Los pulpos tienen la increíble capacidad de cambiar y adaptar rápidamente su piel para camuflarse en su entorno, una capacidad que los investigadores han estado trabajando para adaptar a materiales sintéticos. En un estudio reciente publicado en Nature, los investigadores revelaron un nuevo material que tiene la capacidad de hincharse rápidamente en diferentes colores, texturas y patrones con una resolución más fina que un cabello humano.
“Las texturas son cruciales para la forma en que experimentamos los objetos, tanto en su apariencia como en su sensación”, dijo en un comunicado de prensa Siddharth Doshi, estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales en Stanford y primer autor del artículo. “Estos animales pueden cambiar físicamente sus cuerpos a una escala cercana a la micra, y ahora podemos controlar dinámicamente la topografía de un material (y las propiedades visuales vinculadas a él) a esta misma escala”.
Esta nueva investigación podría conducir a un camuflaje mejorado tanto para los humanos como para ciertos sistemas robóticos, así como a pantallas más dinámicas para la tecnología portátil. El equipo de investigación cree que también es posible que este nuevo material pueda abrir nuevas puertas en la nanofotónica: el control y manipulación de la luz en el nanómetro, lo que podría ayudar a mejorar el cifrado, la electrónica y la biología.
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El pulpo inspira un nuevo material sintético
Para el estudio, el equipo empleó litografía por haz de electrones, una técnica de creación de patrones comúnmente utilizada en la fabricación de semiconductores, y la combinó con una película de polímero que se hincha al absorber agua.
Cuando los investigadores dispararon rayos de electrones al polímero, pudieron manipular la hinchazón en regiones específicas del material. Como resultado, crearon patrones detallados que se revelaron sólo cuando la película de polímero estaba mojada.
Inicialmente, estos resultados sorprendieron al equipo. En investigaciones anteriores, Doshi escaneó nanoestructuras en una película de polímero utilizando un microscopio electrónico, una técnica que emplea haces de electrones para generar una imagen de alta resolución. Sin embargo, en lugar de desechar estas muestras de película, Doshi las recicló y descubrió que, cuando se escaneaban nuevamente en el microscopio electrónico, las áreas previamente fotografiadas se comportaban de manera diferente e incluso cambiaban de color.
“Nos dimos cuenta de que podíamos utilizar estos haces de electrones para controlar la topografía a escalas muy finas”, dijo Doshi. “Definitivamente fue una casualidad”.
Este patrón de haz de electrones es tan preciso que los investigadores crearon un modelo a nanoescala de El Capitán en el Parque Nacional Yosemite. Dependiendo de la cantidad de agua añadida a la película, también podrían determinar cómo inducir la dispersión de la luz, manipulando así la película para que parezca mate o brillante. Para que la película volviera a la normalidad, el equipo aplicó un disolvente a base de alcohol para eliminar el agua. Una vez seca, la película quedó completamente plana.
“Simplemente no existe otro sistema que pueda ser tan suave e hinchable, y que pueda modelarse a nanoescala”, dijo en el comunicado de prensa Nicholas Melosh, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y autor principal del artículo. “Se pueden imaginar todo tipo de aplicaciones diferentes”.
Material adaptable para el futuro
Si bien todavía hay mucho que aprender sobre este material, los investigadores pueden alterar manualmente el color y la textura de la película. Puede que no sean tan rápidos ni tan precisos como un pulpo, pero se están acercando.
“Queremos poder controlar esto con redes neuronales (básicamente un sistema basado en inteligencia artificial) que puedan comparar la piel y su fondo y luego modularla automáticamente para que coincida en tiempo real, sin intervención humana”, dijo Doshi.
Además de su uso como camuflaje, el equipo cree que podría aplicarse a determinadas investigaciones de bioingeniería y robótica.
“Finalmente son posibles pequeños cambios en las propiedades de los materiales blandos a distancias de micrones, lo que abrirá todo tipo de posibilidades”, dijo Melosh. “Creo que se avecinan muchas cosas interesantes”.
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