formas predecibles, los investigadores confían en simplificar la fabricación de robots diminutos y materiales con estructura cambiante. Si estos objetos pueden mutar con facilidad en formas específicas y estables, se necesitarán menos herramientas para doblarlos o ensamblarlos. Además, ciertas formas y estructuras internas pueden aportar resistencia a la vez que consiguen que los objetos sean elásticos. Por ejemplo, «los huesos poseen una microestructura que los hace más ligeros al tiempo que permanecen rígidos», señala Overvelde. «Con nuestros materiales intentamos obtener esas mismas características.»

Aunque el nuevo estudio explora la escala centimétrica (aproximadamente el mismo tamaño que las figuras de papiroflexia tradicionales), Overvelde señala que tales objetos deberían funcionar del mismo modo con independencia de sus dimensiones. Por ahora, el grupo se centra en los aspectos básicos del problema: «No fabricamos piezas a escalas menores, sino que tratamos de definir nuevos conceptos», señala el investigador.

Esos conceptos han llamado la atención de varios expertos en ciencia de materiales. Itai Cohen, quien no participó en el trabajo pero que dirige una investigación similar en la Universidad Cornell, afirma que los resultados de Overvelde suponen «una verdadera hazaña», tanto en lo que se refiere a la investigación en sí como a sus implicaciones. «Hablamos de dispositivos construidos con el equivalente a cartón y cinta adhesiva de doble cara. Pero la verdadera cuestión es: ¿podrán emplearse para construir sistemas robóticos?», observa Cohen. «El número de configuraciones posibles dicta qué es capaz de hacer un robot, cuántas rejillas de difracción podemos fabricar o con cuántas superficies químicas podemos trabajar.»

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