En la larga, acelerada y a menudo fascinante carrera para desarrollar nuevos materiales, un grupo de físicos de Países Bajos acaba de alcanzar un resultado sorprendente: un metamaterial capaz de contar hasta diez. E incluso recordar el orden en el que se presiona. Sus responsables han grabado un vídeo que muestra las sorprendentes propiedades de su creación, igual que si de un peculiar truco de prestidigitación se tratara. Lo único que necesitan es un pequeño bloque.
Ahora ya piensan en posibles aplicaciones.
¿Un metamaterial capaz de contar? Cierto, suena delirante, pero eso es lo que asegura la Universidad de Leiden, en Países Bajos. Allí desarrollan su labor el catedrático Martin van Hecke y el estudiante de doctorado Lennard Kwakernaak, autores de un artículo publicado en la revista 'Physical Review Letters' en el que explican cómo han creado un bloque de caucho dotado de unas propiedades asombrosas. La pieza, con láminas flexibles, es una muestra de un metamaterial mecánico capaz de contar y recordar el orden en el que recibe presión.
¿Qué es exactamente? "Metamateriales irreversibles que cuentan los ciclos de conducción mecánica y almacenan el resultado en estados internos fácilmente interpretables". Así lo presentan en su artículo. La explicación quizás sea un poco árida, pero se entiende muchísimo mejor al ver el vídeo de demostración que el propio Lennard Kwakernaak ha grabado con un pequeño bloque de goma compuesto por 22 vigas, flexibles y agrupadas por pares.
Cuando se presiona el bloque todas las barras se doblan hacia la izquierda. Todas salvo la primera, que se tuerce a la derecha. Si repite el proceso ocurre algo similar, aunque aumenta el número de láminas que se orientan a la derecha. Cada una de las que ha girado hacia ese lado muestra una marca que ayuda a identificar cuántas veces se ha presionado el bloque. "Esa primera barra empuja el siguiente par hacia la derecha y se desplaza una posición cada vez que se empuja el material. Así es como cuenta hasta diez", explica el investigador de Leiden.
¿Qué es eso de metamaterial? El concepto no es nuevo. Por metamaterial se entiende aquellos materiales estructurados de forma artificial y con propiedades inusuales, que no se encuentran con facilidad en la naturaleza. Su investigación ha sido especialmente fecunda a lo largo de las últimas dos décadas y en Xataka ya os hemos hablado de algunos capaces de actuar como "lentes acústicas", absorber vibraciones sin renunciar a la rigidez o incluso que pueden desplazarse sin el menor contacto, valiéndose únicamente de su respuesta a las ondas sonoras.
Para ser más precisos, el bloque de caucho es un metamaterial mecánico, etiqueta que se asigna a aquellos materiales que presentan unas propiedades en las que influye tanto su composición como su estructura. Una de sus grandes ventajas, reivindica Kwakernaak, es que creaciones como la que él propone son relativamente económicas, robustas y requieren poco mantenimiento bajo. "Los hace interesantes para todo tipo de aplicaciones".
¿Y qué aplicaciones tendrá? "Es difícil decir cuáles serán, pero siempre encontramos una utilidad para nuevos materiales como este. Investigaciones anteriores sobre un material que se pliega como el origami inspiraron el plegado de los paneles solares de un satélite", señala Kwakernaak. Desde la Universidad de Leiden recuerdan al fin y al cabo que una barra capaz de ajustarse de izquierda a derecha puede compararse con un bit de computadora y deslizan posibles usos futuros, como el conteo de vehículos de diferentes clases o en podómetros.
Las posibilidades del metamaterial van más allá de la capacidad de registrar presiones. El investigador asegura que en cierto modo puede también discernirlos. "Descubrí que se pueden provocar distintas reacciones en la goma empujando con distintos niveles de fuerza —añade—. Experimentando con esto, conseguí hacer un metamaterial que solo cuenta hasta el final si se empuja en el orden correcto, con la cantidad de fuerza adecuada. Una especie de cerradura, en otras palabras".
¿Y ahora, qué? El investigador quiere ir más allá e idear una estructura todavía más compleja, con interacciones de barras que no vayan en una sola dirección, sino en un plano. "Eso sería en realidad una computadora simple", desliza Kwakernaak. No resultará sencillo. "Cómo se dobla exactamente una viga tan fina es mucho más complicado de lo que parece. Un ordenador apenas puede simularlo", comenta.
"Nuestros metamateriales son robustos, escalables y ampliables, permiten comprender mejor las memorias transitorias de los medios complejos y abren nuevas vías hacia la detección inteligente, la robótica blanda y el procesamiento mecánico de la información", recalca el estudio que acaban de publicar.
Imágenes | Universiteit Leiden
*Una versión anterior de este artículo se publicó en julio de 2023
