I ricercatori hanno dimostrato che minuscoli cristalli di dimensioni micrometriche, appena visibili all'occhio umano, possono "camminare" come un verme sul vetrino di un microscopio. Altri cristalli sono capaci di diverse modalità di locomozione come rotolamento, capovolgimento, piegarsi, torsione, e saltare. Nel futuro, questi cristalli in movimento possono aprire le porte allo sviluppo di robot basati su cristalli.

I ricercatori, guidato da Hideko Koshima alla Waseda University di Tokyo, Giappone, hanno pubblicato un articolo sui cristalli che camminano e rotolano in un recente numero di Comunicazioni sulla natura .

"Crediamo che questa scoperta apra le porte a un nuovo campo della robotica dei cristalli, " Koshima ha detto a Phys.org. "Attualmente, i robot fatti di metalli sono rigidi e pesanti, rendendoli inadatti all'interazione quotidiana con gli esseri umani. Il nostro obiettivo è realizzare robot morbidi simbiotici utilizzando cristalli meccanici".

Nel loro lavoro, i ricercatori hanno studiato i cristalli asimmetrici derivati ​​dall'azobenzene chirale. Negli esperimenti, hanno mostrato che l'esposizione dei cristalli a temperature alternate calde e fredde (cambiando tra 120° e 160° C nel corso di circa 2 minuti) provoca cambiamenti nella forma dei cristalli.

A seconda delle loro dimensioni, alcuni dei cristalli si piegano e si raddrizzano ripetutamente. Per ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento, questi cambiamenti di forma si traducono nel movimento meccanico di una camminata simile a un verme.

I cristalli con altre dimensioni mostrano piegamenti e capovolgimenti sotto i cambiamenti di temperatura. Negli esperimenti, ripetuti cicli di riscaldamento e raffreddamento hanno fatto rotolare rapidamente questi cristalli su una superficie, raggiungendo velocità di 16 mm/secondo. Questo era circa 20, 000 volte più veloce dei cristalli che camminano, che strisciava a soli 3 mm/ora.

Come spiegano i ricercatori, la forma asimmetrica dei cristalli è il motore di entrambi i tipi di locomozione. In particolare, i cristalli camminanti hanno un gradiente di spessore mentre i cristalli rolling hanno un gradiente di larghezza. Entrambe le varietà di cristalli sperimentano una transizione di fase a una temperatura critica, e per l'asimmetria ciò si traduce in un cambiamento di forma più pronunciato ad un'estremità del cristallo che all'altra.

Insieme a ricerche precedenti che hanno dimostrato il movimento dei cristalli in altri tipi di cristalli, i nuovi risultati suggeriscono che i cristalli sembrano essere candidati promettenti per la robotica. Generalmente, materiali che rispondono a stimoli esterni, come variazioni di temperatura, hanno potenziali applicazioni come sensori, interruttori, e in un'ampia varietà di altre aree.

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