I ricercatori in Finlandia stanno "addestrando" pezzi di plastica a camminare sotto il comando della luce. Il metodo sviluppato, pubblicato il 4 dicembre sulla rivista Questione , è la prima volta che un attuatore sintetico "impara" a fare nuovi "trucchi" sulla base delle sue esperienze passate, senza programmazione del computer.

Queste plastiche, realizzato con reti di polimeri a cristalli liquidi termoreattivi e uno strato di colorante, sono attuatori morbidi in grado di convertire l'energia in movimento meccanico. Inizialmente, l'attuatore risponde solo al calore, ma associando la luce al calore, impara a rispondere alla luce. In risposta, l'attuatore si piega allo stesso modo come un essere umano arriccia il dito indice. Irraggiando periodicamente l'attuatore, "cammina" come un verme con una velocità di 1 mm/s, circa lo stesso passo di una lumaca.

"La nostra ricerca si pone essenzialmente la domanda se un materiale inanimato possa in qualche modo apprendere in un senso molto semplicistico, " dice l'autore senior Arri Priimägi, dell'Università di Tampere. "La mia collega, Professor Olli Ikkala dell'Università di Aalto, posto la domanda:i materiali possono imparare, e cosa significa se i materiali imparassero? Abbiamo quindi unito le forze in questa ricerca per creare robot che avrebbero in qualche modo imparato nuovi trucchi." Il team di ricerca comprende anche i ricercatori post-dottorato Hao Zeng, Università di Tampere, e Hang Zhang, Università Aalto.

Il processo di condizionamento, che associa la luce al calore, consente al colorante sulla superficie di diffondersi in tutto l'attuatore, facendolo diventare blu. Il fenomeno aumenta l'assorbimento complessivo della luce, che potenzia l'effetto fototermico e innalza la temperatura dell'attuatore. Quindi "impara" a piegarsi all'irradiazione.

"Questo studio che abbiamo fatto è stato ispirato dall'esperimento con il cane di Pavlov, " dice Priimägi. Nell'esperimento, un cane saliva in risposta alla vista del cibo. Pavlov ha poi suonato il campanello prima di dare il cibo per cani. Dopo alcune ripetizioni, il cane associava il cibo al campanello e iniziava a salivare sentendo il campanello. "Se pensi al nostro sistema, il calore corrisponde al cibo, e la luce corrisponderebbe alla campana nell'esperimento di Pavlov."

"Molti diranno che stiamo spingendo troppo oltre questa analogia, " dice Priimägi. "In un certo senso, quelle persone hanno ragione perché rispetto ai sistemi biologici, il materiale che abbiamo studiato è molto semplice e limitato. Ma nelle giuste circostanze, l'analogia regge." Il prossimo passo per il team è aumentare il livello di complessità e controllabilità dei sistemi, per trovare i limiti delle analogie che si possono trarre con i sistemi biologici. "Miriamo a porre domande che forse ci permettano di guardare i materiali inanimati da una nuova luce".

Ma oltre a camminare, i sistemi possono anche "riconoscere" e rispondere a diverse lunghezze d'onda della luce che corrispondono al rivestimento del suo colorante. Questa caratteristica rende il materiale un micro-robot morbido sintonizzabile che può essere controllato a distanza, un materiale ideale per applicazioni biomediche.

"Penso che ci siano molti aspetti interessanti. Queste reti di cristalli liquidi controllate a distanza si comportano come piccoli muscoli artificiali, " dice Priimägi. "Spero e credo che ci siano molti modi in cui possono beneficiare il campo biomedico, tra gli altri campi come la fotonica, nel futuro."