Come si può piegare un singolo motivo di piega origami in due forme target definite con precisione? I ricercatori dell'AMOLF e dell'Università di Leiden hanno creato un "alfabeto" di 140 "pezzi di puzzle" di origami che consente loro di fare proprio questo, come descritto oggi in Fisica della natura . Questa scoperta potrebbe aiutare nella costruzione di robot origami e nella progettazione di materiali programmabili intelligenti.

La fisica non è solo meccanica quantistica e buchi neri. Anche la piegatura della carta, per esempio., origami, pone molti enigmi legati alla fisica, e con questa ricerca, uno di questi è stato risolto.

Peter Dieleman, Nick Vasmel, Scott Waitukaitis e Martin van Hecke dell'Università di Leiden, Dipartimento di Fisica, e l'istituto di ricerca AMOLF ha scoperto un metodo per progettare origami rigidi pieghevoli. Utile in molte applicazioni tecnologiche, l'origami rigido si occupa di superfici piane divise in pannelli rigidi che si piegano lungo pieghe diritte. "È molto difficile progettare un modello rigido che si pieghi, " dice Martin van Hecke. "La maggior parte dei modelli sono eccessivamente vincolati e devono rimanere piatti".

Fino ad ora, erano noti solo alcuni modelli di origami rigidi pieghevoli selezionati, tra cui Miura-ori, un motivo a lisca di pesce della tradizione artistica giapponese. Alla ricerca di più modelli, i ricercatori si sono concentrati su quelli in cui quattro pieghe si incontrano ad ogni intersezione in un cosiddetto vertice.

Partendo da un piccolo sottoinsieme di quattro vertici, i ricercatori hanno trovato un modo per combinarli in tessere con un vertice ad ogni angolo. Controllo sistematico di tutte le combinazioni, hanno trovato 140 tessere di base che sono garantite per piegarsi. Queste sono le lettere dell'alfabeto origami.

Per realizzare modelli pieghevoli più grandi, il team di ricerca doveva solo trovare tessere che combaciassero tra loro; questo trasforma il disegno di un origami rigido in un puzzle. La complessa matematica dell'origami sottostante è ingegnosamente codificata nella forma e nel colore dei pezzi. Mentre giocano con i loro pezzi del puzzle, i ricercatori hanno rapidamente riscoperto i classici modelli di piega come il Miura-ori. Ma ancora più importante, hanno anche trovato una ricchezza di modelli di piega mai scoperti prima.

Modelli di piega programmabili

Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che tutti questi modelli di piega potevano essere piegati in almeno due modi. Inoltre, le forme target possono essere programmate esattamente scegliendo le tessere nelle giuste combinazioni. Per dimostrare questo, i ricercatori hanno progettato un singolo modello di piega che può piegarsi in due forme target:i simboli greci alfa e omega. Utilizzando un laser cutter, hanno inciso il loro modello su un foglio di Mylar, quale, dopo aver piegato, corrispondeva esattamente alle loro previsioni.

Secondo van Hecke, tali modelli di piegatura programmabili potrebbero essere utilizzati in futuri robot basati su origami, come pannelli solari pieghevoli per satelliti, o in materiali intelligenti con proprietà programmabili. I principi alla base potrebbero anche fornire informazioni sui sistemi di piegatura naturali come membrane e proteine.