Los investigadores han descubierto que los objetos pueden lograr un movimiento dirigido dentro de un cristal líquido cambiando periódicamente sus tamaños, lo que podría allanar el camino para avances en microrrobótica.

Un grupo de investigación del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), dirigido por el profesor Jonwoo Jeong del Departamento de Física, descubrió recientemente un nuevo principio de movimiento a escala microscópica. Sus hallazgos revelan que los objetos pueden lograr un movimiento dirigido simplemente cambiando periódicamente sus tamaños dentro de un medio de cristal líquido. Este descubrimiento innovador tiene un potencial significativo para numerosos campos de investigación y podría conducir al desarrollo de robots en miniatura en el futuro.

En su investigación, el equipo observó que las burbujas de aire dentro del cristal líquido podían moverse en una dirección, cambiando su tamaño periódicamente, a diferencia del crecimiento o contracción simétrico que se observa típicamente en las burbujas de aire en otros medios. Introduciendo burbujas de aire de tamaño comparable al de un cabello humano en el cristal líquido y manipulando la presión, los investigadores pudieron demostrar este extraordinario fenómeno.

De izquierda a derecha están Sung-Jo Kim, el profesor Joonwoo Jeong y el profesor investigador Eujin Um. Crédito: UNIST.

La clave de este fenómeno reside en la creación de defectos de fase en la estructura del cristal líquido cerca de las burbujas de aire. Estos defectos alteran la naturaleza simétrica de las burbujas, permitiéndoles experimentar una fuerza unidireccional a pesar de su forma simétrica. A medida que las burbujas de aire fluctúan en tamaño, empujando y tirando del cristal líquido circundante, son impulsadas en una dirección constante, desafiando las leyes convencionales de la física.

Sung-Jo Kim, el primer autor del estudio, comentó: «Esta innovadora observación muestra la capacidad de los objetos simétricos de exhibir un movimiento dirigido a través de movimientos simétricos, un fenómeno nunca antes visto». Además, destacó la posible aplicabilidad de este principio a una amplia gama de fluidos complejos más allá de los cristales líquidos.

Burbujas pulsantes dispersas en NLC. Crédito: UNIST

El profesor Jeong comentó: “Este intrigante resultado resalta la importancia de la ruptura de la simetría en el tiempo y el espacio para impulsar el movimiento a nivel microscópico. Además, es prometedor para avanzar en la investigación en el desarrollo de robots microscópicos”.

Referencia: “Burbujas pulsantes simétricamente nadan en un fluido anisotrópico mediante nematodinámica” por Sung-Jo Kim, Žiga Kos, Eujin Um y Joonwoo Jeong, 9 de febrero de 2024, Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038/s41467-024-45597-1

Esta investigación fue apoyada por la Fundación Nacional de Investigación de Corea (NRF), el Instituto de Ciencias Básicas (IBS) y la Agencia de Investigación Eslovena (ARRS).